“深海勇士”號(hào)。

中國載人深潛不斷刷新紀(jì)錄

《海底兩萬里》扉頁有句話：“比天空更深的是海洋。”我們的征途除了星辰，還有大海。不過長久以來，大部分人對(duì)于海洋的了解僅僅浮于表面，而水深超過200米的海域，即被定義為深海。開發(fā)利用深海必然離不開深海裝載裝備，深潛技術(shù)是進(jìn)行海洋開發(fā)必要手段，它由深潛器、工作母船（水面支援船）和陸上基地組成一個(gè)完整系統(tǒng)，深潛器是該系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。

海水深度每增加100米，壓力便會(huì)增加10個(gè)大氣壓，故而深潛器建造難度頗大，電氣化、自動(dòng)化程度高。目前，全世界可潛入6000米以上深度的載人深潛器僅有8艘，分別屬于中國、美國、法國、日本和俄羅斯。其中中國有“蛟龍”號(hào)、“深海勇士”號(hào)和“奮斗者”號(hào)3艘載人深潛器。

中國載人深潛夢(mèng)啟航于上世紀(jì)70年代。1971年，深潛救生艇研制工作組即“7103研制工作組”成立。1986年，中國第一艘載人潛水器“7103救生艇”研制成功。當(dāng)時(shí)，雖然它只能下潛300米，但在那個(gè)年代，是屬于較先進(jìn)的救援型載人潛水器。

2002年，深海載人潛水器研制被列為國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃（863計(jì)劃）重大專項(xiàng)，“蛟龍”號(hào)載人深潛器的自行設(shè)計(jì)、自主集成研制工作啟動(dòng)。最終歷時(shí)10年完成研制和海試工作。2012年，“蛟龍”號(hào)載人深潛器下潛至7062米，刷新了世界同類作業(yè)型潛水器最大下潛深度紀(jì)錄。這也讓中國成為世界上第五個(gè)掌握大深度載人深潛技術(shù)的國家。

“蛟龍”號(hào)成功后，有關(guān)方面于2009年立項(xiàng)研制中國第二代4500米級(jí)的載人潛器“深海勇士”號(hào)。2017年，“深海勇士”號(hào)在南海完成全部海上試驗(yàn)任務(wù)，從研制立項(xiàng)到海試交付只用了短短8年，國產(chǎn)化程度達(dá)到95%，實(shí)現(xiàn)了中國深海裝備由集成創(chuàng)新向自主創(chuàng)新的歷史性跨越。

以深淵進(jìn)入技術(shù)、深淵探測(cè)技術(shù)為代表的深海技術(shù)，代表了當(dāng)前國際深海工程技術(shù)的頂級(jí)水平；以地淵地學(xué)、深淵生命科學(xué)為代表的深淵科學(xué)研究，代表了當(dāng)前國際深?？茖W(xué)研究的最新前沿。

在“深海勇士”號(hào)研制實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)突破之后，也就是2016年中國就開始同步研制萬米級(jí)載人潛水器“奮斗者”號(hào)。它融合了之前兩代深潛裝備的“優(yōu)良血統(tǒng)”，不僅采用了安全穩(wěn)定、動(dòng)力強(qiáng)勁的能源系統(tǒng)，還擁有更加先進(jìn)的控制系統(tǒng)和定位系統(tǒng)，以及更加耐壓的載人球艙和浮力材料。2020年，“奮斗者”號(hào)在兩艘母船護(hù)衛(wèi)下，在地球最深處的西太平洋海域成功坐底，以近10909米的深度宣告中國正邁向國際深潛設(shè)施制造前列。

難以想象，10多年前，中國載人深潛的能力只能到達(dá)水下600米，如今已經(jīng)可以潛入水深10909米的馬里亞納海溝底部。中國人駕駛自己的潛水器可以自由到達(dá)大洋任何深度并開展科學(xué)考察，2021年中國深海下潛次數(shù)有170多次，占世界一半以上，其中“奮斗者”號(hào)共完成21次萬米下潛，已有27位中國科學(xué)家通過“奮斗者”號(hào)到達(dá)全球海洋最深處，中國萬米深潛次數(shù)和人數(shù)均居世界首位。

中國無人深潛取得世界級(jí)成功

隨著自動(dòng)化和人工智能的發(fā)展，探索深海也可以不用人類親自下潛。無人潛水器也叫“水下機(jī)器人”，主要有三類：遙控潛水器（ROV）、自主潛水器（AUV）和混合式潛水器。由中科院沈陽自動(dòng)化研究所主持研制的“海斗一號(hào)”就是中國最具代表性的先進(jìn)混合式潛水器，入選了2020年兩院院士評(píng)選的“中國十大科技進(jìn)展新聞”。

與自主潛水器相比，“海斗一號(hào)”不僅實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交互，還可以完成水下輕作業(yè)，提升機(jī)器人的作業(yè)能力。與遙控潛水器相比，“海斗一號(hào)”可攜帶長距離光纖微纜，不僅擴(kuò)大了水下作業(yè)范圍，降低了對(duì)母船的要求，也減少了水面支持系統(tǒng)的體積和重量。

在去年10月結(jié)束的馬里亞納海溝深淵科學(xué)考察中，“海斗一號(hào)”在馬里亞納海溝10800米以深深淵海區(qū)成功實(shí)現(xiàn)了多次萬米下潛及科考應(yīng)用，刷新了中國無人潛水器最大下潛深度紀(jì)錄。在無纜自主模式下，“海斗一號(hào)”打破了多項(xiàng)無人潛水器的世界紀(jì)錄，包括最大下潛深度達(dá)10908米，海底連續(xù)作業(yè)超過9小時(shí)，近海底航行距離超過了14公里。

此外，“海斗一號(hào)”還首次在國際上對(duì)“挑戰(zhàn)者深淵”西部凹陷區(qū)進(jìn)行了大范圍、全覆蓋聲學(xué)巡航探測(cè)，并首次實(shí)現(xiàn)了無纜無人潛水器自主模式萬米坐底并連續(xù)拍攝高清視頻影像。在自主遙控混合模式下，“海斗一號(hào)”在萬米海底連續(xù)工作超過10小時(shí)，達(dá)到國際先進(jìn)水平，創(chuàng)造了中國潛水器萬米海底最長工作時(shí)間的紀(jì)錄，并實(shí)現(xiàn)了萬米海底定點(diǎn)實(shí)時(shí)高清精細(xì)觀測(cè)。

中國科學(xué)家深海研究大發(fā)現(xiàn)

中國在深海領(lǐng)域的發(fā)展起步較晚，但卻在短短10多年內(nèi)經(jīng)歷了高速發(fā)展。目前，中國深海探索的范圍從太平洋推進(jìn)到南北兩極，并深入到馬里亞納海溝的最深處。隨之而來的，就是中國深海探索和科學(xué)研究的大爆發(fā)。

當(dāng)前世界海洋科學(xué)正在經(jīng)歷轉(zhuǎn)型：從海面船只的短暫測(cè)量轉(zhuǎn)為對(duì)海洋內(nèi)部的長期觀測(cè)。因?yàn)樵S多深?，F(xiàn)象只有通過對(duì)海洋內(nèi)部的長期觀測(cè)才能發(fā)現(xiàn)。比如海洋災(zāi)害的預(yù)警，在最需要觀測(cè)的時(shí)候，船只卻無法抵近。所以從上世紀(jì)90年代起，國際海洋界開始探索將傳感器放到海底，掀起了建設(shè)海底觀測(cè)網(wǎng)的熱潮。

隨著以深海潛標(biāo)為代表的西太平洋深海觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)的逐漸完善，中國也將“氣象站”和“實(shí)驗(yàn)室”搬到了海底，可以不間斷地進(jìn)行長期現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)，無論有臺(tái)風(fēng)還是地震都可以連續(xù)運(yùn)作。由此，中國海洋災(zāi)害的監(jiān)測(cè)預(yù)警及信息發(fā)布能力得到大幅提升。

首次在自然界發(fā)現(xiàn)超臨界二氧化碳

中科院海洋研究所研究員閆軍和孫衛(wèi)東課題組合作，在“科學(xué)”號(hào)科考船2016年深海熱液航次中，利用“發(fā)現(xiàn)”號(hào)深海ROV機(jī)器人上搭載的深海激光拉曼光譜原位探測(cè)系統(tǒng)首次在西太平洋一處熱液系統(tǒng)觀測(cè)到自然狀態(tài)下超臨界二氧化碳流體的噴發(fā)。超臨界二氧化碳是指維持在臨界溫度及臨界壓力以上的、氣態(tài)和液態(tài)平衡共存的二氧化碳流體。這是全球首次在自然界中發(fā)現(xiàn)超臨界的二氧化碳。

而令人驚喜的是，此次觀測(cè)到的超臨界二氧化碳中含有大量氮?dú)夂陀袡C(jī)組分?？蒲袌F(tuán)隊(duì)基于這項(xiàng)科研成果，提出了新的地球生命起源假說：在地球早期，原始大氣有超過100大氣壓的二氧化碳，在原始海洋形成以后，在海洋與大氣交界面形成了超臨界二氧化碳層，富集大量氮?dú)?，并與海水和露出海表面的巖石礦物結(jié)合，催化產(chǎn)生有機(jī)物，成為地球上早期生命源頭。

發(fā)現(xiàn)有效降解塑料垃圾的海洋微生物菌群

中科院海洋研究所的孫超岷團(tuán)隊(duì)，在采集自深海海底的沉積物中，首次發(fā)現(xiàn)了可以有效降解塑料垃圾的海洋微生物菌群，并從這個(gè)菌群中查出能明顯降解聚乙烯塑料的多個(gè)酶。

因?yàn)榫垡蚁┧芰夏壳霸趪H上極為缺乏能有效降解的微生物和酶類，該研究成果為下一步研究聚乙烯降解機(jī)制及發(fā)展聚乙烯降解生物制品奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。目前，該研究成果已成功申請(qǐng)國家發(fā)明專利。

自人類第一次進(jìn)入太空以來，已有600多人抵達(dá)地面以上100千米外的太空，但僅有40余人造訪過海面以下10千米的海底世界。中科院深海科學(xué)與工程研究所研究員彭曉彤曾這樣寫道：“以深淵進(jìn)入技術(shù)、深淵探測(cè)技術(shù)為代表的深海技術(shù)，代表了當(dāng)前國際深海工程技術(shù)的頂級(jí)水平；以地淵地學(xué)、深淵生命科學(xué)為代表的深淵科學(xué)研究，代表了當(dāng)前國際深?？茖W(xué)研究的最新前沿。”面對(duì)未知神秘的深海，中國科學(xué)家們的探索一直在繼續(xù)，或許未來某日，更加廣袤無垠的世界會(huì)在我們面前展露。

◎ 來源| 綜合 新華社、中新社、央視新聞、科技日?qǐng)?bào)、海外網(wǎng)、中國科學(xué)院、中國科學(xué)報(bào)