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我国现役唯一深海载人潜水器“蛟龙”为何探深海

科普小知识2021-11-03 14:04:24
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我国现役唯一深海载人潜水器“蛟龙”为何探深海

6月1日,蛟龙潜入世界上最深的马里亚纳海沟。新华社记者刘石平

当地时间6月13日17时10分,“蛟龙”号载人潜水器成功完成了“大洋38号”第三航段的最后一次下潜,标志着“蛟龙”号实验性应用航次的全部下潜任务圆满完成。“蛟龙”号预计将于6月下旬返回位于山东省青岛市的国家深海基地管理中心。

作为我国唯一服役的深海载人潜水器,蛟龙在这次任务中取得了哪些成就?龙的母船和兄弟长什么样?你为什么坚持探索深海?

实验应用阶段的结束不仅考察了深海采矿区,而且开辟了深海科学研究的新领域。

自2月6日起航以来,搭载“蛟龙”号载人潜水器的“向阳红09”号科研船已在海上航行了120多天。在此期间,蛟龙前往西北印度洋多金属硫化物区、南海调查区、马里亚纳海沟和雅浦海沟调查区,在38航次的第三航段进行潜水作业。这是“蛟龙”试点应用阶段的最后一项任务。

“蛟龙”号从诞生到使用可分为三个阶段:海上试验、试验应用和商业运营中国海洋矿产资源研究开发协会秘书长兼办公室主任刘枫表示,2012年海上试验完成后,“蛟龙”号进入试验应用阶段,“如果第一阶段是测试其能否下降到设计深度,并验证其各项技术指标是否满足设计要求”然后,实验应用阶段主要是培养专业的业务支持团队,建立国家开放共享机制,提高其运行效率。刘枫相信,“蛟龙”已经给出了一个满意的答案。

深海蕴藏着丰富的矿物、石油和天然气、生物和其他资源。根据《联合国海洋法公约》的相关规定,这些资源是全人类的共同遗产,不能被所有国家任意开采。“在向国际海底管理局提出申请并签署勘探合同后,可以在矿区进行精细勘探。只有当最好的矿区被包围时,才能签订进一步的采矿合同。”刘枫表示,能否圈定最佳矿区取决于矿区调查的精细程度,其中蛟龙起着至关重要的作用。

目前,在潜水器中,无人潜龙具有进行区域地形测量、摄影、摄影等作业的优势。无人驾驶潜龙由水面船只提供动力和操作,这更适合在相对平坦的海底进行长期和长距离操作。“蛟龙可以在一个固定点盘旋。科学家可以直接去海底观察、测绘和取样,在海底的某一点上进行“解剖麻雀”式的精细研究。“三龙”取得了互补优势,将点、线、面结合起来勘查矿区。”

蛟龙号还帮助中国开辟了一个新的深度科学研究领域。“6500米以下的海叫做深渊。以前,没有任何设备或人员可以到达这个地区进行研究。蛟龙可以和人一起潜到7000米的最深处,然后提出深层课题和试点科研计划。”人们认为深渊是贫瘠的。到达蛟龙号后,科学家们发现,尽管水下7000米,大量生物群落仍然活跃,大大推翻了最初的认识。

“过去,我们开发的深海设备曾经是无用的,因为‘科学研究’和‘应用’之间存在差距。因为科研机构的职能是负责设备研发,而不是长期支持设备的海上作业;科学家擅长在实验室分析样品,在海上操作设备很困难。虽然开发的设备性能先进,但不能保证在海上有效应用。”刘枫表示,在蛟龙的开发应用过程中,通过国家深海基地的建设,逐步探索断层的充填机制。“基地的职责是做好深海大型设备的集中统一管理,支持前端研发,服务后端应用。”刘枫说道。接下来,“蛟龙”号将很快进入运行阶段。

不同目的的科学研究需要潜水器到达不同的海洋深度。潜水器越深越好。

在国际舞台上,“蛟龙”也同样引人注目,甚至在某些方面遥遥领先。

在世界上类似的载人潜水器中,“蛟龙”号能达到7000米的深度,这是其他国家尚未达到的据了解,俄罗斯的“和平1号”和“和平2号”潜水器和法国的“鹦鹉螺”潜水器的设计深度为6000米或不超过6500米。

“蛟龙还有三大法宝:定点悬停、水声通信和动力支持。”刘枫说,“蛟龙”能够像直升机一样精确地在直径10厘米的目标上飞行。它成功地测量了热液温度,并对海底黑烟囱孔隙中的热液进行了取样。从海面到7000米的海底,蛟龙依靠自己开发的水声通信系统,可以实现语音、数字和图像的多模式传输。自主研发的银锌电池在巨大的海水压力下具有110千瓦时的电量,是同类电池中能量最强的,从而延长了潜艇运行时间。

4500米,6000米,7000米...蛟龙号每次下潜,其深度总是令人印象深刻。许多人想知道,它能深入海洋吗?“蛟龙的设计深度是7000米,最大深度只能是这个深度。如果你想潜得更深,你必须重新开发一种承压能力更强的潜水器。”刘枫解释道。

潜水深度的确是深海探索能力的象征。然而,专家认为潜水器越深越好。“我们不仅需要深度大的潜水器,还需要能适应不同科学需求并能到达不同海域不同深度的潜水器。”刘枫说道。

目前,新型载人潜水器“蛟龙号”的“兄弟”正在建造和测试中。它设计的潜水深度只有4500米。“4500米意味着这种潜水器可以到达整个海洋面积的60%,并且可以满足相当大一部分的研究需要。最重要的是,它的所有部件不必像蛟龙一样承受7000米的水压,从而大大降低了运营成本。”刘枫说,低成本意味着更多的潜水和更高性价比的科学研究。7000米的“蛟龙”号船总是被送到浅海,这无疑是“大炮打蚊子”。“载人潜水器需要根据深度进行分类,并按照谱系进行开发,以便充分发挥设备的最大潜力。”

光有好的潜水器是不够的,还要有相匹配的海洋研究船。“目前,搭载“蛟龙”号的船只是向阳红09号,它对航行任务有一定的影响,因为它们不是最初的对手。”例如,刘枫说“向阳红09”号的干舷相对较高。当船体在恶劣的海况下晃动时,被吊起的“蛟龙”号容易发生剧烈晃动。因此,“蛟龙”号的部署和回收应限于良好的海况,以确保设备和人员的安全。同时,该船的动力、实验室和人员住宿条件需要改善。“蛟龙”母船将完全按照“蛟龙”的特点进行设计,大大提高“蛟龙”的有效下潜次数和作业效率。预计新母船将于2018年底至2019年初建造。

探索深海不仅是因为其丰富的资源,也是为了在深海领域的国际规则制定中有发言权。

“人类极其缺乏对深海的了解,对深海的详细调查不超过其面积的5%。”在刘枫看来,由于一些历史原因,中国人去深海的时间相对较晚,民族海洋意识相对较弱。“既然我们现在有了设备和手段,我们就应该独立地进行科学研究,把中国人对深海的了解写在教科书上。”

刘枫认为,深海不仅是人类未来发展的蓝色空间,也是关系国家长远发展的战略性*地区。“深海区域的规则尚未完全制定,所有国家基本上都在同一条起跑线上。我们必须争取在深海领域取得突破性成果,这样我们才有力量提出中国的主张,在国际规则制定中有发言权,从而促进建立公平合理的国际规则。”

要想在深海勘探中领先,必须从“硬实力”和“软实力”两方面努力。“为了加强设备系统的建设,我们不仅要开发纯氧潜水器,还要扩大海洋勘测船的队伍。我们还应通过技术创新,不断开发配套的操作工具,提升科研方法。”刘枫表示:“我们不能忽视各种支持系统的完善,如国家深海基地能力的进一步提升、海洋样品博物馆的扩建、海洋信息中心大数据的建设。”在“软实力”方面,国家根据《深海海底资源勘探开发法》颁布了一系列政策法规,以保护深海事业。同时,要不遗余力地加强具有国际视野的深海复合型人才的培养。

“龙探海”工程是国家十三五规划部署的重大工程之一。据国家海洋局的专家称,这种“龙”不是另一种“龙”,而是一种更全面的参考,而不是专门的载人潜水器。“龙探海”工程是国家对深海事业的总体布局和规划刘枫说,“三龙”将成为“七龙”,从现有的“龙”、“潜龙”、“龙”,到用于深海钻探的“深龙”,用于深海开发的“鲲龙”,用于海洋数据云计算的“云龙”,以及用于海面支撑的“龙宫”

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