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再次挑战万米深海

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全球海洋最深处，被称为地球“第三极”

11月10日，我国自主研发的载人潜水器“奋斗者”号，创造了10909米的中国载人深潜新纪录。11月13日，“奋斗者”号再次下潜万米深海，打卡地球“第四极”——马里亚纳海沟。执行本次任务的还有两名与其同行的“摄影师”——“沧海”号和“凌云”号，它们与“奋斗者”号联合作业，开启海底拍摄，在全球首次实现万米洋底的电视直播。

A最新

再次万米级海试

关键词是“双船双潜”

11月13日凌晨5时左右，“奋斗者”号从它的母船“探索一号”科考船转移到海面进行布放。同时，“沧海”号和“凌云”号也从“探索二号”保障船上顺利布放。随后，“奋斗者”号开始下潜，再次突破万米海深，于10时43分在10900米深度坐底。坐底后，“奋斗者”号通过海底定位技术准确捕捉到了“沧海”号所处位置，并向“沧海”号主动靠近。

与11月10日的万米级海试不同，11月13日的万米级海试有新的看点。本次海试任务，关键词就是“双船双潜”。“双船”指的是为“奋斗者”号保驾护航的“双母船”，也就是“探索一号（支持船）”和“探索二号（保障船）”。而“双潜”指的就是“双潜水器”——万米载人潜水器“奋斗者”号，另一个就是专门给主角“奋斗者”号在万米洋底“打光拍照”的“御用摄影师”——“沧海”号和“凌云”号。

“沧海”号是一台全球独家的深海着陆器，可以进行全海深4K超高清视频拍摄采集、传输处理；不仅可以搭载全海深高清相机将万米洋底的实时画面直播回传，而且还能记录深海中“奋斗者”号的一举一动。它的小助理“凌云”号在海底可以自由活动，提供更多角度的照明，这也为“奋斗者”号的洋底作业提供了独家的第二机位。11月13日上午，中央广播电视总台就通过直播信号，独家对话了“奋斗者”号潜航员。通过实时画面可以清晰地看到，“奋斗者”号载人潜水器的潜航员正在用纸巾擦拭面前的玻璃，近距离观察舱外的“沧海”号。

马里亚纳海沟，又名玛利亚娜海沟，已形成6000万年。马里亚纳海沟的“挑战者深渊”是世界海洋最深处，这里的深度比世界陆地的最高峰珠穆朗玛峰还高，而且到过这里的人比去过月球的人还少，被称为地球“第四极”。

B回顾

从百米到万米深

中国逐步实现“深蓝梦”

10月27日，中国载人潜水器“奋斗者”号海试团队，在西太平洋马里亚纳海沟率先成功下潜突破1万米，达到10058米，创造了中国载人深潜的新纪录。11月10日，“奋斗者”号再次挑战全球海洋最深处成功，在马里亚纳海沟成功坐底深度10909米，再创我国载人深潜的新纪录。11月13日，“奋斗者”号再次挑战万米深海，和“沧海”号联合下潜，传回万米海底实时画面。

从百米浅海到万米深海，中国载人深潜事业劈风斩浪的几十年，我国先后突破了多项核心深潜技术，实现了中国一代代深潜人的“深蓝梦”。

“奋斗者”号是国家“十三五”重点研发计划中深海关键技术与装备专项支持的深海重大科技装备，中国船舶集团第702研究所作为全海深载人潜水器的总体单位。该项目2016年正式立项，主要以“蛟龙”号、“深海勇士”号载人潜水器的科研团队为主，承担了研发任务。

据介绍，我国载人潜水器研发在国际上起步较早，1986年，就研制成功中国第一艘载人潜水器——7103救生艇。虽然它只能下潜300米，航速也只有四节，但在那个年代，是属于最先进的救援型载人潜水器。

进入新世纪，在国家“863”重点研发计划项目支持下，开始了自主深海潜水器研发。2010年7月，中国第一台自主设计和集成研制的载人潜水器“蛟龙”号下潜深度达到了3759米，从而中国成为继美、法、俄、日之后，世界上第五个掌握3500米大深度载人深潜技术的国家。

2016年6月，“蛟龙”号7000米级载人潜水器完成了它的终极挑战，最终将纪录保持在了7062米。

在相关专家看来，与10年立项、10年研制的“蛟龙”号不同，我国第二代载人潜水器——“深海勇士”号，从研制立项到海试交付只用了短短8年，且国产化程度更高，实用性更强。早在2016年“深海勇士”号尚未下水的情况下，万米级载人潜水器就开始同步研制。

专家透露，“奋斗者”号载人潜水器，融合了之前两代深潜装备的优良血统，不仅采用了安全稳定、动力强劲的能源系统，还拥有更加先进的控制系统和定位系统，以及更加耐压的载人球舱和浮力材料。

目前，除了载人潜水器，我国还有“海斗”号、“海燕”号和“海翼”号等许许多多的无人潜水器。其中，“海斗”号有远程遥控和自动作业两种模式，是中国首台万米级科考潜水器，让中国拥有了自主研究万米深海的能力。

C揭秘

万米深海“自驾游”

“奋斗者”号如何平安归来

在马里亚纳海沟，下潜到水下5米时“奋斗者”号的GPS信号会完全丢失，而此时它的深海之旅才刚刚开始。接下来，潜航员们该如何在黑暗中知道自己的位置？又该怎样向着马里亚纳海沟的最深处，摸黑来一场万米海底“自驾游”？

下海后GPS信号会丢失

“奋斗者”号的GPS信号为何会丢失？

GPS信号是通信卫星向地面接收器发射的电磁波信号。这些信号由多个卫星同时计算得出，目的是精确地推断出你的位置。不过，电磁波虽然在真空和空气中有极快的速度，却难以穿透路上的障碍物。

同样，阻挡了“奋斗者”号GPS信号的障碍物，正是它头顶厚厚的海水。电磁波射入海水后，会不断被海水吸收。当到达5米深的海水时，已经所剩无几。

如何给自己定位

没有了电磁波，“奋斗者”号该如何与外界取得联系？又该找谁来给自己定位？

这就是“奋斗者”号“说话”的“嘴”——应答器，“奋斗者”号入海之后，应答器会间隔固定的时间不断放出声波信号，而科考母船的船底则装有“耳朵”——换能器。

这样，科考母船就可以及时捕捉到“奋斗者”号的信息，并根据声音传播的时间测算两者之间的距离。

知道了距离之后，怎样才能进一步获得“奋斗者”号在海底的准确位置？

你知道自己为什么有两只耳朵吗？如果你捂住一只耳朵，会发现只能通过声音大小判断声源的距离，而无法感觉出它来自哪里。人耳在工作时，会产生“双耳效应”，通过两只耳朵接受声音的时间差和音量差，判断音源的空间坐标。

从国家海洋局的一篇论文中，我们可以看到，母船底部的换能器不止一个，而是由多个换能器组成基阵。当基阵接受到声波时，会计算相位差Φ、波长λ和斜距R，由此算出“奋斗者”号的空间坐标。之后，这个坐标将被发送给“奋斗者”号，结合预先导入的大地坐标和海底地图，“奋斗者”号就可以知道自己身处何方了。这就是“大海深处的GPS”——水声定位技术。

怎样才能一直向前

知道了自己的位置，也知道了马里亚纳海沟的最深处在哪。就只剩下最后一个问题了：“奋斗者”号如何才能“永往直前”？

破解问题的方法，是利用“惯性”。“奋斗者”号内部安装有一套“惯性导航装置”，会通过“加速度计”和“陀螺仪”等仪器不断感应潜水器的位置、速度、姿态、方向，从而告知潜航员运动轨迹是否发生了偏移。而这些仪器精度之高，即使“奋斗者”号的偏移量只有一枚硬币的厚度，也能马上被检测到。

然而，由于惯性导航内部信息积累的特点，潜水器的状态测算误差会不断积累，最终可能带来巨大的位置偏差。1958年，装备了1套N6-A1惯性导航系统的美国鹦鹉螺号核潜艇从珍珠港出发，在历时21小时穿越了北极冰盖后，与原定目标点相差了37千米。

因此，为了尽可能提高导航精度，“奋斗者”号上还安装了声学多普勒测速仪、高度计、深度计和声学通信等仪器。测量得到的数据将一起参与推算，并最大程度地减小误差。

可以说，水声定位和导航技术让“奋斗者”号真正能够抵达海洋最深处完成挑战极限的创举。而这一切的背后，是无数科学家、工程师对于误差的锱铢必较。

现在，这场“自驾游”才刚刚开始，而“奋斗者”号的前方，还有无数未知的神秘等待它去探索。

综合央视新闻、北京日报、科技日报等报道