蛟龙号载人潜水器

蛟龙号载人潜水器（Jiaolong manned submersible），也被称为蛟龙号，是中国第一艘自主设计和独立集成的深海载人潜水器。它具有水下作业和定位系统等多种海洋探索能力，可以为科学家探索和研究深海提供稳定可靠的平台。

2002年，中国启动自主设计、自主集成研发的“蛟龙”号载人深海航行器;2007年9月1日，“蛟龙”号完成组装;[4] 2009年8月，“蛟龙”号组织了1000米、3000米海试;[5] 2012年6月27日，蛟龙号潜水器下潜深度达到7062米，创造了同类作战潜艇最大下潜深度的世界纪录。中国成为继美国、法国、俄罗斯、日本之后第五个掌握深海载人潜水技术的国家，标志着中国开启了深海载人潜水新时代。

蛟龙号长8.2米，宽3.0米，高3.4米，空重不超过22吨，最大载重240公斤，最大航速25海里/小时，巡航速度1海里/小时。[5]“蛟龙”飞船携带三名船员，设计最大潜水深度为7000米，允许在覆盖世界海洋面积99.8%的水域自由移动。

蛟龙号载人潜水系统包括一个载人潜水体系统，一个载人潜水水面支持系统，一个母舰改装系统和一个潜艇训练系统。它拥有近海底自动导航、深海悬停定位和高速水声通信三大技术突破。

1990年，经国务院批准，中国海洋矿产资源研究开发协会(以下简称“海洋协会”)在北京成立，标志着中国正式进入水下矿产资源勘探开发领域。

1991年，根据《联合国海洋法公约》，大洋协会被批准为深海采矿的先驱投资者，并获得了太平洋15万平方公里矿区的独家勘探和优先采矿权，该矿区属于海底5000多米深的多金属结核矿。

在1992年，中国船舶重工集团公司的第702研究所(以下简称“702研究所”)提议在中国建造载人潜水器。

2002年，中国科技部将“蛟龙”号深海载人潜水器的研制列为国家高技术研究发展计划(863计划)重大专项，启动了“蛟龙”号载人潜水器的自主设计与集成研制。作为“蛟龙”号的所有者，海洋协会负责协调整个项目。702研究所作为研发单位，负责蛟龙号的总体设计和总装。徐启南院士担任“蛟龙”号的总设计师。

2007年9月1日，在多个部门的密切配合下，蛟龙号载人潜水器终于组装完成。

2007年10月3日，蛟龙号潜水器的水池试验全面下水，历时104天，进行了53次水池试验。

2008年3月，蛟龙号潜水器完成了水池联合调试试验并满足海试条件。

2009年8月至10月，蛟龙号在南海进行了首次1000米载人深潜试验。在载人潜水器1000米海试中，完成了20次潜水试验，最大下潜深度达1109米，使中国成为继美国、俄罗斯、日本、法国之后，世界上第五个具备1000米载人深潜能力的国家。这是中国向深海迈进的一大步。

2010年5月至7月，“蛟龙”号在南海成功完成3000米海试。在海试期间，蛟龙号共完成17次下潜，其中2000米下潜7次，3000米下潜4次，最大下潜深度3759米。它还完成了底潜、巡航、插国旗、设标线、海水和生物采样、高精度海底测量等多项海底作业，创造了水下和海底作业9小时3分钟的记录。

2011年7月至8月，蛟龙号在中国海洋协会东北太平洋多金属结核勘探区成功进行了5000米海上试验。蛟龙号潜水器已完成5次下潜，最大下潜深度5188米。它已经完成了多项水下作业，包括触底、巡航、水下摄影摄像、标记物放置、生物和微生物采样、海底高精度地形地貌测绘。此次试验验证了蛟龙号载人潜水器在5000米深度的性能和功能指标，标志着中国具备了载人下潜到世界70%以上海洋深度作业的能力。

2012年6月24日，蛟龙号在马里亚纳海沟成功进行7000米海试。 6月27日，蛟龙号潜水器在7000米海试第五次下潜试验中，最大下潜深度达到7062米，并在海底发现了丰富的生物多样性，创造了同类作战潜艇最大下潜深度的世界纪录。这使中国成为继美国、法国、俄罗斯、日本之后第五个掌握深海载人潜水技术的国家，也宣告中国进入了载人深海潜水的新时代。

2013年6月，蛟龙号开始了首次实验应用航行，为科学家探索和研究深海提供了一个稳定可靠的平台。从那时起，中国科学家开创了一个亲自在海底进行研究的新时代。

2014年12月18日，载着载人潜水器“蛟龙号”的“向阳红09”号母船从毛里求斯路易港出发，前往中国西南印度洋多金属硫化物矿区开展科研作业。这将是中国载人潜水器首次潜入印度洋。

2015年1月14日，中国载人潜水器“蛟龙号”在印度洋西南部龙旗热液区完成了印度洋科学考察第一站的最后一次下潜。这也是“蛟龙”号第九次在这段时间内进行俯冲。

2016年4月30日，蛟龙号载人潜水器在西北太平洋维家山西北侧成功完成科学应用潜水，首次搭载科学家在该区域进行潜水作业。

2016年5月22日，“蛟龙”号载人潜水器在雅浦海沟成功完成最后一次科学应用潜水，最大下潜深度6579米。

2017年，国家重点研发计划——深海关键技术与装备专项“蛟龙载人潜艇科学应用与性能优化”由国家深海基地管理中心牵头实施。本项目围绕深海热液区前沿科研需求，旨在提高水下作业效率和安全性，降低作业成本，优化蛟龙号结构、电气、机械、控制、声学等关键系统的技术性能。

2018年底，“蛟龙”号完成载人球壳结构全寿命监测、框架结构调整设计施工、水下照明和视频系统改进、操作接口规范增加、深度测量和侧扫描技术及控制系统适应性升级等9项重大技术升级。

2019年，蛟龙号完成了水箱试验，潜水器各系统技术状态良好，符合海试条件。

2020年12月1日至18日，“深海一号”载着“蛟龙”号前往南海，在1000-3000米的距离上进行海试，并对“蛟龙”号技术升级的两大类八小项进行了验收试验。

2021年2月21日至4月2日，“深海一号”载“蛟龙”号下潜至西北太平洋深渊，进行7000米海试，完成12次下潜，进行7大类18分项验收试验。

经过重大改造后，蛟龙号和新建的“深海一号”分别在西太平洋地区进行了39天、41天和59天的海洋调查。蛟龙号载人潜水器总共完成了37次潜水操作，并获得了中国船级社7000米的复检证书。实现了海山区8天下潜6次、深渊区5天下潜4次的新纪录，作业效率显著提高。

截至2024年3月，“蛟龙”号、“深海勇士”号和“奋斗者”号潜艇累计下潜1100多次，承担了2021年以来全球一半以上的载人深潜任务。

蛟龙号是一艘无动力自主下沉和漂浮的船只。在进行水下潜水试验之前，需要根据海底作业区域的海水密度，确定蛟龙号需要携带的压载铁的重量。由于压载铁的存在，潜水器具有负浮力，进入海水后开始下沉;当到达一定深度时，潜水器根据作业需要扔掉一些压载铁，以便最大限度地使潜水器的密度接近海水的密度，降低螺旋桨的工作压力。蛟龙号沉入海底后，潜水员操作潜水器进行了地标布置、沉积物采样和海底微地形调查;在完成所有任务后，潜水员再次放下压载铁，潜水器开始上升。

蛟龙号载人潜水器海上作业流程：潜水器维护—下潜准备—起吊—布放—水面漂浮—下潜—坐底—作业—上浮—水面漂浮—回收—母船系固。

蛟龙号从母舰甲板下水后，蛙人解开了主悬挂和牵引电缆。潜水员完成对潜水器的水面检查并获得潜水许可后，将潜水器压载水箱注满水进行潜水。在潜水过程中，应注意潜水速度、阻力、接地等数值，并对1000米、2000米潜水器进行功能检查。将水下压载物弃于离底适当高度，平衡调整，并回顾潜水器各系统的功能。

到达预定的潜水深度后，开始作业，拍摄水下生物和海底地形的视频和照片，收集多参数环境数据。同时，根据情况，收集生物、底部非加压海水、底部加压海水、沉积物、岩样，直至作业完成，将浮载物弃置在远离作业点的位置，返回水面。

在水下作业时，需要三名潜水员密切监视潜水器各系统的运行情况。驾驶潜水器是一种全方位的悬停导航，右操纵杆前后移动，左右转弯，左操纵杆上浮下潜。近底航行时，船两侧人员需密切观察周围环境，及时为主驾驶员提供路径规划参考。同时，港口副驾驶还负责与水面的沟通和沟通，以及监测舱内的氧气、温度和湿度。

蛟龙号载人潜航系统由载人潜航体系统、载人潜航水面保障系统、母舰改装系统、潜艇训练系统等组成，是一项复杂的大型系统工程。载人潜水器主体系统分为总体、结构、舾装、动力分配、推进、水声、生命保障等12个子系统。

控制系统

蛟龙号载人潜水器有三个主要控制系统，包括导航控制系统、综合显示系统和水面监测系统。

导航控制系统主要完成潜水器的传感器信息采集、导航定位、执行器控制、信息传输等功能。导航控制计算机控制潜水器执行各种动作，从潜水器的各种传感器收集信息，包括导航信息、液压系统信息、生命维持系统信息、能源信息等，并检测各种压力罐和接线盒中的泄漏和补偿液位。

综合显示控制系统可为操作人员提供全面的操作指导和数据监控功能。信息显示与控制功能主要实现潜艇位置坐标显示、母舰位置坐标显示、目标点位置坐标显示、生命支持系统显示、传感器信息系统显示、液压系统信息显示、推进器信息显示等功能。

水面监测系统是对母船和潜水器的位置以及潜水器的主要自然信息进行监测的水面监测系统。它可以实时为指挥员提供必要的信息，从而正确判断母舰的姿态和潜水器的位置，然后指挥相应的操作。

声学系统

蛟龙号载人潜水器的声学系统包括水声通信设备、高分辨率深度测量侧扫描声纳、避碰声纳、成像声纳、声多普勒测速仪和定位应答器。

蛟龙号的水声通信系统有四个功能:一是相干水声通信，又称高速水声通信，传输速率约为每秒数千比特，用于传输图像;二是非相干水声通信，其传输速率约为每秒数百位，属于中速通信，传输文字、指令、数据;三是扩频通信，属于传输速率约为每秒几十位的远程低速通信，用于传输指令;第四个是水下语音通信，它使用模拟信号来传输语音。

生命保障系统

蛟龙号配备了一个生命维持系统和两个供氧系统，可以提供氧气、水、食物、药品等，保证三人84小时的安全。在舱内的生命支持系统方面，在潜水期间，蛟龙载人模块保持了大气压水平，氧气浓度保持在17%到23%之间，二氧化碳低于0.5%。潜水开始后，载人舱内的自动氧气控制装置会根据实际情况增减供氧，同时吸收潜水员排放的二氧化碳。

外壳

蛟龙号载人潜水器采用钛合金外壳，厚度超过70毫米，可承受超高压。

尾翼

蛟龙载人潜水器采用x形稳定翼和四个推进器矢量布置，具有较高的垂直和水平稳定性，提高了蛟龙载人潜水器的整体机动性。

电池

蛟龙号载人潜水器使用充油银锌电池，这是中国自主研发的大容量电池。电池容量超过110千瓦时，可以为蛟龙号提供超过几十小时的电力，充分保证水下操作时间。

压载铁

蛟龙载人潜水器配备了四个压载铁，允许潜水器以一定的速度下降。当潜水器到达一定深度时，可以放下两个压载铁，使潜水器在零浮力下悬停。任务完成后，可以放下另外两个压载铁，使潜水器浮出水面。

观察窗

蛟龙号载人潜水器有三个观察窗。为了对抗深海的压力，观测窗非常厚，外径较大，内径较小。其中直径最大的为20厘米。

机械臂

蛟龙号载人潜水器有两个机械臂，每侧一个，可以缩回并且有多个关节。

照明的相机

蛟龙号载人潜水器在头部位置配备了16盏灯，分为三种类型。蛟龙号还配备了高清摄像头、ECCD摄像头和500万像素摄像头，配备了照明和摄像设备，形成了一个完整的系统。

载人耐压舱

蛟龙号载人潜水器的船舱直径为2.1米，标准载客量为3人。

“深海一号”科考船

“深海一号”科考船于2019年下水，取代退役的“向阳红09”科考船，成为中国首艘深海载人潜水器“蛟龙”号的母船。

“深海一号”是由专用载人潜水器支撑的母船，满足无限航区要求，具有全球导航能力。“深海一号”不仅为蛟龙号深海潜水作业提供水下和水面支持，还具有现场数据和样品处理和分析能力。同时还设有专用维修机库，大大提高了有效潜水频率和作业效率。

“深海一号”全长90.2米，宽16.8米，设计吃水5.5米，设计水深8.3米，设计航速超过16节，航程超过12000海里。按照国际先进理念设计建造，在重量控制、材料工艺、室内装饰、照明等方面进行跨学科技术合作。

专属机库

在“深海一号”的船体后部，为“蛟龙”号设立了一个专用机库，通过一条轨道与船尾相连。在非潜水作业期间，蛟龙号的船体可以免受风雨，维护和维修工作可以在室内完成。

DP-1动态定位系统

“深海一号”采用DP-1动态定位系统，能够在复杂多变的海况下精确定位所需方位。蛟龙号潜水器潜水时，母船需要停留在潜水位置以上的水面上。配备这种动态定位系统，可以确保母船准确地停留在潜水器上方，提供更好的通信和其他支持服务。

信息系统和科研设备

为了给蛟龙号的深海潜水作业提供合适的水下和水面支持，“深海一号”还配备了多种信息系统和科研设备，如浅深剖面仪、多波束探测系统、船底超短/长基线水声通信、CTD等。在下潜前，“深海一号”需要对海底地形和潜水器下潜位置地形进行初步勘察。通过这些信息设备，母船可以推进到潜水位置以上的水面，探测不同水深的温度、盐度和微生物状况，获取数据，为潜水做准备。

大型实验室

在“深海一号”的主甲板层，设有微生物实验室、生化实验室、地质实验室等。“深海一号”还配备了300多平方米的各类大型实验室和专用的6000米无人电缆控制潜水操作系统，以满足科学考察和数据处理的需要。它具有现场处理和分析数据和样品的能力。

"蛟龙”具有近底自动航行和深海悬停定位、高速水声通信三大技术突破。

蛟龙号具有自动航行功能，可完成三种类型的自动航行:自动定向导航。驾驶员设定方向后，蛟龙号即可自动航行;自动高度导航允许潜水器与海底保持一定高度，避免碰撞，使蛟龙号易于在复杂环境中航行。自动深度功能使蛟龙号与海面保持固定距离。

当蛟龙在水下作业中发现目标时，驾驶员行驶到相应位置，“保持”该位置，并与目标保持固定距离。海底的洋流会使蛟龙晃动，机械臂的运动也会带动整个潜水器晃动。它可以准确地将目标“悬停”，载着科技人员进入深海，在海山、海脊、盆地、热液喷口等复杂海底区域进行机动、悬停、正确定位、定点倾斜，有效开展海洋地质、海洋地球物理、海洋地球化学、海洋地球环境、海洋生物学等科学调查。

科学家们开发了具有世界先进水平的高速水声通信和海底微探测技术。蛟龙号潜水器可以潜入深海数公里，并与母船保持联系，高速传输图像和声音，并探测海底的小目标。该技术使蛟龙飞船具有深海探测、高精度地形测量、可疑目标探测和捕获以及深海生物调查等功能。对多金属结核资源进行勘探，对小范围的地形地貌进行精细测量，在指定地点获取成核样品、水样、沉积物样品和生物样品，通过相机和照片对多金属结核的覆盖度和丰度进行评价。还可以测量多金属硫化物热液喷嘴的温度，采集热液喷嘴周围的水样，并如实保存热液水样。还可以利用潜钻进行岩心取样作业，勘探钴壳资源，测量钴壳矿床的覆盖范围和厚度。可进行水下设备定点部署、海底电缆管道探测，完成深海勘探、打捞等各种复杂作业。

在南海开展了冷泉区和海山区生物群落特征的初步鉴定，获得了冷泉区地球化学特征。该生物群落中6个新种和3个优势种的新发现，为我国深海大型底栖生物分类和生物多样性研究提供了依据。初步圈定了1000米级多金属结核试矿区目标区。在试验矿区和参考矿区开展了多学科调查，获得了高质量的结核和地壳样品和数据资料。为深入开展南海铁锰成矿作用的科学研究提供支撑，为后续的采矿环境影响评价奠定基础。

2013年，在西太平洋深海海沟区域进行了初步调查，确定了雅浦海沟北段西侧的生物群落结构。识别了微生物、细菌、古细菌和真菌的多样性，揭示了近底层腐生头足类的分布格局;了解了马里亚纳海沟生态系统的基本特征，从马里亚纳海沟深渊底部获得了大量的加压海水样本。[3]在西太平洋海山地壳勘探区，对蔡威海山地区地壳和结核的分布特征进行了勘探，初步了解了魏家海山地区富钴地壳的分布范围。初步发现蔡威海山和魏家海山的巨型底栖生物分布具有良好的连通性。
2021年，蛟龙号在西太平洋地区进行了39天、41天和59天的海洋调查。载人潜水器完成了37次潜水操作，并获得了中国船级社7000米复检证书。实现了海山区8天6潜、深渊区5天4潜的新纪录，显著提高了作业效率。在“深渊”号科学应用航行中，“蛟龙”号飞船获得了一批高精度定点定位优质生物地质样本、高分辨率地形地貌数据、高分辨率视觉数据，重点研究了超深渊地形地质构造演化、超深渊生物群落结构及空间分异机制等科学问题。超深渊地震活动与地质灾害特征。探索邻近深海底部烃类和氨的来源、分布和原位氧化速率，获得参与烃类和氨化学循环的微生物相互作用记录，揭示深海和海山环境中特定底栖生物的分布规律和环境适应性，揭示地幔源区性质，探索海沟弧盆地体系的俯冲过程。揭示了深海海底生态系统的物质、能量来源和相互交换所提供的基本地质背景。

在中国东太平洋多金属结核勘探区，调查发现，深而相对平坦的海盆中结核的覆盖率略低，为37.5%;海丘坡面结核覆盖率呈上升趋势，最高可达60%，基本确定了中国多金属结核契约区结核分布特征。

在西南印度洋中国多金属硫化物勘探区，基本确定了典型热液区活动状态和发育范围，采集了热液流体样品，并在热液喷口附近进行了多次温度观测。识别了龙旗热液区热液活动的基本特征和热液产物分布，进一步了解了底栖生物群落结构，揭示了龙旗热液区共生微生物的多样性。

在西北印度洋热液硫化物调查区，初步确定了“卧蚕1号”、“卧蚕2号”、“天休”和“大糦”四个作业区的热液位置，为了解热液区环境特征和生物群落结构提供了基础。