遙遠的太空、深邃的海洋和地球深部既蘊含著豐富的未知資源。又是至關重要的戰略空間。已成為世界科技強國角逐的熱點。
近年來。我國科技界也加大了研究、探測深空、深海、深地的力度?!叭睢毖芯繎闇誓男┲攸c?“三深”探測需要突破哪些關鍵技術?與發達國家相比,我國還有哪些差距?本版從今天起推出“探秘‘三深’”系列報道。請有關專家進行解讀。
——編者
蛟龍新征程:
屢創佳績的“蛟龍”號載人潛水器又將開始新的征程。從今年6月初起,它將轉入試驗性應用階段:第一航段主要在南海特定海域開展定位系統的試驗,同時兼顧南海深部科學計劃開展科學研究;第二航段主要在中國大洋協會多金屬結核合同區進行海底視像剖面調查和取樣,為底棲生物多樣性和結核覆蓋率估算提供視像資料和樣品,同時開展常規環境調查,收集環境基線數據,履行與國際海底管理局簽訂的《多金屬結核勘探合同》義務;第三航段計劃在西北太平洋富鉆結殼資源勘探區開展近底測量和取樣,為參與海山區環境管理計劃提供技術支撐。
深海大洋
是認識地球的重要領域無論是從資源、環境還是科研、技術來看,深??瓶级家饬x重大
從3000米到7000米,從南海到西北太平洋,隨著“蛟龍”號深潛紀錄的不斷刷新和科考范圍的逐漸擴展,越來越多的國人將目光投向遙遠的深海。
著名海洋地質學家汪品先院士曾經說過:“一旦透過幾千米的水深看到了大洋的真面目,回過頭來才能明白自己腳下大陸的真相?!鄙詈4笱蟛粌H是人類了解地球亟待填補的空白,其廣袤的空間和豐富的蘊藏也為人類社會發展展現出誘人的前景。
根據1982年《聯合國海洋法公約》,世界海洋可劃分為各沿海國管轄領域、公海和國際海底區域,后兩者統稱為國際海域,也就是通常意義上所說的深海大洋,簡稱深海。
如果從深度上講,國際上對深海的定義則是1000米以深的海域。
“與沿海國管轄海域內活動主要遵循各沿海國法律不同,國際海域活動主要按照國際公認的法律制度進行。”中國大洋礦產資源研究開發協會(以下簡稱大洋協會)秘書長、辦公室主任金建才說,“公?;顒幼裱W杂稍瓌t,只要有資金、技術,一個國家在公海從事航行、飛越、捕魚、科研等活動所獲利益歸該國所有,而國際海底區域活動則遵循人類共同繼承財產原則?!?/p>
金建才說,認識地球是人類的共同目標。深海大洋作為地球內層空間,是我們認識地球的一個重要領域。對從事國際海域活動的意義,他從資源、科研、環境、深海技術4個方面進行了闡釋——
從資源角度看,國際海底蘊藏著人類發展所需的豐富資源,除多金屬結核、富鉆結殼、多金屬硫化物等礦產資源外,生物基因資源、空間資源等都對人類發展有重要意義。
從科學角度看,通過大洋科考活動不斷加深對地球內層空間的認識了解對更好地保護和科學利用地球資源具有重要意義。另外,深海科考對解決當前的一些前沿科學問題非常關鍵。
從環境角度看,深海環境問題的解決也離不開深海研究的不斷深化。近幾年國際海域的環境問題受到國際社會廣泛關注,關注點集中在國際海域的生物多樣性保護和深海底部,特別是極端環境下的生物基因資源利用。深海活動越深入,對出臺保護深海生物多樣性的措施、建立公平合理的利益分配機制越有利。
從技術上來說,深海技術代表了海洋技術的最前沿和制高點。通過參與國際海域活動,可以提高我國海洋領域的技術水平和創新能力。
上世紀90年代以來深海勘探研究取得很大進展
科學考察成果豐碩,深海載人技術達到國際先進水平
“我國深??辈楹脱芯繉嶋H上是從上世紀70年代末才開始的?!苯鸾ú耪f,“但作為國家長遠發展項目、更為系統的開展工作是始于1990年大洋協會成立?!?/p>
自大洋協會成立以來,我國在深海勘查研究方面取得了很大進展。
“首先,我們已經跟國際組織簽訂了多金屬結核的勘探合同和多金屬硫化物的勘探合同,今年我們有望再獲得第三塊區域的勘探合同。同時,我們總共完成了27個航次的科學考察。通過持續不斷地對深海資源的勘查,我們對深海的科學認知水平和對深海環境評價能力都得到了很大的提升??辈樗〉玫某晒驯粡V泛應用,有些在國際相關規則制定中提供了重要的科學支撐。此外,我國的深海技術裝備也有了長足的進步,建立了一支能完成海上調查、工程技術裝備的研發以及科學研究和環境評價的人才隊伍?!苯鸾ú耪f。
2012年6月27日,我國自主研制的“蛟龍號”載人潛水器成功完成7000米海試,在7000米深度順利進行了取樣、測繪、攝像等多項作業。
這標志著我國深海載人技術達到了國際先進水平,實現了新突破和新跨越,也將促進我國整個深海勘探和研究的發展。
“‘蛟龍號’的成功,對我們國家的深海技術發展是一個巨大的帶動?!眹疑詈;毓芾碇行闹魅蝿⒎甯嬖V記者,在研發過程中開展了深水電池的研究、水密接插件的研究等,這些都是我們過去不敢涉足或沒有涉足過的。此外,建立了一支優秀的隊伍,這支隊伍還可以開展其他深海裝備的研究。通過“蛟龍號”這樣一個研發歷程,探索出了一條國家大型深海高技術裝備的研發道路。
沒有一個海洋強國只關注家門口的那片海
應盡快建立強大的科考船隊。大力提升參與國際競爭的能力
雖然我國在深??瓶挤矫嫒〉昧瞬诲e的成績,但金建才毫不避諱我國同發達國家之間的差距。他認為,這種差距并非一星半點。
“我們現在深??疾炷芰乐夭蛔?,科考船很少,且基本處于滿負荷運轉狀態。而與之相對的是美、俄、日等發達國家龐大的科考船隊,甚至韓國和印度的科學考察船也遠不止一條。”
“中國應該發展自己的大洋考察船隊?!苯鸾ú耪J為,無論從深海大洋的長期發展戰略,還是從深海大洋科學考察對人類的貢獻,或是從海洋大國到海洋強國發展戰略出發,中國都應該建設一支強大穩定的深海大洋科考船隊。
“差距還表現在我國深海探測手段的落后。事實上,除了取樣手段落后外,我們在保真技術、實驗配套、深海鉆探等方面與發達國家的差距也很大。”
除了硬件,金建才認為軟件的配套同等重要。“當前,我們要認真研究如何應對國際海域規則、規章制定過程中的問題,如何從海洋發展客觀規律出發提高工作的創新性和開放性等問題,在這方面還有很多工作要做?!?/p>
金建才強調,我國應盡快建立一套切合國際海域工作特點的工作機制,提高我們參與國際競爭的能力,包括建立部門間協調機制,定期協調國際海域工作中的重大問題,建立適應國家行政、預算、科技體制改革方向的國際海域投資機制等。
“要實現海洋強國的戰略目標,我們必須關注深海大洋?!苯鸾ú耪f,“綜觀人類發展史,沒有一個海洋強國只關注家門口的那片海。如果不關注深海大洋或者沒有能力開展這方面工作,就夠不上海洋強國的標準。走向深海大洋是建設海洋強國的必然選擇?!?/p>
提到今后的重點工作,金建才指出主要有以下幾個方面:一是加強地球科學領域的研究:二是加快對深海生物多樣性等海底環境問題的研究步伐;三是通過國際合作和自主創新,加大對深海前沿技術裝備的研發力度;四是著力提高我國深海領域的基礎能力、可持續發展能力,包括重大裝備、考察船、深?;亟ㄔO、大洋樣品館、大洋信息庫等能力平臺的搭建等;五是培育和發展我們國家的深海產業;六是整合國內資源,搭建高端平臺,形成國家競爭優勢,提高參與國際競爭的整體實力。
延伸閱讀
2001年5月22日,我國擁有了對位于太平洋上7.5萬平方千米大洋礦區的專屬勘探權。
2002年,中國啟動“蛟龍號”載人深潛器的自行設計、自主集成研制工作。
2005年,中國大洋科考船“大洋一號”歷時300多天,完成了首次全球航行。
2007年5月1日,我國在南海北部成功鉆獲天然氣水合物(可燃冰)實物樣品。
2010年7月18日,“蛟龍號”載人潛水器在中國南海海試,成功下潛到3759米,這是中國載人深潛隊伍第一次真正意義上挑戰深海。
2011年5月23日,3000米深水半潛式鉆井平臺“海洋石油981”順利交付。
2012年6月27日,“蛟龍號”載人潛水器在西太平洋的馬里亞納海溝海試,到達7062米深處海底,創造了作業類載人潛水器新的世界紀錄。
葉聰:遨游深海的“蛟龍”
作為最年輕的載人潛水器主任設計師、國內唯一的載人深潛主駕駛員,34歲的葉聰有著同齡人少有的沉靜與穩重。十年來,葉聰和七0二研究所的同事們面對其他國家的技術封鎖,研發出具有自主知識產權的深海載人潛水器,并成功突破7000米下潛任務,為我國發展海洋工程事業奠定了堅實基礎。
“不把問題解決了,睡覺不踏實”
深海載人潛水器體現一個國家的綜合技術力量,是海洋技術開發的最前沿與制高點。人類利用深海載人潛水器探索海洋已經走過了50多年的歷程,目前世界上只有美國、法國、俄羅斯、日本等國相繼研制成功了5艘深海載人潛水器。
新世紀初,國際海底區域競爭形勢日益激烈,專家們認為,我國自主研制深海載人潛水器條件已經成熟,研發載人潛水器被國家決策部門提上了議事日程。此時的葉聰,剛從哈爾濱工程大學船舶工程專業畢業,他選擇了去船舶理論研究與應用都很強的中船重工七。二研究所工作。
葉聰是幸運的,他一到七0二研究所,就接觸到“蛟龍號”載人潛水器項目。由于勤奮好學,虛心請教,葉聰迅速掌握了潛水器相關專業知識。2003年,剛工作兩年的葉聰被任命為總布置主任設計師,負責潛水器的總布置設計。載人潛水器本體研制需要攻克很多技術難點。耐壓構件密封、控制、水聲通信等都是潛水器研制過程中“一塊塊難啃的技術骨頭”??偛贾檬菨撍髟O計的關鍵部分,所有潛水器設備的功能、指標、接口都需要通過總布置主任設計師來協調和配置,可以說是整個潛水器設計的主線。
葉聰說自己的優點是可以“不厭其煩地去做一件事”。作為“蛟龍號”的主任設計師,從最初的草圖到完工圖,幾年下來,葉聰已經修改了幾百遍。
“每一個部件都要算得很清楚,有時候都要一厘米一厘米地去計算,操作時間都要精確到秒。”葉聰說。
總布置設計之余,他還參與了總布置以外的潛水器結構、推進、觀通、水聲、水面支持等部分的設計和協調工作。面對陌生的設計領域,他從零開始,邊學習邊進步,一次又一次,不厭其煩地將不夠完美的設計推倒重來,最終獲得了總設計師和專家的認可。葉聰還相繼擔任載人潛水器的質量師和建造師,在項目總體策劃、加工建造和監督等方面表現突出,為載人潛水器研制工作立下汗馬功勞。
“不把問題解決了,睡覺肯定不踏實?!闭菓{著這樣的努力和執著,在沒有母型船提供參考借鑒的艱難環境中,葉聰硬是完成了“蛟龍號”的設計任務。
“蛟龍號”從總體方案設計,到潛水器的初步設計和詳細設計,到最后的總裝聯調和水池實驗,都由我國工程技術人員獨立完成。研發團隊向世界證明了中國人已經掌握了深海載人潛水器自主設計、集成創新等核心能力。
承擔51次下潛試驗任務中的38次
作為技術骨干,在完成了潛水器的設計、聯調和總裝后,葉聰馬上又投入到了載人潛水器的試驗中。
七。二研究所所長翁震平對葉聰印象最深的是,每一次海試挑戰前,他總是說“我下”。2009年到2012年,“蛟龍號”載人潛水器四度進行海上試驗,累計下潛51次,葉聰個人就承擔了38次試驗任務。
“第一次下潛深度是50米,雖然只有50米,但之前從未有過,所以心里摸不著底。茫茫大海中,‘蛟龍號’像芝麻粒一樣小,中國從來沒有人下去過,葉聰是第一個?!蔽陶鹌秸f,作為我國自主研制的第一臺大深度載人潛水器,各項性能指標都需要進行大量的海上試驗來驗證和改進。而試驗背后的風險是顯而易見的。
“這是一個狹小的只有2.1米內徑的球體。我坐在中間主駕駛位上,右邊是崔維成所長,左邊是一個副駕駛員。如果順利的話,我們三人要在海底工作3個小時。今天的任務還是測試‘蛟龍’的穩定性,如果不出意外,我們將在海底‘行走’兩海里,我們希望能抓住小蝦或海參等深海生物……”這是一次5000米的深海測試,首席潛航員葉聰在他的“深海日志”上詳細地記錄每一個細節,“在這10個小時的‘蛟龍’潛海旅行中,我們三人一直要呈蜷縮狀態工作,少喝水,少吃東西,免得帶來生理上的諸多不便……考慮到節約用電,深潛器在下潛過程中是關掉照明的,所以我們能看到一個黑暗中真實的海洋?!?/p>
每一次下潛并不像葉聰“深海日志”上寫的那么“風平浪靜”。50米下潛時,“蛟龍號”在離開母船后遭遇通訊故障,在茫茫大海中等待了兩個多小時才恢復通訊;在3000米下潛時遇到絕緣故障……“放棄下潛意味著沒有收獲,繼續下潛又有危險。”葉聰告訴記者,“首席潛航員要對任何一個數據的變化很快作出判斷,否則后果不堪設想?!?/p>
50米、100米、3000米、5000米、7000米……每一次深度的突破,都是葉聰第一個下海,他和同事一次次檢測、調試著“蛟龍號”各個系統的功能,還在海底進行地形地貌測繪、搜索標志物、捕獲海底生物。
2012年6月24日,由葉聰駕駛的中國“蛟龍號”載人潛水器在西太平洋的馬里亞納海溝試驗海區創造了中國載人深潛最新紀錄,首次突破7000米,這也是世界同類型的載人潛水器的最大下潛深度,標志著中國具備了在全球99.8%的海洋深處開展科學研究、資源勘探的能力。這不僅極大地增強了中國科技工作者進軍深海大洋、探索海洋奧秘的信心和決心,而且加快了我國挺進深海尋找礦產資源的步伐。
葉聰透露,本月底,完成7000米級海試使命的“蛟龍號”載人潛水器將接受國家級驗收,今年6月將邁入試驗性應用階段。而他現在正在全力研制能夠下潛約40米的全透明觀光潛水器,預計明年春節能投放海南三亞,不需要特殊身體條件,普通游客也能感受海洋魅力。
(本報綜合報道)