趙洋：探索萬米深海的秘密

操縱著自己帶領(lǐng)團(tuán)隊設(shè)計的控制系統(tǒng)，深潛入人類已知最深的萬米海底，是怎樣一種體驗(yàn)？

能夠回答這個問題的人，在全世界都屈指可數(shù)。趙洋就是其中之一。

作為“奮斗者”號項(xiàng)目副總師、控制系統(tǒng)負(fù)責(zé)人，他帶領(lǐng)團(tuán)隊研制了大國重器的“智慧大腦”，與其他兩位潛航員駕乘“奮斗者”號，下潛到10909米的深淵海底，驗(yàn)證了潛水器及控制系統(tǒng)的優(yōu)異性能。一句“萬米海底，妙不可言”的感言背后，是無數(shù)日夜的攻堅克難，是團(tuán)隊精誠協(xié)作的深厚情誼，也是一位科學(xué)家對探索未知的渴求、對祖國的莊嚴(yán)承諾，彰顯了科研工作者以親身實(shí)踐推動創(chuàng)新的擔(dān)當(dāng)。

以下是趙洋特別為中國科協(xié)官微“中國科協(xié)之聲”講述的他的故事：

“萬米深海，妙不可言”

2020年11月10日，我駕乘“奮斗者”號，在馬里亞納海溝下潛，到達(dá)10909米深的海底。5年多過去了，那一天的經(jīng)歷，我還是歷歷在目，永生難忘。

馬里亞納海溝最深的區(qū)域叫挑戰(zhàn)者深淵，一共有西部、中部、東部三個比較凹陷的地帶。這次任務(wù)中，我們先是在西部凹陷做了四次下潛。第五次，也就是我下潛的這次，是在東部首次下潛。

每次下潛，艙內(nèi)一共3名潛航員。我的任務(wù)角色是“右舷科學(xué)家試航員”，主要關(guān)注極限深度下潛時控制系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備的功能性能，并擔(dān)負(fù)萬米海底作業(yè)時右側(cè)舷窗的對外觀測和科學(xué)考察。

趙洋在水下試驗(yàn)載人潛水器控制系統(tǒng)。

總有人問我，萬米下潛緊不緊張？其實(shí)經(jīng)歷了長時間的研發(fā)、試驗(yàn)，真正下潛時已經(jīng)完全不緊張了，取而代之的是探索未知世界的興奮和希望了解萬米海底奧秘的渴望。

“奮斗者”號入水后，很多氣泡環(huán)繞著潛水器，好像掉進(jìn)了一杯碳酸飲料里。隨著快速潛入海底，光線不斷變暗，到200米深，就漆黑一片了；深度超過1000米，隔著舷窗能看到很多發(fā)光的生物，像流星劃過夜空；到2000米深，發(fā)光生物也看不到了，艙內(nèi)也非常安靜，只能看到深度計數(shù)值不斷增長。最后，當(dāng)聽到語音“長程高度計已探測到海底，請關(guān)注離底高度”時，就知道快到海底了。我們打開燈光，通過觀察窗尋找海底。落地激起煙塵飛揚(yáng)，就像坐著飛船在外星球著陸。

非常幸運(yùn)的是，這個地方下潛深度達(dá)到了10909米，刷新了我國載人深潛的新紀(jì)錄。

著陸之后，我們逐漸看清了海底的景象，酷似荒涼孤寂的外星球表面。這種震撼、壯美，現(xiàn)在想起來仍然讓人激動不已。再好的傳感器、攝像機(jī)，也比不了人類的親自抵達(dá)、親眼看到。當(dāng)時央視記者通過水聲電話采訪我們，我的同事說了一句傳播度很廣的話：“萬米海底，妙不可言！”這是我們共同的感觸。

在萬米海底，我們進(jìn)行了長時間的巡航觀察，使用機(jī)械手采集了沉積物、生物標(biāo)本、巖石樣本，觀測了地形地貌，看到了蔚為壯觀的海底俯沖帶。6個小時的作業(yè)時間轉(zhuǎn)瞬即逝，我們按照計劃回到返航坐標(biāo)點(diǎn)，然后拋載、上浮，安全返回。任務(wù)勝利完成，興奮感稍微褪去，眼前開始像過電影一樣閃過一幕幕情景：有萬米海底的震撼，有對研發(fā)過程艱辛付出的感慨，有虧欠家人的愧疚，有對同事們團(tuán)結(jié)奮戰(zhàn)的感念。從甲板回到住艙，關(guān)起門，我已經(jīng)是止不住地淚流滿面，這種復(fù)雜又激蕩的心情，很難言表。

潛水器的“智慧大腦”是如何煉成的

在這次深海挑戰(zhàn)中，我不僅是潛航員，更重要的職責(zé)，是“奮斗者”號控制系統(tǒng)負(fù)責(zé)人、項(xiàng)目副總師。

我們載人潛水器研發(fā)團(tuán)隊有一個不成文的傳統(tǒng)，就是總師要親自下潛、親身驗(yàn)證裝備的性能。這既是出于技術(shù)人員對裝備的負(fù)責(zé)態(tài)度，也體現(xiàn)出我們對裝備可靠性的信心。所以在設(shè)計之初，我就已經(jīng)抱著要親自驗(yàn)證裝備性能的決心去開展工作。

承擔(dān)這么重要的任務(wù)，心理壓力確實(shí)也很大。雖然在此之前，我一直在從事水下機(jī)器人控制技術(shù)研發(fā)工作，是研發(fā)7000米級載人潛水器“蛟龍”號時的科研技術(shù)骨干，在研制4500米級自主研制載人潛水器“深海勇士”號時擔(dān)任系統(tǒng)主任設(shè)計師，積累了比較豐富的經(jīng)驗(yàn)。但完全由自己掌舵，獨(dú)自決策、獨(dú)立負(fù)責(zé)，這是頭一次。當(dāng)時的想法，就是覺得國家下決心搞這樣一個大國重器的研發(fā)，一定得竭盡全力把工作做好，才能不辜負(fù)重托。

載人潛水器的控制系統(tǒng)，我們可以把它理解為潛水器的“智慧大腦”，要采集各種傳感器的數(shù)據(jù)，進(jìn)行各種設(shè)備的控制，執(zhí)行潛水器的運(yùn)動操控，此外還包括水面監(jiān)控、應(yīng)急航行、系統(tǒng)仿真等等功能。

與之前的“蛟龍”號載人潛水器相比，“奮斗者”號研發(fā)面臨著許多新挑戰(zhàn)。比如，“奮斗者”號載人球艙比“蛟龍”號縮小了近三分之一。為什么不能做大一點(diǎn)？因?yàn)榈搅撕５祝讣咨w大小的面積上會承受一輛小轎車的壓力。在這種壓力下，體積過大，厚度就要增加，浮力材料也要增重，整個重量就會大大超過設(shè)計指標(biāo)。球艙體積雖然縮小，但載員人數(shù)仍然不變，為了保證人員在艙內(nèi)工作的舒適性，控制系統(tǒng)的體積就需要大幅縮小。這就造成一個問題：過去成熟的工業(yè)設(shè)備，在“奮斗者”號上都不能用了，需要我們自己研發(fā)。以信息采集模塊這個核心設(shè)備為例，我們最終研發(fā)的模塊體積縮小為工業(yè)模塊的五分之一，重量為三分之一，而且表現(xiàn)非常穩(wěn)定。

海試期間，趙洋在萬米級載人潛水器“奮斗者”號前留影。

萬米級的載人潛水器，既要克服深海環(huán)境下的環(huán)境復(fù)雜性，又要實(shí)現(xiàn)精確的定點(diǎn)作業(yè)能力，還要有一定的智能化能力，能協(xié)助潛航員在深海中實(shí)現(xiàn)長時間水下航行、作業(yè)。為了實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)，我們把控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)定得非常苛刻，對試驗(yàn)過程也提出了更高的要求，除了理論推算，還要做大量的實(shí)航試驗(yàn)，采集數(shù)據(jù)、優(yōu)化控制性能參數(shù)。海底科考對精準(zhǔn)性要求很高，要抓取各種樣本。傳感器分辨率不變的情況下，量程越大，誤差就會越大。“奮斗者”號比“蛟龍”號的下潛深度增加了3000米，即使要保持同樣的控制精度，都是個很大的難題。

科研過程曲折反復(fù)。從確定所有研發(fā)目標(biāo)，到整定控制參數(shù)，實(shí)現(xiàn)樣機(jī)的裝調(diào)測試，過程不可能是一帆風(fēng)順的。我稱之為“掉坑理論”：從“坑”里爬出來時，設(shè)備終于成熟可用了。控制精準(zhǔn)性上的成果更是給了我們很大的驚喜：萬米下潛時，控制系統(tǒng)的實(shí)測精度提升了一個數(shù)量級。

對于困難與艱辛，我還是有心理準(zhǔn)備的。挫敗感偶爾也會有，通常發(fā)生在方案設(shè)計階段。經(jīng)過幾番推演，還是拿不出令人滿意的方案，這時我們會停下來，喘口氣，換換腦筋，從頭來過。緊急時加班加點(diǎn)，有的同事甚至帶病趕進(jìn)度，有時無法照顧家人。

最緊張的時刻，主要是在設(shè)計階段，感覺就好像是在考試時答一張試卷，要把全部的精力投入到題目和思考答案中去。尤其是在臨近交卷前，要全力以赴保證把試卷答好，把自己的專業(yè)知識全部傾注進(jìn)去。總裝聯(lián)調(diào)完成后的海試過程，我心態(tài)反而要輕松些，這也是基于我們對設(shè)計過程的充分自信。

最重要的是，最終的結(jié)果是令人滿意的：我們完成了萬米深潛，潛水器控制性能指標(biāo)得到了充分驗(yàn)證。“奮斗者”號研制成果獲得了中國造船工程學(xué)會科技進(jìn)步特等獎，還入選了世界工程組織聯(lián)合會公布的“2025全球十大工程成就”。能夠參與這樣一項(xiàng)國家任務(wù)，我認(rèn)為我們的一切付出都是值得的。

科研和探索沒有止境

當(dāng)個科學(xué)家，是我從小就有的夢想。

我父親是一名橡膠行業(yè)的技術(shù)人員，小時候我在職工宿舍住過一段時間，能看到各種工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備，耳濡目染，對科學(xué)技術(shù)非常感興趣，經(jīng)常問各種稀奇古怪的問題。父親就給我買了《十萬個為什么》《當(dāng)代科學(xué)之門》等科普書籍，還訂閱了一些科幻雜志，比如《奧秘》《飛碟探索》，我都看得津津有味。

趙洋應(yīng)邀在之江實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行萬米深潛科學(xué)演講。

考大學(xué)時，我覺得在未來的社會，機(jī)器一定會逐漸取代人類的手工作業(yè)，工業(yè)自動化技術(shù)會有非常多的用武之地，就堅定地選擇了這個專業(yè)。

讀書階段學(xué)到的知識、技術(shù)對研究工作非常有幫助。我上大學(xué)時，工控領(lǐng)域仍然普遍使用匯編語言進(jìn)行嵌入式控制程序開發(fā)。在學(xué)校，我們學(xué)到了當(dāng)時剛剛興起的C語言編程，我最喜歡的就是這門課，每天如饑似渴地學(xué)習(xí)。再加上控制理論原理、微機(jī)控制原理、傳感器采集控制技術(shù)等專業(yè)課，讓我建立了工業(yè)控制技術(shù)方面從理論到方法、從原理到設(shè)備的系統(tǒng)知識。到了工作崗位以后，完全發(fā)揮出了自己的技術(shù)專長。

這種好學(xué)和求知欲，加上鑄造大國重器的責(zé)任與使命，是一直推動著我不斷向前進(jìn)的動力源泉。

親自下潛到深海的經(jīng)歷，對我來說意義非凡。我對深海中的流場影響、聲光特性、溫度、生物、地質(zhì)資源都有了最為直觀的感受，這些對于新的科技研發(fā)都非常有幫助，有助于設(shè)計出更符合深海應(yīng)用需求的大型科研裝備。

我想，載人潛水器未來在技術(shù)上突破有幾個維度：一是海底作業(yè)范圍的廣度，要實(shí)現(xiàn)長航程；二是海底駐留實(shí)現(xiàn)長周期，要能持續(xù)進(jìn)行科考觀測；三是要有高智能性，具備自主作業(yè)、航行等功能，能實(shí)現(xiàn)有人、無人潛水器聯(lián)合作業(yè)、探測。

完成萬米深潛是我們探索海洋的一個里程碑。但人類認(rèn)識海洋，抵達(dá)上千米深海的時間也只有幾十年。海洋是人類資源的寶庫，是孕育地球生命的地方，它還有太多未解之謎。我有時會感嘆，需要做的事實(shí)在太多了。面對如此浩瀚的海洋，科研和探索沒有止境，每一次突破，都是下一個新征程的起點(diǎn)。

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