海洋科考裝備“乘風破浪”

由最早開展海洋調查時的“望洋興嘆”到進入21世紀后的“百舸爭流”，中國的海洋科考裝備逐漸摸索出了一條從“跟跑”、“并跑”到“領跑”的創(chuàng)新之路。

“海二”：遠洋科考的“多面手”

17世紀的荷蘭，憑借強大的造船實力，坐上海洋貿易頭把交椅，成為“海上馬車夫”。與海洋相關的一切，都離不開船，海洋科研同樣如此。

“科考船是海洋科學考察的核心平臺，是科學家研究、認識海洋最重要的工具。”成為業(yè)內共識。

此次共享航次所使用的“海洋地質二號”船（以下簡稱“海二”）于2022年12月入列中國地質調查局廣州海洋地質調查局，是我國首艘由海工船改造的科考船。

初登“海二”，就會被它寬闊的后甲板吸引。在“海二”的后甲板上，擺放著許多科考集裝箱，這些集裝箱用途各不同，有的用來裝設備，比如地質絞車；有的是小型操控室，技術人員在里面操控科考設備；還有冷鏈集裝箱，用來儲存從海底取來的樣品。

這種模塊化科考負載是20世紀80年代末以來科考船設計的重要趨勢，主要是為了解決科考設備裝卸過程復雜的問題。通過在后甲板加裝集裝箱緊固底腳，“海二”可根據科考任務的不同，搭載存有不同裝備和儀器的集裝箱，實現(xiàn)科考任務的快速切換，既節(jié)約了船上空間，也提升了科考船作業(yè)的靈活性和通用性。“海二”寬闊的后甲板正順應了這一趨勢。

在后甲板“琳瑯滿目”的設備中，最惹眼的要數最大可提放150噸重物的巨型海工吊機。沉重的科考裝備想“起身干活”，需要靠海工吊機機械臂吊、提、移、放。

“150噸的海工吊機之所以重要，是它的投放能力基本可以覆蓋所有調查設備?！敝袊刭|調查局一級巡視員周昶告訴《中國報道》記者，歷數現(xiàn)役科考船，150噸的海工吊機也是極少見的。

此次共享航次部分科研團隊的設備沉重、體型巨大，“海二”是國內為數不多可滿足其設備布放需求的科考船。相比廣州海洋地質調查局的其他調查船，“海二”的歷史不算久，但入列后承擔了多項重大科考任務，除去本航次，“海二”今年已完成8個航次的任務。

除了出色的設備布放能力，“海二”的綜合調查能力也絲毫不遜色?！昂蠹装逵袥]有絞車、A型架，船底有沒有安裝多普勒流速剖面儀（ADCP）、多波束測深、淺地層剖面儀、超短基線等聲學裝備，是衡量一艘船綜合調查能力的重要標準?！敝荜聘嬖V《中國報道》記者。

周昶提到的聲學調查設備就安裝在“海二”船艙底部。

“這些海洋地球物理技術就像是給海洋做體檢。單波束可以測量水深，了解整體輪廓，類似量身高；淺地層剖面儀可以探測淺表層的地層，了解海底地質狀況，是給海洋‘做B超’；ADCP可根據不同水深設置不同的測量層數及層厚，對水體剖面流速流向情況進行監(jiān)控，是為海洋進行‘血液檢查’?！惫蚕砗酱渭夹g負責人張亞念告訴記者。

在電影《里斯本丸沉沒》中，導演方勵便是綜合運用聲吶、磁探儀等海洋地球物理技術，發(fā)現(xiàn)了東極島附近海域沉沒的“里斯本丸”號。類似的物探調查對于“海二”來說已是駕輕就熟。

周昶認為，“海二”是未來科考船建造的方向。從改造之初，“海二”就被希望兼容更多的海洋調查設備，為海洋調查設備提供試驗平臺、研發(fā)平臺和創(chuàng)新平臺。經過改造升級后，“海二”不僅具備為大洋鉆探船提供保障服務的能力，還可獨立完成環(huán)境評價、地質取樣、物探調查等海洋科考調查作業(yè)。同時，“海二”還沿襲了海工船的基因，具備承擔海底電纜敷設、深水打撈、飽和潛水、風電工程勘察等海工作業(yè)的能力，是真正的遠洋科考“多面手”。

科考船“乘風破浪”史

“海二”超前的設計理念并非一朝一夕所想，而是我國海洋科考船一步一個腳印探索60余年的結果。

20世紀50年代中期，我國開始將漁船、拖船、舊軍用輔助船等改造成海洋調查船，摸索積累近海調查的經驗，成為世界上第一批專門設計建造海洋調查船的國家之一。

20世紀60至70年代，為滿足國家遠程運載火箭發(fā)射試驗等國防工程和相關重大海洋專項的調查需求，我國有計劃地發(fā)展不同型號的遠洋調查船，開啟了自主設計和批量建造大型遠洋調查船時代。

以718工程為重要標志，中國海洋調查建設進入高峰期。至20世紀80年代末，我國逐漸裝備了從近岸級海洋調查船到大洋級調查船的綜合調查船、水文調查船、地質調查船等，包括“曙光”“奮斗”“向陽紅”系列調查船及“海洋四號”、“東方紅”號調查船，基本保障了到20世紀末中國經濟發(fā)展對各領域海洋調查任務的需求。

進入 21 世紀第二個10年，在“經略海洋、建設海洋強國”的戰(zhàn)略指引下，中國再次進入海洋調查船的發(fā)展高峰期。10年間，一批大型遠洋科考船，如“科學”“向陽紅”“東方紅”“大洋”和“雪龍”“海洋地質”系列科考船，陸續(xù)批復、設計、建造與交付。

據不完全統(tǒng)計，2010至2021年，中國新建海洋科考船的數量達到32艘，涌現(xiàn)出一大批世界先進水平的科考船，25000 噸級的“遠望7”號圓滿完成“天宮二號”、“嫦娥四號”、北斗衛(wèi)星等21次海上測控任務；國內首艘、世界第4艘獲得水下輻射噪聲最高等級SILENT-R證書的海洋綜合科考船“東方紅3”號挺進國際主流科考船行列；由我國自主設計建造的第一艘天然氣水合物綜合調查船“海洋地質六號”（原“海洋六號”）實施了中國第33次南極科考，實現(xiàn)了中國地質調查從深海大洋向極地冰海的歷史性跨越；自主設計的世界首艘專門針對天然氣水合物高精度勘探的六纜、短道距三維地震綜合物探調查船“海洋地質八號”船，為我國海域天然氣水合物勘探開發(fā)提供了強有力的支撐；全球首艘具備艏艉雙向破冰技術的極地科考破冰船“雪龍2”號成功首航南北兩極，填補了中國極地科考重大裝備領域的空白。

我國目前主要有海洋綜合、專業(yè)和特種三大類科考船。其中，專業(yè)科考船包括地球物理調查船、水聲調查船、漁業(yè)科考船、地質調查船、氣象觀測船等；特種科考船包括極地科考破冰船、大洋鉆探科考船、航天測量船、裝備試驗船等。

歷經艱辛，中國海洋科考船終于從世界舞臺的邊沿走到了中央，逐步投身到建設海洋強國的戰(zhàn)略征程中。10余年間，中國幾乎以最短的時間和最快的速度緩解了我國20世紀80年代一批主力調查船即將退役與當前日益增長的科考調查任務之間的矛盾，基本滿足了我國近海、中海、遠海、南北極的海洋科考需求。

共享航次項目負責人、廣州海洋地質調查局海洋技術方法研究所副所長陳宗恒所在的廣州海洋地質調查局也在此10余年間快速成長，發(fā)展成如今擁有8條科考船的國際一流調查船隊，并配備有深海鉆探裝備、6000米級深海遙控潛水器（ROV）、高分辨率地震系統(tǒng)、深拖系統(tǒng)等一系列先進深海裝備，構建起“空天海潛地”立體綜合探測觀測監(jiān)測體系。

周昶指出，如今，中國海洋調查船的設計在追求功能全面的同時，開始思考提升利用效率與經濟性。例如，盡量減少固定搭載，節(jié)約成本、提高效率，擴大甲板面積，增強布放能力，讓科考船可以按需搭載設備，而不是只能滿足單一功能。

工欲善其事，必先利其器

過去幾十年，全球海洋科考裝備研發(fā)取得了廣泛應用，中國也由最早開展海洋調查時的“望洋興嘆”進入到如今的“百舸爭流”。不僅是我國自主研制的多艘海洋科考船，各類海洋運載器、海洋潛浮標、海洋衛(wèi)星和飛行器等重大科考裝備都逐步進入世界先進行列。

相關統(tǒng)計顯示，2010年至2020年間，我國的海洋裝備成熟型號從過去幾十年間的10余型猛增到10年間的30型以上。

陳宗恒對其中海洋深潛器的巨變感受尤為明顯。作為無人遙控潛水器（ROV）“海馬”號項目的親歷者，陳宗恒告訴記者，2008年“海馬”號項目正式啟動時就定下兩個關鍵指標，一是最大作業(yè)水深4500米，這個深度可以覆蓋我國絕大多數海域；另一個關鍵指標是國產化率達到90%以上。

“最難的是如何讓這么多部件都能扛住4500米水深的壓力，這個深度，一個小指頭承受的壓力都有幾噸重?！标愖诤慊貞浀溃瑑H一個最普通的照明燈，團隊就設計了多種外形方案，試驗了幾十種工藝和結構，進行了上百次試驗，才找到最合適的材料、工藝和結構，研發(fā)出高亮度的水下照明燈。

2014年，“海馬”號終于走出實驗室開始海試?！昂６睂Ш截撠熑宋虡s峰回憶，剛開始海試時，“海馬”號還只是盡可能在白天作業(yè)，在試驗過程中，也不斷出現(xiàn)各種問題。經過4個航次、17次下潛的海上試驗后，“海馬”號成功通過驗收，設備性能得到提升，作業(yè)團隊的經驗也更加豐富。對現(xiàn)在的“海馬”號而言，白天連著夜晚作業(yè)已是常態(tài)，應用領域也更加廣泛。

“ROV對科考作業(yè)的幫助很大，之前海下的作業(yè)會出現(xiàn)丟設備的情況。有了ROV后，基于大致方位，ROV帶著攝像頭、聲吶下海，基本上都可以找到丟失的設備?！蔽虡s峰說。

不僅是海洋科考裝備，近年，我國以造船為首的整個海洋裝備產業(yè)實現(xiàn)跨越發(fā)展。工業(yè)和信息化部今年年初發(fā)布的數據顯示，我國造船業(yè)三大指標連續(xù)14年位居世界第一。三大指標分別是造船完工量同比增長11.8%、新承接訂單量同比增長56.4%、手持訂單量同比增長32.0%。我國也是全球唯一一個三大指標實現(xiàn)全面增長的國家，并且所有指標第一次實現(xiàn)兩位數增長。同時，三大指標占國際市場份額分別是50.2%、66.6%和55.0%，首次全部超過50%。

從“跟跑”、“并跑”到“領跑”，以造船為首的整個海洋裝備產業(yè)的跨越發(fā)展，在業(yè)內人士看來，對我國高端裝備制造產業(yè)以及戰(zhàn)略安全保障而言都意義重大。