图①:“搏斗者”号灌水下潜。 中国科学院深海科学与工程研究所供图 图②:年夜洋86航次使命时代,潜水器布放前,技能职员撤除“蛟龙”号限位销以及潜水器系固。 天然资本部国度深海基地管理中间供图 图③:执行中国第四十次南极考查使命的“雪龙2”号在阿蒙森海展开年夜洋考查功课。 新华社发
前不久,我国自立设计制作的首艘年夜洋钻探舟“胡想”号在广东广州正式进列。这标志着我国在深海入进、深海探测、深海开发上迈出了首要一步,是建设海洋强国、科技强国取患上的又一重年夜功效。
逐梦深蓝,科技助力。我国海洋科技立异不竭取患上新突破,延续推动深海事业迈上新台阶。
深度不竭拓铺
从下潜600米到挺入万米深渊,一系列关头技能年夜显技艺
“深海里有许高发光的浮游生物,它们恍如是夜空中的流星,泛起的时间尽管短暂,却五彩斑斓,使人叹为观止。”提起这段履历,蔡嘉慧难掩兴奋。
蔡嘉慧是新加坡国立年夜学的一位海洋科学家,从事多金属结核矿区年夜型底栖生物的生态研究。本年8月,她加入了我国天然资本部组织的2024年西承平洋国际航次科考使命,跟从“蛟龙”号载人潜水器潜进海底。
执行科考使命时,“蛟龙”号在海底随走随停,蔡嘉慧以及中方潜航员默契共同,记实透过舷窗察看到的海底生物,并提出采样方针建议。“海底海山的生物多样性很是丰硕,此次终究能在水下亲眼察看深海海绵群以及珊瑚林,遭到的震撼遥超浏览文献或者者旁观记载片。”蔡嘉慧说。
在2024年西承平洋国际航次科考中,我国首次面向全世界开放“蛟龙”号载人潜水器,中外科学家一同下潜采样。作为我国自立设计、自立集成的首台7000米级年夜深度载人潜水器,“蛟龙”号自2009年首次下潜以来,已经完成317次下潜,累计搭载900余人次下潜,为我国甚至全世界深海探测提供了有力支持。
2020年11月10日,由我国自立研制的全海深载人潜水器“搏斗者”号,完成万米级海试,首次探底马里亚纳海沟“挑战者深渊”,使我国成为世界上第二个实现万米载人深潜的国度。截至今朝,“搏斗者”号累计下潜329次,此中万米下潜25次,万米深潜次数以及人数均居世界首位,标志着我国在全海深载人深潜领域到达世界领先程度。
深海深渊,一度被认为是海洋科考的“禁区”。但越是黝黑、高压、低暖和地质运动活泼的“深海荒漠”研究,越能成为海洋研究的前沿领域。曾经任“蛟龙”号载人潜水器主任设计师、“搏斗者”号载人潜水器总设计师的叶聪感伤:“载人深潜让人加倍体味到技能自立可控、自主自强的首要。中国人要把深海关头技能紧紧掌握在本身手中。”
潜进万米海底,要攻克的首道难关就是庞大的水压。
马里亚纳海沟1万米深处,水压接近1100个年夜气压,至关于2000头非洲象踩在一小我的违上。“搏斗者”号若何做到不惧高压极度情况,在万米海底自由行走?其关头就在于载人舱。
以去使用的质料都已经不克不及达标,必要研制一种高强度、高韧性、可焊接的钛合金质料。中国科学院金属研究所研究员、全海深载人潜水器载人舱项目卖力人杨锐说:“国际上没有制造先例,独一的法子就是咱们本身造。”
因而,中国科学院金属研究所团队颠末调研论证、研究试验,攻克了载人舱质料、成型、焊接等一系列技能难关。“咱们独创的新型钛合金质料胜利知足了载人舱质料所需的强度、韧性以及可焊性等要求。”杨锐说。
突破光纤缆控技能,接纳抗低温设计、研制固体浮力质料……从下潜600米到挺入万米深渊,触及质料科学、高精度制造、导航定位以及数据传输等领域,我国科研职员取患上的一系列技能突破,不仅推进我国深海探测能力迈上新台阶,也为深海科学研究、资本开发以及国际互助奠基了坚实根本。
精度延续晋升
辨别率、位置精度使人赞叹,深海探测日趋细密化、智能化
科学根本举措措施建设是助推深海年夜洋探测的重中之重,考查站是展开极地科考的根本支持平台。以我国本年新建成的南极秦岭站为例,其研制制作的邃密水平使人赞叹。
“秦岭站建设采纳装置式建设方法,所有建筑举措措施均在海内完成加工定制,现场只需按要求安装建筑模块。”中国第四十次南极考查队新站队队长王哲超说,这类邃密制造,削减了年夜量现场加工量,显示出严格情况中总体建筑高度集成、质量靠得住、施工迅速、绿色环保的上风。
对装备设置装备摆设、建设质料的要求一样不断改进。秦岭站采纳轻质高强的建筑质料,可以或许抵御零下60摄氏度的超低暖和海岸情况的强腐化,干净能源占比也跨越60%。
中国第四十次南极考查中,国产极地特种载具“雪豹”2驰骋冰雪,不惧寒冷,绝显技艺。
这类新型极地特种载具能行驶于南极内陆硬雪、软雪、海冰、坚冰与砂石路面等各种繁杂地形,同时可以凭据考查及时需求,改装为站区快速运输、陆空协同指挥、告急医疗营救等模块化方舱,标志着我国南极考查向细密化、智能化转型成长。
数公里深的海水阻隔了电磁波的遥间隔传布,若何实现水下长间隔通讯与数据传输?
寄托水声通讯技能,“蛟龙”号实现“千里传音”。十年磨一剑,科研职员研发了水声通讯体系,经由过程优化旌旗灯号调制以及抗滋扰算法,实现深海情况中不乱的数据传输,通讯间隔跨越10千米。该体系使用自顺应纠错技能,提高了数据传输精度,确保在繁杂水文前提下信息传输的完备性。
深海一片黝黑,地形情况高度繁杂,“搏斗者”号要防止“触礁”危害,节制体系的精准指挥尤为关头。为此,中国科学院沈阳主动化研究所的科研职员攻关技能难题,让“搏斗者”号的节制体系实现了基于数据与模子展望的在线智能妨碍诊断、基于在线节制分配的容错节制以及海底自立避碰等功能。
中国科学院沈阳主动化研究所研究员、“搏斗者”号载人潜水器副总设计师赵洋说:“咱们设计的神经网络优化算法,可以或许让‘搏斗者’号在海底主动匹配地形巡航、定点航行和悬停定位。此中,程度面以及垂直面航行节制机能指标,到达国际进步前辈程度。”
挺入深海年夜洋,探测精度不竭刷新。
聚焦极地海底地形以及冰下海洋情况的高辨别率成像,偏差已经小于5厘米;经由过程多波束测深体系以及侧扫声呐技能,实现高精度海底地形测绘,垂直辨别率到达10厘米,程度辨别率到达1米……
深海年夜洋的探测精度延续晋升,离不开关头技能的有力支持,患上益于科研职员对高精度装备以及算法的不懈寻求。借助人工智能、高机能计较等更多新技能,深海科考有看实现加倍精准的地形勘探、生物及矿物样品收集。
广度继续延长
中外科学家携手,海洋科考国际“朋侪圈”愈来愈年夜
南极罗斯海恩克斯堡岛海岸边,秦岭站巍然耸峙。依托这座科考站,我国科学家将填补在承平洋扇区持久科学观测的空缺,从而对南极持久观测网入行体系构建,更好地答复天气变革、冰雪以及生态情况变革机理等前沿科学问题。
极地求索四十载,中国极地科考的脚步从南极边沿深刻内陆,勾当范畴以及科学考查领域延续拓铺。
本年,“蛟龙”号实现首探年夜西洋,将我国载人深潜由“两洋一海”拓铺到“三年夜洋”,将来还将拓铺至极区。依托“搏斗者”号,我国深渊海沟科考已经经从马里亚纳海沟扩大至全世界多个深渊海沟。2022年10月到2023年3月,中国科学院深海科学与工程研究所组织国际首次环年夜洋洲载人深潜科考,“搏斗者”号搭乘“探索一号”母舟,用时157天,完成为了2.2万多海里的年夜洋洲探索之旅,收集了丰硕的深渊宏生物、岩石、结核、沉积物以及水体样品。
我国的深海年夜洋探测脚步越迈越深,“朋侪圈”也越扩越年夜。不管是“蛟龙”探海、“雪龙”破冰,仍是“搏斗者”翱翔,中外科考团队都有许多珍贵动听的“携手”时刻。
9月6日,“蛟龙”号胜利完成2024年西承平洋国际航次序递次十四潜,一位来自香港浸会年夜学的加拿年夜籍科学家加入了这次下潜。本航次共有8名外籍科学家以及3名中国香港科学家搭乘“蛟龙”号下潜,下潜区域包含西承平洋6座海山以及1个海盆。
航次联合首席科学家、香港浸会年夜学传授邱建文暗示:“启航以来,年夜家配合收集以及处置深海生物、底泥、海水等样品,配合制订下潜功课规划,分享下潜履历以及感觉,配合推进深海生物多样性国际互助。”
轰叫声近,红白相间的“雪鹰601”固定翼飞机稳稳降落在南极中山站中山冰雪机场,标志着中国第四十次南极考查队圆满完成为了一项重年夜极地国际互助——南极毛德皇后地以及恩义比地冰盖边沿航空科学查询拜访国际互助规划。该规划是南极研究科学委员会下“环”举措组倡议的首个南极航空科学查询拜访国际互助规划。
使命完成后,我国将同其他国度同享“雪鹰601”航空观测数据,并展开互助研究,为列国科学家研究南极冰盖快速变革以及全世界海平面上升提供贵重资料。“环”举措组首席科学家、挪威极地研究所传授松冈健一给中国第四十次南极考查队专门发来邮件,谢谢中方的首要进献。
增强海洋科技立异,深化国际海洋互助,深海年夜洋探测事业将不竭迈上新台阶。
《 人平易近日报 》( 2024年11月25日 19 版)