繁体简体

这就是中国优势 | 科技优势(九)深海探测:中国万米深潜次数和人数居世界首位

华夏经纬网 > 新闻 > 热点聚焦      2022-08-02 14:28:57

这就是中国优势

  【导语】“可上九天揽月,可下五洋捉鳖,谈笑凯歌还。”这是一种豪情与诗意,也是当今中国正创造的奇迹。中国人对未知的好奇、对探索的渴望、对困境的思考以及对美好未来的期待,推开了一扇扇崭新世界的大门:空间探测、生物医药、人工智能、量子科学……中国科技创新的步伐从未停止。正如习近平总书记所说,一切伟大成就都是持续奋斗的结果,一切伟大事业都需要在继往开来中推进。新时代必将是大有可为的时代。


  地球表面约71%的面积是海洋,如果说人类对太空的了解为10%,相较之下,人类对海洋的了解程度还不到5%。在人类从未踏足过的深海,现在也有中国人探索的身影。伴随着“蛟龙”号、“深海勇士”号、“奋斗者”号、“海斗一号”等深海潜水器成功投入使用,飞速发展的深海科技将深海探索推向了前所未有的热度。

2020年11月28日,“奋斗者”号全海深载人潜水器成功完成万米海试并胜利返航。这标志着我国具有了进入世界海洋最深处开展科学探索和研究的能力。(图源:中科院深海科学与工程研究所)

2020年11月28日,“奋斗者”号全海深载人潜水器成功完成万米海试并胜利返航。这标志着我国具有了进入世界海洋最深处开展科学探索和研究的能力。(图源:中科院深海科学与工程研究所)


中国载人深潜不断刷新纪录

  《海底两万里》扉页有句话:“比天空更深的是海洋”。我们的征途除了星辰,还有大海。不过长久以来,大部分人对于海洋的了解仅仅浮于表面,而水深超过200米的海域,即被定义为深海。开发利用深海必然离不开深海装载装备,深潜技术是进行海洋开发必要手段,它由深潜器、工作母船(水面支援船)和陆上基地组成一个完整系统,深潜器是该系统的关键部分。

  海水深度每增加100米,压力便会增加10个大气压,故而深潜器建造难度颇大,电气化、自动化程度高。目前,全世界可潜入6000米以上深度的载人深潜器仅有八艘,分别属于中国、美国、法国、日本和俄罗斯。其中中国有“蛟龙”号、“深海勇士”号和“奋斗者”号三艘载人深潜器。

“蛟龙号”在马里亚纳海沟创造了下潜7062米的中国乃至世界的载人深潜纪录。(图源:新华社)

“蛟龙号”在马里亚纳海沟创造了下潜7062米的中国乃至世界的载人深潜纪录。(图源:新华社)

  中国载人深潜梦启航于上世纪70年代。1971年,“深潜救生艇研制工作组即“7103研制工作组”成立。1986年,中国第一艘载人潜水器“7103救生艇”研制成功。当时,虽然它只能下潜300米,但在那个年代,是属于较先进的救援型载人潜水器。

  2002年,深海载人潜水器研制被列为国家高技术研究发展计划(863计划)重大专项,“蛟龙”号载人深潜器的自行设计、自主集成研制工作启动。最终历时10年完成研制和海试工作。2012年,“蛟龙”号载人深潜器下潜至7062米,刷新了世界同类作业型潜水器最大下潜深度纪录。这也让中国成为世界上第五个掌握大深度载人深潜技术的国家。

  “蛟龙”号成功后,有关方面于2009年立项研制中国第二代4500米级的载人潜器“深海勇士”号。2017年,“深海勇士”号在南海完成全部海上试验任务,从研制立项到海试交付只用了短短8年,国产化程度达到95%,实现了中国深海装备由集成创新向自主创新的历史性跨越。

“深海勇士”号载人深潜试验完成。(图源:中新社)

“深海勇士”号载人深潜试验完成。(图源:中新社)

  在“深海勇士”号研制实现关键技术突破之后,也就是2016年中国就开始同步研制万米级载人潜水器“奋斗者”号。它融合了之前两代深潜装备的“优良血统”,不仅采用了安全稳定、动力强劲的能源系统,还拥有更加先进的控制系统和定位系统,以及更加耐压的载人球舱和浮力材料。2020年,“奋斗者”号在两艘母船护卫下,在地球最深处的西太平洋海域成功坐底,以近10909米的深度宣告中国正迈向国际深潜设施制造前列。

  难以想象,十多年前,中国载人深潜的能力只能到达水下600米,如今已经可以潜入水深10909米的马里亚纳海沟底部。中国人驾驶自己的潜水器可以自由到达大洋任何深度并开展科学考察,2021年中国深海下潜次数有170多次,占世界一半以上,其中“奋斗者”号共完成21次万米下潜,已有27位中国科学家通过“奋斗者”号到达全球海洋最深处,中国万米深潜次数和人数均居世界首位。


中国无人深潜取得世界级成功

“海斗一号”是我国首台作业型全海深自主遥控无人潜水器。(图源:中科院沈阳自动化所)

“海斗一号”是我国首台作业型全海深自主遥控无人潜水器。(图源:中科院沈阳自动化所)

  随着自动化和人工智能的发展,探索深海也可以不用人类亲自下潜。无人潜水器也叫“水下机器人”,主要有三类:遥控潜水器(ROV)、自主潜水器(AUV)和混合式潜水器。由中科院沈阳自动化研究所主持研制的“海斗一号”就是中国最具代表性的先进混合式潜水器,入选了2020年两院院士评选的“中国十大科技进展新闻”。

  与自主潜水器相比,“海斗一号”不仅实现了实时数据交互,还可以完成水下轻作业,提升机器人的作业能力。与遥控潜水器相比,“海斗一号”可携带长距离光纤微缆,不仅扩大了水下作业范围,降低了对母船的要求,也减少了水面支持系统的体积和重量。

“海斗一号”高清拍摄海洋生物。(图源:中科院沈阳自动化研究所)

“海斗一号”高清拍摄海洋生物。(图源:中科院沈阳自动化研究所)

  在去年10月结束的马里亚纳海沟深渊科学考察中,“海斗一号”在马里亚纳海沟10800米以深深渊海区成功实现了多次万米下潜及科考应用,刷新了中国无人潜水器最大下潜深度纪录。在无缆自主模式下,“海斗一号”打破了多项无人潜水器的世界纪录,包括最大下潜深度达10908米,海底连续作业超过9小时,近海底航行距离超过了14公里。

  此外,“海斗一号”还首次在国际上对“挑战者深渊”西部凹陷区进行了大范围、全覆盖声学巡航探测,并首次实现了无缆无人潜水器自主模式万米坐底并连续拍摄高清视频影像。在自主遥控混合模式下,“海斗一号”在万米海底连续工作超过10小时,达到国际先进水平,创造了中国潜水器万米海底最长工作时间的纪录,并实现了万米海底定点实时高清精细观测。


中国科学家深海研究大发现

中国4500米载人潜水器及万米深潜作业的工作母船“探索一号”科考船。(图源:中科院深海科学与工程研究所)

中国4500米载人潜水器及万米深潜作业的工作母船“探索一号”科考船。(图源:中科院深海科学与工程研究所)

  中国在深海领域的发展起步较晚,但却在短短十多年内经历了高速发展。目前,中国深海探索的范围从太平洋推进到南北两极,并深入到马里亚纳海沟的最深处。随之而来的,就是中国深海探索和科学研究的大爆发。

  把“气象站”和“实验室”建在海底

  当前世界海洋科学正在经历转型:从海面船只的短暂测量转为对海洋内部的长期观测。因为许多深海现象只有通过对海洋内部的长期观测才能发现。比如海洋灾害的预警,在最需要观测的时候,船只却无法抵近。所以从上世纪90年代起,国际海洋界开始探索将传感器放到海底,掀起了建设海底观测网的热潮。

  随着以深海潜标为代表的西太平洋深海观测网络的逐渐完善,中国也将“气象站”和“实验室”搬到了海底,可以不间断地进行长期现场观测,无论有台风还是地震都可以连续运作。由此,中国海洋灾害的监测预警及信息发布能力得到大幅提升。

科考队员对西太平洋科学观测网的潜标进行维护升级。(图源:新华社)

科考队员对西太平洋科学观测网的潜标进行维护升级。(图源:新华社)

  首次在自然界发现超临界二氧化碳

  中科院海洋研究所研究员闫军和孙卫东课题组合作,在“科学”号科考船2016年深海热液航次中,利用“发现”号深海ROV机器人上搭载的深海激光拉曼光谱原位探测系统首次在西太平洋一处热液系统观测到自然状态下超临界二氧化碳流体的喷发。超临界二氧化碳是指维持在临界温度及临界压力以上的、气态和液态平衡共存的二氧化碳流体。这是全球首次在自然界中发现超临界的二氧化碳。

  而令人惊喜的是,此次观测到的超临界二氧化碳中含有大量氮气和有机组分。科研团队基于这项科研成果,提出了新的地球生命起源假说:在地球早期,原始大气有超过100大气压的二氧化碳,在原始海洋形成以后,在海洋与大气交界面形成了超临界二氧化碳层,富集大量氮气,并与海水和露出海表面的岩石矿物结合,催化产生有机物,成为地球上早期生命源头。

  发现有效降解塑料垃圾的海洋微生物菌群

  中科院海洋研究所的孙超岷团队,在采集自深海海底的沉积物中,首次发现了可以有效降解塑料垃圾的海洋微生物菌群,并从这个菌群中查出能明显降解聚乙烯塑料的多个酶。

  因为聚乙烯塑料目前在国际上极为缺乏能有效降解的微生物和酶类,该研究成果为下一步研究聚乙烯降解机制及发展聚乙烯降解生物制品奠定了坚实基础。目前,该研究成果已成功申请国家发明专利。

  自人类第一次进入太空以来,已有600多人抵达了地面以上100千米外的太空,但仅有40余人造访过海面以下10千米的海底世界。中科院深海科学与工程研究所研究员彭晓彤曾这样写道:“以深渊进入技术、深渊探测技术为代表的深海技术,代表了当前国际深海工程技术的顶级水平;以地渊地学、深渊生命科学为代表的深渊科学研究,代表了当前国际深海科学研究的最新前沿。”面对未知神秘的深海,中国科学家们的探索一直在继续,或许未来某日,更加广袤无垠的世界会在我们面前展露。


  (资料来源:新华社、中新社、央视新闻、科技日报、海外网、中国科学院、中国科学报)



责任编辑:姚思寒
热门评论
大陆新闻
互联网新闻信息服务许可证10120170072
京公网安备 11010502045281号
违法和不良信息举报电话:010-65669841-817
举报邮箱:xxjb@huaxia.com

网站简介 / 广告服务 / 联系我们

版权所有 华夏经纬网

Copyright 2001-2021 By www.huaxia.com