新技術新裝備助力“深海撈”

劉朝暉

5月31日 ，潛航員為“深海勇士”號載人潛水器解開與“探索一號”科考船相連的纜繩，為“深海勇士”號載人潛水器下潛考古調查做準備。

近日，由國家文物局考古研究中心、中國科學院深海科學與工程研究所、中國（海南）南海博物館聯合組成的深海考古隊搭乘“探索一號”科考船，在南海西北陸坡一號、二號沉船遺址海域進行第一階段調查，開啟了中國深海考古的新篇章。

“探索一號”科考船上的“深海勇士”號載人潛水器從水下拍攝回來的畫面顯示，一片漆黑的1500米深的南海海底，大量已經沉睡了500多年的瓷器，在探照燈下，依然顯現出鮮艷的釉色，光彩奪目。

包括載人深潛器“深海勇士”號在內，我國深海裝備技術近年來取得的突破性進展，在此次考古發現中發揮了關鍵作用，并為后續考古調查工作和打撈提供了堅實的技術支撐。用最新的前沿科技“打撈”歷史，使得這些沉睡深海的寶藏有了重見天日的可能。

新技術新裝備現身深海考古

中國深海考古團隊發現南海西北陸坡一號、二號沉船的過程，堪稱是一次深海科技與水下考古的完美融合。

據國家文物局網站報道，南海西北陸坡一號、二號沉船分別是“深海勇士”號載人潛水器在中科院戰略性先導科技專項支持下，基于前期相關海底探測結果，在2022年10月23日“深海勇士”號第500潛次發現的。

據悉，此次考古工作利用中國科學院自主研發的潛載測深側掃聲吶獲取了沉船區域水下全局分布圖，為快速厘清文物分布范圍、測繪基點選址及文物保護方案制定提供了關鍵數據圖像支撐。

國家文物局考古研究中心主任唐煒表示，在第一階段的考古調查中，首次采用了一系列新技術、新裝備，比如在深海沉船設置水下永久測繪基點，并使用長基線定位技術進行位置標定，大大提高了水下考古工作和資料記錄的精度與準確性；綜合使用多種技術手段進行多角度、全方位的考古記錄。這些對于水下考古技術的提升起到了非常重要的作用，在探索水下考古發掘技術與裝備研發等方面邁出了重要一步。

據中國科學院深海科學與工程研究所科學部副主任陳傳緒介紹，近年來，中國科學院先導專項等自主部署研發的船載多波束系統、應急救援打撈作業工具、水下無人探測平臺等系列技術和裝備，為深海文物水下發現打撈奠定了堅實基礎。我國深海裝備技術水平持續提升，在此次考古發現中發揮了關鍵作用，并將為后續考古調查工作提供有力支撐。

陳傳緒表示，中科院深海所將充分利用已有的平臺技術裝備，包括“探索一號”和“探索二號”科考船，“深海勇士”號4500米級和“奮斗者”號萬米載人潛水器，以及“獅子魚一號”無人遙控潛水器等載人無人平臺裝備，在沉船區開展多類型的探測、取樣和文物提取工作。同時開展深海考古關鍵技術攻關和專用裝備研發，為深海考古工作提供有力支撐。

據了解，針對文物現場觀察和文物提取的特殊要求，將利用載人無人潛水器，配合使用新型力反饋柔性機械手、潛載吹沙清理裝置等，對海底文物進行無損的保護性提取，對被沉積物覆蓋的關鍵文物進行水下清理，方便考古學家進行原位觀測。

為了拉近公眾與深海文物的距離，“我們會搭載4K和8K的高清攝像設備，對水下文物現場進行拍攝，為大家呈現更清晰的視覺盛宴。同時，我們還將利用水下動態三維激光掃描，疊加光學圖像，完成三維掃描及攝影拼接工作，生成一號沉船核心區遺物平面分布圖，為將來應用虛擬現實技術對海底文物進行數字化提供基礎數據”。陳傳緒介紹說。

5月20日，深海考古隊使用“深海勇士號”載人潛水器，已經在一號沉船核心堆積區西南角，布放了沉船水下永久測繪基點。由鈦合金打造的測繪基點，四面分別刻印著中國文化遺產標志及上述三家單位的標志，是中國第一個深海沉船考古測繪基點。60千克的水下重量以及底部的金屬釬能夠確保其牢牢“坐穩”在海底。

此次布放的水下永久測繪基點由深潛器搭載布放于海床表面。布放完成后，研究人員能夠借助長基線定位系統對永久基點進行位置標定，就像給沉船遺址在地圖中打上了記號，后期還可以和大地坐標以及地理信息系統相銜接，保證測繪數據科學、精準、完備。這彰顯了我國深海科技與水下考古跨界融合、相互促進、共同發展的廣闊前景，標志著我國深海考古向世界先進水平邁進。

水下考古從淺水走向深海

我國以往的水下考古工作，主要是在沿海和島礁周邊開展的，對南海西北陸坡一號、二號沉船遺址的調查，是我國首次對位于水下千米級深度的古代沉船遺址開展系統、科學的考古工作，對于我國深海考古的發展具有里程碑式的意義。

1987年3月，國家文物局牽頭成立了國家水下考古協調小組，成為中國水下考古誕生的重要標志之一。此后20年間，我國水下考古力量不斷壯大。終于，在2007年，我國以世界首創的整體打撈方式對“南海一號”進行考古打撈，這標志著我國水下考古事業邁上新的臺階。“南海一號”的成功打撈極大振奮了我國水下考古工作者，中國水下考古與南海的故事也在繼續。在大洋深處，還有更多沉船遺址在靜靜地等待著。

然而受深潛技術限制，過往我國水下考古多集中在水深50米以內的淺海水域，作業方式主要以水肺潛水為主。但當水深突破50米乃至百米時，水肺潛水的作業難度便大大增加，工作效率驟減。面對平均深度1200米、面積逾200萬平方公里的南海，中國水下考古工作者一度只能“望洋興嘆”。

深海考古在裝備技術、作業模式上，相比在淺水區開展的水下考古大有不同。要向深海挺進，在水深超過千米的茫茫深海中尋找古人留下的蛛絲馬跡，必須借助深海科技的硬實力。

直到2009年，深海里終于開始有了中國人的影子。從2009年至2012年，我國自主設計的首臺載人深潛器“蛟龍”號接連取得1000米級、3000米級、5000米級和7000米級海試成功。隨后，國產化率達95%的“深海勇士”號將我國深海裝備建設推向功能化、譜系化，大大降低了深潛成本。“奮斗者”號在2020年成功坐底萬米深度的馬里亞納海溝，不僅刷新了中國載人深潛新紀錄，也標志著我國形成了從1000米、4500米、7000米到萬米級的全海深深潛能力。

在“探索一號”科考船上拍攝的“深海勇士號”載人潛水器，該潛水器用于水下考古數據采集。

2018年1月27日，國家文物局水下文化遺產保護中心（現國家文物局考古研究中心）與中國科學院深海科學與工程研究所正式成立深海考古聯合實驗室，中國水下考古吹響了向深海進軍的號角。當年4月，借助載人深潛技術，水下考古工作者在西沙群島北礁海域突破了我國水下考古以往大多集中于淺海工作的局面，達到了中國水下考古工作者過去不敢想象的1000米的深度。中國載人深潛技術與水下考古的首次聯合，實現了中國深海考古“零的突破”。

作為我國最早一批水下考古工作者之一，曾親身參與過“南海一號”保護發掘項目的國家文物局考古研究中心副主任、水下考古研究所所長孫鍵，對深潛技術帶來的水下考古突破感到驚訝：“‘深海勇士號一分鐘下潛的深度就超越了我過去30多年的下潛紀錄。”

研究人員能夠借助長基線定位系統對永久基點進行位置標定，就像給沉船遺址在地圖中打上了記號，后期還可以和大地坐標以及地理信息系統相銜接，保證測繪數據科學、精準、完備。

“深海考古具有技術門檻高的鮮明特點，正是由于我國深水技術裝備取得的突破性進展，才使深海考古事業發展具有了技術支撐，從設想最終變為現實。”科技部社會發展科技司司長祝學華表示，經過多年的研發積累，我國已初步具備了深海考古所需的技術裝備和人才隊伍，擁有了譜系化、多功能的裝備集群，具有低成本、高頻次、常態化和業務化的運維能力。中國考古工作者擁有了挺進深海的底氣與實力。

深海技術在“實戰”中完善進步

隨著潛次的不斷增加，我國深海考古相關技術也在不斷迭代升級。2022年8月，在南海北部西沙海槽海域開展的深海考古調查中，我國水下考古深度首次突破2000米，發現了66件文物標本。并且，此次深海考古還首次引入無人深潛技術，開展了載人—無人深潛協同作業。除了 “深海勇士”號，我國萬米級載人深潛器“奮斗者”號也加入到深海考古的行列中。

而在此次深海文物的提取中，深潛器機械手的操作也展現出了高度的穩定與精確。大深度下潛、巡航搜索、精確定位、測量取樣、影像記錄、提取上浮……一系列流暢利落的操作動作讓我國深海考古的第一件文物標本完好無損地來到眾人面前。

上海交通大學船舶海洋與建筑工程學院水下工程實驗室高級工程師王旭陽表示，深海沉船考古是非常困難的一件事，有一定的偶然性和幸運的成分，需要有非常先進的設備技術才能夠找到并定位。除了要有深潛器和水下機器人，對于探測的傳感器、攝像等裝備的技術要求也非常專業，這是一個具有高科技含量的平臺和技術體系。

在南海西北陸坡沉船遺址布放的水下永久測繪基點。

他認為，此次采用的國產深海裝備毋庸置疑屬于國際領先水平。“更具有意義的在于，通過深海考古這樣的項目，這些裝備能夠被不斷地使用和驗證。正是在這樣的不斷‘實戰中，中國的深海裝備得到了不斷的完善，‘實戰的能力不斷提升。” 王旭陽說。

王旭陽還告訴新民周刊記者，同樣的設備，在不同的地點，不同的水深，技術要求都是完全不一樣的。這是深海裝備研制的一個難點，各個關鍵技術要一點點去解決，通過不同的方案去達到一種最優的狀態，而且還需要大量的測試實驗去驗證，達到一個可靠狀態才能夠去完成的。因此，水下勘測與打撈，很多時候都需要根據具體的項目研發特殊的裝備，采用“量身定制”的打撈方案。

水下考古類的打撈，像“南海一號”和去年的“長江口二號”，都運用了大量的先進的技術裝備，實際上之前都是沒有的。“長江口二號”的打撈，就創新地運用了修地鐵隧道的技術，特制了一臺巨無霸“抓娃娃機”，在與水下文物全程無接觸的情況下，把重達8000余噸的水下考古遺址原汁原味整體打撈出水。不過就目前情況看，因為考慮到深海古代木質沉船年代久遠，船體早已朽爛，不太會整體打撈，盡可能多地打撈船上的文物更為現實。

據王旭陽介紹，作為隸屬于海洋工程國家重點實驗室的一個子實驗室，上海交通大學船建學院水下工程實驗室近年來在深海技術裝備的研發上，取得了豐碩的成果。其開發的世界上首臺深海“水下導向攻泥器”“深鰻I”，主要用于海上大型沉船沉物打撈，已經在上海打撈局、煙臺打撈局等多家單位參與了沉船打撈。此后還研發了“深鰻II” “深鰻III”，形成了裝備體系，是目前國際上最先進的深海沉船打撈系統。

目前，上海交通大學船建學院水下工程實驗室正在多年研發潛水器（ROV）的傳統優勢基礎上，瞄準潛水器的發展新方向，開發全海深的無臍帶纜萬米潛水器，通過高壓電池來供電，為水下平臺提供動力，解決制約潛水器發展的瓶頸問題。

王旭陽表示，隨著國家對于深海裝備技術的不斷投入，更多更新的技術和裝備將在深海的考古調查及勘探作業等多種場景實現廣泛應用。