深海科考:讓中國(guó)深度直抵萬(wàn)米 

　　十三屆全國(guó)人大一次會(huì)議3月5日開幕,國(guó)務(wù)院總理李克強(qiáng)在政府工作報(bào)告中回顧5年“成績(jī)單”時(shí)提到,深海探測(cè)等重大創(chuàng)新成果不斷涌現(xiàn)。

　　深海蘊(yùn)藏著豐富的資源,是人類未來(lái)發(fā)展的藍(lán)色空間,是國(guó)家和民族長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的戰(zhàn)略新疆域。

　　深海中也有許多未知的奧秘。例如在陽(yáng)光無(wú)法抵達(dá)的萬(wàn)米深淵仍有生命存在,是怎樣的環(huán)境孕育了深海生命體?它們與環(huán)境之間如何進(jìn)行物質(zhì)能量交換?深海熱液體系如何孕育獨(dú)特的礦產(chǎn)資源和生物資源?

　　2018年,中科院將執(zhí)行第三次深淵科考,4500米載人潛水器“深海勇士”號(hào)將開始試驗(yàn)性運(yùn)行,一場(chǎng)場(chǎng)“大戲”即將在深海“舞臺(tái)”上演。

　　三探海溝 

　　“海翼”“海斗”有望再建新功 

　　全球深度大于6000米的海溝共有37條,這些海溝所在的區(qū)域被稱作海斗深淵,簡(jiǎn)稱深淵。它們是迄今全球海洋中人類知之極少卻又很難企及的地方。其中包括馬里亞納海溝在內(nèi)的9條最深的海溝分布在西太平洋,它們中的5條深度超過(guò)萬(wàn)米。這些海溝僅占全球海底總面積的1%,卻代表了45%的最深海洋區(qū)域。

　　2016年,由中科院深淵科考隊(duì)執(zhí)行的首次深淵科考,開啟了我國(guó)深海探索的全新航程。今年中科院將啟動(dòng)第三次萬(wàn)米深淵科考。

　　深海裝備是深海大洋調(diào)查的有力保障,也是推動(dòng)我國(guó)深淵科學(xué)研究發(fā)展、建立我國(guó)海斗深淵科學(xué)研究體系的基本能力。

　　2017年,在中科院第二次深淵科考任務(wù)中,“海翼”號(hào)在馬里亞納海溝分兩階段開展試驗(yàn)與應(yīng)用任務(wù),共完成了12個(gè)周期的觀測(cè)任務(wù),最大下潛深度達(dá)到6329米,成為目前世界上下潛最深的水下滑翔機(jī)。“我們研發(fā)的這款水下滑翔機(jī),是奔著7000米的下潛深度去的。”中科院沈陽(yáng)自動(dòng)化所副研究員金文明告訴科技日?qǐng)?bào)記者,經(jīng)過(guò)進(jìn)一步技術(shù)改造和升級(jí),在第三次萬(wàn)米深淵科考中,“海翼”號(hào)將重返馬里亞納海溝,有望再一次刷新世界紀(jì)錄。通過(guò)衛(wèi)星對(duì)“海翼”號(hào)遠(yuǎn)程監(jiān)控,并實(shí)時(shí)回傳觀測(cè)數(shù)據(jù),收集長(zhǎng)時(shí)間大空間尺度的高分辨率深淵區(qū)域水體信息,可為科學(xué)家研究該區(qū)域的水文特性提供寶貴資料。

　　2017年,“海斗”號(hào)全海深無(wú)人潛水器最大下潛深度達(dá)10888米,創(chuàng)造了我國(guó)水下機(jī)器人最大下潛及作業(yè)深度的新紀(jì)錄。在第三次萬(wàn)米深淵科考中,新設(shè)計(jì)的“海斗”號(hào)全海深無(wú)人潛水器將踏上新征程。“除了外觀體型不變,多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)都進(jìn)行了升級(jí)。”中科院沈陽(yáng)自動(dòng)化所研究員唐元貴告訴記者,新的“海斗”號(hào)攜帶了高清相機(jī),可以實(shí)現(xiàn)萬(wàn)米海底高清視頻直播;搭載的高精度深度計(jì)和高度計(jì),可融合多傳感器信息。

　　此次科考中,還將驗(yàn)證“海斗”號(hào)搭載的國(guó)產(chǎn)高能量密度比鋰電池在全海深條件下的性能,驗(yàn)證運(yùn)行性能提升后定深定向穩(wěn)定航行能力。

　　水下考古 

　　“深海勇士”欲喚醒沉睡歷史 

　　南海海域是我國(guó)古代海船南下的必經(jīng)航道,早在漢代就開辟有經(jīng)南海前往印度洋的“海上絲綢之路”,宋元時(shí)期的海上貿(mào)易更是盛極一時(shí)。但是,海上風(fēng)暴、水中暗礁,常常讓眾多滿載貨物來(lái)往于世界各地的船只連同船上的貨物一起沉沒(méi)海底,成為人類珍貴的水下文化遺產(chǎn)。

　　水下考古,正在讓越來(lái)越多的沉船浮出水面,而載人潛水器,也讓水下考古不斷向深海領(lǐng)域拓展,喚醒了更多沉睡海底的歷史。

　　1985年,美國(guó)“阿爾文”號(hào)載人潛水器找到了“泰坦尼克”號(hào)沉船。而美國(guó)導(dǎo)演詹姆斯·卡梅隆執(zhí)導(dǎo)的電影《泰坦尼克號(hào)》中的一些鏡頭,則是下潛深度可達(dá)6000米的俄羅斯“和平一號(hào)”和“和平二號(hào)”載人潛水器拍攝的。

　　2017年底,“十二五”863計(jì)劃海洋技術(shù)領(lǐng)域“4500米載人潛水器總體集成”課題通過(guò)科技部組織的驗(yàn)收,今年將開始試驗(yàn)性應(yīng)用。

　　作為業(yè)主單位,中科院深海科學(xué)與工程研究所負(fù)責(zé)航次安排的人士告訴記者,按照計(jì)劃,今年4500米載人潛水器“深海勇士”號(hào)將在南海、西南印度洋完成約50個(gè)下潛任務(wù),其中包括在南海開展6個(gè)考古潛次。國(guó)產(chǎn)化及高效應(yīng)用,使得“深海勇士”號(hào)使用成本大幅降低,未來(lái)將可比肩美國(guó)“阿爾文”號(hào)載人潛水器,具備國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

　　在2018年舉行的全國(guó)海洋工作會(huì)議上,國(guó)家海洋局局長(zhǎng)王宏透露,今年將推動(dòng)實(shí)施“蛟龍?zhí)胶！惫こ?加快建設(shè)國(guó)家深海基地南方中心、深海樣品館、深海綜合觀測(cè)業(yè)務(wù)化示范系統(tǒng),建造大洋勘探工程船和深海高效綜合調(diào)查船。啟動(dòng)“蛟龍”號(hào)業(yè)務(wù)化作業(yè),推進(jìn)潛龍二號(hào)(4500米級(jí)深海資源自主勘查系統(tǒng))技術(shù)升級(jí)與應(yīng)用,完成海龍三號(hào)(6000米勘查取樣型無(wú)人遙控潛水器)和潛龍三號(hào)(4500米級(jí)自主潛水器)海試。

　　技術(shù)突破 

　　全海深載人潛水器將刷新紀(jì)錄 

　　“深海勇士”號(hào)為我國(guó)已投入使用的“蛟龍”號(hào)技術(shù)更新,以及正在研制的全海深載人潛水器奠定了中國(guó)制造的基礎(chǔ)。所謂全海深載人潛水器就是指萬(wàn)米級(jí)載人潛水器。

　　“全海深載人潛水器建成投入使用后,將會(huì)創(chuàng)造新的‘中國(guó)深度’,進(jìn)一步提升我國(guó)海洋探測(cè)能力與研究水平。”中船重工702所水下工程研究開發(fā)部主任、全海深載人潛水器總設(shè)計(jì)師葉聰說(shuō)。

　　從水面到萬(wàn)米的海底,海水密度是變化的,溫度也會(huì)變化。隨著深度變化,浮力材料體積會(huì)縮小,因?yàn)橛幸欢ㄎ��?重量會(huì)增加。

　　2018年初,中科院理化所為全海深載人潛水器研制的全新浮力材料開展了定型測(cè)試,即將開始正式生產(chǎn)。

　　葉聰說(shuō),進(jìn)行定型測(cè)試的浮力材料樣品,是運(yùn)用多種不同的工藝路線研制的,測(cè)試是為了選擇一種更優(yōu)的方案,運(yùn)用到真正生產(chǎn)中。全部浮力材料都必須首先經(jīng)歷模擬萬(wàn)米水下壓力環(huán)境的保壓試驗(yàn),測(cè)試材料是否能夠滿足實(shí)際工作環(huán)境要求。在此之后,工作人員對(duì)浮力材料抽取多種類型的樣品,進(jìn)行不同項(xiàng)目的測(cè)試。

　　全海深載人潛水器包括9大關(guān)鍵技術(shù),載人球殼、浮力材料等關(guān)鍵技術(shù)要實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品定型,“通俗地說(shuō),是騾子是馬,得拉出來(lái)遛遛了。”葉聰表示。

　　4500米載人潛水器立項(xiàng)時(shí),定下的目標(biāo)之一是帶動(dòng)一批深海通用技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,將裝備國(guó)產(chǎn)化率提高到85%以上,實(shí)際國(guó)產(chǎn)化率達(dá)到95%。葉聰覺(jué)得,“全海深載人潛水器裝備國(guó)產(chǎn)化率不會(huì)低于這一比例。”