“蛟龙”的100次深潜

上图:2014年12月23日,“蛟龙”号载人潜水器首次在印度洋下潜作业,这也是中国载人潜水器首次到海底热液区下潜作业。

(张旭东供图)

下左图:我国首批潜航员唐嘉陵(右)和傅文韬展示国旗。(国家深海基地管理中心供图)

下右图:“蛟龙”号下潜中观测到的热液区附近海葵及游动的大鱼。(国家深海基地管理中心供图)

□本报记者薄克国高铭君

“我们回家了!”3月17日上午,在大家的翘首期盼中,实现了100次深潜的“蛟龙”号,搭乘“向阳红09”船,返回青岛国家深海基地码头,并将在此“安家”。

从1000米到7000米,从中国南海到太平洋,再到印度洋,“蛟龙”的百次下潜探海,举世瞩目,屡建奇功,不仅创造了世界同类载人潜水器的最大下潜深度7062米,还改写了我国深海科考的历史。

首次海试50米都差点迈不过去

累计100次下潜,相比美日法等海洋科考成熟的国家,还处于起步阶段,但这也是一个值得庆祝的节点

时隔6年,唐嘉陵依然记得驾驶“蛟龙”号进行海试“第一潜”的情形。

2009年8月18日,南海,天气晴好,蔚蓝的海面上,“向阳红09”船随着海浪轻轻摇晃。船后甲板,红白相间的“蛟龙”号载人潜水器安然矗立在维护支架上,迎接50米级海试的第一场大考……

唐嘉陵是我国第一次公开选拔的两名潜航员之一,也是我国第一次自行培训的潜航员。当年8月,“向阳红09”船从青岛港出发,载着我国第一艘载人潜水器“蛟龙”号,吹响了中国人进军深海的号角。

在“蛟龙”号的试验阶段,海试团队由浅入深地选择了一些下潜深度:50米、300米、1000米、3000米、5000米、7000米……不同的深潜深度,所选择的海域不同,入海地点也不同。

参与过82次“蛟龙”号深海下潜作业的国家海洋局北海分局原副局长、中国大洋第35航次顾问刘心成说:“深潜由浅入深海试的过程,也是逐渐发现问题、解决问题的过程。面对国外技术封锁,我们没有选择,只有迎难而上。”

“第一次海试的时候,载人潜水器甚至连50米的深度,都差点迈不过去。比如说我们的声学通讯系统,从50米开始就没有办法保证指挥部与潜航人员进行通话联系。”刘心成说,经过多次试验,我们才解决了这一问题。

“过去我们潜到300多米,大家都是一片欢呼声,都鼓掌,很激动,现在一下就是2000米、3000米,也没人鼓掌,都习以为常了。”刘心成说,“蛟龙”号自2009年进行首次下潜试验,加上此次在2014-2015年蛟龙号试验性应用航次第二、三航段的13次下潜,恰好累计实现100次下潜作业。

相比美国、日本、法国等海洋科考成熟的国家,中国海洋科考事业还处于起步阶段,但这也是一个值得庆祝的节点。”

“船上有16个人参与并见证了全部100次。”刘心成说,这16人,专门照了相,写了纪念文章,编写了《蛟龙探海》的专刊。

唐嘉陵畅想说:“100次代表了过去的艰辛,更多的是我们怎样付出更多的努力,去推动‘蛟龙\’号实现200次,实现1000次……”

“从2002年立项到现在,‘蛟龙\’号已有13年历史了,从2009年第一次海上试验到现在也有6年,其间过程非常艰难。”中国大洋35航次现场指挥部副总指挥李向阳表示:“100次下潜,对‘蛟龙\’号来说,潜次从两位数晋级到三位数时代,也逐步取得了一些在国际上也拿得出手的科研成果。但是如果跟国际上领先国家的下潜情况相比,100个潜次仅仅只是个开始。”

目前世界上下潜最多的是美国的载人潜水器,一年下潜150次到200次,属于第一梯队；第二梯队是日本和法国的载人潜水器,一年下潜50到100次左右；第三梯队是俄罗斯的载人潜水器,平均每年下潜次数在50次以下。

李向阳说:“我们的运行机制跟俄罗斯差不多,如果我们想要进入第二梯队,首先就要建立新的运行机制,即提高共享度,让全国的海洋科学家来深潜,来海底唱戏,而我们负责打造好这个平台,为科学家的海底探索提供保障,做好服务,这才是更长远角度上我们应该做的一些事情。”

就像外星飞船来到了海底

山坡上覆盖着数以百万计的虾、毛瓷蟹、贻贝,你可以想象,在漆黑的大海里面,突然看到这么多生物的感觉

“要说海底热液区的景象有多神奇,只有你想不到的!”唐嘉陵虽然在下潜前做了很多功课,但是热液区的精彩景象,还是超出了他的想象,让他感到格外震撼。

虽然跟随“蛟龙”号下潜多次,可谓是“见多识广”,但去年11月开始执行2014-2015年试验性应用航次第二、三航段任务,才让唐嘉陵首次见识到海底热液区的奇幻之美。

开赴西南印度洋之前,潜航员都认真研究了热液区的资料,但当他们驾驶“蛟龙”号下潜到海底热液作业区,所看到的世界那种气势磅礴,还是被深深震撼了。唐嘉陵说:“当你身临其境时,其实面对的是一个未知的世界,甚至是危险丛生的世界。”

成为潜航员之前,唐嘉陵曾经看过科幻小说《海底两万里》,那是法国著名作家凡尔纳的作品。小说描写的海底森林,都是高大直立的木本植物,没有枝条,像铁杆一样指向天空。温带树林一般高大的灌木中间,生长着带有生动花朵的各色珊瑚。这样美妙的海底世界,让唐嘉陵时常幻想。但当唐嘉陵成为一名真正的潜航员之后,亲眼看到海底世界时,则又是另外一番样子。

2013年,“蛟龙”号进行首次试验性应用航次科考,在位于南中国海的冷泉区边缘坐底,唐嘉陵看到,山坡上覆盖着数以百万计的虾、毛瓷蟹、贻贝等生物。“你可以想象,在漆黑的大海里面,突然看到这么多生物的感觉。就靠这么一点冷泉,竟衍生出这么大的生物群落。”

气势磅礴的大海中所特有的“小家碧玉”,让唐嘉陵一次次大开眼界。有一次,“蛟龙”号在东太平洋进行5000米级海试,大洋海底沉积物分布均匀,像沙一样,一些微生物的遗体呈棉絮状,像石头撒在沙面上。有的单细胞原生物,像小树苗一样在海底生长。很大的一只龙虾,颜色鲜红,经过“蛟龙”号时,唐嘉陵正用机械手布放标志物,龙虾看了一下,然后慢悠悠地游走了。

唐嘉陵回忆说:“那时候,感觉我们的‘蛟龙\’号就像一个外星来的大型宇宙飞船,来到了这个神奇的海底世界。”

海底高温“烟囱”温度达379度

海底热液区的生物耐高温、耐高压、耐毒,基因非常独特,具有很高的科研价值和应用价值,对生物多样性的研究也非常重要

“蛟龙”号探寻的海底热液区,一般分布于大洋中脊和弧后扩张区域,由于大洋中脊构造和岩浆等活动,海水渗入洋壳,被海底高温岩石加热排出,高温流体与周围冷海水混合,形成高温或低温热液区。在高温热液区往往沉淀形成硫化物“烟囱”和多金属硫化物。其中富含铅、锌、铜、金、银等金属元素,是潜在的海底矿产资源。

潜水器抵达海底热液区后,寻找热液喷口就是首要任务,但这并不是件容易事儿。海底热液区地形复杂,高高低低、大大小小的“烟囱”林立在海底,像广西、云南的石林一样,复杂多变。

“热液喷口一般都在山顶或者半山腰,活动的热液喷口会喷出浓浓的‘黑烟\’。”唐嘉陵说,如果从山顶以上的区域找,潜水器需顶流航行,看到‘黑烟\’再迂回下去。但经常潜水器下去就找不到喷口了,像进了迷宫一样,而且潜水器误入“黑烟”就什么都看不到了,很危险。

喷口的热液随海流漂散,因此海底热液区环境温度多变,而按照潜水器操作规程,周围环境温度上升两摄氏度就要马上离开。由于地形复杂多变,阻断了正常的底流,导致底流的速度与方向多变,这都给潜水器航行操作提出了很高的要求。

热液“烟囱”,还有低温、高温之分。低温的“烟囱”就像打开盖的蒸屉,蒸汽会慢慢发散,温度可以达到10摄氏度左右。周围会有大量的生物群落,贻贝、铠甲虾等附着在上面,以低温热液为它们提供的生存条件。而高温的“烟囱”,就像把沸腾的蒸锅盖上盖,盖上留两个小孔,巨大的蒸汽能量从两个小孔快速喷发出来。“蛟龙”号用高温探针测量了多个烟囱口温度,最高温度达379摄氏度。

唐嘉陵还尝试用机械手把“烟囱口”掰开,发现里面就像抛光过的银制品一样闪闪发光,但是由于很快被氧化,形成了黑烟。“甚至在热液‘烟囱\’周围的生物上面,也含有这种金属元素。”

在此次海底热液区科考中,唐嘉陵成功下潜7次。最后一次下潜完成既定任务后,唐嘉陵和随船下潜的海洋微生物学专家邵宗泽认为,这片区域依然有很多可以探测的地方。经过一番商讨,他们向着距离作业区50米远的一个区域前进。

“前进了一会,就看到声呐里有明显的反射信号。”唐嘉陵回忆。果然,在作业区50米远的地方,耸立着一个底部直径约有两三米的圆柱体,底部的表面有很多硫化物,覆盖着很多生物群落。沿着柱体向上看,中间位置收窄,向上扩张成直径两三米的圆柱体,看起来就像一个沙漏。

经过认真观测,他们确认看到的圆柱体,是一个罕见的活中低温热液“烟囱”,高20多米,布满了黄色、黑色、白色硫化物的痕迹。“这么高的热液‘烟囱\’非常罕见。在其附近,我们还拍到了很多虾,还有一种虫子,大概10厘米长,带着甲壳,胖乎乎的非常可爱,”唐嘉陵说。

海底热液区被认为是20世纪最伟大的发现之一,它像天然的海底实验室一样,为全世界的科研人员提供了独特的研究视角。

随船科学家陶春辉说,自己多年来一直在做海底热液区研究,以前的研究手段主要是海底摄像和水下缆控潜水器,从没有像乘“蛟龙”号下潜这么直观地观察海底热液区。“如此近距离地看到热液区原生态生物状况,直观地认识海底热液区的地形地貌,机会真是难的。海底热液区的生物耐高温、耐高压、耐毒,基因非常独特,具有很高的科研价值和应用价值,对生物多样性的研究也非常重要。”

下潜一次,就经历一次四季更替

潜水器从布放到回收的10多个小时,仿佛经历了“白天—黄昏—黑夜—黄昏—白天”的历程

在近期进行的两个航段中,我国6名新招收的第二批潜航员学员,也作为副驾驶搭乘“蛟龙”号下潜。

“我负责潜水器与母船的水声通讯,每隔15分钟向母船报告一次潜水器状态。”潜航员学员齐海滨说,副驾驶的工作还包括在左舷观察窗观察是否有障碍物并及时报告主驾驶,操作高清摄像头跟踪拍摄机械手和海底景象等。

“下潜一次,就像经历了春夏秋冬四个季节的温差变化。在海面上,恨不得把所有的衣服都脱掉,在海底,恨不得把所有衣服都穿上。”齐海滨说。下潜的过程中,考验的是大家的忍耐力。初进入载人舱,温度高达摄氏四十多度,密闭的空间内,高温如此,潜航员无不汗流浃背,如洗桑拿。但随着潜器的下潜,载人舱里的温度会逐渐降低,最低会降到摄氏二三度。

“‘蛟龙\’号在海底作业,两三个小时过去,我感到自己的脚都凉透了,但是看到主驾驶依然是全神贯注地操作机械手,真的是很佩服!”齐海滨说。

潜水器从布放到回收的10多个小时,则又经历了“白天—黄昏—黑夜—黄昏—白天”的历程。“航段的下潜都是在海底热液区,海底地形十分复杂。”潜航员学员赵晟娅说,“潜水器操作特别是机械手操作比想象的要难很多。”

在船上,赵晟娅和另一名女学员张奕不仅要克服晕船等不适,还要负责潜水器设备的维修保养。她们还负责每次下潜视频、照片整理和撰写报告等,经常晚上10点多,还在会议室加班,有时为了记录一个取样时间和坐标,要看四五个小时的“无声电影”。

科考并非一帆风顺,1月17日,“向阳红09”船在完成西南印度洋的下潜任务返回毛里求斯时,遇上了西风带热带气旋,船上所有的人都捏了一把汗。

“整个船晃得特别厉害,无法入睡。浪高都有六七米,直接拍在驾驶室的玻璃上。”赵晟娅回忆说。也许是对母船的信任,也许是对船上工作人员的信任,纵然遇到极端天气的影响,船上也并没有人害怕,大家只想着赶快过去这段艰难的路程。唐嘉陵非但没有晕船,还跑到甲板上,看人拍摄气旋的场景。

此次科考,“蛟龙”号科考队还首次在海上过春节。2月17日下午,腊月二十九,忙里偷闲,“蛟龙”号科考队队员办了场“海上春晚”,喜迎羊年新春。

船长陈存本表演了诗朗诵《老船长》,船员送上了《咱们轮机有力量》,唐嘉陵和傅文韬2名潜航员,与齐海滨等6名潜航学员一起,献上了一首《蛟龙探海》:“我心澎湃/大洋深处/纵横龙的气概/蛟龙探海/谁是主宰/大洋深处/绽放龙的豪迈……”

唐嘉陵说,在这茫茫大海上,感觉这歌真是唱到了我们心里。

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