“奋斗者”号正在注水下潜。 中国科学院供图
11月28日，“奋斗者”号全海深载人潜水器圆满完成万米深潜海试义务，顺遂返回海南三亚。
10月10日，“奋斗者”号从三亚崖州湾南山港码头启航，前往西太平洋马里亚纳海沟海域实行万米深潜试验义务。今后，一起捷报频传——
10月27日，下潜首次突破万米；11月10日，缔造了10909米的中国载人深潜新纪录；11月13日，完成了世界上首次载人潜水器与着陆器在万米海底的团结作业，并进行了视频直播……停止11月19日，“奋斗者”号在马里亚纳海沟海域共开展了13次下潜，其中8次跨越万米。
外观酷似一条绿色大头鱼的“奋斗者”号，是国际上首次可以同时搭载3人下潜的万米载人潜水器。手段云云高明，要归功于它有着一颗壮大的“中国心”，在多个要害手艺和主要质料领域，拥有很高的国产化水平，焦点部件国产化率跨越96.5%。
抗高压
新型钛合金质料制成宽敞而结实的载人舱
潜入万米海底，首先要攻克的难关就是伟大的水压。被称为“地球第四极”的马里亚纳海沟，完全漆黑、温度极低，是地球上环境最恶劣的区域之一。海沟1万米深处，水压靠近1100个大气压，相当于2000头非洲象踩在一个人的背上。“奋斗者”号若何做到不惧高压极端环境，在万米海底自由行走？
要害在于载人舱。载人舱是全海深载人潜水器的焦点要害部件，是人类进入万米深海的硬件保障和平安屏障，也标志着一个国家载人潜水器的手艺水平。
“奋斗者”号的载人舱呈球形，能够同时容纳3名潜航员。此前，也有外洋深潜器依赖球形载人舱乐成挑战了万米重压，但舱体空间仅能容纳1到2人，无法搭载更多的人和装备。为了让“奋斗者”号的载人舱体既宽敞又结实，还足够灵巧轻盈，科研人员没少费心思。
中科院金属研究所研究员、全海深载人潜水器载人舱项目负责人杨锐说：“载人舱作为整个潜水器里规格最大的一个耐压容器，制作质料十分特殊，其成败直接关系着整个潜水器的成败。”
在万米海深的极端压力条件下，根据“奋斗者”号的目的尺寸和厚度要求，以往深潜器使用的质料都已不能达标，需要找到一种高强度、高韧性、可焊接的钛合金。“国际上没有制造先例，也找不到外洋厂家生产，唯一的出路就只有我们自己造。”杨锐说。
于是，中科院金属研究所团结海内多家企业和研究所，组建起全海深钛合金载人舱研制“国家队”，经由一系列调研论证、研究实验，攻克了载人舱质料、成型、焊接等一系列要害手艺瓶颈。杨锐说：“我们独创的新型钛合金质料Ti62A乐成解决了载人舱质料所面临的强度、韧性和可焊性等难题。”
操控准
先进控制系统实现高精度航行控制
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深海一片漆黑，地形环境高度庞大，“奋斗者”号要制止“触礁”风险，得依赖控制系统的精准指挥。
为此，中科院沈阳自动化研究所的科研人员，针对深渊庞大环境下大惯量载体多自由度航行操控、系统平安可靠运行等手艺难题进行了攻关，让“奋斗者”号的控制系统实现了基于数据与模子展望的在线智能故障诊断、基于在线控制分配的容错控制以及海底自主避碰等功能。
中科院沈阳自动化研究所研究员、“奋斗者”号副总设计师赵洋说：“我们设计的神经网络优化算法，能够让‘奋斗者’号在海底自动匹配地形巡航、定点航行以及悬停定位。其中，水平面和垂直面航行控制性能指标，到达国际先进水平。”
此外，研究人员还为“奋斗者”号装上了一双高度天真且有力的“手”。“潜水器使用了我们研发的两套主从伺服液压机械手开展万米作业，每套手有7个枢纽，可实现6自由度运动控制，持重能力跨越60公斤，能够笼罩采样篮及前部作业区域，具有壮大的作业能力。”中科院沈阳自动化研究所水下机器人研究室副主任张奇峰说。依附这双“手”，“奋斗者”号顺遂完成了岩石、生物抓取及沉积物取样器操作等精准作业义务，填补了我国应用全海深液压机械手开展万米作业的空缺。
搭载“奋斗者”号的“探索一号”船（前一）。 中国科学院供图
“千里耳”
水声通讯系统助万米海底声像实时传输
“亲爱的观众们，万米的海底妙不可言，希望我们能够通过‘奋斗者’号的画面向人人展示万米的海底。”11月10日8时12分，“奋斗者”号乐成坐底马里亚纳海沟，3名潜航员第一时间通过水声通讯系统分享了心情。
作为“奋斗者”号与母船“探索一号”之间相同的唯一桥梁，这套水声通讯系统实现了潜水器从万米海底至海面母船的文字、语音及图像的实时传输。相较于前两代的“蛟龙”号与“深海勇士”号载人潜水器，“奋斗者”号的声学系统实现了完全国产化。这个系统由中科院声学研究所牵头研制。
除了通报声音和影像，声学系统还能辅助“奋斗者”号在万米海底正确作业。好比，由声学多普勒测速仪和定位声呐及惯性导航等装备集成的组合导航系统，为巡航作业提供了高精度的水下定位导航。“在11月16日的下潜作业中，借助组合导航系统和声呐装备，潜航员仅用半小时便乐成取回了此前布放在万米海底的3个水下取样器，实现了‘杳如黄鹤’，并通过水声通讯机将取样画面回传至母船。” 作为此次“奋斗者”号的潜航员之一，中科院声学研究所高级工程师刘烨瑶对此次作业印象深刻，“‘奋斗者’号的声学系统，突破了全海深难关，为全海深范围内的连续巡航作业提供了可靠的手艺保障。”
浮力强
固体浮力质料让深潜器顺遂返回水面
“奋斗者”号既要“下得去”，也得“回得来”，而顺遂返回水面的要害是固体浮力质料。
固体浮力质料的作用是为潜水器顺遂下潜和平安上浮提供保障，其性能直接关系到潜水器与潜航员的平安，也是众多深海科学考察装备及实现海洋资源开发的焦点质料。然而，由于高性能固体浮力质料制备手艺难度大，仅有少数几个国家掌握。
在缺少文献和履历借鉴的情况下，中科院理化手艺研究所牵头最先了万米级浮力质料自主攻关。“国际上不乏由于浮力质料开裂塌陷等缘故原由，导致水下装备丢失和报废的事故，‘奋斗者’号要知足频频深潜，手艺难度可想而知。”中科院理化手艺研究所研究员张敬杰先容，“焦点手艺问题就是要解决质料的密度与强度的协同关系，也就是说既要密度低又要耐高水压。”
在前期多年手艺积累基础上，科研人员接纳具有自主知识产权的软化学制备手艺，在短时间内研制出了固体浮力质料的焦点原质料，实现了我国浮力质料研究的要害手艺突破。随后，经由一系列配方调试和工艺优化，制备出了具有高平安系数的万米级固体浮力质料并进行了批量化生产，解决了长期以来国产固体浮力质料强度差密度高的手艺难题。
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