现在，全世界40多人去过深海一万米，其中27位是中国人| 果壳科技有意思

现在，全世界40多人去过深海一万米，其中27位是中国人

原创叶聪、麦芽杨果壳

从某种角度看，去深海比去太空更难。现在，全世界有600多人去过地面100公里以上，而去过深海一万米的只有40余人。

那些记录载人深潜的影像里，甲板上常是湿湿的。那可能来自海浪、暴雨，有时来自冲洗潜水器的淡水、庆祝香槟或泼水仪式——前者意味着风险和紧张氛围，后者暂时打破这种氛围。

除了偶尔的猎奇时刻，深海中的旅程或许更多是“安稳”。大多数时候，人和推进器都不需要做什么，潜水器会按照预计的路线，像一颗石子落下去，或抛掉压载铁像一枚叶片浮起来。每秒两米，在黑暗中度过一两个小时，像一班漫长的电梯。

下潜中的“奋斗者”号丨纪录片《我的万米生涯》

二十年前，大学刚毕业一年的叶聪，加入刚立项的“蛟龙”号团队，从此开始见证中国载人深潜从空白到领跑。

2020年11月10日，叶聪担任总设计师的“奋斗者”号载人潜水器在马里亚纳海沟成功坐底10909米。这意味着，我国成为全世界第二个有能力把人送入海洋最深处的国家，而“奋斗者”号是全世界唯一一台可同时搭载3人并拥有万米海底作业能力的载人潜水器。

如今，作为载人深潜的技术带领者，叶聪更希望传达的是：深潜装备是安全和高效的，会把科学家一次次送至他们向往的未知之处，带回他们想要的样本和数据，累积起足以支持国际科学计划的信息。

“一台潜水器的服役生涯，并不是为了一次、两次地突破某个记录，而是要经历千次下潜，连续几十年发挥作用。”

“奋斗者”号深潜器研制团队部分成员合影丨CSSC

抵达万米海底后，“奋斗者”号将继续驶向何方？那些深潜记录背后的技术，还会在深海探索中发展出哪些可能性？

果壳特别邀请中国船舶科学研究中心副所长、“奋斗者”号总设计师叶聪，来聊聊有关深海、潜水器和技术的故事。

以下内容根据叶聪的讲述整理：

对庞大空间的陌生感，

是对深海最好的描述

我们常说，即使真的下潜过，我们在深海中也还是“不知深浅”的。

举个最简单的例子，坐飞机时，你透过舷窗看到地面，可以意识到自己正在万米高空飞行——但航行在万米深渊，你对自己所处的深度和方向，是没有意识的。

通过深海地图和三维建模，你知道水面下有山川平原，但真正身处其中，“云深不知处”也不足以描述这种感觉：能见度其实很小，视野只有潜水器前的有限距离，五米、七米或十米，而且很容易随着潜水器的运动变得浑浊。

说到“海洋”，大家的反应往往是蓝色、深蓝，但我们想给大家建立一个概念：暗黑海洋。深海中没有光线，我们在潜水器灯光下看到的那片区域，可能是几千年、甚至百万年来第一次有灯光。

“奋斗者”号在万米深渊。这可能是此处第一次有灯光丨CCTV

我经常被问一个问题：下潜遇到危险，你是怎么处理的？

在我们的文化里，对海洋的认识是有偏颇的——这种偏颇很容易引起一些共鸣，却不一定是合适的方向，比如，“乘风破浪”是摇晃颠簸，“如临深渊”是战战兢兢的感受。

但我们不希望“深海下潜”在大家心目中意味着冒险、挑战和刺激。

我们最近在筹备的“中国深海创新设计展”，也是希望和大家沟通，想让大家认识海洋，认识到我们做的深潜装备是在为科学家提供一个能频繁使用、高效利用的平台。

2018年，82岁的汪品先院士搭乘 “深海勇士号”下潜，创造了潜入深海年龄最大的纪录丨新华社

创造深海万米记录后，

“奋斗者”号在做什么？

不管“蛟龙”号还是“奋斗者”号，一台潜水器的服役生涯，并不是为了一次、两次地突破某个记录，而是要经历千次下潜，连续几十年发挥作用。

比如“奋斗者”号，去年已经开始了常规科考。在去年8月到12月的科考中，进行了21次万米的下潜。

现在，全世界去过马里亚纳海沟万米以下的有40余人，其中27个是中国人。

“奋斗者”号在马里亚纳海沟海域丨纪录片《我的万米生涯》

最近“奋斗者”号正在南海开展工作，今年的万米下潜航次也在走外交程序。因为我国管辖的海域水深一般不超过6000米，所以，“奋斗者”号要去做深渊下潜，一般不在我国海域，这就涉及到外交程序，包括申请、报备等等。

我们计划每年都能去新的地方探测。比如去年，除了马里亚纳海沟，还去了雅浦海沟。毕竟马里亚纳海沟只是世界上30条海沟之一，而且它本身还有很多部分。

从我的角度，或许是从一个荒芜的地方到一个荒芜的地方，但对科学家来讲，这些荒芜的地方，都是之前没有人去过、没有人研究过的，很可能有特殊的发现。

深海中的一株海绵，上面附着海百合和海葵丨摄影：“蛟龙”号潜航员

深海“的哥”

我的经历比较特殊。做过潜航员，驾驶潜水器服务科学家，也做过深海下潜团队的组织者和执行者。

我并不是一个非常厉害的潜航员，操作机械手的水平不高，但我是一个有驾驶和调试经验的工程师，比起操作机械手精细地摘取一朵海百合，我更关注它的关节是否正常、力道是不是足够。

“蛟龙”号7000米海试舱内照片丨叶聪供图

最初，潜水器怎么用，国内是不清楚的，需要有人先去探索一下，就像探索做一道菜的过程。

我非常荣幸在“蛟龙”号设计时做了笔头工作，了解每个零件会在什么时间发挥什么作用，所以参与了探索做这道菜的过程。我当时像一个蹩脚的厨师，拿到食材，做得不是又快又好，但把每个流程从简单到复杂都检验了一遍，在这基础上建立起现在的流程。

现在的流程是：一位有经验的潜航员带着两位科学家到深海去，尽快找到他们感兴趣的东西，获得他们想要的样品和数据。不过，去年的“奋斗者”号科考是两位潜航员带一位科学家，因为我们的科考任务也包括培养新的潜航员。

在“蛟龙”号舱内进行心脑电测试丨叶聪供图

关于潜航员，深海“的哥”是个挺形象的比喻：每天在熟悉的路线，用熟悉的交通工具（潜水器）带不同的乘客（科学家）下潜。

英雄才冒险，深海“的哥”更注重专业和责任：带乘客去想去的地方，同时保证乘客的安全和舒适。“的哥”要具备判断环境的能力，比如遇到水流或悬崖时怎么处理；必要时，出于安全和规则考虑，深海“的哥”有权力——也不能叫“拒载”吧——有权力终止旅程；如果当天海况不好，“的哥”可能就不上班了。

我们有时开玩笑，说，以前看过“用直升机削铅笔”之类的挑战，现在对潜水器的水下作业也提出了这样精细的要求。

比如，做热液方面的研究，就要去深海中找“黑烟囱”。找到了，只能悬停在“烟囱”旁边；空气中的烟囱会顺着气流方向飘，深海中的也一样，我们不能“迎风作业”，否则浑浊的水流会影响视线；另外，烟囱的核心部位温度最高，样品价值也最高，所以，要对温度梯度有判断，尽量获得核心的样品又不破坏烟囱本身，又要保证潜水器设备不受损害。

“蛟龙”号潜航员操作机械臂和高温帽在黑烟囱附近作业

甚至，我们未来会在这些地方建立海底的实验室，或者特殊自然现象的保护区，就像现在将某处温泉或特殊现象变成公园或保护区——这就对潜水器提出了复杂的要求：能重复到达，能精准定位，能判断环境态势，最后实现各种样品和数据的采集。

再比如，去一些生物比较密集的地方，我们不希望科考影响原本完美的群落，所以也为潜航员设计了很多规则。比方说，如果环境影响了运行，可能会中止任务；如果之前采集过相关样品，我们会判断“没必要去做重复的工作”，毕竟时间也是宝贵的，不能每个人都去抓条鱼上来玩玩。

“蛟龙”号潜航员在海底热液喷口拍摄的生物

另外，如果潜水器有技术上的故障，“的哥”也要明白这个故障，就像司机一定要对自己这台车非常了解，比方说，听到异响或仪表报警，要能判断是继续作业还是中止。“深海‘的哥’”的发言权和决定权是最高等级的，甚至比水面指挥调度的人等级还要高，因为他在现场，刹车在他的脚下。

“蛟龙”号——>“深海勇士”号

——>“奋斗者”号

我的爱好偏理工科，喜欢机电设备、钢铁零件，感觉自己也适合这方面的工作。

但我不喜欢重复。

叶聪在哈尔滨工程大学度过大学四年丨叶聪供图

上学的时候，前辈会跟我们讲，要踏实工作，一辈子可能就画好一张图，这张图可能是船上的某一个设备或一个部件，要把它精益求精——比起这样的工作，我还是更喜欢新鲜的对象。

2001年，大学毕业到702所，我想，让我做新的船也好，新的潜艇也好，我都感兴趣。

走进中国船舶科学研究中心，会看到我国3台载人潜水器的一比一模型，从左至右分别是：“奋斗者”号、“深海勇士”号和“蛟龙”号。丨CSSC

“蛟龙”号是我国第一台大深度载人潜水器，目标深度定在7000米。在它之前，我们自造的潜水器只能到达几百米深度。“蛟龙”号主要服务于国际海底，因为公海的海底资源是全人类共有的，需要去开展勘探、开发和保护。

在“蛟龙”号还没有开始海上试验的时候，我们意识到：深海中还有方方面面的需求和场景，比如海底作业、搜寻打捞，一台“蛟龙”号解决不了问题。

综合考虑，我们基于国内的技术力量，决定做一台新的潜水器，目标定在了4500米——这个深度是对标了“阿尔文”号，它也是世界上管理得最好、下潜次数最多的潜水器。我们不再一味追求深度，而是在自主方面做了很多工作，这就是“深海勇士”号，用了8年时间。

2010年前后，全世界兴起了第二次对深海的探索热潮。上一次是上世纪60年代。

于是，在“深海勇士”号还没有建造完成时，我们对国内的设计和制造水平进行了评估，觉得我们有能力在5年内完成一台万米级载人潜水器的研发和应用——“奋斗者”号就是这么来的。

我们抓住了探索深海的第二拨热潮。

去深海万米，

有哪些技术挑战？

设计潜水器不像装修房子，你可以到网上看各种瓷砖，在家里排出一个很好的餐厅或书房。我们面临的情况是：市场上没有这样的一块砖，一切需要定制。

比如球型的载人舱，原则上肯定是越大越好，窗户开越多越好，但是，一个钛合金球壳如果做得很大，厚度也会变大，焊缝变厚，就要砸很多板，板越来越厚，它的均匀性怎么样，方向怎么办，加工性能怎么样……从材料、工艺到检测和应用，整个链条上都需要做很多优化和折中。

“奋斗者”号的钛合金载人球舱丨纪录片《我的万米生涯》

对潜水器来说，从7000米到1万米，除了抗压能力变化，还有方方面面的需求改变。

比如，以前“蛟龙”号下到7000米是3个小时，现在“奋斗者”号下到1万多米也是3个小时。为什么是3小时？因为整个流程是12小时，这对人体来说是个挑战，对电池来说也是合理的时间区段，那我们就要把速度加快，这样才能保证把中间宝贵的6小时留给在海底作业。

再举个例子。“蛟龙”号的横剖面就是一个正圆，“深海勇士”是方方正正国字脸，到了“奋斗者”号变成了鸭蛋脸，或者说一个竖着的纺锤形。这种“脸型”变化会让潜水器在水下运动性能变得不一样。

2020年11月10日上午8时12分，“奋斗者”号在马里亚纳海沟成功坐底深度10909米，创造我国载人深潜新纪录。图为央视直播画面丨CCTV

你可能看过，在海试过程中“奋斗者”号进行过一次万米作业的直播。

从某种角度来讲，我们也希望潜水器的颜色更醒目。在海面上，人们常用橙红色的救生衣，但在海底，橙红色并不是最醒目的。人在潜水时也会发现指甲盖显得乌黑，因为红光很快被吸收了。从光谱的角度讲，这种绿色被吸收得最慢，所以我们为“奋斗者”号选择了大面积的绿色喷涂。

另外，像“人因”和“人机”，从“蛟龙”号开始，我们就在做，那时候主要是“避免误操”，比较简单；到“深海勇士”号，我们开始控制光线环境；“奋斗者”号就比较全了，除了避免误操、光线、空间利用，还包括考虑人的关节疲劳度，包括对操作面板的注意力分配，等等。像“蛟龙”号的驾驶座前就是一块屏幕，“深海勇士”号加了一块，现在“奋斗者”号有接近10块屏幕，根据使用的频繁程度、是否需要翻页、还有三个人的分工等等做了划分。

驾驶“蛟龙”号。图中为潜航员叶聪（主驾驶）和付文韬丨 CSSC

之前我们还有语音提示，驾驶时计算机会提醒“现在距离海底高度多少，请注意”之类的，但用起来体验并不好：深海是很安静的，突然舱里面有第四个人说话，感觉也有点奇怪，很多人不适应。所以我们现在用光线提示比较多，通过灯光或类似“弹窗”的形式。

我们也会传感器来分析潜水器的状态，判断执行效果甚至故障效果。比如，抛载的时候，左右都有两块配重，但实际上，到了一定深度，虽然是同时触发，但两边还是会存在时间差，导致潜水器倾斜或摇晃，有时甚至细微到不可察觉，但传感器可以通过加速度，或通过倾斜仪来判断执行效果。

我们现在的载人深潜技术，主要还在“进入”和“探测”这一块，与材料、结构、能源密切相关，包括怎样形成潜水器的组网，都是目前这个阶段深海技术发展的方向。

比方说，要长时间在水下工作，那潜水器的应力状态就会跟“12个小时的下潜”不一样，要考虑很多力学特征；另外，如果要在水下呆更长时间，需要能源的补给，氢、氨、核这些我们都在思考，包括能源的安全传输和检测。

再比如，现在要做对海洋的立体观测，越到海底，需要作业时的扰度更低。但我们现在用的机械手还是液压的，虽然操作灵活，但实际上它还是一个钢铁巨臂，很容易扰动海底的沉积物，像柔性取样或集成式的取样，一些新的技术手段也需要给潜水器加入进来。

潜水器的应用场景有很多，除了科考，还有军事，还有工程的，比如关键物品的打捞，还有一些就是为了游览，一些邮轮或极地探险的船上，都配备有类似的潜水器。有人喜欢看露在水面上的冰山，也有人感兴趣冰川在水下的部分，想去看一看水下的样子。

叶聪担任总设计师的观光型载人潜水器“寰岛蛟龙”，载人舱采用全通透设计，游客可以乘坐潜水器观赏最深海底40米的景色。丨CSSC

在面向公众沟通的部分，我们做得还比较弱。像航天领域，中学生都可以设计他们感兴趣的试验，加入到航天器的载荷，发射到太空去。让更多人觉得“去深海很方便，获取他们感兴趣的数据很方便”，而不仅仅是“坐在透明的潜水器里，像在鱼缸里看鱼”——这也是需要我们去做的。

我们还没有做到

“深海中哪里都能去”

我们对深海的了解才刚刚开始，还远远不够。

有人可能会说：我就是在海边长大的，你说我不懂海呀？

但深海就是一种特殊的存在。对深海的了解，我们做得越多，越觉得复杂。

事实上，我们能去的地方还很少。我现在经常要做一个解释：“奋斗者”号只是全海深潜水器，并不是全海域都能去；具备了去万米的能力，并不意味着“可以去海洋中的任何地方”。

毕竟，“深度”只是海洋的一个维度。我们还有很多挑战要迎接。

比如，靠近极地的地方，虽然不深，但我们现在还不具备到那里开展冰下作业的条件。

不过这也是很有趣的对象。首先，那里的空气温度比海水温度低很多，其次，在极地这些地方，轨道覆盖有一定的难度，再就是，要到达极地海洋，需要水面船舶辅助，不仅仅是耐压材料，还包括防寒材料，包括要解决浮力材料的抗冻问题。最简单的例子，潜水器上液压设备靠液体驱动，在水里没问题，但到空气中可能就冻住了，就像如果开柴油车到漠河，用北京的零号柴油就不行了。

再比如，有很多复杂的水下环境，像水下电缆或水下油气的节点，都要专门的工具才能处理，这些地方，潜水器能到达，却不一定能作业。还有一些繁忙的航道，如果不预先进行“扫海”处理，我们也不能轻易去。这些都是具体要解决的问题。

“泼水礼”，我还有机会

这两年，我工作的重点是把载人深潜技术应用到不同的场景。“奋斗者”号交付后，我现在已很难有下潜的机会了。

之前“蛟龙”号交付后，我们还会去进行下潜的技术保障。但现在，我们已经有了专业的维护团队，所以我能去水面上保障的机会也不多——高兴的是，它不需要我保障，说明它用得很好；遗憾的是，自己乘坐和驾驶的机会确实越来越少了。

海洋科考有很多有意思的事情。我记得，之前参加中美联合深潜的时候，过赤道时会有个仪式，扮成海神海盗，类似狂欢节。