入地篇:“蛟龙”入海,探秘“龙宫”
2012-09-08马云川
本刊实习记者 马云川
入地篇:“蛟龙”入海,探秘“龙宫”
本刊实习记者 马云川
2012年6月30日,在马里亚纳海沟进行7000米海试第六次下潜的“蛟龙”号成功返回母船。此次下潜深度达7062米,不仅创造了我国载人深潜的新纪录,也使我国具备了在全球99.8%的海洋深处开展科学研究和资源勘探能力,成为继美、日、法、俄之后第五个掌握载人深潜技术的国家。
海试试验:战略意义重大
6月21日,以“走向深海——海洋能源中国策”为主题的“新闻中国”论坛在京举办。在论坛上,国土资源部油气资源战略研究中心副主任车长波说,2011年我国油气产量分别为2.03亿吨和1031亿方,分别列世界第四和第六位。但我国石油消费也快速增长,2011年为4.7亿吨,天然气消费为1294亿立方米,因此,随着我国经济的不断发展,油气不足的压力会越来越大。但另一方面,我国的海洋资源尤其是丰富的深海资源得不到有效的开发利用,包括70万平方公里油气资源沉积盆地。其中,石油资源量估计为240亿吨左右,天然气资源量估计为14万亿立方米,还有大量的天然气水合物资源,即最有希望在本世纪成为油气替代能源的“可燃冰”。
因此,加强海洋深潜研究,提高深海科考和资源调查活动的能力,维护我国国家主权和保障海洋权益,合理开发和利用海洋资源尤其深海资源以及带动材料、水声通信等相关产业的快速发展,缓解我国的石油短缺等均具有重大的意义。
我国的深潜试验始于改革开放以后,是在一穷二白的基础上发展起来的。2002年,科技部将“蛟龙”号载人深潜器研制列为了国家863计划重大专题,启动了“蛟龙”号载人深潜器的自行设计、自主集成的研制工作。
2009年8月,“蛟龙”载人深潜器开始了下潜试验,即1000米和3000米级海试,取得了巨大的成功。
七千米海试
本次7000米海试开始于6月15日,试潜地点在马里亚纳海沟,北纬11°20,东经142°11.5。据海试现场的副总指挥崔维成介绍说,第一次下潜的潜航员为叶聪、杨波,目标是达到2011年5000米海试时的整体技术状态,同时全面验证潜水器的功能和性能,检验潜水器在经过技术改进后的状态。此次下潜深度为6671米。
6月19日,“蛟龙”号进行了第二次下潜试验。试验的主要内容是开展近底巡航、照相、摄像海底微地形地貌测量,并坐底完成沉积物及海水取样、标志物布放等作业,最大下潜深度达到6965米。“蛟龙”号海试现场总指挥刘峰介绍说,在本次下潜中,“蛟龙”号的可调压载系统无法正常实现排水功能,预计需要一天时间彻查故障原因,进而排除故障并完成潜水器的例行维护。
6月22日,“蛟龙”号进行了第三次下潜试验。据深海试验指挥部发布的信息,此次下潜才海底作业近3个消失,6次坐底,取得了3个水样,3个沉积物样并拍摄到了海底生物,而最大的下潜深度达到了6963米,但此次的上浮速度比往常慢,比预定时间晚了近1个小时,原因可能是可调压载系统出现故障导致上浮速度变慢。
6月24日,“蛟龙”号进行了第四次下潜试验,3位潜航员叶聪、杨波、刘开周。此次下潜深度首次突破7000米大关,达到了7020米,创造了我国载人深潜的新纪录,而“蛟龙”号的设计深度即7000米,具备深海探矿、海底高精度地形测量、可疑物探测与捕获、深海生物考察等功能,理论上它的工作范围可覆盖全球99.8%的海洋区域。
6月27日,“蛟龙”号进行了第五次下潜试验,最大深度达到7062米。此次下潜取得3个水样,2个沉积物样,1个生物样品,进行了测深侧扫等试验。此外通过布放生物诱饵,吸引了很多海底生物,借机抓拍了很多照片,完成了全流程验证计划。
6月30日,“蛟龙”号进行了第六次下潜试验,也是最后一次下潜。本次下潜是在6900-7000米范围内,即距离海底只有2-3米处航行,以进行海底沉积物和矿物的取样、诱捕海底生物。
海试试验完全结束以后,蛟龙号将进入试验性应用阶段。
“蛟龙”号:实现三大技术突破
参与控制系统研发的中科院沈阳自动化所水下机器人研究中心主任王晓辉介绍说,近底自动航行和悬停定位、高速水声通信、充油银锌蓄电池容量是“蛟龙”号的三大技术突破:
首先,稳定性好。它具备自动航行功能,驾驶员设定好方向后,可以放心进行观察和科研。“蛟龙” 号现在可以完成三种自动航行:自动定向航行。驾驶员设定方向后,“蛟龙号”可以自动航行,而不用担心跑偏;自动定高航行,可以让“蛟龙号”轻而易举地在复杂海底环境中航行,避免出现碰撞;自动定深功能,可以让“蛟龙号”保持与海面固定距离。
其次,可以实现悬停定位。一旦在海底发现目标,“蛟龙号”不需要像大部分国外深潜器那样坐底作业,而是由驾驶员行驶到相应位置, “定住”位置,与目标保持固定的距离,方便机械手进行操作。在海底洋流等导致“蛟龙号”摇摆不定,机械手运动带动整个潜水器晃动等内外干扰下,能够做到精确地“悬停”,令人称道。在已公开的消息中,尚未有国外深潜器具备类似功能。
最后,深海通信靠“声”不靠“电磁”。陆地通信主要靠电磁波,速度可以达到光速。但这一利器到了水中却没了用武之地,电磁波在海水中只能深入几米。科学家研发了具有世界先进水平的高速水声通信技术,“蛟龙号”潜入深海数千米,采用声纳与母船保持联系。
刘保华:须大力发展深海技术
目前,在全球能源形势日趋紧张的情况下,海洋能源资源已经成为了世界海洋开发与利用的重点,据《经济参考报》报道,海洋蕴藏了全球超过70%的油气资源,全球深水区最终潜在石油储量高达1000亿桶,深水是世界油气的重要接替区。近十年来,人们新发现的探明储量在1亿吨以上的油气田70%都在海上,其中一半以上又位于深海。因此进行深海研究与探测对于世界各国的可持续发展具有重要的意义。
国家深海基地管理中心主任刘保华介绍说,1000米以上的深海占整个海洋的49%以上,这里蕴藏着丰富的多金属锰结核、富钴结壳和热液硫化物等金属矿产资源,石油、天然气和可燃冰等深海气资源以及贻贝、管虫、磷虾等深海生物基因资源,这些都是人类未来发展必不可少的战略性资源。同时深海在地球科学、生命科学、环境科学等许多领域具有重大的科学研究价值。
资料链接:发达国家下潜深度
美国:美国于第二次世界大战以后率先进入这一领域,成为载人深潜领域的领先者。1964年6月5日下潜的“里亚斯特”号深潜器,下潜深度为10916米,是世界上迄今为止的最大深度。
俄罗斯:俄罗斯拥有世界上最多的载人深潜器。最著名的即“和平一号”和“和平二号”两艘6000米级深潜器。2009年8月1日,时任俄罗斯总理的普京即搭乘“和平一号”至贝加尔湖考察“可燃冰”。
日本:1989年,日本建成了潜深为6500米的载人潜水器。其特点是装有三维水声成像等先进的观察装置,可旋转的采样篮使操作人员可以在两个观察窗下进行取样。这是其他潜水器做不到的。
法国:法国1985年研制成的“鹦鹉螺”号潜水器最大下潜深度可达6000米,累计下潜了1500多次,完成过多金属结合区域,深海海底生态等调查,以及沉船、有害废料等搜索任务。