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探寻深海奥秘,将完成哪些海试和应用任务

2019-11-02 11:21
“蛟龙”号今夏将开展7000米级海试

我国进入深海、探测深海、开发深海的“利器”“蛟龙”号载人潜水器、“海龙二号”无人有缆潜水器和“潜龙一号”无人无缆潜水器组成的“龙”家族,2月6日正式聚首位于青岛的国家深海基地管理中心。同一天,“蛟龙”号启航执行中国大洋38航次,前往西北印度洋、南海、马里亚纳海沟等海域开展科学调查。

“潜龙三号”将完成哪些海试和应用任务?

国家海洋局局长刘赐贵代表3月4日在接受记者采访时介绍,今年6至7月,我国“蛟龙”号载人潜水器将开展7000米级海试工作。中国大洋协会相关人士表示,目前各项准备工作正按照计划有条不紊地进行。该人士表示,2012年,我国大洋工作将以“蛟龙”号7000米级海试为重点,继续推进大洋调查和环境评价,密切跟踪国际海底区域态势,全面展开研究开发工作,切实推进基础能力建设和大洋立法工作,进一步理顺体制机制,推进各项工作取得实质性进展。大洋协会相关人士表示,今年我国大洋科考任务十分繁重。除“向阳红09”船执行“蛟龙”号7000米级海试任务外,“大洋一号”船、“海洋六号”船等船舶也将计划陆续执行3个航次约480天的大洋科考任务,以“立足资源,超越资源”为工作思路,面向三大洋开展大洋资源与环境综合调查。目前,起航前的各项准备工作正在有序地进行,一批高新技术装备也将在深海大洋中发挥其应有的作用。2011年7至8月,“蛟龙”号在太平洋中国大洋协会多金属结核勘探合同区圆满完成了5000米级海上试验,最大下潜深度达到5188米,标志着我国具备了载人到达全球70%以上面积海底进行科考作业的国家,我国载人深潜技术步入世界先进行列。据悉,“十二五”期间,我国将开展资源调查与评价,力争完成新资源矿区选划,切实履行勘探合同,突出重点任务重点保证;加强基础能力建设,加快大洋综合调查船与载人潜水器母船建造,完善业务网络中心建设,夯实发展基础;提高科学认知水平,加强与国家其他计划的融合,开展有特色的环境与科学研究,为资源评价与参与国际事务提供理论指导;加强人才队伍建设,培养、选拔一批具备国际视野的领军人才和复合型人才,提高整体研究开发水平和国际影响力。更多阅读《科学之夜》:“蛟龙”今年下潜深度将达7千米“蛟龙”号载人潜水器明年探7000米深海特别声明:本文转载仅仅是出于传播信息的需要,并不意味着代表本网站观点或证实其内容的真实性;如其他媒体、网站或个人从本网站转载使用,须保留本网站注明的“来源”,并自负版权等法律责任;作者如果不希望被转载或者联系转载稿费等事宜,请与我们接洽。

“三龙”同住一“家”带来哪些好处?

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“这三类深海运载器在调查作业模式方面各有特点,在应用领域方面各有所长。”中国大洋协会办公室主任刘峰说。

这是4月15日拍摄的停靠在厦门现代码头的“大洋一号”科考船。当日,搭载“潜龙三号”无人无缆潜水器和70名科考队员的“大洋一号”科考船从厦门起航,奔赴南海执行“大洋一号”综合海试B航段科考任务。这也是目前我国最先进的自主无人潜水器“潜龙三号”首次出海。记者 刘诗平 摄

“三龙”系列潜水器,是我国自行设计、自主集成、具有自主知识产权、在深海勘察领域应用最广泛的深海运载器。

16日,我国最先进的自主无人潜水器“潜龙三号”搭乘“大洋一号”科考船抵达南海海域。在接下来的半个月,它将完成海上试验与验收,并进行试验性应用。

由科技部立项、中船重工702研究所牵头研制的“蛟龙”号,是全球下潜深度最大的作业型深海运载器。自2013年试验性应用以来,我国南海、东北太平洋、西北太平洋和西南印度洋,都留有它的身影,作业覆盖深海海沟、海盆、洋中脊等典型区域,在载人深海勘察与精细作业取样方面有独到优势。

“新华视点”记者带您独家揭秘此次“潜龙三号”首次亮相的海试和试验性应用任务。

3500米级“海龙二号”由中国大洋协会立项、上海交通大学牵头研制,主要用于深海热液硫化物、生物与环境等深海勘探与科学调查,在大洋21航次中创造了我国首次自主发现并精细观测深海黑烟囱的纪录。

首次亮相将完成哪些任务?

6000米级“潜龙一号”由中国大洋协会立项、中国科学院沈阳自动化研究所研制,以海底多金属结核资源调查为主要目的,可进行海底地形地貌、地质结构、海底流场、海洋环境参数等精细调查,其作业深度、续航能力、作业精度等在同类装备中处于国际先进水平。

据中国大洋协会办公室副主任李波介绍,为满足大洋矿产资源勘查和大洋科学考察需求,2016年9月,大洋协会与中科院沈阳自动化研究所、国家海洋局第二海洋研究所签订了“潜龙三号”4500米级自主潜水器建造合同。

国家海洋局副局长孙书贤表示,“三龙”的持续、高效应用,是深入开展深海资源勘查和深海科学研究的关键。同时,潜水器只有得到持续、高效应用和系统规范的维护管理,才能确保技术状态的保持。

“大洋一号”船综合海试B航段首席科学家蔡巍说,本航段将通过使用“大洋一号”在南海开展相关设备试验,完成重大装备海上验收,推动“潜龙”系列潜水器的发展。“潜龙三号”将进行海试,对其主要技术指标和功能进行验证,并根据需求,在天然气水合物试采区和多金属结核试采区进行试验性应用。

国家深海基地管理中心主任于洪军说,“三龙”的集中管理,有助于国家资源的有效整合和高效利用。“三龙”将成为我国开展深海资源勘查和深海前沿科学研究的主力军,将大幅提升我国国际海域资源勘查的效率和质量,助力我国深海科学研究走向国际前沿。

在“大洋一号”船后甲板,记者看到了“潜龙三号”。其长3.5米、高1.5米、重1.5吨,外形像一条橘黄色的鱼。

“龙宫”如何使“龙”家族居住舒适?

“潜龙三号”总设计师刘健说,别看它长得像条萌萌的“小黄鱼”,但能量不小。在深海复杂地形进行资源环境勘查时,具备微地貌成图、温盐深探测、甲烷探测、浊度探测、氧化还原电位探测、海底照相,以及磁力探测等热液异常探测功能。

于洪军说,“三龙”聚首的国家深海基地管理中心,是面向全国深海科学研究、深海资源调查与开发、深海装备研发和试验、海洋新兴产业服务,提供科考船舶、载人潜水器等大型深海装备运行与维护保障、潜航员选拔培训与管理等多功能、全开放的公共服务平台。

“这种非回转体立扁鱼形设计,依据的是水动力优化计算的结果,有利于它在复杂海底地形中垂直面爬升,同时具备水面航行能力。”刘健说。

国家深海基地管理中心作为一个公共服务平台,需要同潜水器研发单位及其他优势力量进行密切合作,根据实际应用需求适时开展潜水器技术的升级,并将潜水器研发人员、维护保障人员和深海科学家紧密联系在一起。

刘健说,“小黄鱼”的4个“鳍”是4个可旋转舵推进器,靠操控推进器灵活前进后退、上浮下沉;“尾巴”上安装的是磁力探测仪;“嘴巴”是前视声呐,可以将潜水器采集的声学数据转化为图像,用以识别障碍物和周边环境,随后在主控计算机的控制下通过自主转动和躲避,保障自身安全和正常作业。

对此,“三龙”聚首当天,国家深海基地管理中心分别同“三龙”的牵头研制单位和技术责任单位——中船重工第702研究所、上海交通大学和中国科学院沈阳自动化研究所,签订了战略合作协议。深海基地如何为“三龙”做好支撑保障?于洪军表示,将着力打造深海科考公共服务平台,依托国家深海基地建成的现代化的潜水器维护与总装车间、机电加工车间、大型试验检测水池、消声水池实验室、深海超高压环境模拟实验室、试验辅助船、海上试验场和先进的科学考察船码头,为“三龙”及其他深海装备的业务化应用创造一流的基础条件,打造全链条式的深海高技术支撑保障平台。

据了解,“潜龙”系列潜水器目前共研制了“潜龙一号”“潜龙二号”“潜龙三号”。“潜龙一号”自去年太平洋作业后,回到中科院沈阳自动化所做“保养”。“潜龙二号”于数天前在印度洋完成第50次下潜。

同时,深海基地将加强人才引进和培养,培育适应于“三龙”日常维护和海上实际操作应用的职业化深海工程技术保障队伍,推动深潜科学家队伍的壮大;研究探索适应于“三龙”业务化应用的运行机制。

“‘潜龙三兄弟’在调查作业方面各有特点,在应用领域各有所长。”刘健说,6000米级无人无缆潜水器“潜龙一号”,是个长4.6米、直径0.8米的桔红色圆柱体,可通过使命规划实现水下自由行动,最大续航能力可达到30小时。

“三龙”何时能同船探深海?

刘健说,“潜龙一号”的设计,是以多金属结核资源调查为主要任务,一般在海底五六千米地势较平坦的深海中作业。而“潜龙二号”“潜龙三号”主要是以探测深海热液多金属硫化物等为主要任务,可以在地形起伏上千米的地方完成约30平方公里的探测作业。

“三龙”同住一“家”,但目前并不能实现同船探索深海奥秘,这是因为目前的“蛟龙”号母船——“向阳红09”船无法满足它们同时出海需求。

记者看到,“潜龙二号”和“潜龙三号”如一对双胞胎,外形和体重几乎都一样。刘健说,两者均可在复杂的地形下运行,“潜龙三号”是在“潜龙二号”的基础上进行了优化升级。

中国大洋协会办公室副主任李波表示,新的潜水器母船正在建设中,预计2019年3月交付使用。新船建成后,将具备条件使“三龙”同船探深海。将来到达目标作业海区后,可利用船载设备和“潜龙一号”进行地形地貌等基础调查,再利用“海龙二号”和“蛟龙”号进行精细调查,“三龙”协同作业,取长补短。

比如,针对原来一些电子设备能耗较高的问题,新的潜水器进行了改进;国产化程度更高,惯性导航系统等核心部件由进口改为国产;推进系统噪声降低、抗流能力得到加强;声学成像质量得到相应提高。此外,“潜龙二号”最长可工作30多个小时,“潜龙三号”预计将有显著提高。

“我们期待1+1+1大于3。今天是‘三龙’聚首,不远的将来还会有‘四龙’‘五龙’聚集在国家深海基地管理中心。”刘峰说。

“大洋一号”船综合海试B航段领队韩喜球,曾在印度洋海域从事深海热液多金属硫化物资源调查和研究多年。她表示,“潜龙三号”的研制,将使海底资源探测能力如虎添翼,将显著推进我国海底资源探测进程。

记者采访了解到,我国海洋科考使用的一些仪器设备依赖进口。一些花费大量人力、物力和财力,自主研发的海洋装备又分散在各个部门,重复投入、难以共享等问题备受业内关注。

多种潜水器协同探索深海奥秘时代即将来临

去年5月1日开始实施的《中华人民共和国深海海底区域资源勘探开发法》指出:“国家支持深海公共平台的建设和运行,建立深海公共平台共享合作机制,为深海科学技术研究、资源调查活动提供专业服务,促进深海科学技术交流、合作及成果共享。”

“潜龙二号”“潜龙三号”都是中国自主研发的4500米级深海资源自主勘查系统,也是目前国内最先进的自主水下机器人。 既然有了“潜龙二号”,为何还要研制“潜龙三号”?李波说,深海大洋蕴藏着无穷的宝藏和科学奥秘,进入深海大洋,离不开深海装备。“潜龙”家族的主要目标,是对深海资源进行大范围精细探测,更好地为大洋资源勘查和深海科学调查服务。未来,“潜龙”家族规模将更大,工作模式将是多台协同水下作业。

专家呼吁,借鉴国外经验,培育和建设国家重大海洋科考装备共享平台,统筹管理海洋科考船、各类潜水器等重大海洋科考装备,对有需求的科研单位共享。一方面,避免高昂的重复投资;另一方面,集中统一管理,有利于设备规范使用和保养,并节省运行成本。

“它们可以开展集群作业、协同作业。一船带多个潜水器出海,可以节省成本、更有效率。”刘健说,“潜龙兄弟”同时下海作业,可以通过规划路径让它们之间互不干扰。

有关专家指出,“蛟龙”号新近的共享航次以及“三龙”聚首,为重大海洋科考装备期待集聚与共享开了好头,但需要更大程度、更大范围的“破与立”,推动我国早日实现进入深海、探测深海、开发深海。

除此以外,“潜龙兄弟”不仅可以相互抱团,还可以与“蛟龙”号载人潜水器、“海龙”系列无人有缆潜水器等其他“龙家族”合作。“蛟龙”号、“海龙”系列适合定点或小区域精细作业,“潜龙”系列的活动范围更大,其相互配合,能提升作业效率和水平。

“蛟龙”再出海

据悉,今后,一船同时带“潜龙”“海龙”出海的航次安排会经常出现。人们可以期待,在不久的将来,服务于深海探测的“蛟龙”号新母船建成后,将同时搭载“蛟龙”“海龙”和“潜龙”出海。

中国大洋38航次科考任务启航

潜龙三号首次亮相 大洋一号综合海试南海段起航

搭载着“蛟龙”号和90多名队员的“向阳红09”船6日从青岛出发,奔赴西北印度洋,宣告中国大洋38航次启航。这是一个海上连续作业时间最长、调查区跨度最大的“蛟龙”号试验性应用航次,也是潜次任务安排最多的一个航次。

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本航次分三个航段,在西北印度洋多金属硫化物、南海、雅浦海沟、马里亚纳海沟开展大洋资源和深海前沿科学调查,时间为2月6日至6月9日,共计124天。

国家深海基地管理中心主任、中国大洋38航次第一航段现场总指挥于洪军说,本航次将开展中国大洋协会多金属硫化物资源与环境调查、科技部973计划项目“超深渊生物群落及其与关键环境要素的相互作用机制研究”和重点研发计划重点项目“深海多金属结核采矿试验工程”、青岛海洋科学与技术国家实验室鳌山科技创新计划项目以及中国科学院先导计划项目,进而开展以雅浦海沟、南海、马里亚纳海沟为调查区的深海科学调查任务。

据介绍,为完善“蛟龙”号开放应用机制,本航次进一步扩大了航次任务来源,依托“蛟龙”号大深度作业优势,将继续在全球深渊的代表性区域——雅浦海沟、马里亚纳海沟开展深渊科考;同时,还将在南海开展前沿科学调研和1000米级多金属结核采集试验区的选址与环境基线调查任务。

国家海洋局第二海洋研究所海底科学实验室副主任、中国大洋38航次第一航段首席科学家韩喜球表示,对于西北印度洋中脊的科学调查,取得了丰富成果,但都是基于考察船平台进行,此次蛟龙号参与,期望有更多科学发现。

2013年至2016年,“蛟龙”号开展了4个试验性应用航次。专家介绍,与以往相比,本航次有三个特点:一是任务更加多元化;二是本航次是海上连续作业时间最长、调查区跨度最大的一个试验性应用航次,也是迄今潜次任务安排最多的一个航次,设计潜次任务达到31次,其中包含7个水深在6000米以上大深度潜次;三是完善“蛟龙”号的应用管理机制,锤炼“蛟龙”号海上作业及维护保障技术队伍,为业务化应用做好准备。

链接

“龙”家族深海潜水器探过哪些“牛”地方?

●“海龙二号”

“海龙二号”最大作业深度为3500米,长3.17米、宽1.81米、高2.24米,重3.45吨,通过一根线缆与母船相连接,由操作手在支持母船遥控,根据潜水器线缆传来的海底影像远程控制潜水器运动与机械手操作,其突出优势是水下工作时间长,主要用于深海热液硫化物、生物与环境等深海勘探与科学调查。

2009年,“海龙二号”在中国大洋第21航次第三航段中,在太平洋成功开展深海热液科考,创造了我国首次自主发现并精细观测深海黑烟囱的纪录。

随后,“海龙二号”参加了中国大洋第22、26、30航次并得到多次成功应用,下潜海域包括南大西洋和西南印度洋等。

●“潜龙一号”

6000米级“潜龙一号”是一个圆柱体,长4.6米、直径0.8米,重1500公斤,最大续航能力24小时,巡航速度2节,可通过预编程实现水下自治式运动规划,可用于深海地形地貌、海底流场等海洋环境参数的大尺度、长时序观测。

“潜龙一号”于2013年3月完成湖上试验及湖试验收,当年5月搭乘“海洋六号”船在南海进行首次海上试验,累计完成7次下潜,最大下潜深度4159米,获得了海底地形地貌等一批探测数据,设备布放与回收成功率达100%。

●“蛟龙”号

这“三兄弟”中知名度最高的是“蛟龙”号,其长、宽、高分别是8.2米、3.0米与3.4米,重约22吨,最大特点是可带科学家亲临海底现场,开展精细科考作业。从2002年立项以来,“蛟龙”号历经10年研制与海上试验,于2012年在马里亚纳海沟创造了世界作业类潜水器最大下潜深度7062米的纪录。

随后,“蛟龙”号转入试验性应用。在2014年-2015年“蛟龙”号试验性应用航次中,我国科学家首次利用国产载人潜水器在西南印度洋开展了不同类型的热液系统地质环境特征、热液流体特性、生物多样性特征等方面的精细调查、观测和对比研究,取得了大量高精度数据资料和样品。

“蛟龙”号还在这个航次中发现多个海底热液喷口,采集到700多份生物样本,测得一热液喷口温度约为379摄氏度,为我国多金属硫化物合同区的资源评价和环境基线研究、全球尺度下热液生物区系划分提供了较为可靠的科学资料。

在2016年试验性应用航次中,“蛟龙”号在全球深渊的代表区域——雅浦海沟和马里亚纳海沟开展作业,成功获得了深渊区域的第一手资料和样品,为中国跻身深渊科学前沿研究,推动国际深渊探测技术的发展发挥了重要作用。

此外,“蛟龙”号还首次在马里亚纳海沟南坡发现了活动的泥火山,拍摄了大量高清视频资料;证实了马里亚纳海沟北坡作业区海山为泥火山,获取了大量泥火山地质样品。这些样品和视频资料为研究泥火山地质活动和俯冲板片的地质过程提供了重要依据。

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