海洋,是我们生命的摇篮,风雨的故乡,资源的宝库。自古至今,人类社会的发展与海洋息息相关。随着科技不断进步,世界海洋大国的目光聚焦深海,能否挺进大洋走向深海,是实现我国“海洋强国”战略的重中之重,也是我国科技水平和综合实力的重要体现。
近年来,中国科学院海洋研究所面向国家重大战略需求和国际海洋科技前沿,联合国内数十家高校和科研院所组织实施了中国科学院战略性先导科技专项(A类)“热带西太平洋海洋系统物质能量交换及其影响 (WPOS)”,以西太平洋及其邻近海域海洋系统为主要研究对象,从“海洋系统”的视角开展综合性协同调查与研究,在深远海综合探测体系构建、西太平洋科学研究、深海极端环境生命过程研究与深海探测装备研发等方面取得了系列突破性、原创性成果,引领我国深海大洋研究跻身世界前沿。
科研人员在科考船上作业
深远海探测平台与技术体系的发展,是制约我国挺进深海的主要障碍。专项实施以来,依托“科学”号海洋科学综合考察船、“发现号”4500米级无人潜器等技术装备,集成大气探测、海面探测、水体探测、海底探测、深海极端环境探测、船载实验、船载网络等七大系统,构建了国际一流的深远海综合探测体系。
“科学”号海洋科学综合考察船
走进“科学”号的驾驶室,驾驶室可360度环视,视野开阔、通透明亮。“这样从驾驶室就能直观地看到后甲板上的工作情况,有利于驾驶台的指挥和操控。”这种设计是科考船的首创。
而随着进一步了解,“科学”号在设计上的首创之多让人惊讶:是我国最新一代科考船型,以最小推进功率实现推进速度最快的经济性船舶;国际上首次采用永磁电机吊舱式综合电力推进且具备完全自主知识产权的现代化海洋科学考察船;国内首次研发和应用升降鳍板系统,有效解决了海底探测装置的气泡问题和探测精度问题……每一个细节都凝结了对科学研究人性化的考量。
“科学”号是名副其实的海上移动实验室。依靠GPS定位系统和两套动力系统,“科学”号在1.5节流、5~6级风的海况下,能够实现定位精度0~3米、船艏方向正负10度的可靠控位。在深海极端环境航次中,缆控水下机器人在水下长时间作业时,“科学”号动力定位系统始终将船位控制在0.3~0.4米的范围之内。
经过几个综合调查航次,“科学”号在风浪中打磨,建成了国际一流的科考船移动平台,在船型优化、设备集成、空间最优化利用、动力优化配置、抗风浪性、安全性、抗干扰和噪音控制等方面取得重大突破,其综合海洋环境立体探测范围涵盖全球99.2%的海域,其船舶工艺水平和科学考察能力已位居国际上新建和在建综合考察船前列,成为真正的“大国重器”,引领了我国新一代科学考察船的建造。
“发现”号深海缆控潜器
“发现号”是指“发现”号ROV深海机器人(缆控潜水器),该机器人装备了温度计、生物采集器、采泥箱等,是开展深海探测研究的先进工具。“发现号”设计下潜深度4500米,带有水下定位系统和深水超高清摄像系统,配备Titan4和Atlas两种机械手,能直接抓取重达300公斤以上的生物和岩石。
面向深远海探测国家重大战略需求,中国科学院海洋研究所自主研制了潜龙、海翼、开拓等系列装备,构建了谱系化深海装备体系,引领了海洋技术装备的跨越发展。
海洋研究所在国内首次建立了宏观与微观、走航与定点、梯度与原位相结合的深远海环境探测技术体系,具备了立体同步精准开展深海地形地貌、海底环境、水体环境的综合探测和样品采集的能力,实现了“室内模拟实验→海洋移动实验室→深海原位实验室”的跨越,开拓了我国深海热液-冷泉化能生态系统原位长期观测和现场实验先河,达到了深海探测“下得去,看得清,采得上,测得准,功能全,用得起”的目标,显著提高了我国深远海探测与研究能力。
“发现”号机械手采集深海贝类样品
英国“自然”杂志两次跟踪报道:中国已经完全具备开展深海研究的能力;中国的深海大洋研究是600年前郑和下西洋之后中国人的又一个创举。