這就是中國優(yōu)勢 | 科技優(yōu)勢（九）深海探測：中國萬米深潛次數(shù)和人數(shù)居世界首位

　　【導(dǎo)語】“可上九天攬月，可下五洋捉鱉，談笑凱歌還?！边@是一種豪情與詩意，也是當(dāng)今中國正創(chuàng)造的奇跡。中國人對未知的好奇、對探索的渴望、對困境的思考以及對美好未來的期待，推開了一扇扇嶄新世界的大門：空間探測、生物醫(yī)藥、人工智能、量子科學(xué)……中國科技創(chuàng)新的步伐從未停止。正如習(xí)近平總書記所說，一切偉大成就都是持續(xù)奮斗的結(jié)果，一切偉大事業(yè)都需要在繼往開來中推進(jìn)。新時代必將是大有可為的時代。

　　地球表面約71%的面積是海洋，如果說人類對太空的了解為10%，相較之下，人類對海洋的了解程度還不到5%。在人類從未踏足過的深海，現(xiàn)在也有中國人探索的身影。伴隨著“蛟龍”號、“深海勇士”號、“奮斗者”號、“海斗一號”等深海潛水器成功投入使用，飛速發(fā)展的深?？萍紝⑸詈Ｌ剿魍葡蛄饲八从械臒岫?。

2020年11月28日，“奮斗者”號全海深載人潛水器成功完成萬米海試并勝利返航。這標(biāo)志著我國具有了進(jìn)入世界海洋最深處開展科學(xué)探索和研究的能力。（圖源：中科院深?？茖W(xué)與工程研究所）

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，壓力便會增加10個大氣壓，故而深潛器建造難度頗大，電氣化、自動化程度高。目前，全世界可潛入6000米以上深度的載人深潛器僅有八艘，分別屬于中國、美國、法國、日本和俄羅斯。其中中國有“蛟龍”號、“深海勇士”號和“奮斗者”號三艘載人深潛器。

“蛟龍?zhí)枴痹隈R里亞納海溝創(chuàng)造了下潛7062米的中國乃至世界的載人深潛紀(jì)錄。（圖源：新華社）

　　中國載人深潛夢啟航于上世紀(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，雖然它只能下潛300米，但在那個年代，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)展計劃(863計劃)重大專項，“蛟龍”號載人深潛器的自行設(shè)計、自主集成研制工作啟動。最終歷時10年完成研制和海試工作。2012年，“蛟龍”號載人深潛器下潛至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掌握大深度載人深潛技術(shù)的國家。

　　“蛟龍”號成功后，有關(guān)方面于2009年立項研制中國第二代4500米級的載人潛器“深海勇士”號。2017年，“深海勇士”號在南海完成全部海上試驗任務(wù)，從研制立項到海試交付只用了短短8年，國產(chǎn)化程度達(dá)到95%，實現(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。

“深海勇士”號載人深潛試驗完成。（圖源：中新社）

　　在“深海勇士”號研制實現(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載人潛水器“奮斗者”號。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，十多年前，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成功

“海斗一號”是我國首臺作業(yè)型全海深自主遙控?zé)o人潛水器。（圖源：中科院沈陽自動化所）

　　隨著自動化和人工智能的發(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。由中科院沈陽自動化研究所主持研制的“海斗一號”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”不僅實現(xiàn)了實時數(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”可攜帶長距離光纖微纜，不僅擴(kuò)大了水下作業(yè)范圍，降低了對母船的要求，也減少了水面支持系統(tǒng)的體積和重量。

“海斗一號”高清拍攝海洋生物。（圖源：中科院沈陽自動化研究所）

　　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”在馬里亞納海溝10800米以深深淵海區(qū)成功實現(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”打破了多項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，近海底航行距離超過了14公里。

　　此外，“海斗一號”還首次在國際上對“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，并首次實現(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”在萬米海底連續(xù)工作超過10小時，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間的紀(jì)錄，并實現(xiàn)了萬米海底定點實時高清精細(xì)觀測。

中國科學(xué)家深海研究大發(fā)現(xiàn)

中國4500米載人潛水器及萬米深潛作業(yè)的工作母船“探索一號”科考船。（圖源：中科院深海科學(xué)與工程研究所）

　　中國在深海領(lǐng)域的發(fā)展起步較晚，但卻在短短十多年內(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)。

　　把“氣象站”和“實驗室”建在海底

　　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量轉(zhuǎn)為對海洋內(nèi)部的長期觀測。因為許多深海現(xiàn)象只有通過對海洋內(nèi)部的長期觀測才能發(fā)現(xiàn)。比如海洋災(zāi)害的預(yù)警，在最需要觀測的時候，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網(wǎng)絡(luò)的逐漸完善，中國也將“氣象站”和“實驗室”搬到了海底，可以不間斷地進(jìn)行長期現(xiàn)場觀測，無論有臺風(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)測預(yù)警及信息發(fā)布能力得到大幅提升。

科考隊員對西太平洋科學(xué)觀測網(wǎng)的潛標(biāo)進(jìn)行維護(hù)升級。（圖源：新華社）

　　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)”號科考船2016年深海熱液航次中，利用“發(fā)現(xiàn)”號深海ROV機(jī)器人上搭載的深海激光拉曼光譜原位探測系統(tǒng)首次在西太平洋一處熱液系統(tǒng)觀測到自然狀態(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，此次觀測到的超臨界二氧化碳中含有大量氮氣和有機(jī)組分?？蒲袌F(tuán)隊基于這項科研成果，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，富集大量氮氣，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，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，并從這個菌群中查出能明顯降解聚乙烯塑料的多個酶。

　　因為聚乙烯塑料目前在國際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實基礎(chǔ)。目前，該研究成果已成功申請國家發(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)了地面以上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?？茖W(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?！?strong>面對未知神秘的深海，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在我們面前展露。

　　(資料來源：新華社、中新社、央視新聞、科技日報、海外網(wǎng)、中國科學(xué)院、中國科學(xué)報)