深海探秘,把实验室搬到海底 - 齐鲁晚报数字报刊

放大

缩小

默认

深海探秘,把实验室搬到海底

我国成功布设“海底实验站”,将实现深海长周期无人科考

2022年11月04日　　来源：齐鲁晚报

QQ空间新浪微博腾讯微博人人网微信分享到：

【PDF版】

　　◤“深海勇士”号载人潜水器

　　▲原位实验室作业画面。

　　▲海底基站作业画面。(中科院深海所供图)

　　记者　于梅君
“深海勇士”号　完成第500次下潜
　　在此次长达11天的科考任务中,“深海勇士”号载人潜水器完成了第500次下潜,最大下潜深度为1450米,在完成水下9小时工作后,顺利返回“探索二号”母船。
　　自2017年8月以来,“深海勇士”号载人潜水器经受了高海况、高频次、高强度深海作业考验,在南海、西南印度洋和西太平洋马里亚纳海沟等海域,顺利执行了41个航次的任务。227位科研人员先后参与了下潜作业,在海底开展了深海科学考察研究、装备海试、水下搜寻与应急回收救援等任务。
　　据统计,“深海勇士”号载人潜水器全部500潜次的平均水中时间为8小时17分,其中最长时间达12小时53分,平均下潜深度1957米,最大下潜深度达4546米。
　　中国科学院深海科学与工程研究所研究员杜梦然介绍,通过这500个潜次的积累,“深海勇士”号已拥有一支专业化、职业化的潜航员队伍。在过去五年中,他们不仅采纳了国际先进的海上一日一潜的常规作业模式,还开创了独特的夜潜、连续2天3潜、8天12潜等多种作业规程和纪录。
　　通过这些努力,“深海勇士”号使我国科学家产出了一批有国际影响力的原创性深潜科考成果,也为深海关键技术与装备的研发与海试提供了重要支撑。

我国在海底布设　原位科学实验站
　　在海底布设原位科学实验站,相当于把陆地实验室的测试、分析仪器整体搬到海底。参试装备包括海底基站、原位实验室、滑翔机等多型装备。
　　中国科学院深海科学与工程研究所副研究员陈俊介绍,与从海底取样后,拿到陆地实验室检测相比,在深海原位进行科学实验,可以避免因环境变化导致的样本数据损坏或缺失。
　　本次海试采用中科院青岛能源所与深海所联合研制的国产技术,首次实现了兆瓦时级别的固态锂电池在深海装备上的集成,该能源系统可储存1000度电,支撑原位科学实验站在海底连续工作半年以上。
　　本次海试还实施了海底深海深渊基站—原位实验室—“深海勇士”号载人潜水器的水下联合作业。基站可以支持原位实验室等平台在海底接入,并向其供电,同时各平台间信息互联,开展长期协同探测,作业模式更加灵活。
　　整个原位科学实验站系统在海底全自主工作,能够进行自身状态监测和智能管理,所有数据通过深海滑翔机中继通信,定期传回岸基控制中心,同时,也可以对科学实验站进行远程控制。实验站后续将接入更多智能化无人实验、探测及信息传输系统。

深海科考,“中国深度”直抵万米
　　目前,我国已拥有“蛟龙”号、“深海勇士”号、“奋斗者”号三台深海载人潜水器,还有“海斗”“潜龙”“海燕”“海翼”和“海龙”号等系列无人潜水器,已初步建立起全海深潜水器谱系。
　　我国在深海载人潜水器研究上,起步相对较晚,但发展很快。1986年,中国第一艘载人潜水器——7103救生艇研制成功。当时,它只能下潜300米。进入新世纪,在863计划支持下,我国开始了自主深海载人潜水器研发。
　　“20年来,我国载人深潜事业迅猛发展。2012年,自主集成的‘蛟龙’号下潜7062米,是中国人迈出作业型载人深潜征程的第一步。”中国船舶集团第七〇二研究所副所长、“奋斗者”号总设计师叶聪说,“蛟龙”号不但拥有世界先进的悬停和自动驾驶功能,还可以进行数字化的水声通信和定位,更能稳稳地“定”在海底开展复杂的作业任务。
　　与10年立项、10年研制的“蛟龙”号不同,我国第二代4500米载人潜水器——“深海勇士”号,从研制立项到海试交付只用了短短8年,且国产化率达到95%,实用性更强。
　　值得一提的是,早在2016年“深海勇士”号尚未下水的情况下,万米级载人潜水器就开始同步研制,也就是“奋斗者”号载人潜水器。
　　2020年10月27日,“奋斗者”号在西太平洋马里亚纳海沟成功下潜突破1万米,达到10058米,创造了中国载人深潜新纪录。当年11月10日,“奋斗者”号在马里亚纳海沟再次下潜突破1万米,达到10909米,并带回了海沟底部的岩石、海水、生物等珍贵样品。
　　马里亚纳海沟挑战者深渊被称为“地球第四极”,也是地球上环境最恶劣的区域之一,水压高、温度低、没有阳光、地震频发……用“奋斗者”号副总设计师胡震的话来说,“我们挑战的是全球最深处。特别是狭窄的球形载人舱能够载三人下潜到万米深,这在国际上都是非常了不起的!”
　　“奋斗者”号的研制成功,标志着我国在大深度载人深潜领域已经达到世界领先水平,也让人类探索万米深渊,从此拥有了一个强大的新平台。

挑战海洋最深处到底有多难
　　深蓝之下,深渊之上。
　　全球深度大于6000米的海沟共有37条,这些海沟所在区域被称作海斗深渊,简称深渊。它们是迄今人类难以企及、知之甚少的地方。包括马里亚纳海沟在内的9条最深海沟分布在西太平洋,它们中的5条深度均超过万米。
　　万米深海,曾被认为是海洋科考的“禁区”。“挑战者深渊”,是地球最深处马里亚纳海沟的“极地”,最深超过10900米。这片漆黑、高压、低温和地质运动活跃的“深海荒漠”,现在是海洋研究最前沿的领域之一。
　　人类在没有任何装备的情况下,最大下潜深度为100米左右。而在马里亚纳海沟一万米以下水底,大概每平方厘米就会产生一吨压力,一个成年人身体平均表面积为1.6平方米,也就是说,在那个深度,我们的身体要承受16000吨重的压力。
　　目前成年非洲象的最大重量为6吨左右,想象一下,如果有2500多头非洲象同时站在你背上,是什么感觉?
　　“奋斗者”号下潜至万米深处,水压超过110兆帕,相当于2000头非洲象踩在一个人背上,它首先面临的是超强高压。在整个潜水器中,球形驾驶舱是整个结构中承受压力最大的,舱体材料则使用超高强度钛合金,相比之前的“蛟龙号”,“奋斗者”号舱体材料是中国自主研发的全新高强高韧耐海水腐蚀钛合金。
　　深海一片漆黑,“奋斗者”号如何避免“触礁”风险?“我们设计的神经网络优化算法,能够让‘奋斗者’号在海底复杂地形巡航、定点航行以及悬停定位。”中国科学院沈阳自动化研究所研究员、“奋斗者”号副总设计师赵洋说。
　　未来的深海图景会是啥模样?“从推开深海一条门缝,到打开深海大门,相信未来会有越来越多深海装备出现在大洋之中,勘探开发资源、保护海洋生态,我们的海洋强国之梦一定会成为现实。”中国科学院深海科学与工程研究所工程师张健说。

本稿件所含文字、图片和音视频资料，版权均属齐鲁晚报所有，任何媒体、网站或个人未经授权不得转载，违者将依法追究责任。

网友为此稿件打分的平均分是：

齐鲁晚报多媒体数字版

按日期查阅