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跟着探索一号去深潜

  十月十六日,海斗深渊科考试验队搭乘“探索一号”科考船返回三亚。海南日报记者 武威 摄

  10月16日,海斗深渊科考试验队搭乘“探索一号”科考船返回三亚,嘉宾上船参观科考装备。 海南日报记者 武威 摄

  “探索一号”科考船搭载的海翼7000米级深海滑翔机。海南日报记者 武威 摄

  “探索一号”科考船搭载的海斗自主遥控水下机器人。 海南日报记者 武威 摄

  国家海洋实力在不断增强,越来越多的海底奥秘在国人面前揭开。万米深渊,这里是中国人标记的深海未来。

  历时54天,海斗深渊科考试验队完成第三次万米深渊综合科考任务,于10月16日下午乘“探索一号”科考船“震撼”归来,顺利返回三亚。此次科考针对马里亚纳海沟区域地球物理和深渊环境开展综合科学考察,并对深海装备进行海试与应用,多项科考成果取得重要突破。

  今年8月24日,来自中国科学院大学、中科院沈阳自动化研究所、中科院南海海洋研究所、中国工程物理研究院流体物理研究所、哈尔滨工程大学、中科院深海科学与工程研究所等9家单位的59名科考队员从三亚启航,又一次挺进马里亚纳海沟海域,执行中科院战略性先导科技专项(B类)“海斗深渊前沿科技问题研究与攻关”国家重点研发计划“深海关键技术与装备”等科技任务。

  期间,科考队员带着什么样的科考任务挺进万米深渊,经历了怎样难忘的深海科考生活,又收获了哪些令人拍案称妙的科考成果?海南日报记者与您一同走近又一次挺进马里亚纳海沟的“探索一号”,听听来自大洋深处的科考故事。

  新技术的开发正快速成为我国深海技术领域的战略核心力量,通过新材料、新能源、通讯技术的海上试验,为未来深海智能装备提供技术支撑及保障。可以说,深海装备是进入、探测和开发深海的重要载体。

  2016年和2017年,中国科学院深渊科考队先后进行了两个航次科考,取得了一系列重要成果和发现,为我国开展更深入的深渊探索及装备试验积累了经验,奠定了技术基础。“十三五”国家重点研发计划“深海关键技术与装备”重点专项,全面部署了我国全海深潜水器的研发任务。今年,习总书记视察中国科学院深海科学与工程研究所(以下简称中科院深海所),提出“加快打造深海研发基地,加快发展深海科技事业,推动我国海洋科技全面发展”的要求。紧接着,中国科学院决定以更快速度、更大力度、更大范围地推动深海科技的发展。

  基于此,中科院深海所牵头组织“2018年马里亚纳海沟深海装备海试和科考”航次(探索一号TS09航次),“探索一号”船第三次挺进万米深渊。

  对深渊的探索发现备受世界瞩目,而深渊探索离不开深海探测技术与装备的支撑。此次挺进万米深渊,科考队员共执行深海装备海试与应用计划、深渊科考计划两大类航次计划,目的在于对我国自主研发的适用于全海深的能源、材料、通信等技术和深海作业装备进行全面海试验证,并通过装备的应用对深海开展地球物理、海洋地质、地球化学、海洋生物、物理海洋等领域的科考。

  期间,科考队围绕深海装备与技术、地球物理、海洋地质与地球化学、海洋生物及物理海洋等学科方向,在马里亚纳海沟完成87个站位和504公里测深测线作业,获取了人工地震和天然地震数据、海底地形数据、海洋生物声频数据、生物样品及岩石样品等。

  其中,科考队员完成了6大项深海装备海试与应用方面,分别为7000米级水下滑翔机试验与应用,全海深自主遥控水下机器人试验与应用、全海深着陆器应用(包括“天涯”号、“万泉”号、“海角”号、“原位实验号”着陆器应用)、电视抓斗应用、搭载着陆器的深海装备和技术的试验与应用、气爆震源试验。经过评估,海翼7000米级水下滑翔机、全海深自主遥控水下机器人、着陆器、电视抓斗、全海深透明陶瓷视窗高清摄像系统、全海深陶瓷耐压仓高清摄像系统等6类深海装备及超短基线定位、全海深镁海水燃料电池、全海深固态锂电池、全海深浮力材等技术,都经受住了考验,相关数据和指标良好。

  “科考过程难忘而艰苦,科考成果可喜而震撼。”在10月16日召开的成果发布会上,多位业内专家如此评价此次科考。

  中科院深海所所长丁抗总结说,这支科考队伍采用不同装备交叉作业方式,通过连续作业,在不同领域取得了丰硕的科考成果,将开启中国海洋“无人科考”新的时代。

  从地形上看,大洋中大的海沟位于全球大洋环流的关键通道上,一定程度上承担着调控全球翻转环流的重任。因此对海沟深渊关键通道开展航次水文观测,研究其水团特性等,将为追踪深渊水团、认识深渊环流内部结构、获取关键通道的大洋水体和物质通量,以及探讨深渊在全球气候变化中的贡献提供数据和理论支撑。

  “此次我们执行的多项科考任务为国内首次,取得了多项重要科考成果。”负责此次科考任务的中科院深海所航次首席科学家包更生介绍,此次科考诱捕到的生物样品特别丰富,有好几项都是国际上的首次发现,装备方面的海试和应用成功也证明了国家的科研实力,这无疑给了我们信心,我们有能力在深海深渊领域继续发展。

  比如,国际上首次诱捕获得全程低温保存的7000米级3条狮子鱼样品和9000米级2只糠虾样品;国际上首次在7012米水深发现索深鼬鳚属鱼类,这是已知的该属存活的最大深度;国际上首次在同一潜次实现全海深垂直分层水体微生物原位富集与固定取样,最大深度10890米;国内首次获取10898米含上覆水未扰动的沉积岩芯;国内首次获取位于帕里西维拉海盆东部海山链和马里亚纳弧后张裂区的岩石样品,为揭示马里亚纳俯冲带南部构造演化与岩浆作用提供重要依据;国内首次获取了马里亚纳海沟与雅浦海沟之间关键通道的断面水文数据和水体样品。

  毫无疑问,每一项科考成果的获得离不开各个领域科研人员的辛苦付出以及深海装备和技术的支撑。想要对全海深展开进一步探索,就需要更全面并升级的深海装备的支撑。

  值得一提的是,两台海翼7000米级深海滑翔机完成了长达1448公里的两条测线米,是目前世界上下潜深度超过7000米次数最多、也是世界上唯一一款能长时间连续稳定工作的深渊级滑翔机,观测的测线,几乎覆盖了马里亚纳深渊南部的所有区域。而深海滑翔机探测的数据有助于我们从源头了解马里亚纳海沟的深层混合情况,为进一步研究区域海洋与大气相互作用的过程提供参考。

  “由于低功耗的设计,这款滑翔机按照我们设计的角度和路线长时间进行工作,它体型小、不带螺旋桨、靠自身浮力进行驱动,节约能耗,即便是科考遇到台风仍能持续长时间工作。”中国科学院沈阳自动化研究所副研究员金文明介绍,这也表明它具有高可靠性和强环境适应能力,为我国深渊科考奠定重要的装备和技术基础。。

  要说深海409千克岩石样品的获取,就有搭载了高清摄像机、高清相机等传感器的分体式电视抓斗的功劳。在电视抓斗作业过程中,科考队员连续两天两夜没有休息,完成了8个站位取样,收获颇丰。大家还饶有兴致地给抓取到的一块心型大块结壳岩石样品取名为“海洋之心”。

  电视抓斗的投入使用,让采集样品不再“抓瞎”。“该分体式电视抓斗的特殊之处在于,它集成了机械、电气、液压、通信等深海关键技术。”中科院深海所深海工程技术部高级工程师陈铭介绍,与传统的整体式电视抓斗不同,分体式电视抓斗不仅用光电复合铠装缆与母船连接,并通过母船上的监视器来判断海底岩石样品的科学价值,而且由母船高压供电,可以连续长时间在海底取样作业,同时还避免了船舶摇摆对抓取样品作业产生的影响。

  南海是开展深海研发和试验的最佳天然场所,海南坐拥得天独厚的海洋资源,在开展深海进入、深海探测、深海开发等活动方面颇具优势,越来越多深海科研领域的瞩目成就烙下了“海南印记”:在省科技厅的重大科技专项支持下,中科院深海所在国内率先研发出一批着陆器,并分别以“天涯”号、“海角”号、“万泉”号等颇具海南特色的词汇命名,这些着陆器在万米深渊科考中发挥了重大作用。

  第三次万米深渊科考,“天涯”号、“海角”号、“万泉”号这些有着浓浓海南特色的深渊着陆器也出色地“完成”了任务,也把浓浓的海南特色“送”到了马里亚纳海沟。

  器如其名,深渊着陆器就是一种可以在深渊着陆的装备,有了这些着陆器,许多其他的深海装备都可以搭载其上,下潜到海底进行作业,就相当于把实验室搬到了海底。

  那么这些拥有鲜明海南特色名字的着陆器在海底都发挥了哪些作用呢?中科院深海所深海探测技术研究室助理研究员陈俊告诉记者,主要搭载获取海底生物样品装备的是“天涯”号,“它一共完成了14次下潜,其中有6次下潜超过万米,该着陆器的最大下潜深度为10918米,获取了大量高清视频资料和深渊样品。”

  “万泉”号着陆器搭载全海深浮力材、全海深陶瓷耐压舱高清摄像系统、镁海水燃料电池、固态锂电池、超短基线信标、全海深透明陶瓷视窗高清摄像系统、声学释放器等8型我国自主研发的装备和材料进行深渊海试,它曾9次下潜超过万米,一共在万米深渊工作了112个小时。

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