《蛟龙号载人潜水器试验性应用五年成果综述》

  • 来源专题:中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
  • 编译者: mall
  • 发布时间:2017-06-29
  • 6月23日,“向阳红09”船搭载蛟龙号载人潜水器及96名科考队员停靠国家深海基地码头。至此,历时138天的2017年蛟龙号试验性应用航次,圆满完成中国大洋38航次科学考察任务,同时标志着为期5年的蛟龙号试验性应用航次圆满收官。

    2012年7月,我国蛟龙号载人潜水器在西太平洋马里亚纳海沟7000米级海试中获得成功,实现了中华民族“可下五洋捉鳖”的夙愿。2013年1月,中国大洋矿产资源研究开发协会吸收国际同类载人潜水器均经历研制、海试、试验性应用、业务化运行阶段等经验,确定了蛟龙号载人潜水器在步入业务化运行前开展试验性应用的工作方案。

    蛟龙号自海上试验以来,开展了152次成功下潜。在试验性应用过程中,先后在我国南海、东太平洋多金属结核勘探区、西太平洋海山结壳勘探区、西南印度洋脊多金属硫化物勘探区、西北印度洋脊多金属硫化物调查区、西太平洋雅浦海沟区、西太平洋马里亚纳海沟区等7大海区下潜,主要为国家海洋局深海资源勘探计划、环境调查计划、科技部“973”计划、中国科学院深海先导计划、国家自然科学基金委南海深部计划5大计划提供了技术和装备支撑。“蛟龙”作业覆盖海山、冷泉、热液、洋中脊、海沟、海盆等典型海底区域,深海科技成果丰硕,获取了海量珍贵视像数据资料和高精度定位的地质与生物样品。深潜工程技术保障队伍和深潜科学家队伍不断壮大,安全管理制度趋于完善,多系统、多任务的工作格局已经形成,向业务化运行跨出了坚实一步。

    中国大洋协会秘书长兼办公室主任刘峰介绍,蛟龙号深海探秘可划分成海上试验、试验性应用和业务化运行3个阶段。2012年结束海上试验后,蛟龙号转入试验性应用阶段。“如果说第一阶段是为了检验它能否下潜到设计深度,验证其各项技术指标是否达到设计要求。那么,试验性应用阶段主要是为了培养专业化的业务支撑队伍,建立全国开放共享机制,提高它的作业效能。”刘峰认为,蛟龙号交出了满意的答卷。

    “蛟龙探海”技术能力凸显

    大深度技术优势,全球海洋99.8%的作业区域,海底定点作业能力,安全性、可靠性、先进性,等等,蛟龙号的这些优势在试验性应用阶段得到了验证。在涵盖海山、冷泉、热液、洋中脊、海沟、海盆等典型海底地形区域,蛟龙号实现了100%安全下潜,作业能力覆盖7000米以浅全球海洋面积99.8%的海域。其中,17个潜次作业水深超过6000米(其中11次超过6500米)。连续大深度安全下潜,充分发挥了蛟龙号全球领先的深度技术优势,为我国抢占国际深渊科学研究前沿提供了强有力的技术支撑。

    海底烟囱喷口内高温热液取样和连续观测,证明了蛟龙号高精度定点悬停作业能力。在西南印度洋和西北印度洋热液区复杂地形下,蛟龙号实现了对深海海底11米高黑烟囱顶部、直径5厘米喷口内379.7℃热液的保压取样和连续温度测量。海底深渊科学仪器的定点布放与回收,证明了蛟龙号高精度搜寻目标作业能力。第100潜次及第128潜次,蛟龙号成功在西南印度洋及西北印度洋热液区搜寻,并回收前序潜次布放的微生物富集罐等作业工具。第144潜次成功在马里亚纳海沟6300米深度搜寻并回收第122潜次布放的气密性保压序列采水器,在国际上首次实现时隔一年在6000米以深海底对科学仪器的定点搜寻与回收。

    蛟龙号先进水声通信技术和微地形地貌探测技术优势在试验性应用中得到发挥和验证。蛟龙号数字水声通讯系统工作稳定,传输正确率超过90%,保障了潜水器水下作业安全;高分辨率测深侧扫声呐累计完成测线长度17.2公里,绘制海底三维测深图覆盖面积6.876平方公里,绘制侧扫图覆盖面积13.752平方公里,取得了各个区域大量的海底微地形地貌数据,特别是在第125潜次中首次实现了热液烟囱弥散流的探测,获取了海底热液弥散流侧扫瀑布图。

    深海公共平台有效运行

    “过去我们研制的深海装备一度用不起来,因为在科研和应用之间存在断层。科研院所的职能是负责设备研发,而不是长期支撑设备的海上运行。科学家擅长在实验室分析样品,在海上操作起设备也比较吃力。研制的设备虽然性能先进,却难以保证海上的有效应用。”刘峰说,在蛟龙号的研制和应用中,通过建设国家深海基地管理中心,逐渐摸索出了填补断层的机制。“深海中心的职责就是做好深海大型装备的集中统一管理,既支撑前端研发,又服务后端应用。”

    接下来,蛟龙号即将转入业务化运行阶段。据悉,目前8名潜航员的潜水器驾驶与操作技术水平、潜水器维护保障技术水平、综合素质、体质与心理状态等日趋稳定,具备了开展常态化载人潜水器驾驶操作与技术维护保障的能力。同时,潜水器维护保障队伍规模逐渐扩大,维护保障和水面支持操作能力逐步提升,关键岗位的保障能力得到锻炼,形成了一支18人的职业化潜水器维护保障队伍和两支独立完成潜水器布放回收作业的职业化水面支持保障队伍。

    深海中心作为国家级深海科考公共服务平台的作用日益凸显。除了配置先进的车间、试验室、大型科考码头等硬件设施,为蛟龙号等深海运载器的维护保障提供技术支撑,职业化的潜航员队伍和技术保障队伍不断经受锻炼,公共平台安全高效的运行机制已经形成。

    深海资源勘探成果丰硕

    蛟龙号自试验性应用以来,先后在七大海区开展了下潜作业,取得了一系列勘探成果。

    在我国南海区,初步查明了南海冷泉区和海山区生物群落特征,获取了冷泉区的地球化学特征,6个新种和生物群落的3个优势种等新发现,为我国科学家在深海大型底栖生物分类学和生物多样性领域的研究提供了有利条件。初步圈定了1000米级多金属结核试验区的目标靶区,在试采区及参照区开展了多学科调查,获得了高质量结核、结壳样品及数据资料,为深入研究南海铁锰成矿作用等科学研究提供了支撑,为后续开展采矿环境影响评价打下了基础。

    在东太平洋我国多金属结核勘探区,调查发现,在海水较深且比较平坦的海盆结核覆盖率稍低,仅为37.5%;在海丘斜坡上结核覆盖率有增高的趋势,最高达60%,基本查明我国多金属结核合同区的结核分布特征。

    在西太平洋海山结壳勘探区,探查了采薇海山区的结壳、结核的分布特征,初步了解维嘉海山区富钴结壳的分布范围,初步探明采薇海山与维嘉海山巨型底栖生物分布具有良好的连通性。

    在西南印度洋我国多金属硫化物勘探区,基本确定了典型热液区的活动状况及发育范围,采集了热液流体样品,并对热液喷口及附近多次进行了温度观测,基本查明龙旂热液区热液活动及热液产物分布特征,进一步了解了底栖生物群落结构,揭示了龙旂热液区共附生微生物的多样性。

    在西太平洋深渊海沟区,初步查明雅浦海沟北段西侧生物群落结构,认识了其微生物、细菌、古菌和真菌的多样性,揭示了食腐端足类在近底层的分布规律;认识了马里亚纳海沟生态系统基本特征,获取了大批量马里亚纳海沟深渊底部保压海水样品。

    在西北印度洋我国热液硫化物调查区,初步查明“卧蚕1号”“卧蚕2号”“天休”“大糦”4个作业区的热液区位置,对热液区环境特征及生物群落结构有了基本认识。

    据初步统计,截至4月底,基于蛟龙号下潜调查,我国科学家发表论文41篇,待出版专著1部,取得了多项国际相关前沿科学研究成果,标志着中国深海载人科学研究和资源勘探能力达到国际先进行列。

    蛟龙号自海上试验以来,参加单位涉及国家海洋局、中国科学院、教育部、中船重工集团等多个部委近40家单位,450余人次参与下潜,参航人员超过1000人次,总计历时517天,总航程超过8.6万海里,圆满完成了航次任务。.

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  • 《11000米深海潜水器将在2020年前完成开发》

    • 来源专题:中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
    • 编译者:liguiju
    • 发布时间:2018-01-22
    • 已获国家重点研发支持的上海交通大学“全海深无人潜水器(ARV)”团队日前公布最新科研进展:1.1万米深海潜水器将在2020年前完成开发,并进军素有“挑战者深渊”之称、水深超过1万米的马里亚纳海沟。这一项目,将填补我国在深海无人潜水器应用上的技术空白。   抢占深海科技制高点,迈向海洋强国,我国在高新船舶和深海装备领域发展迅速,捷报频传。   深潜器“兄弟连”将迎来征战万米海斗的新成员   “深海资源的开发关乎国家利益,目前,各国争夺非常激烈。”上海交大船舶海洋与建筑工程学院副院长柳存根教授一语道破玄机,但这是一个典型的“工欲善其事,必先利其器”的领域。没有一定的技术能力,要想在深海矿产资源开发中分羹几乎没有可能。   在上海交大,由葛彤教授团队牵头的“全海深无人潜水器(ARV)”研制项目,目前进展顺利。水深从6000米到11000米左右的海域,被科学家们称为“海斗深渊”,是地球上最深的海洋区域。而海斗深渊科学研究,则是国际海洋科学的最新研究前沿。目前,已有多个国家启动了海斗深渊科学研究计划。   但,这万米深渊,人类目前所触及到的也只是零星点点。此前,由日本研制的无人探测器到马里亚纳海沟深潜几次后失踪,美国研制的无人深潜器在执行几次考察任务后也因技术故障而“陨落”。   葛彤所在的上海交大水下工程研究所,是我国水下装备重要的研究基地。3500米海龙号无人遥控潜水器(ROV)、6000米重载ROV、万米级龙皇号ROV,还有各种水下作业机器人……这个研究所迄今已完成了十余个大型潜水器和水下装备的研制,这些探索深海的能手,组成了一个“兄弟连”。而他现在正研发的全海深潜水器要能在万米深海行动自如,必须具备全面组合导航系统,保证即使在陌生的深海,依旧不迷路。   “深海潜水器还要有精准调查和避障的能力,高效、及时地将它的所见、所闻、所感全部转化为信息,穿透万米水深,知晓于世人。”葛彤告诉记者,他们正在研发的深海探测利器还将有效支撑我国蛟龙号7000米载人潜水器的海上应用,助力国家深海战略。   海洋装备,与世界海洋强国站在同一梯队   中国工程院院士、中国船舶科学研究中心副总工程师徐芑南,是蛟龙号载人潜水器的总设计师。“推进海洋强国建设,全面实施国家深海战略,作为进入深海、探索深海前沿技术的装备和应用,过去五年取得了飞跃发展。”徐芑南介绍,蛟龙号有力支撑了国家五大重点任务,在七大重点海区进行了下潜,并且获得了多个“国际上第一次”的新发现。比如,蛟龙号首次在南海1400米深的冷泉区发现了大量的贻贝、毛瓷蟹等;在西南印度洋水深3500米的地方首次实现了对海底11米高黑烟囱顶部、直径5厘米喷口内379.7℃热液的保压取样和连续温度测量等。   除了深海装备,在高新船舶领域,为了适应国防需求,我国新型水面舰艇过去五年来也取得了跨越式提升。去年4月,国产航母001A正式下水,这是我国继“辽宁舰”之后的第二艘航母,标志着我国自主设计建造航空母舰取得重大阶段性成果。两个月后,新型万吨级驱逐舰首舰下水,由此,我国驱逐舰发展迈上新台阶。   “通过这几年努力,我国水面舰船研制水平和能力已进入世界先进行列。”中国工程院院士、“辽宁舰”总设计师朱英富说,我国水面舰艇的设计思想与理念始终瞄准国际前沿,在技术和能力体系上已经与世界海军强国站在了同一梯队。而下一步,中国的新型舰船若要实现“弯道超车”,需在智能化技术、绿色技术、综合电力技术、远程综合保障技术等方面发力,继续攻占制高点。(作者:樊丽萍)