◎作者丨科技日报记者 陈瑜

如果成人步行大约需要2.5小时,

从600米到7000米,数字背后技术跨越则更大。而“蛟龙”号计划用10年时间,走完了国外同行用了近60年才走完的路。

2001年,中国大洋协会在东太平洋海域获得了7.5万平方千米、拥有专属勘探权和优先开采权的多金属结核矿区,载人深潜有了明确用户及需求。技术上,1995年,由徐芑南担任总设计师的6000米级无缆水下机器人CR-1试验成功,这为载人深潜奠定了技术基础。

图二: 湖北省内,如果从2020年2月25日开始,实行“52开关式”的疾控策略,则疫情结束的时间可能会被延迟到2020年5月中旬,最后患者总数可能增加近1.5万人。

汽车行驶大约15分钟。

“来不及了!要赶快赶回所里!”徐芑南当时身患高血压、心脏病,一只眼睛仅存光感,但他毅然带着老伴回国。

回首“蛟龙”号开端,徐冠华说:“真正有重大机会的项目,不可能得到所有人的赞同,不可能没有争议。”

不光是海下才用到的电池、机械手、推进器等技术,就连在陆地使用相当成熟的零件,如电机、泵、阀之类,因为水下需要的体积小、重量轻、耐海水高压和腐蚀等特性,做出来也很困难。

近20年来,深潜人将自己的命运与中国载人深潜事业紧密相连。从600米一步跨入7000米的“蛟龙”号、深度回撤至4500米实现关键设备国产化的“深海勇士”号、标志我国在大深度载人深潜领域达到世界领先水平的“奋斗者”号……对包括叶聪在内的“奋斗者”来说,奋斗出来的“奋斗者”号,是新的开始。

另一个重大课题是水下通信。深海里不能使用无线电波,只能利用声波来传信息。中国科学院声学研究所研究员杨波形容,海豚叫一声或者海浪拍一下,都有可能让潜水器发上来的一张写实照片,让人不知所云。

而在7000米载人深海潜水器“蛟龙”号研制成功前,我国研制过的载人潜水器的最大深度只有600米。

中国船舶集团首席专家、七〇二所“奋斗者”号副总设计师胡震第一次听到俄罗斯“和平号”的名字,是在1992年。作为一名刚进入七〇二所不久的年轻人,他参加了中国大深度载人潜水器的可行性讨论。提及国外研发情况,“和平号”是绕不开的词。这是一个最大下潜深度达6000米的潜水器。

显然,胡震关注的并不是脍炙人口的爱情故事,而是影片里让他慕名已久的“和平号”。此时,项目已立项3年,但团队中仅有两人见过真的深海潜水器。对大部分人来说,了解潜水器,只能借助国外的科普读物和影视作品。

图片来自中国船舶七〇二所 1

中国船舶集团首席专家、七〇二所“奋斗者”号副总设计师胡震。科技日报记者 陈瑜 摄

2005年,七〇二所的科研人员开始追7年前上映的一部好莱坞电影《泰坦尼克号》。这其中包括不爱看电影,也无心追求浪漫的胡震。

“蛟龙”号的控制系统更是重中之重。它必须有能力自动安全航行,当机械手作业时,也能稳稳地悬停定位。

中国载人深潜团队老中青三代科研人却走了近20年。

2001年6月,刚履新科技部部长不久的徐冠华到七〇二所视察,听取载人潜水器研制相关技术汇报。

10年的坚持,中国深潜科研团队终于等来了最重要的使命,一场深海技术领域的攻坚战拉开帷幕。

该研究团队还特别厘清了这次新冠肺炎疫情的流行病学基本参数,如基本再生数、平均潜伏期、平均传染期、非典型患者占比,以及流行趋势(包括流行时间、疫情拐点、流行规模等),并分析了疫情防控强度对疫情传播的影响。为了让研究成果可视化程度更强,研究团队还创建了一个网页更新预测结果。

在深海缺少应有的位置,一直是中国海洋科研领域的一件憾事。此时,中国载人深潜器研发似乎看到了曙光。

时间回到2000年1月,中国大洋协会组织全国海洋各领域专家进行论证。随后国内海洋界10位院士和15位教授进行了深入探讨,达成研发载人潜水器的共识,并于2001年2月报科技部。

上世纪90年代,国家投入少、条件差,身边的同事陆续离开了海洋科研岗位。包括胡震在内的“留守”人员,除了搞科研,还要到处去跑市场,免费给人干活,目的是检验设计出的潜水器与实际工程需求能否衔接,以便后续改进。在坚守和等待中,虽然科研人员做了很多事,但当机会真正来临,还是明显感觉吃力。

《泰坦尼克号》将书中的文字描述进行了可视化展示:漆黑的海底亮起几束灯光,“和平号”潜水器伸出龙虾钳一般的液压手臂,小心翼翼地在沉船的残骸间翻找。驾驶者屏息凝视摄像机传来的影像,门板搬开,铁箱映现,机械手臂用类似进食的动作,把来之不易的收获夹回潜水器前部的篮中,机械大手将潜水器提升出水,欢呼声响彻甲板。

此外,在陆地上可以通过GPS定位,但在水下则无法简单定位。“蛟龙”必须使用声学定位传感器以及导航控制软件,这也是崭新的课题。

虽然作用有限,但胡震和同事们还是买来DVD,目不转睛地盯着屏幕,不放过任何一帧有关潜水器的画面,反复揣摩、讨论。

后来担任7000米级载人潜水器——“蛟龙”号总设计师的中国工程院院士徐芑南分析原因,一是立项要求有明确的用户及需求,而当时作为重要用户的中国大洋协会成立不久,还没有载人潜水器方面的需求;二是要有技术基础,当时客观上不具备。

2020年11月10日,中国万米载人深潜器“奋斗者”号在西太平洋马里亚纳海沟创造了10909米的中国载人深潜新纪录。随后,习近平总书记在贺信中说:“奋斗者”号研制及海试的成功,标志着我国具有了进入世界海洋最深处开展科学探索和研究的能力。

从无到有,《泰坦尼克号》启发“蛟龙”号设计灵感

今年42岁的叶聪无疑是幸运的。如今已是“奋斗者”号总设计师的他,19年前刚从大学毕业就进入位于无锡的中国船舶七〇二所,接触的便是“蛟龙”号载人潜水器项目。这对很多从事潜水器技术研发的科研人员来说,可能是一辈子才等到的机会。“我有一个深刻的感受,就是自己深度参与了国家科技进步的进程,这是我人生中最幸福的事。”叶聪说。

通过建模分析,研究研究团队认为,我国新冠肺炎疫情“零号病人”出现的时间可能是2019年11月24日左右,即在2019年12月12日武汉市卫健委公布首个确诊病例的18天前。本次新冠肺炎疫情疾控政策的响应模式是所谓的“基于报道的患者总数提升疾控力度”的做法(即随着患者人数的增加,不断提升疫情防控力度),这种响应模式使得疫情的控制具有非常好的鲁棒性(即疫情后期的态势不会因为相对适中的扰动而发生大的改变)。

上述消息称,2019年底开始的疫情给中国学者和疾控决策者提出几大问题:一是疫情的拐点何时出现、疫情何时结束、最后规模多大?二是如何数值化地评估实时的疾控效率,哪些疾控策略可行且效率比较高?三是在拐点出现后,疫情处于受控状态下,如何优化疾控的成本?

以看似不起眼的舱口盖为例,它被团队成员称为“通向深海的大门”。高压之下,一旦水漏到常压的舱里,急速喷射的海水射进来比子弹还快。

而对湖北省,若太早放松疾控力度,则可能使疫情推迟至2020年5月中旬才能结束,且患病人数可能增加近1.5万人(参见图2)。

2001年接到邀请电话时,徐芑南已从七〇二所退休6年,但他心底始终有一个愿望,就是看到中国人独立自主研制的大深度载人潜水器能够在深海遨游。

十年坚持,终于等来载人深潜的研制号令

为此,研究团队认为,鉴于复工潮的来临及开学季的到来,建议全国除湖北省以外地区全面复工。而开学时间应推后一个月,各地可以根据实际情况作出适当调整。

“我从心里支持这件事情。一个有活力的民族,迟早要走向深海。”徐冠华告诉科技日报记者,新世纪伊始,中国对海洋战略和相关科技的空前重视,是载人深潜最终立项大背景。

从那时候开始,包括胡震在内的很多科研人员心里有了一个梦——什么时候中国能有自己的“和平号”。

1992年,国家863计划第一次面向全国征求海洋领域研究方向。

为寻求答案,由黄森忠教授和山西大学复杂系统研究所所长靳祯教授、南京医科大学公共卫生学院彭志行副教授共同领衔,南开大学统计与数据科学学院多位年轻教师与研究生加入的研究团队,基于传播动力学及普适SEIR模型进行建模,通过“南开大学智英健康数据研究中心”开发的程序EpiSIX,实时跟踪国家卫健委及各地卫健委自2019年12月12日以来发布的确诊病例数据,对新冠肺炎疫情的流行趋势进行研判,对疾控策略的效率进行评估,并将相应建议提供给疾控方参考。

团队分析,在疾控效率没有降低的情况下,本次新冠肺炎疫情在湖北省以外的全国各地,有可能于2020年3月底至4月中旬趋于平复,而复工对疫情防控可能产生影响。团队假设,若全国除湖北省以外地区从2020年2月25日开始复工,各地实施“52开关式”疾控策略,即对易染源(民众)在工作日(周一至周五)的疾控效率维持在全面疾控状态(封闭隔离式)下的一半,但在周末两天完全放开,而对传染源(患者)始终保持现有的严格疾控模式,则除湖北省外的疫情流行时间不会变长,但患病人数规模可能会增加0.1万人(参见图1)。

以七〇二所为主,国内相关科研单位的多位院士、专家参与探讨,提出设立载人潜水器方向,但当时并没有获准立项。

2002年,“蛟龙”号正式立项,作为中国第一台大深度载人深潜器,设计目标定在了海下7000米。

最初,我国科研人员期望和俄罗斯开展国际合作,但对方甚至拒绝了我方参观“和平号”的申请。

中国工程院院士、载人潜水器“蛟龙号”总设计师徐芑南讲述探索神秘海底世界背后的故事。新华网 焦鹏 摄

随着时间推移,形势发生变化。

该研究项目由南开大学新型冠状病毒应急科研专项、国家自然科学基金和国家科技重大专项予以支持,并得到了教育部、国家卫健委等的支持指导。目前,该研究成果相关论文已在线发表于《中国科学:数学》。

1991年研究生毕业时,爱读《海底两万里》的胡震,选择了七〇二所,投身自己热爱的深海载人潜水器设计和研发工作。

2001年底,各方专家编写完成论证报告。徐冠华审时度势,做出决定,半年后,科技部批准立项。

深海高压,考验着载人舱技术水平。每下潜1米,每平方米外壳上的水压就多一吨。7000米深,就是每平方米要承受7000吨的压力。