海南省三亞市的鹿回頭風(fēng)光宜人。這里有椰子樹(shù)、鳳凰花,陽(yáng)光在海面上一照,能看到三四種不同的藍(lán)。對(duì)普通人而言,鹿回頭是景點(diǎn),但對(duì)中科院深海探測(cè)技術(shù)研究團(tuán)隊(duì)來(lái)說(shuō),這是他們走向戰(zhàn)場(chǎng)的地方。
在這里,十余位團(tuán)隊(duì)成員研發(fā)出數(shù)臺(tái)形態(tài)、功能各異的著陸器。5年來(lái),這些著陸器累計(jì)完成184次下潛作業(yè),其中26次超過(guò)萬(wàn)米,更帶回許多深海樣本和寶貴數(shù)據(jù),為中國(guó)的深淵科考留下濃墨重彩的一筆。
潛入深海就意味著潛入未知,著陸器下潛深度每增加一點(diǎn),是挑戰(zhàn),也是機(jī)遇。當(dāng)萬(wàn)米深海的大門(mén)被叩開(kāi),中國(guó)的深淵科考有如裝上加速器。
在團(tuán)隊(duì)核心成員之一、中科院深??茖W(xué)與工程研究所(下稱(chēng)深海所)深海探測(cè)技術(shù)研究室副主任陳俊看來(lái),突破萬(wàn)米意味著從0到1的原始突破,但團(tuán)隊(duì)的終極目標(biāo)是在技術(shù)上不斷超越。
“將來(lái)我們可以做的事情更多。”陳俊表示,未來(lái),著陸器的功能會(huì)變得更復(fù)雜,多個(gè)著陸器同時(shí)在水下作業(yè)也將變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。
幾經(jīng)波折,駛向萬(wàn)米深淵
2016年6月,在馬里亞納海溝,著陸器“天涯”首次潛入萬(wàn)米深海,帶回超過(guò)100升水樣。這是我國(guó)海洋科技發(fā)展史上第一次綜合性萬(wàn)米深淵科考,“天涯”號(hào)的成績(jī)出乎所有人意料。
這是“天涯”首次正式出海,“當(dāng)時(shí)只計(jì)劃做7000米的任務(wù)”,現(xiàn)任深海所高級(jí)工程師的李俊負(fù)責(zé)著陸器總體設(shè)計(jì),他告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》,作為中科院“海斗深淵前沿科技問(wèn)題研究與攻關(guān)”戰(zhàn)略性B類(lèi)先導(dǎo)專(zhuān)項(xiàng)的一部分,著陸器的首航目標(biāo)相對(duì)穩(wěn)妥。
在船上,著陸器既定任務(wù)完成后,專(zhuān)項(xiàng)首席專(zhuān)家突然發(fā)問(wèn):能不能突破一下,看看著陸器的最大工作深度?拆除部分裝備后,“天涯”3次下潛并順利回收,最大深度近8000米。
“能不能下到萬(wàn)米?”面對(duì)這個(gè)問(wèn)題,團(tuán)隊(duì)成員沉默了。彼時(shí)著陸器是按7000米標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的,若下潛深度過(guò)大,控制系統(tǒng)無(wú)法工作,著陸器就只能靠聲學(xué)信號(hào)接收指令。一旦聲學(xué)信號(hào)不穩(wěn),著陸器很可能回不來(lái)。盡管早在設(shè)計(jì)之初就規(guī)劃了萬(wàn)米技術(shù)路線(xiàn),著陸器的浮力材料和聲學(xué)裝備的指標(biāo)也是萬(wàn)米級(jí)別,但現(xiàn)場(chǎng)改造仍然很冒險(xiǎn)。
幾番激烈討論后,陳俊等人開(kāi)始認(rèn)真考慮沖擊萬(wàn)米的可能性。仔細(xì)考慮每一個(gè)細(xì)節(jié)、問(wèn)題,著陸器上指標(biāo)沒(méi)到萬(wàn)米的設(shè)備,能拆則拆。
在大家的忐忑中,“天涯”著陸器再度下潛。
“我們?nèi)考耶?dāng)都押在聲學(xué)釋放器上了”,團(tuán)隊(duì)成員、深海所工程師蔡篤思回憶,“當(dāng)時(shí)最緊張的是等著陸器發(fā)聲學(xué)信號(hào),等它上來(lái)”。
天不遂人愿?;厥债?dāng)晚,著陸器接連兩次都沒(méi)能按預(yù)估時(shí)間上浮,所有人都緊張極了。
“會(huì)不會(huì)是沒(méi)拋載成功?重力和浮力有偏差?”夜里12點(diǎn),陳俊仍守在甲板上,他一邊和其他人討論,一邊飛快地想是哪里出了問(wèn)題。其實(shí)改裝時(shí),團(tuán)隊(duì)成員反復(fù)計(jì)算,由于給著陸器留了安全余量,上浮時(shí)間比預(yù)估的更長(zhǎng)。
凌晨1點(diǎn),“天涯”終于在漆黑的海面露頭,回收過(guò)程有驚無(wú)險(xiǎn)。
陳俊至今還記得,在漆黑海面上看見(jiàn)著陸器燈光閃爍的一剎那,“就像看到黑夜中最亮的星,特別興奮”。
不止萬(wàn)米,要在深海“逛超市”
“天涯”潛入萬(wàn)米后不過(guò)半年,陳俊等人又帶著改裝升級(jí)的“天涯”號(hào)和另一臺(tái)著陸器——“萬(wàn)泉”號(hào)重返馬里亞納海溝。這一次,無(wú)論是人還是著陸器,準(zhǔn)備得都更充分。
2017年3月,深淵科考隊(duì)凱旋,兩臺(tái)著陸器戰(zhàn)果累累:“天涯”號(hào)帶回了大量萬(wàn)米近底水樣、沉積物和高清視頻,在深海約7000米處捕獲了獅子魚(yú)和體形巨大的端足類(lèi)鉤蝦;“萬(wàn)泉”號(hào)圓滿(mǎn)完成多型國(guó)產(chǎn)化設(shè)備的搭載試驗(yàn),還配合海底地震儀進(jìn)行了一系列高精度三維定位作業(yè)……
建造深淵著陸器的目的不止突破萬(wàn)米。因?yàn)轶w量輕、成本低,著陸器對(duì)經(jīng)費(fèi)有限的科學(xué)家而言是個(gè)性?xún)r(jià)比很不錯(cuò)的選擇。陳俊等人在設(shè)計(jì)每臺(tái)著陸器之初,也會(huì)仔細(xì)考慮科學(xué)家的需求。一直以來(lái),他們都有個(gè)心愿:深淵采樣要做到像超市購(gòu)物一樣方便和安全。
受溫度、壓力等條件限制,著陸器從數(shù)千米深的海底帶回的樣本可能會(huì)失真。那么,能不能直接在深海采樣、做實(shí)驗(yàn)?帶著這個(gè)問(wèn)題,同在深海所工作的研究員王勇和賀麗生找到了李俊,希望能研發(fā)在深海原位提取生物信息的著陸器。雙方一合作就是五六年,“鳳凰”號(hào)應(yīng)運(yùn)而生。
在陸地上的實(shí)驗(yàn)室,提取生物核酸信息易如反掌,但到了幾千米的水下,“鳳凰”需要完成一系列精密而復(fù)雜的活動(dòng)才能達(dá)到同樣的目的。
為了靈活調(diào)動(dòng)部件,讓著陸器更好地執(zhí)行科研任務(wù),李俊額外學(xué)習(xí)了不少生物知識(shí)。每次科學(xué)家拿到數(shù)據(jù),身為工程師的他都不忘詢(xún)問(wèn)情況。“我們有了新發(fā)現(xiàn),發(fā)了文章,告訴大家有這個(gè)著陸器、它可以做哪些事,他們也覺(jué)得很高興。”賀麗生笑言。
2018年,“鳳凰”號(hào)著陸器首次搭載原位微生物核酸裂解裝置“鳳冠”在深海開(kāi)展原位提取試驗(yàn),同時(shí)捕獲了盲鰻、大王具足蟲(chóng)等深海生物。“有了原位數(shù)據(jù),我們可以收獲更多驚喜,比如原位微生物群落結(jié)構(gòu)和表達(dá)特征。”王勇表示。
時(shí)至今日,為了能搭載更多科研設(shè)備、做更前沿的工作,“鳳凰”的性能還在不斷調(diào)整和優(yōu)化,團(tuán)隊(duì)每走一步,都在這一領(lǐng)域踩下新的腳印。
問(wèn)心無(wú)愧,做有挑戰(zhàn)的事
2013年初到深海所時(shí),陳俊還是未畢業(yè)的博士生,他的導(dǎo)師張艾群剛開(kāi)始組建深淵著陸器團(tuán)隊(duì)。張艾群是中國(guó)水下機(jī)器人研發(fā)的元老級(jí)人物,面對(duì)一群不同背景、初出茅廬的年輕人,他將自己的科研財(cái)富傾囊相授。
陳俊至今牢記著導(dǎo)師的教誨:?jiǎn)栴}沒(méi)想清楚時(shí),決不能憑感覺(jué)下定論。做著陸器的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),張艾群總不忘提醒大家把背后的物理概念弄透徹。深海裝備一定會(huì)用上密封裝置,即便是一個(gè)小小的插件,張艾群也會(huì)引導(dǎo)成員留意因不同材質(zhì)、外部環(huán)境等產(chǎn)生的問(wèn)題。
這種嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖黠L(fēng)在整個(gè)團(tuán)隊(duì)中處處可見(jiàn):小到每臺(tái)著陸器幾十上百項(xiàng)檢查指標(biāo)、每一個(gè)電子元器件的壓力試驗(yàn),大到每臺(tái)著陸器的布放回收、因不同項(xiàng)目一次次重復(fù)的海試……
陳俊坦言,為了單純做好一件事,可能會(huì)走很多彎路,但整個(gè)團(tuán)隊(duì)乃至研究所的氛圍都是如此。
數(shù)年間,深海探測(cè)技術(shù)團(tuán)隊(duì)吸引了不少年輕人,他們的人生路徑也因此而改變。
深海所高級(jí)工程師辛永智來(lái)團(tuán)隊(duì)前,是成天坐在辦公室里寫(xiě)程序、調(diào)程序的程序員,如今跑到海上做實(shí)驗(yàn)成了家常便飯。而且,著陸器研發(fā)涉及到的知識(shí)和專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域更廣泛,“對(duì)自己要求也會(huì)更高”。
“‘深海’對(duì)我來(lái)說(shuō)是一份工作,同時(shí)也慢慢成為我的事業(yè)。”在李俊看來(lái),研發(fā)著陸器雖然勞累辛苦,但能獲得源源不斷的成就感。“大家一起合作,做些別人沒(méi)做過(guò)、有挑戰(zhàn)的事。”