“蛟龙号”载人潜水器是迄今为止中国自主设计集成研制的最复杂的海洋调查装备，具有世界第一的下潜深度，且各项技术指标世界领先。“蛟龙号”载人潜水器的成功研制使中国的载人深潜技术实现了跨越式发展，进入了世界载人深潜“高技术俱乐部”，对促进中国深海高新技术产业形成和发展也具有重要的带动、辐射和示范作用。
“蛟龙号”载人潜水器的成功研制使中国的载人深潜技术实现了跨越式发展，挤进了国际深海载人“高技术俱乐部”。在“蛟龙号”之前，只有美国、俄罗斯、法国、日本拥有4500~6500m的作业型深海载人潜水器，而当时中国载人深潜的技术水平只有600m。
人类认识海洋、开发海洋、保护海洋都要依靠最先进的科技装备。因此，建设海洋强国的核心问题是发展海洋高技术。载人潜水器能够满足海底复杂地形下的精确定位、精细调查取样和近距离观察的要求，对于完成中国的国际海底矿区的勘探任务和开展深海科学研究具有重要的现实需求。
“蛟龙号”是迄今为止中国自主设计集成研制的最复杂的海洋调查装备，具有世界第一的下潜深度，且各项技术指标世界领先，其海上试验的组织实施方法的探索也充满挑战。面对这些困难，研制团队本着“严谨求实、团结协作、拼搏奉献、勇攀高峰”的中国载人深潜精神，认真制定了海试大纲、实施方案、应急预案等，取得了7000m级海上试验的圆满成功，科学技术部“863计划”海洋技术领域办公室任命的海上试验现场验收专家组给出的验收结论是“与国际上其他大深度潜水器在其最大设计深度的海试相比，此次海试在其试验的重复性和充分性方面已明显超越了前者。我们的证据表明，‘蛟龙号’载人潜水器在其最大设计深度安全可靠，并拥有投入应用所需要的实际作业能力。它不仅超越了国际上3人重载作业型潜水器的最大使用深度，实现了它们所具备的功能，而且在某些方面，例如声学通信以及自动控制等方面拥有明显的优势”。
2013年—2018年，“蛟龙号”在中国南海、东太平洋、西北太平洋、西南印度洋、西北印度洋等开展了试验性应用，共计下潜101次，获得了大量的样品和数据，超过了之前20年的总和。“蛟龙号”载人潜水器的成功研制对促进中国深海高新技术产业形成和发展具有重要的带动、辐射和示范作用。载人潜水器也是现代深海科学、地球科学、生命科学研究的重要依托手段，“蛟龙”号的应用使中国的深海科学研究也得到了高速发展。本文简要介绍“蛟龙”号载人潜水器的研制情况及其对技术和科学的推动作用。最后，对中国海洋领域的未来发展趋势做一展望。
1国内外载人潜水器的发展历程
国际载人潜水器的发展历程一般都会追溯到“潜水钟”。大约公元前4世纪，亚里斯多德（Aristotle）曾记载一种供潜水员采集海绵的小型“潜水钟”。该装置犹如倒置的茶杯，潜水员不必露出水面，只需将头伸到潜水钟内部即可换气。真正的技术突破是威廉·比勃（WilliamBieber）与奥梯斯·巴顿（OtisBarton）设计的“深水球”。1934年他们乘坐“深水球”到达934m、看到深海鱼后，推翻了英国大生物学家福布斯的预言：“560m的海面以下将没有生物”，由此引发了潜得更深的国际竞赛。但“深水球”还不是载人潜水器，它是用钢缆吊放下去的，无法在水中自主航行。随着下潜深度的增加，球的重量和吊索的自重越来越大，使吊索难于承受，因此，这种方式的下潜深度一般不含超过3000m。
但采用这种技术路线的大深度载人潜水器，由于它有很大的浮力舱，又要在海上装载大量的汽油，所以建造与使用均不方便。庞大的身躯导致它很难搭载在任何一艘船上，只能始终半泡在水里，由船拖行着前进，在汹涌的海面上受损几率非常高，而维修和维护也相当困难。巨大的吨位（“的里雅斯特号”重约150t），也极大地限制了它在水面和水下的操纵性，与其说是载人潜水器，更不如说是“水下电梯”，活动范围非常有限。基于这些原因，此类深潜器在创造了人类深潜辉煌之后，并没有继续得以发展，人们将视线转向了更轻便的自由自航式潜水器。
如果把带浮力舱的深潜器作为第一代载人潜水器的话，那么从20世纪50年代末到60年代中期得到迅猛发展的自由自航式潜水器就可以作为第二代载人潜水器。现在所说的载人潜水器，一般均指第二代载人潜水器。自由自航是十分重要的发展，它不需要其他水面舰艇或其他潜器的帮助，便能够在水下自由地航行和运动，既可以自由地上浮、下潜，也可以前后左右地进行水平运动。第一艘自由自航式潜水器诞生在法国，由雅克·库斯托推动完成。库斯托的碟型潜水器在1959年正式下水，重量不到4t，依靠艏部和艉部的水力喷射装置进行驱动，操作方便简单，与第一代的巨型气球相比，它更像一位潜水员。虽然这台潜水器的作业深度只有305m，但开创了小型自由自航式潜水器的先河。
以“长尾鲨号”核潜艇为代表的一系列潜艇的失事，极大地刺激了多国政府和民众，使人们认识到，人类对于海洋了解还只是皮毛，于是深潜事业迎来了一个发展的爆发期。从20世纪60年代中期，载人潜水器的发展非常迅速，几乎以每年10艘左右的速度增长。这一繁荣得益于一种新型的固体浮力材料的出现，它是将坚固的空心玻璃微珠嵌在坚硬的环氧树脂中制成，比重很小且可以耐压。这种浮力材料极大地减小了载人潜水器的体积和重量，使其布放和回收都更加方便，而且因安装了推进器而具备了水下自主航行的能力。
美国的“阿尔文号”（Alvin）是这类深海载人潜水器的典型代表，它于1964年建造，工作深度1829m。1974年重建后，增加到4500m。作为国际上使用率最高的载人潜水器，“阿尔文号”成绩斐然。例如1966年初，参与打捞了美国海军掉落在地中海的一颗氢弹；1977年，在加拉帕戈斯（Galapagos）断裂带近2500m的深度，首次发现了海底热液和生物群落；1979年，在东太平洋洋中脊发现第一个高温黑烟囱；1985年，又首次发现了“泰坦尼克号”沉船等。迄今为止，约1.5万人参与了“阿尔文号”5000多次的下潜，为深海科学研究、考古等做出了卓越的贡献。当然，同类型潜水器还有法国于1985年研制的“鹦鹉螺号（Nautile）”、俄罗斯1987年与芬兰联合研制的“和平（MIR）1号”和“和平（MIR）2号”（Sagalevitch，2009）、日本1989年研制的“深海6500号”。
中国载人潜水器的研制起步也不算太晚。1971年3月，结合中国军方援潜救生的需要，有关部门就启动了国内首条载人潜水器的研制工作，因此该艇被命名为“7013深潜救生艇”（图1）。它是由上海交通大学、中国船舶重工集团公司第701研究所和武昌造船厂联合研制的，长15m，重35t，于1987年交付部队使用，1994—1996年进行了修理和现代化改装，加装了4自由度动力定位和集中控制与显示系统。从7103艇完善改装后的技术状态看，该艇的设计救生深度可以满足中国潜艇极限深度的救生要求，新加装的四自由度动力定位系统使该艇的操纵与控制系统的自动化程度大大提高。在海流小于1.5m，水中能见度大于0.5m，失事潜艇没有大的纵横倾情况下，7103艇可以进行对口干救。但由于7103艇是从20世纪70年代初开始研制的科研首艇，该艇在战术技术性能上存在许多“先天不足”，如侧推能力低、横倾能力严重不足、对口救生系统不完善、缺乏水中直观观察手段（没有大的观察窗）、可靠性差等，使该艇对实际使用条件有较多的限制。
图4500m级“深海勇士号”载人潜水器
2002年刚开始研制“蛟龙号”时，国内载人深潜技术薄弱，为此采取了“自行设计、自主集成、关键设备委托国外制造”的研制路线。而中国第2台大深度载人潜水器“深海勇士号”，则是在“蛟龙号”研制与应用的基础上，成功实现了潜水器核心关键部件的全部国产化。“深海勇士号”的国产化程度达到95%，是中国深潜技术发展的又一里程碑。目前，中国正在向研制万米级全海深的载人潜水器发起冲击，一旦研制成功，中国将成为无可争议的载人深潜技术强国。
“载人深渊器”是目前海洋领域最有标志性且影响重大的高科技项目。国际上，正在开展设计或研制的载人深渊器有美国DOER公司的“深海研究”，美国三叉戟公司的“三叉戟36000/3”，日本的“深海12000”。中国则在“蛟龙号”的基础上进一步奋起直追，目前有两台可以下潜到“万米深渊”的载人深渊器正在研制，分别是上海海洋大学的“彩虹鱼号”和中国船舶重工集团公司702研究所的全海深载人潜水器。
2“蛟龙号”载人潜水器的研制过程及对中国海洋科技的推动作用
“蛟龙号”的研制过程及解决的主要技术困难
由于在此之前中国研制的载人潜水器的最大深度是百米级，再加上长期以来西方发达国家对中国实施的技术封锁，对于新组建的“蛟龙号”研制团队来说，上至总设计师下至设计师，没有人真正看见过大深度作业型载人潜水潜水器。因此，研制过程中遇到的技术困难是非常多的。主要技术困难可以归纳为3个层次。
首先是如何进行总体设计？即潜水器究竟配备什么部件，这些部件是什么样子的，所有这些部件怎么布置才能变成一个功能协调的潜水器。当时浙江大学陈鹰刚从美国搭乘“阿尔文号”潜水器下潜回来，我们向他索要了他写的下潜日记，让所有的设计人员认真阅读，再邀请陈鹰和其他一些有过搭乘国外潜水器下潜经历的海洋科学家过来，给设计人员答疑，由此，完成了潜水器的方案设计。根据这个设计，我们加工了1∶1的潜水器实物模型，再来确认总布置的合理性和安装操作的方便性。这样反复修改，终于完成了方案设计，再组织国内的同行专家进行评审，针对专家提出的意见再修改。
方案设计完成后，开始安排每个系统对关键技术进行攻关，加工样机进行原理性和可靠性的试验，再对设计性能进行不断优化，待所有的关键技术攻关完成了，邀请专家对初步设计进行评审。评审通过后，就开始寻找设备的制造厂家。
“蛟龙号”的技术成就
“蛟龙号”载人潜水器在研制初期，面临4大技术难题：（1）超大潜深的全系统安全性设计与集成；（2）高速率远程水声通信；（3）复杂地形及流场环境下精准作业和控制；（4）技术体系、测试体系、应用体系、潜航员培训体系的全方位建立。针对上述4大技术难点，该项目集中国内100家单位和国外25个公司的科研人员，协同攻关，攻克了4大核心关键技术。
1）突破了7000m级超高水压下载人潜水器人员、结构和设备的安全性核心技术；创建了潜水器系统安全性设计技术体系；通过总体优化与集成创新，研制的“蛟龙号”创造了7062m作业型载人潜水器最大潜深记录；作业能力覆盖99.8%的全球海洋面积。
2）突破了制约深海信息传输的多径、频移和高噪声等技术难题，解决了复杂水声信道条件下大深度、远距离、高速率水声通信技术，首次研制出了可传输图像、数据、文字和语音等信息的水声通信系统。
3）攻克了蛟龙号深海精准操控、精确定位与精细作业的“三精”关键技术，解决了深海复杂地形及流场环境下大型潜水器的控制与作业难题，其悬停作业功能为国际大深度载人潜水器首创。
4）创建了中国载人潜水器陆上测试、海上试验等深潜作业、检测与应用体系，构建了全流程载人深潜作业规程，确保了150余次连续安全高效的下潜作业，实现了中国科学家进入深海科学考察的历史性突破。
“蛟龙号”载人潜水器对中国深海技术的推动作用
“蛟龙号”项目技术推动作用的第3个成果就是极大地鼓舞了中国走向深海大洋的信心。过去，在海洋领域也投入了一些载人/无人潜水器的研制项目，但由于种种原因，这些潜水器没有发挥实际的应用作用，这样，就使得很多人对进一步支持海洋高技术项目产生恐惧心理。因此，中国对海洋领域的科研投入比航空航天要少很多。但“蛟龙号”成功之后，国家对深海装备研究的投入加大很多，未来，在“十三五”末，中国将有数台万米级无人潜水器和载人潜水器研制成功，投入应用，成为海洋高技术强国。
“蛟龙号”载人潜水器对中国深海科学探索的推动作用
过去，中国的海洋科学家因为没有深海调查作业的手段，因此，中国的海洋科学研究远远落后于国际先进水平。在国际公海资源的圈占过程中也处于很被动的地位。“蛟龙号”及同期的一系列深海潜水器如“海龙”和“海马”遥控潜水器、“潜龙”自治潜水器、“海燕”水下滑翔机等，使中国在大洋地球系统科学、深海极端生命科学和深海大洋环境科学等研究领域有了先进的装备，在过去的5年里有大量的科学论文发表，同时也为富钴结壳、多金属硫化物、多金属结核等深海矿产资源的勘查工作提供了重要的技术支撑。
“蛟龙号”载人潜水器可以完成如下作业任务：（1）对热液硫化物矿区进行精细调查和取样作业。（2）对锰结核、钴结壳勘查进行精细勘察作业。（3）对大洋进行精细微地貌调查作业。（4）有效完成锰结核、沉积物、硫化物、深海浮游生物和微生物等定点取样。（5）有效执行深海生物、海洋地质、海洋地球物理等科学考察的配套任务。（6）深海生物基因资源调查。（7）地球和人类生命起源科学研究。（8）执行海底电缆和管道的检测，完成其它深海探询及打捞等各种高难度作业。（9）大深度洋底国防光缆铺设以及其他军事领域应用。
现代科学研究发现，深海区域科学对地球形成、人类起源有密切关系，深海区域同样对海洋物理、物理海洋、海洋化学、海洋微生物、生物基因的研究具有重要意义，利用载人潜水器可以开展这方面科学研究，将提升中国在这方面科学研究的水平，拓展海洋科学研究领域，并有助于中国科学家在地球形成、人类起源、深海生物基因等方面取得新进展，为人类认识地球、保护地球、和平利用地球等做出贡献。
3中国海洋领域未来发展展望
“蛟龙号”的成功研制是中国海洋技术领域的一个里程碑式的事件，为中国科学家研究和揭示深海奥秘提供了必要的技术手段，促进了中国深海装备技术的跨越式发展，必将在中国深海勘探开发、海洋工程服务和海洋权益维护等诸多领域发挥重要作用，并全面带动国内深海装备产业技术的发展。到“十三五”末，中国在载人、无人潜水器技术领域将进入国际领先，作为海洋资源勘探的潜水器的研制将不再成为重点。
随着陆地资源的日趋枯竭，人类即将迎来海洋资源开发利用的时代。因此，开发利用海洋资源的装备将是研究热点或重点。需要研究在海底建设可燃冰、钴结壳和锰结核的开采工厂或工作站、在海底建设观察宏生物行为的海底实验室等。海洋环境长期监测的海底观测网络已经在如火如荼地建设，再过5~10年，透明海洋将成为现实。把所有的海洋信息综合集成的“智慧海洋”工程也是一个发展方向。