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【跨过山和大海】帮助“奋斗者”号从万米海底浮上来 什么“秘密
发布时间:2021-11-24        

  新华网北京4月28日电(记者 袁晗 刘厦)“在年轻的时候,能够遇到一个大事情,并参与进来,成为我们国家历史进程的创造者和见证者,这一点对我来说是特别骄傲的。”青年科学家严开祺很激动地说。

  2020年11月10日,中国“奋斗者”号全海深载人潜水器在马里亚纳海沟成功坐底,坐底深度10909米。作为“奋斗者”号全海深载人潜水器结构系统的副主任设计师,科研之路如漫漫深海,青年科学家严开祺是如何踏上深潜材料的研发征途,并勇往直“潜”的?五一劳动节来临之际,新华网记者第一时间独家采访了他。

  2005年,严开祺成为南开大学化学学院材料化学专业一名大学生,四年后凭借优异的成绩被保送至中国科学院理化技术研究所攻读硕士、博士学位。

  谈到硕士专业的选择,严开祺坦言空心玻璃微球力学性能研究在当时并不是一个热门的专业方向,难度极大,但也是一个难得的机会。“这个方向既有基础研究又有产业化,而且是跟国际最顶尖的团队在赛跑,我想去做这样的挑战。”

  马里亚纳海沟,是已知的海洋最深处。2020年11月10日,中国“奋斗者”号全海深载人潜水器在马里亚纳海沟成功坐底10909米。这是中国自主研制的潜水器第一次把3名国人送达地球的“第四极”,而“奋斗者”号也是人类历史上第四台抵达“挑战者深渊”的载人深潜器,更是其中能力最强、技术最先进的一台。

  “奋斗者”号下潜的马里亚纳海沟一万米处,水压超过110兆帕,相当于一个成年人背着1万辆1.5吨重的小汽车。”严开祺介绍。深潜器想要通过母船的拉力或者自身的动力实现上浮,宛如愚公移山。只有依靠一种又轻又抗压的材料产生浮力,才有可能在深潜器完成水下作业抛载之后,实现无动力上浮。这种技术被视为深潜器六大关键技术之一,实现该技术所用的材料为固体浮力材料,由空心玻璃微球加上树脂基材通过混合和热固化形成,其中空心玻璃微球既是产生浮力的关键又是抵抗万米海深高压的关键。

  2020年11月10日,“奋斗者”号被布放至马里亚纳海沟,向“挑战者深渊”的万米海深冲击。不仅仅是大众,科研人员也同样紧绷着神经关注任务进展。

  回忆起当时的场景,严开祺告诉记者:“或许网友们更关注“奋斗者”号下潜到了多少深度,而我更多关注的是它状态好不好?运行怎么样?有没有异常情况?”虽然我们的浮力材料已经通过了实验室里模拟深海环境的大量考核,但是真正到达那个深度的时候,心里还是悬着的——直到水下传来‘万米的海底,妙不可言’的音频,我意识到,我们成功了!”

  不过,对于空心玻璃微球浮力材料来说,“一直到它安全地浮到海面上来,我们才算是通过了考核,因为我们最重要的作用是保证它能浮起来。”

  作为“奋斗者”号全海深载人潜水器结构系统的副主任设计师,严开祺为“奋斗者”号总装集成提供了核心技术支撑,为实现“奋斗者”号关键技术国产化目标做出了突出贡献。同时,在他和同事一起努力下,为我国几乎所有的万米集群潜水器“沧海号”、“凌云号”、“海斗一号”、“悟空号”、“全海深ARV”等提供了关键的国产化材料支撑,推动我国全海深探索能力跻身国际第一梯队。

  不过战胜万米深海的背后,是科研人员们几十年的辛勤工作。科学研究中总会碰到一些绕不开的难题,只能迎难而上。

  严开祺的科研之路也经历过几近折戟。在科研的前几年,由于材料的强度不够,他们做了上千次实验,调整了很多次配方,持续两三年都无法解决这个问题。严开祺回忆到当时的状况:“一个研究的失败,不是个人的失败,不是团队的失败,是大方向决策的失败,可能会影响整个国家的深潜事业,所以压力特别大。”

  科研之路有苦有累,也有甜。严开祺说:“后来我们就慢下来,静下心来,一个原料一个配方挨个分析,终于找到了原因。一旦找到原因,后面的实验就变得越来越顺利,每隔一段时间就会有新突破,还是很快乐的。”

  “在年轻的时候,有机会能够遇见一个大事情,并参与进来,成为我们国家大历史进程的创造者和见证者,这一点对我来说是特别骄傲的。”

  谈到未来,严开祺说,他们主攻的空心玻璃微球,其实不仅可以用在轻量化产品上,而且在隔热、隔音、耐高温、耐磨等领域,都有着广泛的应用。既服务于国家的战略,也面向市场的需求。为了实现新材料的多功能化,一方面布局相关的基础研究,另一方面要把新技术产业化。

  如今,越来越多的企业加入深潜浮力材料领域,越来越多的单位开始选用国产浮力材料,在不远的将来,我国可以形成完整的深潜装备产业链。