El Fendouzhe: el sumergible tripulado de China

Desde el sumergible Jiaolong, pasando por el Shenhai Yongshi, China ha logrado alcanzar el liderazgo mundial

Por CHEN YU*

EL 10 de noviembre pasado, el nuevo sumergible tripulado chino de aguas profundas Fendouzhe (“Luchador”, en español) estableció un récord nacional al descender a una profundidad de 10.909 metros en la Fosa de las Marianas. “El éxito del desarrollo y las pruebas indican que nuestro país tiene la capacidad de ingresar a la parte más profunda de los océanos para realizar exploraciones e investigaciones científicas”, señaló el presidente chino, Xi Jinping, en una carta de felicitación.

En los últimos 20 años, los trabajadores del sector han vinculado sus destinos con la causa de las inmersiones profundas tripuladas en China. Desde el sumergible tripulado Jiaolong, que pasó de 600 a 7000 metros en un solo paso, el sumergible tripulado Shenhai Yongshi, que logró la localización de equipos clave a 4500 metros de profundidad, hasta el Fendouzhe, China ha logrado alcanzar el liderazgo mundial.

Hu Zhen, experto en jefe de China State Shipbuilding Corporation (CSSC) y diseñador en jefe adjunto del sumergible Fendouzhe.

Un sueño hecho realidad

Hu Zhen, experto en jefe de China State Shipbuilding Corporation (CSSC) y diseñador en jefe adjunto del sumergible Fendouzhe, escuchó por primera vez el nombre del sumergible ruso Paz en 1992. Cuando era un joven recién graduado, participó en la discusión de viabilidad de un sumergible tripulado de aguas profundas chino. Cuando se hablaba de investigación y desarrollo en el extranjero, el sumergible Paz era un nombre inevitable. Desde entonces, muchos investigadores, como Hu Zhen, tenían el sueño de que China contara con un sumergible de fabricación nacional. En 1995 se probó con éxito el robot submarino autónomo CR-1 con capacidad de sumergirse hasta 6000 metros de profundidad, con Xu Qinan como diseñador jefe, lo que sentó las bases técnicas.

En enero de 2000, la Asociación de Investigación y Desarrollo de Recursos Minerales Oceánicos de China (COMRA, por sus siglas en inglés) organizó a expertos en varios campos de la oceanografía para realizar demostraciones. Posteriormente, 10 académicos y 15 profesores participaron en debates y llegaron a un consenso en cuanto al desarrollo de los sumergibles tripulados, el cual fue informado al Ministerio de Ciencia y Tecnología en febrero de 2001. En dicho año, la COMRA obtuvo un área minera de nódulos polimetálicos de 75.000 km2 con derecho exclusivo y prioritario de exploración en el este del océano Pacífico. Existían usuarios y necesidades claras para el sumergible tripulado. A finales de 2001, los expertos completaron el informe de demostración. Medio año después, el ministerio aprobó el proyecto.

En 2002, el sumergible Jiaolong se estableció formalmente como el primer sumergible tripulado a gran profundidad de China. El objetivo del diseño se fijó en los 7000 metros bajo el mar.

Desarrollo del sumergible tripulado en China

1971 China comenzó a desarrollar el primer sumergible tripulado: el bote salvavidas 7103

1986 Se desarrolló con éxito el 7103. Podía sumergirse hasta 300 metros y tener una velocidad de 4 nudos. Fue el más avanzado de su época.

1986 y 1994 Los sumergibles Hairen-1 y Tansuo acumularon experiencia en los campos de posicionamiento subacuático, sonar de detección, materiales de compresión y control mecánico.

Julio de 2010 Jiaolong, el primer sumergible tripulado diseñado independientemente por China, llegó a los 3759 metros de profundidad. Después de Estados Unidos, Francia, Rusia y Japón, China se convirtió en el quinto país del mundo en dominar la tecnología de exploración a grandes profundidades.

27 de junio de 2012 El sumergible tripulado Jiaolong completó el desafío final y mantuvo el récord definitivo en 7062 metros.

2016 Cuando el Shenhai Yongshi, sumergible tripulado de segunda generación, todavía no empezaba a sumergirse, el sumergible tripulado con descenso a una profunidad de 10 mil metros comenzó a desarrollarse simultáneamente.

8:12 del 10 de noviembre de 2020 El sumergible tripulado Fendouzhe estableció un récord nacional al descender a una profundidad de 10.909 metros en la Fosa de las Marianas.

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El nuevo sumergible tripulado chino de aguas profundas Fendouzhe. Xinhua

La alta presión del mar pone a prueba el nivel técnico. Por cada metro de inmersión, la presión por metro cuadrado aumenta en una tonelada. De hecho, 7000 metros significan que cada metro cuadrado tiene que soportar 7000 toneladas de presión. Tomemos la puerta de la trampilla como ejemplo. El equipo la denomina la “puerta de entrada a las profundidades marinas”. A alta presión, una vez que el agua se filtra a la cámara atmosférica, el rápido chorro de agua de mar llegará más veloz que una bala. Otro tema importante es la comunicación submarina. No se pueden usar las ondas de radio para transmitir información en las profundidades marinas, sino solo las ondas de sonido. Yang Bo, investigador del Instituto de Estudios de la Academia China de Ciencias, mencionó que la llamada de un delfín o una toma de la ola del océano podrían hacer que el sumergible tomara una foto realista que causara confusión a la gente. Además, el GPS puede ser usado en tierra, pero la localización es difícil bajo el agua. El sumergible Jiaolong debe utilizar sensores de posicionamiento acústicos y un software de control de navegación, que es también un tema completamente nuevo. El sistema de control del Jiaolong es aún más importante. El Jiaolong debe tener la capacidad de navegar de forma automática y segura, y puede flotar y posicionarse de manera constante cuando el manipulador está funcionando.

El 1 de septiembre de 2007, el sumergible, que había sido visto innumerables veces en dibujos, en la mente y en los sueños, fue terminado. En agosto de 2009, cuando el Jiaolong llevó a cabo una prueba a 1000 metros bajo el mar, Xu Qinan remolcó un carrito lleno de medicinas, máquinas de oxígeno, esfigmomanómetros y otros equipos médicos, e insistió en abordar, comandar y permanecer al lado del equipo.

“El Jiaolong es una suma de las tecnologías de profundidad más avanzadas del mundo. Hemos trabajado mucho en el equipo importado, no solo en la

adquisición. Debido a la profundidad, no existen productos acabados en el mundo”, expresa con orgullo Xu Qinan. “Puedo decir que a través del Jiaolong, hemos dominado la tecnología central del sumergible tripulado reconocido internacionalmente”.

El sumergible Shenhai Yongshi

El mayor estudio de las profundidades marinas hacía imposible que solo hubiera un Jiaolong, por lo que se decidió la construcción de un sumergible de altos estándares para dominar la tecnología clave.

Con el fin de superar la barrera de localización técnica, después de una cuidadosa demostración, en 2009, la tecnología clave del sumergible Shenhai Yongshi comenzó a investigarse. La profundidad de inmersión llegó a 4500 metros, pero la tasa de localización de tecnologías clave superó el 85 %. Esto significa que su desarrollo no ha sido menos difícil que el del Jiaolong.

Las baterías son una de las tecnologías clave relacionadas con la seguridad. La batería doméstica de plata y zinc que utiliza el Jiaolong tiene una vida útil de solo un año y es cara. En 2009, el Programa 863 comenzó a respaldar la localización de tecnologías clave para el sumergible tripulado de 4500 metros de profundidad, incluida la optimización del rendimiento de la batería.

En 2013, Hu Zhen, entonces director del Departamento de Desarrollo de Ingeniería Subacuática del Centro de Estudios de Buques, anexo a CSSC, estaba llevando a cabo una prueba de rendimiento de presión de la batería, pero no esperaba que aquella estuviera térmicamente fuera de control, quemada.

“Ajustamos urgentemente la dirección de la investigación de relativamente avanzada a relativamente más segura, transformamos el diseño y optimizamos el proceso de fabricación”, explicó. Hu Zhen precisó que una batería incluye cientos de celdas y que el equipo de I+D debe realizar para cada celda el ciclo de presión y descompresión 20 de ida y vuelta. Solo este trabajo duró 3 meses con labores de 24 horas ininterrumpidas a diario.

En 2014 y 2016 se lanzaron la integración y las pruebas en el mar del sumergible Shenhai Yongshi, respectivamente.

Entre 2012 y 2014 fueron los tres años más difíciles para Hu Zhen. Aunque algunas tecnologías habían avanzado, existía una brecha entre el prototipo y los requisitos del producto. El proyecto originalmente previsto para completarse en 2015, se vio pospuesto.

“Las condiciones de uso de los sumergibles de gran profundidad son muy duras y las condiciones de trabajo son complejas. Sujeto al nivel de producción industrial, existe una enorme brecha entre tecnología y equipamiento”, sostuvo Hu Zhen. Después de ocho años de investigación, se tiene la capacidad de desarrollar de forma independiente 10 componentes clave, como cabinas tripuladas, materiales de flotabilidad, baterías de litio, propulsores, bombas de agua de mar, manipuladores, sistemas hidráulicos, comunicación acústica, posicionamiento subacuático y software de control. “Hasta el 4 de diciembre pasado, la batería había sido usada en 310 misiones del Shenhai Yongshi”, puntualizó Hu.

Con la fabricación del Jiaolong y del Shenhai Yongshi, el sueño del equipo se renovó: la idea era llegar a los 10.000 metros de profundidad.

Un mundo en las profundidades

A fines de 2017, Lü Yifan, responsable de la soldadura de la cabina del sumergible Fendouzhe, se enfrentó a un inconveniente: la soldadura tenía problemas y ciertos indicadores clave no cumplían con los estándares establecidos.

En un momento crítico, Lü propuso adoptar un proceso especial de soldadura, pero este proceso requería el desarrollo de un sistema de dispositivo especial. En el laboratorio de soldadura, Lü dirigió al equipo a realizar docenas de rondas de pruebas, todas las cuales terminaron en errores. Lü, sin embargo, tenía una firme convicción y animó al equipo al decirle: “Si el sistema no funciona, rediseñémoslo y reemplacémoslo, y si el tiempo de prueba no es suficiente, extendámoslo”.

Trabajar horas extras se ha vuelto una normalidad. El esfuerzo valió la pena, pues se dio un milagro: la depuración del sistema alcanzó de manera estable el rango esperado, el rendimiento de la soldadura mejoró enormemente, la prueba de soldadura fue exitosa y el desarrollo de la cabina tripulada marcó un punto de inflexión importante.

En 2016, como parte del XIII Plan Quinquenal, se estableció el proyecto especial de investigación y desarrollo de la tecnología y equipos clave para aguas profundas. La tarea principal era desarrollar un sumergible tripulado para una profundidad de 10.000 metros.

Un sumergible tripulado para 10.000 metros de profundidad tiene que soportar 1000 atmósferas, lo que equivale a 2000 elefantes africanos pisando la espalda de una persona. Una presión tan grande planteaba un gran desafío para el diseño material y estructural del sumergible.

Bajo condiciones de presión extrema a una profundidad de 10.000 metros, los indicadores con los materiales usados anteriormente en sumergibles ya no podían cumplir con los requisitos. El investigador Yang Rui, del Instituto de Investigación de Metales de la Academia China de Ciencias y líder del proyecto de cabina tripulada del sumergible tripulado de aguas profundas, dijo que el material de alineación titánica del nuevo tipo estudiado por su instituto podría resolver estos problemas de resistencia, tenacidad y soldadura.

En la prueba de 2020, el ritmo del sumergible Fendouzhe fue muy bien controlado: se zambullía una vez al día a profundidades de 5000, 7000 y 8000 metros, se zambullía en días alternados a 9000 metros de profundidad, y se zambullía cada dos días a 10.000 metros de profundidad. Más importante aún, en la segunda fase de la prueba se mantuvieron registros de cero fallas en los equipos.

Hu Zhen dijo que el excelente rendimiento de estos equipos se debía al diseño perfecto y a las pruebas precisas en tierra. “Es la manifestación más completa de la tecnología, el equipo de trabajo y la madurez de la máquina”.

Desde el sumergible tripulado Jiaolong, pasando por el Shenhai Yongshi hasta el Fendouzhe de hoy, el equipo chino ha estado tras la búsqueda rigurosa de la verdad, la unidad, la cooperación, el trabajo duro y la dedicación, con una actitud científica y mucho coraje.

*Chen Yu es periodista del Diario de Ciencia y Tecnología.