2022年12月18日，在廣州市南沙區(qū)，我國首艘深海萬米大洋鉆探船實現(xiàn)船體貫通，這標(biāo)志著我國深海探測領(lǐng)域重大裝備建設(shè)邁出關(guān)鍵一步。

【資料圖】

這艘預(yù)計2024年完成交付的大洋鉆探船，激起國人的期待：未來，以大洋鉆探船為標(biāo)志的“國之重器”，將推動我國深海科技再創(chuàng)高峰。

“雙龍?zhí)綐O”，打造海上移動實驗室

人類對深海的認識、探索與開發(fā)隨著海洋裝備技術(shù)的進步而不斷深化。我國經(jīng)略海洋，實施極地大洋科學(xué)考察(以下簡稱科考)，必須裝備先行。

2022年10月26日，“雪龍2”號極地科考船從中國極地考察國內(nèi)基地碼頭出發(fā)，正式開啟了中國第39次南極科考之行。5天之后，搭載第二批南極科考隊員的“雪龍”號啟航，再次開啟中國“雙龍?zhí)綐O”之旅。

“在越來越多先進新裝備的助力下，我國極地科考事業(yè)已建立起‘海陸空’立體推進的格局。”哈爾濱工程大學(xué)副校長殷敬偉長期從事極地聲學(xué)技術(shù)研究，他在接受科技日報記者采訪時表示，30年間，中國極地科考事業(yè)白手起家，打造出“兩船六站一基地”的極地考察保障格局。

“雪龍2”號是我國第一艘自主建造的極地科考破冰船，也是世界上首艘具備雙向破冰能力的破冰船。超強的破冰能力，讓更多的科考設(shè)施、補給物資得以運入南極陸緣冰區(qū)和南極大陸。“它就像一座海上移動實驗室，駛?cè)朐S多過去無法到達的海域。”殷敬偉說。

截至2021年9月28日，中國已完成12次北極科考。但是，中國是北極域外國家，深海極地相關(guān)研究工作起步較晚，資源保障能力也受到了一定程度的制約，在極地科學(xué)技術(shù)研究、極地裝備開發(fā)、深海極地探測等領(lǐng)域還存在諸多薄弱環(huán)節(jié)和能力缺失。

殷敬偉告訴科技日報記者，盡管當(dāng)前我國已經(jīng)實現(xiàn)“雙龍?zhí)綐O”，但是我國尚不具有核動力破冰船以及能夠在極地破冰出水的水下裝備，冰下海洋信息技術(shù)也很薄弱。此外，受限于北極惡劣的海上氣象、地理和高緯地磁環(huán)境，北極冰下大深度水體和海底地球物理的探測手段有限，我國仍須依據(jù)深海極地科考急需的技術(shù)與裝備的要求，遴選優(yōu)先發(fā)展方向，集中優(yōu)勢力量，合理配置資源，突破關(guān)鍵技術(shù)與裝備的限制。

“神獸潛海”，開掘海底資源寶藏

2021年4月7日23時，一只高7.6米、“腰圍”10米、體重12噸的龐大“神獸”，悄悄潛入了南海水下2000米。

這只“神獸”，是我國自主研發(fā)的“海牛Ⅱ號”海底大孔深保壓取芯鉆機系統(tǒng)。此次，“海牛Ⅱ號”臥在南海海床上，鉆機成功下鉆231米，刷新了世界深海海底鉆機的鉆深紀(jì)錄，標(biāo)志著我國在這一技術(shù)領(lǐng)域達到世界領(lǐng)先水平。

海底鉆機是開展海洋地質(zhì)及環(huán)境科學(xué)研究、進行海洋礦產(chǎn)資源勘探和海底工程地質(zhì)勘查必備的高技術(shù)裝備。“海牛Ⅱ號”的目標(biāo)是研制作業(yè)水深不少于2000米、鉆進深度不低于200米、保壓成功率不低于60%的海底大孔深保壓取芯鉆機系統(tǒng)。

“它是目前世界上唯一一臺海底鉆深大于200米的深海海底鉆機。”“海牛Ⅱ號”研發(fā)團隊成員、湖南科技大學(xué)教授金永平說。

大洋深處蘊藏著豐富的礦產(chǎn)、油氣和生物資源，但人類對海底資源的開發(fā)利用仍處在起步階段。可燃冰成功試采，是人類對海底資源開發(fā)利用的關(guān)鍵一步。

在特殊的海底溫度和壓力下，可燃冰呈“冰”狀。一旦離開適宜的溫度和壓力，它就會變成氣體揮發(fā)。因此，普通深海鉆機不適用于可燃冰取樣工作。只有在保持近乎同等溫度和壓力的狀態(tài)下，才能高取樣率地將可燃冰取出。這就需要研制保壓取芯勘探系統(tǒng)。

“研制成功后，預(yù)計鉆進深度將達234米，能充分滿足可燃冰勘探需求。”回首研發(fā)過往，金永平告訴科技日報記者，對團隊而言，完成上述目標(biāo)，至少要實現(xiàn)兩個突破：一是從60米到234米的鉆進深度的突破，二是海底保壓取芯技術(shù)的突破。

如今，“海牛Ⅱ號”已在我國多個海域開展了可燃冰的勘探，還為海上油氣井場和海上風(fēng)電場的地質(zhì)勘查提供服務(wù)。

深海礦產(chǎn)、油氣資源的開發(fā)是一個龐大的系統(tǒng)工程。瞄準(zhǔn)未來的發(fā)展，金永平告訴記者，在深海極端惡劣的環(huán)境中，技術(shù)裝備的可靠性與無人值守作業(yè)間的協(xié)同配合將是科研人員攻關(guān)的方向之一。更為重要的是，由于目前人類對深海的生態(tài)環(huán)境認知有限，迄今還沒有商業(yè)化開采可燃冰的經(jīng)驗，還需加大關(guān)于人類行為對深海環(huán)境影響的程度和強度的評估。

摸清“家底”，筑牢海洋生態(tài)保護根基

在位于福建晉江的深滬灣海底古森林遺跡自然保護區(qū)，保存著有7000多年歷史的海底古森林。

作為全國唯一、世界罕見的珍稀地質(zhì)資源，深滬灣海底古森林被設(shè)定為國家級自然保護區(qū)。科研人員從摸清“家底”開始，對海底古森林遺跡開展科研監(jiān)測，為保護海洋生態(tài)環(huán)境提供保障。

“這是科技服務(wù)海洋生態(tài)環(huán)境保護的一個典型案例。”中國科學(xué)院海洋研究所研究員李新正表示，過去五年，我國海洋生態(tài)環(huán)境保護的成果主要體現(xiàn)在海洋保護區(qū)的建設(shè)和敏感區(qū)域的生態(tài)修復(fù)工程上。

“從海岸向深遠海延伸，人類對海洋生態(tài)環(huán)境的了解越來越少，也越來越迫切，精準(zhǔn)而全面的海洋調(diào)查，成為實施海洋生態(tài)保護最基礎(chǔ)、最關(guān)鍵的一步。”李新正說。

在深海，地理環(huán)境極為特殊，99%的微塑料可能已到達深海，并隨著洋流分布在深海底部的沉積物中。過往的深海探測中，持久性有機污染物、內(nèi)分泌干擾物等已在馬里亞納海溝被發(fā)現(xiàn)，人類活動為深海環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)帶來嚴(yán)重影響。

除此之外，氣候變化是當(dāng)前海洋生態(tài)面臨的另一個嚴(yán)重威脅。李新正通過科研調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在東海近岸大型底棲生物群落中有一條新路徑。此前只在外海才能見到的一些物種出現(xiàn)在這條路徑上，而且本地物種都向兩側(cè)退卻，形成一個形似“三明治”的大型底棲生物群落結(jié)構(gòu)。李新正告訴記者，這是氣候變暖影響我國近海生態(tài)系統(tǒng)的典型案例。

“由于氣候變暖，海水升溫，黑潮暖流的實力不斷增強，源源不斷的外海生物成分被帶到東海近海，沖擊了原有的土著種的生存環(huán)境。”李新正表示。

人類活動與氣候變化在加速海洋生態(tài)的演變，應(yīng)對這些挑戰(zhàn)，亟須更全面地摸底調(diào)查。李新正建議，加強海洋生物基礎(chǔ)調(diào)查制度建設(shè)，細化海洋生物科學(xué)數(shù)據(jù)門類，通過完善海洋保護區(qū)內(nèi)海洋生物多樣性保護，帶動我國整體海洋生態(tài)環(huán)境的治理。

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