回收“奋斗者”号载人潜水器。图片来源：中国科学院深海科学与工程研究所

■本报记者 倪思洁 赵宇彤 张楠

7月8日，“奋斗者”号全海深载人潜水器项目摘得2025年度国家科学技术进步奖特等奖。

“荣誉是肯定，更是责任。”来自中国科学院的多位获奖团队成员如是说。

这份沉甸甸的荣誉背后，是中国科学院多家单位十余年的接续攻关——中国科学院沈阳自动化研究所团队给“奋斗者”装上了“智慧大脑”、中国科学院金属研究所打造出能扛住万米水压的载人舱、中国科学院理化技术研究所让潜水器“上得来”的浮力材料实现了中国造……

从材料到系统，从实验室到马里亚纳海沟，中国科学院用一套支撑科技自立自强的制度体系激发创新活力，托举起这台大国重器。

“专心致志进行科学研究”

10909米！

看着深度计上的数字，中国科学院沈阳自动化研究所正高级工程师、我国自主研发的“奋斗者”号全海深载人潜水器副总设计师赵洋，内心激动不已。

2020年11月10日8时12分，他与其他两位潜航员一同驾乘“奋斗者”号，成功坐底太平洋马里亚纳海沟最深处，创下目前我国载人深潜的最深纪录。

这一刻，赵洋等了4年。2016年，他接到一项重要任务：为“奋斗者”号设计控制系统，打造“智慧大脑”。

“载人潜水器的控制系统需要采集各种传感器的数据，对各种设备进行控制，执行潜水器的运动操控。”赵洋告诉记者，控制系统还承担着水面监控、应急航行、系统仿真等功能。

尽管赵洋曾参与载人潜水器“蛟龙”号、“深海勇士”号的研制工作，积累了丰富经验，但“奋斗者”号还是让他犯了难。

与“蛟龙”号相比，“奋斗者”号载人舱内部空间小了近1/3，而乘员人数保持不变，这就要求必须大幅压缩控制设备体积。同时，万米下潜时间长，需要提高系统智能性，辅助完成水下航行和作业。深海环境未知，这对提高潜水器的操控精度、灵活性、安全性要求更高……

“过去成熟的工业设备几乎都无法直接应用于‘奋斗者’号。”赵洋说，给设备“瘦身”成了摆在他们面前的难题。而要跨过这道“坎儿”，他们只有一个选择——自主研发关键设备、攻克核心技术。

赵洋和团队迈出的第一步，就是改变设计思路。他们创新性地设计了一套分布式显示的控制系统方案，把各个功能模块分散到多个独立的小型显示器上，再将其拼接成完整操控界面。

“这么一改，信息显示和集中控制效果反而更好了。”这个意外之喜让赵洋信心倍增。他不光想着怎么“缩小”各个模块，还开始和各种细节较真，哪怕一颗螺丝钉的紧固方法都改了又改。

同事们常常在私下打趣，“赵老师得了强迫症”。但对赵洋来说，迈向万米深海的过程里容不下半点差错，“做大工程就是要吹毛求疵”。

“信息采集模块是核心设备，我们最终研发的模块体积只有工业模块的1/5，重量缩减至1/3，且表现稳定。”赵洋骄傲地说，依靠“智慧大脑”的保驾护航，“奋斗者”号控制系统的实测精度提升了一个数量级。

回忆这段拼搏历程，赵洋感慨：“中国科学院给我们科研人员营造了一个可以专心致志进行科学研究的好氛围，让团队不被琐事打扰，始终保持稳定，能够凝心聚力、一心一意开展研发工作。”

既能“异想天开”，又可“严谨规范”

载人舱是“奋斗者”号的关键核心部件，是人类进入万米深海的硬件保障和安全屏障，也标志着一个国家载人潜水器的技术水平。

作为载人舱材料与制造技术的攻关负责人，中国科学院金属研究所研究员杨锐感慨，创新需要自由、异想天开和宽松环境，而工程实施需要严谨、规范甚至一板一眼，两者天生矛盾。在科技自立自强、追赶超越中，两方面都需要，但要做得恰到好处非常难，而“中国科学院的制度和政策体系，在把握、平衡这两个因素方面做得最好”。

2012年10月，他接到了全海深载人深潜关键技术攻关任务。

这是一项前所未有的挑战。摆在团队面前的难题首先是“选什么材料”：玻璃还是钛？

面对争论，杨锐选择回归科学本身。他查阅大量数据，计算发现钛合金的承压能力比玻璃高出近两个数量级。与此同时，2014年，美国“海神号”因陶瓷罐内爆失事，这让所有人意识到，韧性较差的玻璃方案风险不可承受。

方向既定，材料攻关却无先例可循。当时国际通用的Ti64钛合金仅能勉强制造承载两人的舱体，且存在焊接后韧性大幅下降的致命风险。杨锐另辟蹊径，从合金设计底层逻辑出发，提出“消除焊接脆性”的新思路。

历经12轮实验调整元素配比，团队成功研制出具有独创性两级片层状显微结构的Ti62A钛合金，在韧性与可焊性不变的前提下，强度提升20%，为“奋斗者”号载3人下潜万米奠定了坚实基础。

然而，直径2米的球舱要承受110兆帕水压，相当于2000头非洲象压在1平方米面积上，舱壁增厚导致性能衰减，焊缝更是薄弱环节，每一道工序都是极限挑战。团队联合参研单位，将国内当时最大、最好的设备用到极限。2019年，球舱焊接完成，力学性能全部合格，确保了万米水压下安全服役30年。

2020年11月初的海试中，“奋斗者”号下潜至8850米时，载人舱内因浮力材料形变挤压产生异响。得知此事的杨锐心情并未起伏，因亲历研制与打压测试全过程，他对载人舱质量有充分把握，“一般的小故障不会威胁到载人舱的安全，只要舱在，人就在，解决其他问题就有余地”。

对于此次获奖，杨锐颇为感慨：“适逢这个时代，在中国科学院工作，做一些对国家发展有益的事是很幸运的。”

“一方面，我们有充分的空间和包容的制度鼓励‘异想天开’，而且有长期国际合作带来的开阔眼界和开放心态；另一方面，自从作为主力军参与‘两弹一星’任务，中国科学院形成了接地气的优良传统，又有建制化的学科体系与人才队伍加持，使我们具备了超强的上手与落地能力。近代科学传入中国不过百年，前辈们披荆斩棘打基础，才形成今天这样难得的好局面。”杨锐说。

“不急于求成、不功利短视”

浮力材料是深潜员平安返航的关键保障。“奋斗者”号潜入万米深海，“下得去，还要上得来”。

回望浮力材料的十余年攻坚路，中国科学院理化技术研究所研究员张敬杰深刻体会到，中国科学院的科研体系和制度保障，是团队啃下“硬骨头”、突破“卡脖子”技术的根本支撑。

“中国科学院立足国家战略需求，提前十余年布局深海核心材料基础研究，不急于求成、不功利短视；科研评价体系尊重基础研究规律，包容探索过程中的失败，给了科研人员充分的科研自主权；拥有完善的人才培养体系，为项目攻坚和技术长远发展提供了坚实支撑。”张敬杰说。

她回忆，刚接到任务时，大家心里就非常清楚，这是一块真正的“硬骨头”，从一开始就做好了长期吃苦、反复试错的准备。

她的团队曾为4500米载人潜水器“深海勇士”号提供过国产浮力材料，但这次，万米深海完全是全新的未知领域，对材料的轻质、高强、耐压稳定性要求几乎达到了现有材料体系的物理极限。国际上没有成熟方案、公开数据可供参考，所有技术路径、工艺参数都要从零开始。

万米浮力材料最大的难点，是一对技术矛盾：既要足够轻，给潜器提供足够浮力；又要足够强，扛住万米海底的极致水压。许多“既要”“又要”的技术难题由此产生，比如作为密度调节剂的空心玻璃微球，既要实现对中空结构的微米级均匀性控制，又要将其耐压强度提升到极限。

“材料热固化的细微偏差，都会造成内部应力不均，高压下极易失效；海水侵蚀、温差变化、反复深潜的复杂工况都会影响材料长期服役时的稳定性；更难的是，上千块材料需要性能稳定地制备出来。”张敬杰说。

攻关的那些年，团队成员全身心扑在项目上，往返奔波于分散在全国各地的研发、测试、加工场地间，白天扎根一线对接工程问题、跟进试验进度，晚上复盘海量数据、迭代优化配方和工艺方案。

2020年10月底，“奋斗者”号万米海试前进行全系统联调和超高压模拟专项验收。团队交付的所有国产浮力构件全部顺利通过测试，各项指标全部达标，完全具备万米海试的条件。

2020年11月10日万米坐底返航当天，张敬杰在办公室看直播，心里满是紧张、牵挂。对他们来说，坐底不是胜利，安全返航才是最终成功。

当“奋斗者”号成功上浮时，大家松了一口气。“这不仅是一台装备的成功，更是我国深海核心材料自主创新的有力证明，也是科研人践行科技报国最真切的收获。”张敬杰说。

“万米深潜只是我们探索深海的新起点，未来我们会继续深耕深海功能材料领域，持续攻克技术难题，为我国深海科技发展、深海装备国产化贡献更多力量。”张敬杰说。

《中国科学报》(2026-07-24 第1版 要闻)