赵洋:勇往直“潜” 逐梦深蓝

  文/本刊记者 池文淑

  “可上九天揽月,可下五洋捉鳖。”建设科技强国是中华民族的伟大梦想,也是广大科技工作者孜孜以求的奋斗目标。与载人航天领域一样,中国载人深潜事业也秉持着“一棒接着一棒跑”的优良传统,形成了一批领军科学家队伍。

  在被誉为“中国水下机器人事业的摇篮”——中国科学院沈阳自动化研究所的科研队伍中,有一位名叫赵洋的研究员,他是一位深海探索的追梦人,他用智慧和汗水书写着科技强国的壮丽篇章。

  勇闯海底10909米

  普遍认为,海洋是地球生命之源。然而,人类目前对深海的认识,比对月球和火星的认识还要匮乏。深海蕴藏着大量的还未被认识和开发的宝藏,需要人们借助高科技深潜装备去一探究竟。

  按照国际规则,海洋1000米深度以下叫深海,6000米深度以下叫深渊。在海洋里每下潜10米,便会增加1个大气压。如果深入海底10000米,那就是增加1000个大气压,相当于在人类指甲盖大小的面积上,压上一部重型卡车。

  因此,探秘深海和深渊,亟待开启的是一项难度极高的科考活动,涉及设计、材料、密封、工艺、通信、安全、集成、试验等一系列技术,每一项都是极限技术,并且必须高度安全可靠。

  赵洋自踏入科研领域以来,便与这项“极限挑战”结下了不解之缘。2005年,他作为技术骨干,参与了“蛟龙”号的硬件设计。“蛟龙”号是中国深海探索的里程碑式项目。赵洋凭借扎实的专业知识和敏锐的洞察力,为“蛟龙”号的成功研制作出了重要贡献。

  随后,赵洋担任了“深海勇士”号的主任设计师,统筹软硬件开发。他带领团队攻坚克难,成功研制出具有国际先进水平的深海潜水器。在此期间,他不仅锤炼了自身的科研能力,也积累了丰富的项目管理和团队协作经验。

  2016年,科技部启动“全海深载人潜水器”总体设计、集成与海试项目。也就是从这一年开始,赵洋作为该项目的副总设计师和控制系统负责人,带领团队继承前两代深潜器的优点,设计了我国首个万米载人潜水器的“大脑”——控制系统。它能够采集潜水器上各种传感器的数据,进行各种设备的控制,执行潜水器的运动操控,并且集水面监控、应急航行、系统仿真等多项功能于一身。

  2020年6月19日,中国万米载人潜水器正式命名为“奋斗者”号。

  2020年11月10日,“奋斗者”号作为我国自主研发的万米级载人潜水器,也是国际上首次可以同时搭载3人下潜的万米级载人潜水器,成功完成了其首次万米海试任务。

  当天,赵洋作为右舷科学家试航员,与其他两位试航员驾乘“奋斗者”号,下潜到10909米的深渊海底,验证了潜水器及控制系统的优异性能,顺利完成了岩石、生物抓取及沉积物取样等精准作业任务。赵洋此行不仅见证了“奋斗者”号在深海中的出色表现,也亲身感受到了深海探索的艰辛与不易。这一壮举不仅创造了中国载人深潜的新纪录,也向世界展示了中国深海科技的强大实力。

  “奋斗”不止 精进不怠

  深潜之于普罗大众,是去往一个高压、冰冷以及一片黑暗的世界;而对于从事深海潜水器研发的科技工作者来说,万米海底的神奇,是以一米每秒的速度下沉过程中漆黑的窗外划过的耀眼“流星”,是用厘米级精度的机械手与透明柔软的海参之间的“斗智斗勇”,更是上亿年的海底沉积物和形态各异的岩石背后的科学价值。

  这种对科学价值的追求和勇往直前的科学精神催人奋进。在“奋斗者”号的研制过程中,为满足控制系统的高精度、智能、安全等多项要求,赵洋和他的团队不知面临过多少次挑战与重压,经历过多少回艰难与险阻,他们从未退缩过,不仅逐个攻克技术难关,并且迎难而上,应对各种不可预见的风险和困难。4年里,赵洋经常带领团队加班加点、昼夜奋战,不断完善设计方案、优化系统性能。在关键时刻,他更是挺身而出、冲锋在前,为项目的成功研制立下了赫赫战功。

  据了解,在万米海底,潜水器要承受相当于数千头大象踩在其上的压力。为保障安全,载人的核心舱需增厚,这样一来,核心舱内部体积就缩小了近三分之一。为满足3个人同时工作的需要,只能压缩控制系统的空间。空间小了,也就意味着前两代成熟的工业产品无法直接使用,赵洋团队不得不从头设计。

  2019年,适逢中国科学院沈阳自动化研究所搬迁,为避免受其影响拖延工期,赵洋带领团队不分昼夜,连续攻关了3个月。

  2020年初,疫情一度使研制工作面临中断。2月,所里允许部分员工进入园区工作,赵洋迅速回到实验室,分析处理系统联调的技术问题。3月下旬,他右耳听力突然下降。医生诊断其为劳累过度所致,需要充分休息,否则听力可能永久下降。但赵洋放不下手中的工作,依然坚守岗位。

  考虑到诸多技术难点,当年立项时,总装单位对控制系统“奋斗”不止 精进不怠深潜之于普罗大众,是去往一个高压、冰冷以及一片黑暗的世界;而对于从事深海潜水器研发的科技工作者来说,万米海底的神奇,是以一米每秒的速度下沉过程中漆黑的窗外划过的耀眼“流星”,是用厘米级精度的机械手与透明柔软的海参之间的“斗智斗勇”,更是上亿年的海底沉积物和形态各异的岩石背后的科学价值。

  这种对科学价值的追求和勇往直前的科学精神催人奋进。在“奋斗者”号的研制过程中,为满足控制系统的高精度、智能、安全等多项要求,赵洋和他的团队不知面临过多少次挑战与重压,经历过多少回艰难与险阻,他们从未退缩过,不仅逐个攻克技术难关,并且迎难而上,应对各种不可预见的风险和困难。4年里,赵洋经常带领团队加班加点、昼夜奋战,不断完善设计方案、优化系统性能。在关键时刻,他更是挺身而出、冲锋在前,为项目的成功研制立下了赫赫战功。

  据了解,在万米海底,潜水器要承受相当于数千头大象踩在其上的压力。为保障安全,载人的核心舱需增厚,这样一来,核心舱内部体积就缩小了近三分之一。为满足3个人同时工作的需要,只能压缩控制系统的空间。空间小了,也就意味着前两代成熟的工业产品无法直接使用,赵洋团队不得不从头设计。

  2019年,适逢中国科学院沈阳自动化研究所搬迁,为避免受其影响拖延工期,赵洋带领团队不分昼夜,连续攻关了3个月。

  2020年初,疫情一度使研制工作面临中断。2月,所里允许部分员工进入园区工作,赵洋迅速回到实验室,分析处理系统联调的技术问题。3月下旬,他右耳听力突然下降。医生诊断其为劳累过度所致,需要充分休息,否则听力可能永久下降。但赵洋放不下手中的工作,依然坚守岗位。

  考虑到诸多技术难点,当年立项时,总装单位对控制系统定下的指标并不苛刻,甚至没有明确限定2020年必须完成载人潜水器向用户交付的目标。然而,“奋斗者”号控制系统2020年实现交付并且性能表现优异,这些都是赵洋团队不断自我加压、精益求精,与时间赛跑争取来的。

  最终,赵洋及其团队的忘我工作得偿所愿。据了解,针对深渊复杂环境下大惯量载体多自由度航行操控、系统安全可靠运行等技术难题,“奋斗者”号控制系统实现了基于数据与模型预测的在线智能故障诊断、基于在线控制分配的容错控制以及海底自主避碰等功能,提高了潜水器的智能程度和安全性;采用基于神经网络优化的算法实现了大惯量载体贴海底自动匹配地形巡航、定点航行及悬停定位等高精度控制功能。其中,水平面和垂直面航行控制性能指标,达到国际先进水平。

  自2020年启航以来,“奋斗者”号在马里亚纳海沟完成了13次下潜,其中8次突破万米,创造了10909米的中国载人深潜新纪录;2022年到2023年航次,“奋斗者”号完成了首个环大洋洲载人深潜科考任务,下潜的地点包括克马德克海沟、蒂阿曼蒂那海沟、瓦莱比海沟。这个航次,总共下潜63次,也刷新了单个航次下潜次数的纪录。同时,该航次也开启了“奋斗者”号国际合作的新征程。“奋斗者”号不断刷新纪录的数字背后,是抗压、控制、通信、浮力等多个关键领域的自主研发和技术攻关,核心部件国产化率超过96.5%的“奋斗者”号拥有的,是一颗实实在在的“中国芯”。

  在赵洋看来,“奋斗者”号项目涉及的所有系统,总体、结构、液压、电控、声学、浮力材料、载人球壳都面临着各自的难题和挑战。每个团队都夜以继日地攻关,获得了自己的技术突破和成功,正是这些成功的系统组合在一起,才形成了整个“奋斗者”号的巨大成功。

  赵洋的科学态度、奉献精神和科研成就,得到了社会各界的广泛赞誉。他连续两年荣获“辽宁省最美科技工作者”“2022年感动沈阳人物”等荣誉称号。赵洋并未因此而骄傲自满,他深知科研之路永无止境,只有不断追求卓越、勇攀高峰才能实现自我价值。如今,赵洋依然在中国科学院沈阳自动化研究所的科研岗位上默默耕耘着,带领团队继续深入研究深潜领域的前沿科技,探索未知的深海世界。

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