http://www.kadhoai.com.cn 2026-04-08 11:14:13 來源:中國自動化學會專家谘詢工作委員會
7月1日,我國第一台自行設計、自主集成的“蛟龍號”載人潛水器從江蘇江陰起程。未來47天,它將駛向東北太平洋,進行5000米級海試。這次海試行程約1萬公裏,船舶單程航行時間將長達47天。
據介紹,相比去年的3000米級海試,今年5000米海試任務麵臨諸多挑戰:首先,試驗海區距離中國大陸約1萬公裏,船舶單程航行時間將達到半個月;其次,海區試驗環境複雜多變,淨海措施難以實施;第三,5000米的下潛目標是中國載人深潛從未觸及的全新紀錄。這些都將是對我國深海載人海試隊伍的新考驗。“蛟龍號”不斷創造新的紀錄,標誌著我國已經成為繼美、法、俄、日之後第五個掌握深度載人深潛技術的國家。
什麼是深海探測?我們為什麼要進行深海探測?它的科學意義是什麼?在曆次深海探測中又有哪些重大發現呢?
什麼是深海探測?
在專業人士眼裏,海平麵1000米(mi)以(yi)下(xia)才(cai)能(neng)叫(jiao)深(shen)海(hai)。數(shu)千(qian)米(mi)的(de)深(shen)海(hai)海(hai)底(di)是(shi)地(di)球(qiu)上(shang)最(zui)寧(ning)靜(jing)而(er)神(shen)秘(mi)的(de)地(di)方(fang),那(na)裏(li)生(sheng)存(cun)著(zhe)古(gu)老(lao)的(de)原(yuan)核(he)生(sheng)物(wu)。然(ran)而(er),好(hao)奇(qi)心(xin)並(bing)不(bu)是(shi)海(hai)洋(yang)科(ke)學(xue)家(jia)探(tan)索(suo)深(shen)海(hai)的(de)唯(wei)一(yi)原(yuan)因(yin),要(yao)知(zhi)道(dao),那(na)裏(li)還(hai)蘊(yun)藏(zang)著(zhe)豐(feng)富(fu)的(de)資(zi)源(yuan),它(ta)們(men)對(dui)人(ren)類(lei)未(wei)來(lai)的(de)生(sheng)存(cun)意(yi)義(yi)非(fei)凡(fan)。
對於擁有300多萬平方公裏“藍色國土”的中國來講,能否去深海具有相當的現實意義:海hai洋yang深shen處chu存cun在zai著zhe大da量liang的de礦kuang產chan資zi源yuan,也ye存cun在zai著zhe極ji端duan環huan境jing下xia的de生sheng物wu。這zhe些xie生sheng物wu及ji其qi基ji因yin資zi源yuan有you巨ju大da的de科ke研yan和he經jing濟ji價jia值zhi,是shi全quan球qiu海hai洋yang科ke學xue家jia研yan究jiu的de熱re點dian。更geng為wei重zhong要yao的de是shi,廣guang闊kuo的de領ling海hai中zhong蘊yun藏zang360多億噸石油資源,其中大多分布在中深海地區。我國的南海海域還發現了證明天然氣水合物存在的地球物理及生物標誌。
在《國家中長期科學和技術發展規劃綱要(2006—2020)》中提到,重視發展多功能、多參數和作業長期化的海洋綜合開發技術,以提高深海作業的綜合技術能力。重點研究開發天然氣水合物勘探開發技術、大洋金屬礦產資源海底集輸技術、現場高效提取技術和大型海洋工程技術。其中,深海作業技術是海洋技術發展的重點之一。“深(shen)海(hai)作(zuo)業(ye)技(ji)術(shu)是(shi)支(zhi)撐(cheng)深(shen)海(hai)海(hai)底(di)工(gong)程(cheng)作(zuo)業(ye)和(he)礦(kuang)產(chan)開(kai)采(cai)的(de)水(shui)下(xia)技(ji)術(shu)。重(zhong)點(dian)研(yan)究(jiu)大(da)深(shen)度(du)水(shui)下(xia)運(yun)載(zai)技(ji)術(shu),生(sheng)命(ming)維(wei)持(chi)係(xi)統(tong)技(ji)術(shu),高(gao)比(bi)能(neng)量(liang)動(dong)力(li)裝(zhuang)置(zhi)技(ji)術(shu),高(gao)保(bao)真(zhen)采(cai)樣(yang)和(he)信(xin)息(xi)遠(yuan)程(cheng)傳(chuan)輸(shu)技(ji)術(shu),深(shen)海(hai)作(zuo)業(ye)裝(zhuang)備(bei)製(zhi)造(zao)技(ji)術(shu)和(he)深(shen)海(hai)空(kong)間(jian)站(zhan)技(ji)術(shu)。
其中,深海潛水器是海洋技術開發的前沿與製高點之一,體現著一個國家的綜合技術力量。目前美國、法國、俄羅斯、日本擁有世界上僅有的五艘6000米級深海載人潛水器。這些裝備到達的範圍遍及海洋的大陸坡、海山頂、火山口、洋脊以及6000米的洋底,在地質、地球化學、地球物理和海洋生物等方麵取得了大量的重要發現。
為什麼要進行深海探測?
能源。
這恐怕是最重要的答案之一。
據《經濟參考報》報道,海洋蘊藏了全球超過70%的油氣資源,全球深水區最終潛在石油儲量高達1000億桶,深水是世界油氣的重要接替區。近十年來,人們新發現的探明儲量在1億噸以上的油氣田70%都在海上,其中一半以上又位於深海。
目前,國際石油界的普遍共識是,陸上油田尚具潛力的地區僅有中東、中亞等地,而過去30年東、西半球兩個最重大的油田發現均來自海洋。根據各種權威機構的數據顯示,海洋石油資源將是未來原油產量增長的重要來源,全球50%以上的油氣產量和儲量將來自海洋。
全球近十年發現的大型油氣田中,海洋油氣田已占60%以上,特別是水深500米至1500米的深海油氣勘探,已成為多數海洋油氣經營者重要戰略資產的組成部分,深水是未來世界能源的主要接替區。近20年中,海洋原油產量的比重在世界總產油量中增加了一倍。
目前,海洋能源資源已成為全球可持續發展主流能源體係的重要組成部分。據中國工程院院士、中海油總公司副總工程師曾恒一介紹,海洋能源開發要瞄準四大戰略領域:第一是海洋石油的深水領域。全球海洋石油資源量44%在深水。第二個領域是LNG(液化天然氣)領域。進入21世紀,世界油氣12項重大發現中有8項在海洋,其中7項(xiang)是(shi)天(tian)然(ran)氣(qi)。第(di)三(san)個(ge)領(ling)域(yu)是(shi)天(tian)然(ran)氣(qi)水(shui)合(he)物(wu)。這(zhe)是(shi)一(yi)種(zhong)新(xin)興(xing)能(neng)源(yuan),是(shi)天(tian)然(ran)氣(qi)的(de)甲(jia)烷(wan),在(zai)低(di)溫(wen)高(gao)壓(ya)下(xia)以(yi)固(gu)體(ti)狀(zhuang)況(kuang)存(cun)在(zai)海(hai)底(di)。據(ju)估(gu)計(ji),全(quan)球(qiu)天(tian)然(ran)氣(qi)水(shui)合(he)物(wu)資(zi)源(yuan)量(liang)相(xiang)當(dang)於(yu)煤(mei)、天然氣、石油三者資源量總和的5倍。第四個領域是海洋能,這是取之不盡的低碳能源,開發潛力巨大。
深海中的海底世界什麼樣?
深海世界並非像人們想像的一樣五光十色,而是一片漆黑。日前,新華社記者采訪了“蛟龍號”總設計師徐芑南,他向人們描述了海底世界的圖景。
深海裏是一幅什麼圖景?
徐芑南:海底世界並非想象中那麼五光十色。對潛航員來講,海平麵以下200米幾乎一片黑暗。他們靠聲納係統知道哪有魚洞、哪是坑、哪的障礙物需避開。
好在“蛟龍號”配有很強的照明係統和先進的攝像、拍照儀器,傳回的圖挺清晰。
深海裏工作環境怎樣?
徐芑南:3名潛航員在一個直徑隻有2.1米、封閉的載人艙裏,一坐就是八九個小時,需要超人的耐力和心理承受力。
深海裏作業如何保障人員安全?
徐芑南:科學研究,以人為本,海試始終把人員安全放在首位。在這方麵,國際先進水平國家有的技術,我們都已經掌握。
安全問題,關鍵是處理好重量與浮力的關係,隻要有足夠的浮力,潛水器就能浮上來。
緊急情況下,可以把攜帶的鐵塊、蓄電池箱、采樣籃扔掉。如被海草纏住,“蛟龍號”將“斷臂”,拋棄機械手。
最糟糕的是陷入淤泥。果真如此,“蛟龍號”的報警係統會發射浮標到海麵。母船立即到位、施救。
“蛟龍號”裝配了充足的生命支持係統和氧氣供給係統,力求萬無一失。
“蛟龍號”靠什麼獲取勘探樣本?
徐芑南:首先由導航係統實現自動定向、定高、定深、定位。然後用“蛟龍號”裝備的機械手進行采集樣本作業。這裏麵有很多無人智能技術
“蛟龍號”有兩個機械手,可以伸縮,各有多個“關節”,相當於人的肩、肘、腕等。根據3千米級海試的結果,我們對機械手進行了改良,它現在更加靈敏了。
我們能看到海底世界嗎?
若幹年後,人們可以坐在家中,在電視裏實時看到海底火山噴發的場景。
這並不是不可能發生的想象,而是美國人設想的通過海底觀測網絡而可以實現的情景。據《科學時報》報道,同濟大學海洋地質與地球科學學院教授、中科院院士汪品先介紹,我國的深海科技發展計劃應該包括綜合大洋鑽探船、深潛技術和海底觀測網三大部分。其中,海底觀測網將通過有線和無線網絡向各個觀測點供應能量、收集信息,從而實現全天候、長期、連續的自動觀測。“實際上是把海底置於人類的控製之下,按美國的設想,若幹年以後,人們可以在家通過電視直播觀看到海底火山爆發的壯觀場景”。
海底觀測網絡是指能夠對海底區域進行長期實時探測、傳輸數據、采集分析樣品以及進行原位實驗的海底無人網絡係統,它由光電複合纜、基ji站zhan以yi及ji一yi係xi列lie的de水shui下xia監jian測ce設she備bei和he控kong製zhi儀yi器qi組zu成cheng。作zuo為wei一yi種zhong可ke以yi實shi現xian對dui海hai底di進jin行xing長chang期qi實shi時shi觀guan測ce的de新xin型xing平ping台tai,海hai底di觀guan測ce網wang絡luo將jiang是shi繼ji地di麵mian與yu海hai麵mian(第一個觀測平台)和空中遙測遙感(第二個觀測平台)之後,人類探測海洋的第三個觀測平台,也是國家安全、環境保護、資源開發和減災防災所不可缺少的基礎技術和信息獲取手段。
海底觀測不僅向上可以觀測水層、向下可以觀測地球內部,而且是觀測海洋最安全的去處——不受海洋風浪、能源等限製,能長期連續實時原位地觀測海底以下地震、地殼內流體和生物等活動。