逐光而行 弘扬科学家精神|傅文韬:“下五洋捉鳖”的驭龙高手
发布时间:2024-11-07 16:37 浏览量:12
编者按:为大力弘扬科学家精神,省科协联合大众日报·大众新媒体大平台共同开设“逐光而行—弘扬科学家精神”专栏,深入报道奋战在科研一线的广大科技工作者的创新故事,展现科技工作者勇当科技强省建设排头兵的精神面貌。让我们一同踏上这场逐光之旅,感受科技工作者的心跳与梦想,激励更多后来者在这条光荣的道路上坚定前行,为写好中国式现代化山东篇章贡献力量。
一块平平无奇的石头摆在办公桌上,黝黑,锋利,带着矿物的闪光,谁也想不到,它来自大西洋的深渊海底。
今年9月,“蛟龙”号潜航员傅文韬带它上岸,并在它平整的那一面上作了一首小诗:碧海蓝天长空,南征北战蛟龙。回首百潜如梦,不改我辈初衷。
何谓“百潜如梦”?“上天有神舟,下海有蛟龙。”“蛟龙”号是我国首台自主设计、自主集成研制的大深度作业型载人潜水器,让我们实现了“下五洋捉鳖”的宏伟愿景。作为“蛟龙”号首批潜航员,十多年来,傅文韬累计下潜120余次,带领团队先后完成了1000米、3000米、5000米、7000米的全部海试任务,总下潜深度超37万米。
首个国际航次:不同的语言,共同的热爱
10月14日,结束中国大洋86航次第二航段任务的“蛟龙”号,回到位于青岛的国家深海基地。10月15日,记者来到国家深海基地,看到了这艘刚刚凯旋的深潜重器。
“这一航次,是‘蛟龙’号首个国际航次,是‘蛟龙’号首次搭载外籍科考队员进行下潜作业。”傅文韬说。
8月10日,2024西太平洋国际航次科考起航,“蛟龙”号载人潜水器搭载包括8名外籍科考队员在内的十余名中外科学家,围绕深海典型生境这一主题开展研究。
国际航次如何筹备?航次期间有哪些国际合作故事?来听听“驭龙高手”傅文韬的讲述。
“语言不是障碍。我们作为潜航员,英语沟通都没问题,也提前做了功课。”傅文韬介绍。作为航次实施单位,国家深海基地管理中心提前编制了中英双语的参航工作手册,全面介绍任务安排、下潜注意事项、调查作业要求、船上起居生活等细节。航渡期间,船上常态开展的“深海大讲堂”学术讲座活动也全部以英语进行。
来自哥伦比亚的科考队员海梅告诉记者,此前他有点担心搭乘“蛟龙”号下潜时的交流问题,但让他惊喜的是,潜航员早早做了功课,他们对深海生物和海洋环境等专业知识非常熟悉。“潜航员还带了实时翻译设备下潜,但我们沟通很顺畅,没有用到它。”
“虽然说着不同的语言,肩负着不同的任务,但我们对深海、对科学的热爱是相通的。” 傅文韬提到。
在一次下潜中,与他同行的是从事珊瑚研究的墨西哥科考队员埃丽卡·格雷斯。潜水器在下潜和上浮的过程中,外面海水一片漆黑,而且压力环境变化很大,这对体感影响也很大,所以多数科考队员都是在潜水器停稳之后再开始作业。
但埃丽卡不一样。她在潜水器下潜和上浮过程中,一直是紧盯窗口、仔细观察。即使观测目标出现的概率很小,即使她整个人已经疲惫不堪,但是她一直守在窗边,仔细观察着漆黑的海水,记录可能出现的浮游生物。
这一次,他们在5500米深海发现并采集到黑珊瑚及海百合幼体样品。黑珊瑚生长速度很慢,每年可能仅生长几微米。“蛟龙”号拍摄到的高清影像资料显示,这株黑珊瑚颜色偏深、形态曲折,高度约为20厘米。
“敬业源自热爱。” 傅文韬说,“在上浮快要接近海面的时候,我看到她热泪盈眶,几乎就要哭出来。她舍不得这片海洋,舍不得科考就此结束。我能感受到,她的热爱是发自心底的。”
一起讨论作业任务,一起安装作业工具,一起处理下潜采集到的样品,一起编写下潜科学报告,共同参与船上实验室值班工作……航次科考的每个环节,都离不开跨国界的交流合作。
海绵、海参、珊瑚、微生物……每个科考队员的研究方向不同,所以在每个潜次前后,潜水器的作业工具都需要进行更换。“尤其是下潜完成后,我们要及时将采样筐、生物箱以及记录仪器装备拆卸并做好数据记录。在这些过程中,科考队员们也积极主动参与,非常专业而且熟练,我们共同参航、共同下潜、共享样品、共享数据。”傅文韬说。
作业更精细:让蛟龙捉鱼,在海底捞针
“谁能用‘蛟龙’号捉到第一条鱼,奖励1000元!”
这次启航前,航次首席科学家许学伟就向潜航员们发布了这样一个“悬赏”任务。
在幽深黑暗的海底,滑溜溜的深海鱼很难捉到。之前,“蛟龙”号都是用诱捕笼来捕鱼,没有成功地用本体的“机械手”捉到过鱼。
傅文韬成了第一个“捉”鱼的人,“在一个潜次中,我用虹吸取样器,靠近那条鱼之后,往下一按,然后一吸,就吸进来了。”那个潜次中,傅文韬还捉到了深海龙虾和深海大虾。
这只是一个小任务,但也是“蛟龙”号作业能力不断精进的一个体现。在傅文韬的精细作业下,“蛟龙”号除了能伸手捉鱼,还能海底捞针。
9月1日,在西太平洋皮加费塔海盆,傅文韬与许学伟和陈旭光完成了5572米大深度下潜,进行了深海羽流絮凝实验。
“深海海底布满结核和沉积物,当潜水器、深海矿车等装备在海底作业时,会引发烟雾状的深海羽流,对海洋环境和生态系统造成一定影响。我们自主研发了羽流抑制装置,通过喷洒以藻类为主要成分的絮凝剂,加速深海颗粒物的絮凝和沉降,减少对深海的环境扰动。”来自中国海洋大学的陈旭光表示。
这个实验,需要在海底回收前一天布放的标志物。
“虽然潜水器有定位系统,但依然存在几十米的定位误差。在平底的深海,漆黑一片,没有任何背景参照物,要在几十米之内找回一个东西,真的就是海底捞针。”傅文韬提到。
这也是傅文韬用时最长的一次作业,下潜用了3个多小时,上浮3个多小时,作业7个小时,加起来14个小时。傅文韬介绍,“我们在不同环境条件下进行了3次实验,喷洒絮凝剂后羽流絮凝形成大颗粒的絮团,并在数分钟后沉降至海底。对比以往的下潜作业,对海底环境的观测效果有了不少改善。”
在海底,潜水器航行有两种模式。在比较软质的海底,潜水器可以像滑翔机一样滑行;在硬质地、崎岖不平的海底,潜水器需要在离底1米左右的高度潜航,这种情况下,底流对航行的影响就很大。
如何逆流而上,考验着潜航员的技术。
“有一次下潜,底流特别大。就比如飞机起飞遇到大风一样,我想往前走,但风吹着我走不动。”傅文韬回忆,“我想停在一个坡上取个样,但刚停下来,就被底流推出去十米多。我就想,往前停一点,借底流的力,把我们推到目标物附近时,赶紧用机械手抓一下,取个样。底流太大了,非常难操作,我们尝试了十多次才成功。”
9月11日,“蛟龙”号载人潜水器在维嘉海山完成2024西太平洋国际航次科考最后一个潜次下潜作业。科考期间,“蛟龙”号在西太平洋海域完成了18次下潜作业,其中傅文韬下潜了7次,担任5次主驾,2次副驾。截至目前,他一共下潜120次,累计深度约37万米。
热爱点亮深海,使命穿越深渊
在如同石林一样高低不平的海底,有着犬牙般交错林立的热液喷口,潜航器上一秒还在缝隙中穿行,下一秒可能就冲入滚滚“黑烟”之中……这就是热液区。
在这里,极其丰富的生物资源与变幻莫测的复杂地形同时存在。热液区是科考队员的天堂,能发现很多新物种;但也是潜航员的噩梦,给傅文韬留下不少惊心动魄的回忆。
“2016年,我们来到了西南印度洋,那是一片没有来过的热液区。由于不熟悉地形,不清楚热液喷口的分布,我们要像探路者一样探索、开路和记录。”傅文韬回忆,就这样谨慎前进时,突然,“蛟龙”号陷入了一片黑暗。
“我当时的第一反应是潜水器失电,但随即感觉不对。因为舱内的仪器还工作正常,灯光也还亮着,只有外面是一片漆黑。”傅文韬迅速反应过来——这不是潜水器出现了问题,而是他们钻入了一个突然喷发的热液口上方!
更加危险的是,热液区地形崎岖不平,前方有巨石阻挡,左右被喷发物笼罩,后退则随时可能触礁,在高达上百度的热液炙烤中,所有人的心都提了起来。
在这样的生死时刻,傅文韬快速反应,选择了唯一一条正确的路——向上!
“蛟龙”号垂直向上的速度较慢,在高温液体中每一秒都可能出现新的危险,所有人都屏住了呼吸。经过同乘人员全力配合,潜水器最终成功从喷口离开。
“当我驾驶着‘蛟龙’号离开喷发点,才发现底下仿佛是一个巨大的烟囱,滚滚黑烟翻涌着扑上来。”回忆起脱险的瞬间,傅文韬依然心有余悸。
海底世界充满无数的可能性和无法预知的危险,这对潜航员来说,意味着身与心的双重考验。一方面,心理压力随着深度的增加而增大,另一方面,深海环境也影响设备的精准操控,容易产生偏差,“这些都需要在实践中不断积累经验,慢慢去克服。”傅文韬告诉记者。
在去年航程中,他经历了一次“生死两分钟”的危机。
“潜水器的作业模式是加重下潜,当接近底部时,我们会从潜水器的左右两侧各抛弃一部分重量。在作业完成后,我们会再抛弃一部分重量,使得潜水器获得浮力而上浮。”傅文韬提到。
上浮下潜成功的关键,就在于这两次抛载。如果在下潜过程中,没能成功抛载,潜水器就会狠狠地砸在海底。每次抛载之后,傅文韬都会通过摄像机观察两侧。
抛不掉,就会出问题。“去年有一次下潜,我观察到有一侧的抛载没有成功,而且马上感觉到,潜水器下潜的速度没有下降。”傅文韬回忆道,“如果成功抛载,潜水器每分钟下潜的速度会在每分钟十米以内,但当时下潜速度是每分钟二十多米。我意识到,应该是有一侧抛载没有成功,当时离底只有四十多米,一两分钟之内就会撞到海底。”
面对着布满礁石的海底,傅文韬快速作出了反应——启动螺旋桨,启动推进器上浮,并找到一片坡度合适的海床停靠下来。
停下来之后,如何完成另一侧的抛载?傅文韬喊着与另外两名成员,大家站成一排,脚踏两边,引发晃动,靠不断加大幅度的晃动让另一侧完成抛载。脱险的过程,用了一个小时。这次的冷静应对,来自于他第94次潜航的经验,那次在上浮过程中,他也遇到了“抛不掉”。
类似于这样,大大小小的危急时刻,傅文韬经历过五次,“解决危机不是最难的事,最难的是,我明明知道这个地方有危险,仍旧必须向着危险位置而去。譬如,你两三天前刚刚在这个区域遇到危机,今天还要在这里执行任务,这时候就有可能会心里打退堂鼓。”
明知山有虎,偏向虎山行。这如何做到?
面对这个提问,这位80后潜航员爽朗一笑:“潜航员,是一个职业,也是一份荣誉,更是一种责任。圆满完成每一次任务,是国家赋予的光荣使命。”
当卸下压力,傅文韬会和伙伴们在甲板上晒背、喝茶、打掼蛋。“在海底,总感觉寒气很重,所以我们都喜欢晒背。”傅文韬笑着说,“我也喜欢喝茶,在海上的时间里,我很喜欢请人来喝茶聊天,在谈话中了解对方,拉近和伙伴们的关系。”
独处时,他喜欢读书。他的微信朋友圈里,既有壮丽的海洋景色,又有工整的读书笔记。“每个人出海时都有不同的心态和习惯。对我而言,每次出海都是一次涤荡心灵的机会。”傅文韬说。
尽管深潜工作常与孤独作伴,未知海底也总有挑战,但傅文韬挂在嘴边的,是他对海洋的热爱。沉入水中的宝塔般的热液烟筒口,匍匐在白沙上的巨型珊瑚,如同魔毯一样轻柔游弋的美丽章鱼……在广袤的海底,总有无穷无尽的风景在等待。
哪一次见到的景色最美?他提到了马里亚纳海沟。
“潜水器潜底的时候是关灯的,只有在抵达的那一瞬间才会开灯。在马里亚纳海沟里,我在开灯的一瞬间,看到了沉积物如同飞雪一样不断落下,四周灰茫一片,寂静无声,只有沉积几千几万年的泥壤,历史的厚重仿佛就沉积在这。”对海洋的热爱,驱使他在未知海底一次次“开灯”,一次次点亮。
前仆后继,星辰大海并不遥远
“科学探索,本身就是挑战风险,必须要有先行者站出来。”对傅文韬来说,2006年报名参加潜航员选拔时的情景依然历历在目,“当时感兴趣的人不少,最后报名的却不多,主要还是因为这个事情当时在中国还处于起步阶段。一想到要下到几百乃至几千米的海底去,大家都觉得风险太高。”
进入选拔环节后,傅文韬和其他候选者一道经历了苛刻甚至严酷的测试。“印象最深的是抗压测试,把候选者关进高压氧舱中,舱内压力设定成相当于18米水深的水平,必须在里面撑45分钟才算合格。”傅文韬说:“在高压的环境下,耳膜一阵阵剧痛,差一点就受不了了,还是咬牙挺了过来。”2006年底,傅文韬接到了国家海洋局北海分局打来的电话,告诉他已经通过了选拔。
随后的2年多时间里,傅文韬与另一名潜航员唐嘉陵一道接受了复杂而系统的潜航员培训。从船舶、液压、机械、电子和潜水器材等基本理论课程,到“蛟龙”号各个部件的原理、构造,两人学过的教材摞起来足足有一米多高。
“最开始,潜航员只有我们两人。我们轮流下,我下完了他下,他下完了我下。”傅文韬说。
2014年8月15日,“蛟龙”号第二批潜航员学员开班接受训练。这时候的傅文韬,已经是一名经验丰富的教练了。
“潜航员的工作是具体且需要实践的。你掌握了就是掌握了,没掌握就是没掌握。在这个过程中,我们要尽可能地给予他们指导与历练。”傅文韬说。
潜航员的培训,分为陆上和水下两部分。在水下训练时,先由傅文韬作为主驾驶,带领副驾驶学员;再由学员坐主驾驶,傅文韬在一边指导。
在某次训练中,潜水器进入了海底山地,面对崎岖的环境,学员没有估测好距离及时减速,潜水器险些撞上山脚,傅文韬及时反应、操作拉升潜水器,避免了一次撞击意外。
回忆起这些,傅文韬以“驾校教练”自居,他风趣地说,开潜水器就像开车,“新手司机”要在试错中成长。
海洋广袤无边,一代代探索者前赴后继。作为先行者,傅文韬不断总结操作经验,再传授给学员。
日常作业中,傅文韬发现,在沙地和泥地环境里,如果“蛟龙”号悬浮作业,不仅消耗能量,而且螺旋桨的转动会扰动泥沙,使视野模糊不清,阻碍作业。如何解决这个问题?
傅文韬在一次滑冰中找到了灵感,人在冰面上滑行的状态与“蛟龙”号在水底航行的状态相仿,可不可以也让“蛟龙”号在海底滑行呢?
经过一系列求证和尝试,傅文韬成功总结出了潜航器滑行的经验。这种方法,不仅减轻了螺旋桨负荷,还降低了扰动程度,提高了科考效率。
对于“蛟龙”号的未来应用,傅文韬认为,“我们要做好科普,让更多的人了解‘蛟龙’号,让潜水器不仅仅用于科研人员的任务,也应用于对社会的科普,让各行各业参与到海洋探索里来。”他还提到,在深海考古方面,“蛟龙”号也大有可为。2022年9月,中国深海考古在深度上首次突破2000米,潜水器在考古工作中发挥的作用逐步增强。“这两方面,都属于‘蛟龙’号应用领域的新路线,有很多工作要去做。”
如今,位于青岛的国家深海基地管理中心,也越来越多地向青少年开放。傅文韬说,“一方面,我们鼓励潜航员多去推介蛟龙号,走入普罗大众的视线;另一方面,我们也邀请大家走进来,亲眼见证中国深潜事业的发展。比如,让孩子们能走进我们基地,看一看‘蛟龙’号,看一看我们的远洋探索科考船、深海一号,包括我们训练的车间、模拟器,了解潜航的工程装备和深海的海底环境。”
航次结束后,傅文韬就马不停蹄地投入了科研宣讲的行程。比如今年上半年,他就走访东莞市与深圳市的三所学校。在讲座中,他为学生详细介绍了“蛟龙”号潜水器的核心技术特色,以及我国载人潜水器的发展历程,揭示了深海资源勘探、科学考察和生物基因研究的重要性。“载人潜水”的故事让学子们惊奇不已、跃跃欲试,科学偶像的现身说法,更在孩子们的心中,种下了一颗科学萌发的种子。
他还兼任了深圳市龙岗区外国语学校科技副校长一职。作为中国潜航事业的开路先锋,傅文韬深知培养青少年对海洋科学兴趣的重要性。“我经常去各种学校做宣讲,向孩子们讲述潜航经历,让他们觉得,星辰大海并不遥远。”