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1000个大气压下的科学家精神

1000个大气压下的科学家精神

  • Categories:文件学习
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  • Time of issue:2021-04-09
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1000个大气压下的科学家精神

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  2020年,我国自主研发的“奋斗者”号全海深载人潜水器成功坐底万米深马里亚纳海沟,这与它拥有一颗强大“内心”息息相关。为了到达海底一万米,科学家们如何不舍昼夜,缔造传奇?

  打造“奋斗者”号最强“心脏”

  要实现万米载人深潜,最关键也是难度最大的环节是载人舱研发。作为全海深载人潜水器的核心关键部件,载人舱是人类进入万米深海的硬件保障和安全屏障。“奋斗者”号潜水器研制领导小组副组长、载人舱项目负责人杨锐介绍,在此前,世界上最先进的全海深潜水器是美国2019年5月完成万米下潜的“极限因子”,其载人舱可搭载2人。

  “对于科考作业来说,3人的配置更加理想。一个人坐在中间‘掌舵’,另外两个人在两侧做他的‘眼睛’——这样视角更平衡,视野范围也更大。”中国科学院金属研究所研究员、轻质高强材料研究部副主任、全海深载人潜水器副总设计师雷家峰说。

  人们对海洋有着无限向往,所以载人舱每增加一个人,都承载着亿万中国人的期望。有人不禁会问:目前水下探测机器人已经如此发达,为什么还要费这么大心力、成本研制载人潜水器?“人脑是非常精密的结构,现阶段它能捕捉到的细节在有些方面比机器人多。人坐在载人舱深入海底,那种现场感是机器无法比拟的。”杨锐说。

  “载人舱球壳其实和人体一样,除了漂亮的外表,‘身体’的各项指标都要正常。新型合金设计方案Ti62A设计出来了,制作球舱时要追踪各项性能是否达标,球舱研制成功后还要追踪它的长期服役性能。”杨锐的博士生、年轻的中国科学院金属研究所副研究员邱建科说。

  “球壳研制的最终‘奥义’是保证深潜的安全性。众所周知,下潜深度越大,压强越大,万米深海的压强能达到100多兆帕(100兆帕相当于1000个标准大气压)。”杨锐说。球壳正式下水之前,在海南中科院深海所接受了打压筒打压试验,各项数据正常,应力均在弹性范围内。“那时候心里就有底了。”

  齐心协力闯难关

  载人舱的新材料研发是科研人员面临的第一道难关。打造载人舱球壳的材料,要受到强度、韧性和可焊性三方面的考验。“我所在的中国科学院金属研究所钛合金研究部,现在叫轻质高强材料研究部,以往的工作多集中在航空航天领域,涉及海洋的并不多。”杨锐说,“但多年对钛合金的研究以及它在航空领域的表现,我们清楚知道这种材料具有轻质高强、耐腐蚀的特性,它在海洋必将拥有更广阔的应用场景。”

  钛合金成分确定后,材料要拿到工厂轧制,再冲压成2个半球。以前没人做过厚度和直径这么大的球,所有的设备都已经达到极限。为了实现均匀受热,工厂只能改进设备。整个加热环节需要耗时30小时。“我们团队的人就住在工厂附近的宾馆轮流看守。”中国科学院金属研究所项目研究员马英杰说。

  之后,2个半球合成一个整球,需要进行焊接。“焊接的部位叫赤道缝,整个焊接过程只需要20分钟,但一旦失误,之前几年的努力全部白费。”杨锐说,令团队兴奋的是,最终球舱一次成型。

  “高强高韧钛合金的设计与研制为万米潜水器提供了物质基础,但载人舱制造还涉及超大厚度板材制备、半球整体冲压、大厚度钛合金电子束焊接等关键技术,没有任何一家单位可以独立完成所有这些内容,需要集合各领域优势单位联合攻关。”杨锐说。

  一个球舱研制,就倾注了十几家单位的心力。而整个“奋斗者”号全海深载人潜水器这个大国重器,则更考验各领域的协同配合。“越困难的地方,越能激发科学家的探索精神。”杨锐说。

  让科学之美被更多人看见

  重大突破是“坚守”出来的。载人舱的新材料研发是科研人员面临的第一道难关,时间紧任务重。中国科学院金属研究所钛合金研究部以往的工作多集中在航空航天领域,但科学家在多年的研究过程中,有丰富的钛合金设计和加工经验,同时将针对航空发动机背景的专业知识移植到深海领域,顺利研制出高强高韧钛合金,为万米潜水器提供了物质基础——经验不是一天积累下来的,科学家为此付出了几年、十几年甚至几十年的努力。

  重大突破是“抢”出来的。万米深潜实现的时间比原本一再提前,源于科研人员的“争分夺秒”。许多研制工作是齐头并进的。“压力大了,但干劲更足了。”科研人员如是说。加班、熬夜都是常事,没有节假日不说,每天工作到凌晨是常事。不是在铸造现场,就是在去现场的路上。球壳加热有时要超过30个小时,科研人员需要轮流实时记录参数,进行相应调整。

  实现重大突破,不可忽略细节。研制球舱的环节众多,以冲压半球举例,温度、时长等因素都可能会导致失败,科研人员要严格控制所有不利因素:夏天,弄来冰块堆在设备旁边,避免温度过高跳闸;冬天,拿东西堵住门窗缝,避免一丝凉风进入设备——一丝不苟的科研精神有效保证了实验效果,一步不错,步步不错。

  党的十九届五中全会提出,坚持创新在我国现代化建设全局中的核心地位,把科技自立自强作为国家发展的战略支撑。科技强则国家强,科技兴则国家兴。九天揽明月,五洋缚苍龙。正是这群心怀梦想、勇攀高峰的科学家,把中华民族几千年的飞天逐海梦变为现实,他们的辛勤付出应当被看见,他们的伟大成就应当被铭记。

 

来源:半月谈

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