科技揚(yáng)帆，引領(lǐng)海洋探索挺進(jìn)深藍(lán)

何亮

加快建設(shè)海洋強(qiáng)國，用好海洋資源稟賦，離不開科技的重要支撐。保護(hù)海洋生態(tài)環(huán)境，要強(qiáng)化基礎(chǔ)研究，摸清海洋“家底”；開發(fā)海洋資源，要緊密貼合科考一線對(duì)技術(shù)和裝備的迫切需求，集中優(yōu)勢(shì)力量打造更多“國之重器”。唯有實(shí)現(xiàn)海洋科技自立自強(qiáng)，將科研突破和應(yīng)用創(chuàng)新匯聚為挺進(jìn)深藍(lán)的強(qiáng)國力量，才能讓我們的目光觸及更深更遠(yuǎn)的海洋世界。

2022年12月18日，在廣州市南沙區(qū)，我國首艘深海萬米大洋鉆探船實(shí)現(xiàn)船體貫通，這標(biāo)志著我國深海探測(cè)領(lǐng)域重大裝備建設(shè)邁出關(guān)鍵一步。

這艘預(yù)計(jì)2024年完成交付的大洋鉆探船，激起國人的期待：未來，以大洋鉆探船為標(biāo)志的“國之重器”，將推動(dòng)我國深海科技再創(chuàng)高峰。

“雙龍?zhí)綐O”，打造海上移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室

人類對(duì)深海的認(rèn)識(shí)、探索與開發(fā)隨著海洋裝備技術(shù)的進(jìn)步而不斷深化。我國經(jīng)略海洋，實(shí)施極地大洋科學(xué)考察（以下簡(jiǎn)稱科考），必須裝備先行。

2022年10月26日，“雪龍2”號(hào)極地科考船從中國極地考察國內(nèi)基地碼頭出發(fā)，正式開啟了中國第39次南極科考之行。5天之后，搭載第二批南極科考隊(duì)員的“雪龍”號(hào)啟航，再次開啟中國“雙龍?zhí)綐O”之旅。

“在越來越多先進(jìn)新裝備的助力下，我國極地科考事業(yè)已建立起‘海陸空立體推進(jìn)的格局。”哈爾濱工程大學(xué)副校長(zhǎng)殷敬偉長(zhǎng)期從事極地聲學(xué)技術(shù)研究，他在接受科技日?qǐng)?bào)記者采訪時(shí)表示，30年間，中國極地科考事業(yè)白手起家，打造出“兩船六站一基地”的極地考察保障格局。

“雪龍2”號(hào)是我國第一艘自主建造的極地科考破冰船，也是世界上首艘具備雙向破冰能力的破冰船。超強(qiáng)的破冰能力，讓更多的科考設(shè)施、補(bǔ)給物資得以運(yùn)入南極陸緣冰區(qū)和南極大陸?！八拖褚蛔Ｉ弦苿?dòng)實(shí)驗(yàn)室，駛?cè)朐S多過去無法到達(dá)的海域。”殷敬偉說。

截至2021年9月28日，中國已完成12次北極科考。但是，中國是北極域外國家，深海極地相關(guān)研究工作起步較晚，資源保障能力也受到了一定程度的制約，在極地科學(xué)技術(shù)研究、極地裝備開發(fā)、深海極地探測(cè)等領(lǐng)域還存在諸多薄弱環(huán)節(jié)和能力缺失。

殷敬偉告訴科技日?qǐng)?bào)記者，盡管當(dāng)前我國已經(jīng)實(shí)現(xiàn)“雙龍?zhí)綐O”，但是我國尚不具有核動(dòng)力破冰船以及能夠在極地破冰出水的水下裝備，冰下海洋信息技術(shù)也很薄弱。此外，受限于北極惡劣的海上氣象、地理和高緯地磁環(huán)境，北極冰下大深度水體和海底地球物理的探測(cè)手段有限，我國仍須依據(jù)深海極地科考急需的技術(shù)與裝備的要求，遴選優(yōu)先發(fā)展方向，集中優(yōu)勢(shì)力量，合理配置資源，突破關(guān)鍵技術(shù)與裝備的限制。

“神獸潛?！?，開掘海底資源寶藏

2021年4月7日23時(shí)，一只高7.6米、“腰圍”10米、體重12噸的龐大“神獸”，悄悄潛入了南海水下2000米。

這只“神獸”，是我國自主研發(fā)的“海牛Ⅱ號(hào)”海底大孔深保壓取芯鉆機(jī)系統(tǒng)。此次，“海牛Ⅱ號(hào)”臥在南海海床上，鉆機(jī)成功下鉆231米，刷新了世界深海海底鉆機(jī)的鉆深紀(jì)錄，標(biāo)志著我國在這一技術(shù)領(lǐng)域達(dá)到世界領(lǐng)先水平。

海底鉆機(jī)是開展海洋地質(zhì)及環(huán)境科學(xué)研究、進(jìn)行海洋礦產(chǎn)資源勘探和海底工程地質(zhì)勘查必備的高技術(shù)裝備?！昂Ｅ＂蛱?hào)”的目標(biāo)是研制作業(yè)水深不少于2000米、鉆進(jìn)深度不低于200米、保壓成功率不低于60%的海底大孔深保壓取芯鉆機(jī)系統(tǒng)。

“它是目前世界上唯一一臺(tái)海底鉆深大于200米的深海海底鉆機(jī)?！薄昂Ｅ＂蛱?hào)”研發(fā)團(tuán)隊(duì)成員、湖南科技大學(xué)教授金永平說。

大洋深處蘊(yùn)藏著豐富的礦產(chǎn)、油氣和生物資源，但人類對(duì)海底資源的開發(fā)利用仍處在起步階段?？扇急晒υ嚥?，是人類對(duì)海底資源開發(fā)利用的關(guān)鍵一步。

在特殊的海底溫度和壓力下，可燃冰呈“冰”狀。一旦離開適宜的溫度和壓力，它就會(huì)變成氣體揮發(fā)。因此，普通深海鉆機(jī)不適用于可燃冰取樣工作。只有在保持近乎同等溫度和壓力的狀態(tài)下，才能高取樣率地將可燃冰取出。這就需要研制保壓取芯勘探系統(tǒng)。

“研制成功后，預(yù)計(jì)鉆進(jìn)深度將達(dá)234米，能充分滿足可燃冰勘探需求?！被厥籽邪l(fā)過往，金永平告訴科技日?qǐng)?bào)記者，對(duì)團(tuán)隊(duì)而言，完成上述目標(biāo)，至少要實(shí)現(xiàn)兩個(gè)突破：一是從60米到234米的鉆進(jìn)深度的突破，二是海底保壓取芯技術(shù)的突破。

如今，“海牛Ⅱ號(hào)”已在我國多個(gè)海域開展了可燃冰的勘探，還為海上油氣井場(chǎng)和海上風(fēng)電場(chǎng)的地質(zhì)勘查提供服務(wù)。

深海礦產(chǎn)、油氣資源的開發(fā)是一個(gè)龐大的系統(tǒng)工程。瞄準(zhǔn)未來的發(fā)展，金永平告訴記者，在深海極端惡劣的環(huán)境中，技術(shù)裝備的可靠性與無人值守作業(yè)間的協(xié)同配合將是科研人員攻關(guān)的方向之一。更為重要的是，由于目前人類對(duì)深海的生態(tài)環(huán)境認(rèn)知有限，迄今還沒有商業(yè)化開采可燃冰的經(jīng)驗(yàn)，還需加大關(guān)于人類行為對(duì)深海環(huán)境影響的程度和強(qiáng)度的評(píng)估。

摸清“家底”，筑牢海洋生態(tài)保護(hù)根基

在位于福建晉江的深滬灣海底古森林遺跡自然保護(hù)區(qū)，保存著有7000多年歷史的海底古森林。

作為全國唯一、世界罕見的珍稀地質(zhì)資源，深滬灣海底古森林被設(shè)定為國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)?？蒲腥藛T從摸清“家底”開始，對(duì)海底古森林遺跡開展科研監(jiān)測(cè)，為保護(hù)海洋生態(tài)環(huán)境提供保障。

“這是科技服務(wù)海洋生態(tài)環(huán)境保護(hù)的一個(gè)典型案例?！敝袊茖W(xué)院海洋研究所研究員李新正表示，過去五年，我國海洋生態(tài)環(huán)境保護(hù)的成果主要體現(xiàn)在海洋保護(hù)區(qū)的建設(shè)和敏感區(qū)域的生態(tài)修復(fù)工程上。

“從海岸向深遠(yuǎn)海延伸，人類對(duì)海洋生態(tài)環(huán)境的了解越來越少，也越來越迫切，精準(zhǔn)而全面的海洋調(diào)查，成為實(shí)施海洋生態(tài)保護(hù)最基礎(chǔ)、最關(guān)鍵的一步?！崩钚抡f。

在深海，地理環(huán)境極為特殊，99%的微塑料可能已到達(dá)深海，并隨著洋流分布在深海底部的沉積物中。過往的深海探測(cè)中，持久性有機(jī)污染物、內(nèi)分泌干擾物等已在馬里亞納海溝被發(fā)現(xiàn)，人類活動(dòng)為深海環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)帶來嚴(yán)重影響。

除此之外，氣候變化是當(dāng)前海洋生態(tài)面臨的另一個(gè)嚴(yán)重威脅。李新正通過科研調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在東海近岸大型底棲生物群落中有一條新路徑。此前只在外海才能見到的一些物種出現(xiàn)在這條路徑上，而且本地物種都向兩側(cè)退卻，形成一個(gè)形似“三明治”的大型底棲生物群落結(jié)構(gòu)。李新正告訴記者，這是氣候變暖影響我國近海生態(tài)系統(tǒng)的典型案例。

“由于氣候變暖，海水升溫，黑潮暖流的實(shí)力不斷增強(qiáng)，源源不斷的外海生物成分被帶到東海近海，沖擊了原有的土著種的生存環(huán)境?！崩钚抡硎尽?/p>

人類活動(dòng)與氣候變化在加速海洋生態(tài)的演變，應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，亟須更全面地摸底調(diào)查。李新正建議，加強(qiáng)海洋生物基礎(chǔ)調(diào)查制度建設(shè)，細(xì)化海洋生物科學(xué)數(shù)據(jù)門類，通過完善海洋保護(hù)區(qū)內(nèi)海洋生物多樣性保護(hù)，帶動(dòng)我國整體海洋生態(tài)環(huán)境的治理。