◎ 本刊記者 楊伊靜

編者按：海洋發(fā)展是21世紀(jì)人類社會發(fā)展的重要問題。歷史的經(jīng)驗(yàn)告訴我們，向海則興、背海則衰。2016年12月，《全國科技興海規(guī)劃（2016年-2020年）》出臺，旨在充分發(fā)揮海洋科技在經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展中的引領(lǐng)支撐作用，增強(qiáng)海洋資源可持續(xù)利用能力，促進(jìn)海洋經(jīng)濟(jì)提質(zhì)增效、轉(zhuǎn)型升級。從2017年開始，海洋科技事業(yè)發(fā)展穩(wěn)步前進(jìn)。從起于累土，到九層之臺，海洋科技成為一個(gè)跨越發(fā)展的樣本，推動(dòng)著海洋事業(yè)的跨越式發(fā)展。

“龍家族”抱團(tuán)探海

2018年4月19日，“大洋一號”船綜合海試B航段科考隊(duì)員對“潛龍三號”進(jìn)行安裝調(diào)試，做好潛水器下潛前相關(guān)準(zhǔn)備工作。2018年4月30日，在完成深海最后一潛后，“潛龍三號”跟隨“大洋一號”船開始返航。中科院沈陽自動(dòng)化所“潛龍三號”副總設(shè)計(jì)師、本項(xiàng)目執(zhí)行負(fù)責(zé)人許以軍介紹說：“實(shí)驗(yàn)性應(yīng)用下潛是對‘潛龍三號’可靠性非常嚴(yán)格的考驗(yàn)。在‘潛龍二號’技術(shù)基礎(chǔ)上，‘潛龍三號’通過減少電子設(shè)備功耗，提高推進(jìn)效率，在最大續(xù)航能力測試上取得了非常好的試驗(yàn)效果。”2018年4月20日-22日，“潛龍三號”先后進(jìn)行了兩個(gè)海試潛次。海試現(xiàn)場驗(yàn)收專家組全程參與，在對“潛龍三號”最大工作深度、航速、無動(dòng)力下潛和上浮、續(xù)航力、衛(wèi)星通信、導(dǎo)航等50項(xiàng)試驗(yàn)考評項(xiàng)目進(jìn)行評判后，通過了現(xiàn)場驗(yàn)收。

許以軍介紹，“潛龍三號”是中國自主研發(fā)的潛龍系列潛水器成員，以深海復(fù)雜地形條件下資源環(huán)境勘查為主要應(yīng)用方向，是在“潛龍二號”基礎(chǔ)上進(jìn)行的優(yōu)化升級。國產(chǎn)化程度更高，慣性導(dǎo)航傳感器及組合導(dǎo)航系統(tǒng)、高清照相機(jī)等核心部件由進(jìn)口改為國產(chǎn)；降低了電子設(shè)備的功耗，“潛龍二號”最長可工作30多個(gè)小時(shí)，“潛龍三號”則高達(dá)40多個(gè)小時(shí)；推進(jìn)了系統(tǒng)噪聲降低、效率更高、抗流能力得到加強(qiáng)；聲學(xué)成像質(zhì)量得到相應(yīng)提高?！皣a(chǎn)化程度高、續(xù)航能力更長，綜合性能更強(qiáng)，是‘潛龍三號’廣受關(guān)注的主要原因?！痹S以軍補(bǔ)充說，“‘潛龍三號’這種非回轉(zhuǎn)體大型扁魚形設(shè)計(jì)，有利于減少垂直面的阻力，便于潛水器在復(fù)雜海底地形中垂直爬升、穩(wěn)定航行、高效避障、水面自航等?！?/p>

為應(yīng)對水下復(fù)雜地形地貌，“潛龍三號”和它的哥哥“潛龍二號”一樣，采用前視聲吶作為避碰傳感器，俗稱潛水器的“眼睛”。控制“潛龍三號”自動(dòng)駕駛計(jì)算機(jī)在采集數(shù)據(jù)后，通過圖像處理方式來識別障礙和周圍環(huán)境，結(jié)合避碰策略，下達(dá)緊急轉(zhuǎn)向、緊急變深或變高以及跟蹤指令，在復(fù)雜海底環(huán)境下靈活自如地避碰。

“潛龍三號”在深海復(fù)雜地形進(jìn)行資源環(huán)境勘查時(shí)，具備微地貌成圖、溫鹽深探測、甲烷探測、濁度探測、氧化還原電位探測、海底照相和磁力探測等熱液異常探測功能。其上還集成安裝了國內(nèi)先進(jìn)的高精度測深側(cè)掃聲吶設(shè)備，可以實(shí)現(xiàn)海底精細(xì)地形地貌圖的米級以下探測。

2019年3月，由自然資源部第一海洋研究所組織實(shí)施的中國大洋52航次第二航段科學(xué)考察在大西洋開展熱液硫化物及熱液生態(tài)系統(tǒng)綜合調(diào)查?？瓶缄?duì)在前期順利開展“潛龍三號”自主無人潛水器（AUV）與船載設(shè)備協(xié)同作業(yè)的基礎(chǔ)上，首次實(shí)現(xiàn)了無人值守作業(yè)，成倍提高了科考作業(yè)效率。這標(biāo)志著我國自主勘查技術(shù)日臻完善，逐步躋身國際先進(jìn)水平，為我國開展深海進(jìn)入、深海探測、深海開發(fā)的海洋戰(zhàn)略實(shí)施提供了裝備保障。

“向陽紅”探索海洋

向陽紅是中國在二十世紀(jì)六七十至八九十年代建造的一系列科學(xué)考察船。目前，中國有近60艘在役海洋調(diào)查船，包括雪龍?zhí)栂盗衅票瓶即?，向陽紅號、大洋號、科學(xué)號、東方紅號等系列綜合海洋科考船，不少是在近十年自主設(shè)計(jì)建造。

向陽紅9號是中國自行設(shè)計(jì)、自行建造的第一艘4500噸級遠(yuǎn)洋科學(xué)考察船，與雪龍?zhí)枴⒋笱笠惶柾涣袨楣缀Ｑ罂瓶即?，也是原向陽紅系列僅存的一艘船。它是為中國參加首個(gè)國際合作遠(yuǎn)洋科學(xué)調(diào)查——1978年世界氣象組織第一次全球大氣試驗(yàn)活動(dòng)而趕造的，僅用一年時(shí)間就建造完畢。此后，它又相繼參加了中美東海聯(lián)合調(diào)查、中日合作黑潮調(diào)查、中法長江口沉積調(diào)查、中國大洋科學(xué)考察等重大國內(nèi)外海洋調(diào)查。

2006年，中國開始籌劃載人深潛試驗(yàn)，為蛟龍?zhí)栞d人潛水器尋找母船。由于當(dāng)時(shí)大噸位的遠(yuǎn)洋科考船屈指可數(shù)，已有近30年船齡的向陽紅9號擔(dān)負(fù)起新的職責(zé)。之后，它搭載蛟龍?zhí)柾瓿闪硕啻魏Ｔ嚾蝿?wù)，包括在馬里亞納海溝達(dá)成的7062米下潛紀(jì)錄。但機(jī)械設(shè)備老化的問題已經(jīng)凸顯，隨著蛟龍?zhí)栃履复詈Ｒ惶枂⒂茫话艉蟮南蜿柤t9號也將再次迎來升級改造和新的角色。

向陽紅10號，是中國自行設(shè)計(jì)制造的第一艘萬噸級遠(yuǎn)洋科學(xué)考察船，是一艘集多學(xué)科、多功能、多技術(shù)手段為一體、滿足深海海洋科學(xué)多學(xué)科交叉研究需求的現(xiàn)代化海洋科學(xué)綜合考察船，具備開展近海、大洋和深海的物理海洋、海洋地質(zhì)、地球物理、海洋生物、海洋化學(xué)、海洋氣象等綜合海洋環(huán)境調(diào)查、探測以及取樣和現(xiàn)場分析的能力，是國家深海及洋區(qū)的海洋科學(xué)基礎(chǔ)研究和高新技術(shù)研發(fā)的海上移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室和試驗(yàn)平臺之一。

該船采用兩套全回轉(zhuǎn)舵槳電力推進(jìn)系統(tǒng)和動(dòng)力定位系統(tǒng)及綜合導(dǎo)航定位系統(tǒng)，設(shè)計(jì)排水量約4400噸，續(xù)航力為12000海里，船上定員65人，自持力為60天。船上設(shè)有干、濕實(shí)驗(yàn)室和數(shù)據(jù)處理中心，配備了包括深水多波束系統(tǒng)、淺地層剖面儀、超短基線水下聲學(xué)定位系統(tǒng)、走航式聲學(xué)多普勒流速剖面儀、單波束萬米測深儀及分裂波束系統(tǒng)等國際一流的船載調(diào)查設(shè)備和各種絞車等先進(jìn)的甲板作業(yè)設(shè)備，實(shí)驗(yàn)室總面積約510平方米，甲板作業(yè)區(qū)面積約430平方米。

2018年8月12日，“向陽紅10”科考船載著中國大洋49航次科考隊(duì)員已?？空憬凵酱a頭。此航次科考自2017年12月6日從舟山起航以來，歷時(shí)250天、航程29821海里，在西南印度洋合同區(qū)硫化物勘探、慢速擴(kuò)張卡爾斯伯格脊構(gòu)造演化和熱液系統(tǒng)調(diào)查、印度洋微塑料污染調(diào)查等方面取得了五大成果。

2019年3月18日，“向陽紅10”船從舟山出發(fā)執(zhí)行中國大洋54航次考察任務(wù)，赴太平洋海域開展資源環(huán)境調(diào)查。此航次經(jīng)自然資源部批準(zhǔn)，由自然資源部第二海洋研究所負(fù)責(zé)總體實(shí)施，是統(tǒng)籌落實(shí)自然資源部2019年太平洋方向深海資源環(huán)境調(diào)查任務(wù)的重要航次，具有空間跨度大、時(shí)間長、任務(wù)類型多樣等特點(diǎn)。航次任務(wù)主要包括履行中國大洋協(xié)會和中國五礦集團(tuán)與國際海底管理局的多金屬結(jié)核勘探合同，開展全球變化與海氣相互作用專項(xiàng)調(diào)查。

“奮斗者’開創(chuàng)新時(shí)代

從百米淺海到萬米深海，中國載人深潛事業(yè)劈風(fēng)斬浪的幾十年，我國先后突破了多項(xiàng)核心深潛技術(shù)?，F(xiàn)在，讓我們回顧那段歷史，感受中國一代代深潛人的“深藍(lán)夢”。2020年10月27日，中國“奮斗者”號載人潛水器在馬里亞納海溝成功下潛突破1萬米，達(dá)到10058米，創(chuàng)造了中國載人深潛的新紀(jì)錄。

2020年11月10日，中國“奮斗者”號載人潛水器在馬里亞納海溝創(chuàng)造了10909米的中國載人深潛的新紀(jì)錄，這標(biāo)志著我國在大深度載人深潛領(lǐng)域達(dá)到了世界領(lǐng)先水平?！皧^斗者”闖海精彩紛呈，焦點(diǎn)是“雙船三器”，各個(gè)角色協(xié)調(diào)配合，環(huán)環(huán)相扣，將“闖海大戲”的高潮推向了巔峰。沖擊萬米深淵世界記錄，由“探索一號”和“探索二號”兩船配合進(jìn)行，其中“探索一號”為支持船，是“奮斗者”號的母船?！疤剿鞫枴笔潜Ｕ洗?，配載著全球唯一的“滄海”號無人深海著陸器。它攜帶著高清相機(jī)，可以進(jìn)行“全海深”4K超高清視頻的拍攝、采集和傳輸處理，不僅可以記錄“奮斗者”號的一舉一動(dòng)，并直播回傳萬里洋底的實(shí)時(shí)畫面給母船指揮所。

當(dāng)指揮艙發(fā)令“深潛開始”，“探索二號”先行施放“滄?！碧栂聺摰胶５?，選定進(jìn)行水下拍攝的主機(jī)位，又按照預(yù)先設(shè)置的自動(dòng)程序，將置于其內(nèi)部的移動(dòng)機(jī)器人“凌云”號喚醒，并通過自動(dòng)程序設(shè)計(jì)路徑運(yùn)動(dòng)到達(dá)預(yù)定水下拍攝的第二機(jī)位，以提供更多角度的照明。主角“奮斗者”號緊隨其后登場，開始向海底下潛，當(dāng)它坐底后通過聲學(xué)通信定位和探測雷達(dá)，在漆黑的海底找到并與“滄?！碧柡献鲗υ?，調(diào)整自己航向，從容地從“滄海”號的上方緩緩駛?cè)氘嬅嬷醒?，穩(wěn)坐鏡頭前，在“滄?！碧?、“凌云”號燈光照耀下，使得全世界第一次在漆黑的深?？吹搅恕皧^斗者”號創(chuàng)造世界記錄的矯健英姿。

人類想要進(jìn)入深海，水的壓力是永遠(yuǎn)相伴的敵人。在萬米海底，每平方米要承擔(dān)11000噸左右的壓力，相當(dāng)于手指上放一噸重的汽車。而載人艙是在水下為潛航員提供安全屏障的核心關(guān)鍵部件，它也標(biāo)志著一個(gè)國家載人潛水器的技術(shù)水平。

從國際載人深潛格局來看，自20世紀(jì)90年代起，美國、法國、日本、俄羅斯等國家一直掌握著大深度載人潛水技術(shù)。近30年來，這些國家大多數(shù)深潛器的載人艙都由一種叫“鈦64”的合金制造，這是用量最大、數(shù)據(jù)最全、使用經(jīng)驗(yàn)最豐富的一種鈦合金。但是到了“奮斗者”號，載人艙一方面要承受萬米海深的極端壓力，另一方面還要滿足搭載三人的更大尺寸球艙設(shè)計(jì)，在這樣的條件限制下，鈦64合金無法達(dá)標(biāo)。

要想解決載人艙材料難題，研制一種更高強(qiáng)度的新型鈦合金成了唯一出路。2014年，也就是“奮斗者”號立項(xiàng)的兩年前，中科院實(shí)施戰(zhàn)略先導(dǎo)科技專項(xiàng)，位于沈陽的金屬研究所負(fù)責(zé)對載人艙材料與制造開展調(diào)研論證和預(yù)先研究。為了研制“奮斗者”號的載人艙新材料，不同成分配比的鈦合金曾在中科院金屬所的這間車間里加工、實(shí)驗(yàn)。中科院金屬研究所研究員 馬英杰說：“將海綿鈦，和鋁、釩等混合在一起，通過大的壓力裝置，壓制成鈦合金的電極。然后放在熔煉爐里面，經(jīng)過多次真空熔煉，（可以）煉成鈦合金的鑄錠”?！皧^斗者”號載人艙的鈦合金材料要同時(shí)具有高強(qiáng)度和高韌性，這是材料科學(xué)領(lǐng)域的世界性難題，也是研究員馬英杰長期研究的科學(xué)方向。在強(qiáng)度和韌性達(dá)標(biāo)后，金屬所又解決了材料可焊性的問題，從2014年到2016年，通過兩年多的技術(shù)攻關(guān)，科研團(tuán)隊(duì)研制出一種全新的鈦合金—鈦62A，載人艙球殼的材料難題迎刃而解。

“海翼”“海燕”水下滑翔機(jī)

水下滑翔機(jī)是一種新型的水下機(jī)器人。由于其利用凈浮力和姿態(tài)角調(diào)整獲得推進(jìn)力，能源消耗極小，只在調(diào)整凈浮力和姿態(tài)角時(shí)消耗少量能源，并且具有效率高、續(xù)航力大（可達(dá)上千公里）的特點(diǎn)。雖然水下滑翔機(jī)的航行速度較慢，但其制造成本和維護(hù)費(fèi)用低、可重復(fù)使用、并可大量投放等特點(diǎn)，滿足了長時(shí)間、大范圍海洋探索的需要。水下滑翔機(jī)可以搭載各種傳感器，可以大范圍地觀測和獲取海水的溫度、鹽度、濁度、葉綠素、含氧量及洋流變化等信息，對開發(fā)海洋資源、預(yù)防災(zāi)害等都有重要作用。

“海翼”系列水下滑翔機(jī)由中國科學(xué)院沈陽自動(dòng)化研究所自主研發(fā)，是一種新概念水下機(jī)器人，通過調(diào)節(jié)自身浮力和姿態(tài)以實(shí)現(xiàn)在水中滑行，作業(yè)深度覆蓋300米至7000米，可連續(xù)工作幾十天至幾個(gè)月，航行范圍可達(dá)幾千公里，將收集到的海水溫度、鹽度、濁度、含氧量，以及海流強(qiáng)度和運(yùn)動(dòng)方向等數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)回傳至陸地?！昂Ｑ?X”水下滑翔機(jī)是在海洋試點(diǎn)國家實(shí)驗(yàn)室牽頭承擔(dān)的國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“深海關(guān)鍵技術(shù)與裝備”專項(xiàng)項(xiàng)目支持下，由天津大學(xué)團(tuán)隊(duì)在海洋試點(diǎn)國家實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)研發(fā)的新型萬米級輕型水下觀測系統(tǒng)，是譜系化“海燕”水下滑翔機(jī)深度譜系中重要的成員，可同步采集溫鹽、溶解氧、聲學(xué)和視頻資料，在海洋深淵科學(xué)研究方面具有重要的應(yīng)用價(jià)值。。

2005年10月，中國科學(xué)院沈陽自動(dòng)化研究所在國內(nèi)率先研制出了“海翼”水下滑翔機(jī)原理樣機(jī)，解決了滑翔機(jī)運(yùn)動(dòng)與驅(qū)動(dòng)機(jī)理、模塊化結(jié)構(gòu)、低阻外形優(yōu)化等一系列關(guān)鍵技術(shù)，并順利進(jìn)行了湖上試驗(yàn)。2017年3月，“海翼7000”創(chuàng)造了最深下潛6329米的紀(jì)錄，打破了此前由美國保持的水下滑翔機(jī)最大下潛深度世界紀(jì)錄，成為目前世界上安全下潛最深的水下滑翔機(jī)。2017年7月，“海翼”系列水下滑翔機(jī)圓滿完成“科學(xué)”號中科院海洋先導(dǎo)專項(xiàng)南海綜合調(diào)查航次第一航段科考任務(wù)，利用12臺“海翼1000”水下滑翔機(jī)開展了南海北部海洋動(dòng)力環(huán)境精細(xì)立體調(diào)查，實(shí)現(xiàn)了國內(nèi)最大規(guī)模的水下滑翔機(jī)集群組網(wǎng)觀測。2017年10月12日，“海翼1000”水下滑翔機(jī)再次突破，創(chuàng)造了91天續(xù)航時(shí)間和1884公里續(xù)航距離，將此前我國水下滑翔機(jī)續(xù)航力紀(jì)錄提升了一倍，使我國成為繼美國之后第二個(gè)具有跨季度自主移動(dòng)海洋觀測能力的國家。2018年10月，“海翼”7000米在馬里亞納海溝最大下潛深度達(dá)7076米。

2020年7月16日，青島海洋科學(xué)與技術(shù)試點(diǎn)國家實(shí)驗(yàn)室組織實(shí)施的“海燕-X”水下滑翔機(jī)萬米深淵觀測科學(xué)考察團(tuán)隊(duì)順利返航，在此次綜合科考中，我國深海水下滑翔機(jī)下潛觀測深度達(dá)到10619米，再破世界紀(jì)錄。具有中國自主知識產(chǎn)權(quán)的2臺萬米級“海燕-X”水下滑翔機(jī)開展了連續(xù)5天的綜合調(diào)查，共獲得觀測剖面45個(gè)，其中3000米級、6000米級和7000米級剖面各1個(gè)，萬米級剖面3個(gè)，分別下潛至10245米、10347米和10619米，再次打破了水下滑翔機(jī)的潛深世界紀(jì)錄。連續(xù)的萬米深度滑翔剖面，充分驗(yàn)證了“海燕-X”水下滑翔機(jī)在深淵環(huán)境下的工作可靠性，以及超高壓浮力精準(zhǔn)驅(qū)動(dòng)、輕型陶瓷復(fù)合耐壓殼體、多傳感協(xié)同控制等關(guān)鍵技術(shù)的自主攻關(guān)能力，標(biāo)志著中國在萬米水下滑翔機(jī)關(guān)鍵技術(shù)方面取得重大突破。

“海燕-X”水下滑翔機(jī)是目前國際上唯一能夠進(jìn)行萬米深淵觀測的水下滑翔機(jī)，它的成功研制開啟了水下滑翔機(jī)的萬米觀測應(yīng)用的新時(shí)代，實(shí)現(xiàn)了人類在萬米深海觀探測從點(diǎn)到持續(xù)剖面的歷史性跨越。水下滑翔機(jī)對于中國海洋環(huán)境監(jiān)測、資源勘查等具有重要的意義。

海洋作為人類共有資源、資產(chǎn)，作為共生環(huán)境依賴的新認(rèn)知，促使新海洋觀萌生，呼喚建立基于維護(hù)人類共同生存發(fā)展的海洋治理新秩序。不謀全局者，不足謀一域；不謀萬世者，不足謀一時(shí)。海洋強(qiáng)國、向海圖強(qiáng)是信念，也是在磨難中不斷成長奮起的中華民族的世代夙愿。而今，處在“兩個(gè)一百年”奮斗目標(biāo)歷史交匯點(diǎn)的中國巨輪再次揚(yáng)帆，我們向著深藍(lán)色的海洋起航，也正向著中華民族偉大復(fù)興的中國夢進(jìn)發(fā)。