南海海底有什么?“海马”“勇士”告诉你

2018-06-01 13:24:24来源:科技日报
字号:
摘要:中国首次使用两种具有自主知识产权的国产化大深度潜水器进行具有国际前沿科学技术水平的联合科学考察。

1527830815819891.png

资料图(图源:科技日报)

自然资源部中国地质调查局广州海洋地质调查局“海洋六号”科考船与中国科学院深海科学与工程研究所“探索一号”科考船近日结束联合科考任务。两船分别搭载4500米级深海作业型潜水器“海马”号深海遥控潜水器和“深海勇士”号载人潜水器,对南海珠江口盆地西部海域“海马冷泉”区进行联合科学考察。

这是中国首次使用两种具有自主知识产权的国产化大深度潜水器进行具有国际前沿科学技术水平的联合科学考察。“海马”号和“深海勇士”号是不同类型的深海作业型潜水器,开展联合考察可有效发挥各自的功能优势。本次联合科考是中国在进军深海进程中的一次跨部门强强合作,实现了组织和实施模式的创新,推动了中国深海科学与技术的紧密结合和相互促进,为国产深海技术装备的业务化运作起到了先行示范作用。

“海马冷泉”现南海

海底“冷泉”反映了地球深海海底的一种极端环境。来自海以下以甲烷为主的流体以喷涌或渗漏方式从海底溢出,并产生一系列物理、化学和生物作用,这种作用及其产物被称为冷泉。“冷泉”活动区内海底生命极度活跃,形成了一片深海海底的“沙漠绿洲”。“冷泉”是寻找海底天然气水合物藏的主要标志,是研究深海甲烷生命系统的自然实验室,是研究地球碳循环和全球环境变化的重要窗口,是当前国际深海科学研究的热点领域。在中国科协此前发布的12个领域60大科技难题中,海底“冷泉”的相关科学研究涉及了地球科学领域、能源环境领域和生命科学领域等三大领域的多个科学难题,其中“海洋生态系统储碳”“生物多样性维持”和“生物与环境关系”等科技难题恰恰是海底“冷泉”研究中的重点问题。

据了解,“海马冷泉”位于中国南海珠江口盆地西部海域,水深1350米至1430米,是中国地质调查局广州海洋地质调查局使用“海马”号深海遥控潜水器于2015年3月发现,并以此命名。“海马冷泉”是中国管辖海域内发现的第一个大型活动性海底冷泉,为中国科学家开展“冷泉”研究提供了宝贵的基地。

为了加速推进中国“冷泉”研究的进程,中国地质调查局和中国科学院将“海马冷泉”作为重点工作区域,分别承担了国家重点研发计划的相关科研项目,会聚国内众多科研单位的科学家组成了强大科研团队。“海洋六号”与“探索一号”科考船搭载了来自国内10个科研单位的近40名科学家,于4月26日在“海马冷泉”作业区会合。联合科考计划实施三次潜水器海底协同作业,主要开展“海马冷泉”分布范围与微地形特征探查、流体活动观测与地球化学原位分析、冷泉碳酸盐取样和演化发育史研究、生物多样性和微生物采样研究、浅表层水合物实地形成与分解研究,并同时开展区域水文、地热流和沉积作用等调查研究工作。

“双剑合璧”探冷泉

由于海底“冷泉”研究的特殊性,人们熟知的柱状取样、抓斗取样和拖网取样等等传统海洋地质调查手段无法为科学家们提供“精确”“精确”“精细”的样品和观测数据。因此,深海潜水器就成为了“冷泉”研究必须借助的深海技术装备。“海马”号和“深海勇士”号在本次联合科考中担负着为众多不同领域科学研究采集样品和数据的重任,两支完全由中国技术人员组成的潜水器业务化运维团队为此进行了精心的准备。仅“海马”号就携带了甲烷礁钻机、震动取样器和液压取样器,并配置了侧扫声呐、图像声呐、低照度超高清摄像机、保压取样器、地球化学传感器、生物诱捕器等10多项作业工具,其中大部分是“海马”号技术团队自主设计研制的。

1527830872216304.png

资料图(图源:科技日报)

“海马”号是中国自主研发的第一台4500米级深海作业型遥控潜水器,也叫“ROV”( Remotely Operated Vehicle),ROV以脐带缆与母船连接,并通过脐带缆得到电能和进行信号传输。操作人员通过多路高清监控视频对潜水器、机械手和作业工具进行实时遥控操作和水下作业。ROV是世界上数量最多、应用最广泛、类型最复杂、功能最强大的潜水器,具有作业适应性强、功率大、功能扩展灵活、作业时间不受限制等功能特点,能在各种海底环境条件下长时间执行高强度的定点复杂作业。ROV主要应用于水下工程和水下科学考察两大领域。

“深海勇士”号是中国自主研发的第一台4500米级作业型深海载人潜水器,也叫“HOV”(Human Occupied Vehicle),HOV由潜航员操控,把科学家到海洋深处进行直接观察和作业。HOV是世界上最早出现的潜水器,半个多世纪以来,HOV在人类探索深海未知领域的进程中作出了巨大的贡献,科学家们借助HOV在深海生态系统、深海矿产和深渊探索等领域取得了一系列突破性发现和科研成果。

实施不同类型的潜水器进行水下协作作业,在国际上也非常罕见。必须妥善地解决很多具体的技术问题,才能实现“1+1大于2”的预期效果。4月27日,两个潜水器技术团队在“探索一号”上进行了简短高效的技术商议,对工作部署、协调指挥、任务分工、作业配合、通信联络、导航定位、干扰与安全等具体问题达成了一致。4月28日, “海马”号和“深海勇士”号按计划先后下潜,并在“海马冷泉”1410米水深的海底预定位置进行了国旗交接。这次两台国产潜水器的海底握手是中国人在深海探索征途具有重要的历史意义的瞬间。

“海马”“勇士”建功勋

自2015年发现“海马冷泉”后,“海马”号曾连续两年在该海域进行下潜调查作业,但均未发现最重要“冷泉”特征标志——甲烷气体喷口,而广州海洋地质调查局前期的声学探查的资料反应在“海马冷泉”区存在海底甲烷气体喷口。因此,在本次联合考察中,寻找甲烷气体喷口并开展相关的观测研究是两个潜水器协作作业的一个优先任务。4月29日,“深海勇士”号首先在预定站位下潜。3个小时候后,“海马”号在另一个设计站位下潜。两台潜水器相距5公里,在海底进行喷口搜寻和调查作业。按照工作计划,一旦有一方发现了喷口,就立即通知另一方,双方一起在喷口处开展协作探查作业。“海马”号负责喷口位置的保压取样、液压取样和钻机取样等工作;“深海勇士”号除取样观测作业外,要发挥载人潜水器机动灵活的性能特长,对喷口进行多角度、多方位实时监测,对喷口邻近区域进行大范围搜索,并向上追踪观察气泡柱。

13点50分,“探索一号”收到了“海洋六号”呼叫:“海马”号发现了喷口!“探索一号”果断地回答:好!“深海勇士”号立即全速赶赴喷口,两小时后见!

16点03分,正在甲烷气体喷口作业的“海马”号高清摄像机里出现了风尘仆仆的“深海勇士”。“海马”号技术团队不禁纷纷对这台国产载人潜水器表示敬佩和赞叹。从一早下潜到此时,“深海勇士”号已经在水下作业了8个小时,按惯例已经到了该返航上浮的时间。“深海勇士”不仅全速赶来,立即对喷口附近区域进行了大范围搜索,并且发现了一个喷口!随后,“深海勇士”号按预定作业方案对气泡柱进行了向上追踪和观察。

2018年4月29日,这是中国“冷泉”探查研究历史上值得纪念的一天,也是中国潜水器发展应用历史上辉煌的一天。在这一天,“深海勇士”在水下作业时间超过了11个小时,达到了该载人潜水器水下作业时间的设计极限。也是在这一天,“海马”号实现了一天两次下潜,在首先发现了甲烷气体喷口之后,完成了保压取样、液压取样等预定计划作业,使用ROV钻机获取了极其宝贵的冷泉碳酸盐岩心样品,并在第二次下潜作业中又发现了一个喷口。两台中国潜水器在“海马冷泉”进行联合科考期间,在这一天一共发现了三个海底甲烷气体喷口,并取得了丰硕的协作作业成果!

“海马”号和“深海勇士”号潜水器都是国家“863”计划海洋技术领域自主研发项目的重大成果,是中国进入深海、认识和研究深海的关键技术装备。“海马”号深海遥控潜水器在2014年通过海试验收后迅速投入深海地质勘查应用,发现了“海马冷泉”,在天然气水合物资源调查、冷泉生态环境监测及海山富钴结壳区多手段综合作业等方面创造了多项纪录。“深海勇士”号于2017年通过海试验收,显示出优良的深海探查作业能力。这两套潜水器均由中国自主设计制造和操作应用,并先后入选“中国十大科技进展”,是中国在深海高新技术装备自主研发应用领域的标志性成果。本次联合科考是中国首次使用两台深海作业潜水器在“海马冷泉”区进行海底协作作业,取得了超过预期的多方面科学技术成果,是中国重大科研成果快速转化和国产化深海高新技术装备业务化运作的典范。

原题:中国深潜 南海探泉——我国首次使用两台深海作业级潜水器在“海马冷泉”开展联合科学考察

责编:姚凌

  • 路过

新闻热图

海外网评

文娱看点

国家频道精选

新闻排行