新技术新装备助力“深海捞”

刘朝晖

5月31日 ，潜航员为“深海勇士”号载人潜水器解开与“探索一号”科考船相连的缆绳，为“深海勇士”号载人潜水器下潜考古调查做准备。

近日，由国家文物局考古研究中心、中国科学院深海科学与工程研究所、中国（海南）南海博物馆联合组成的深海考古队搭乘“探索一号”科考船，在南海西北陆坡一号、二号沉船遗址海域进行第一阶段调查，开启了中国深海考古的新篇章。

“探索一号”科考船上的“深海勇士”号载人潜水器从水下拍摄回来的画面显示，一片漆黑的1500米深的南海海底，大量已经沉睡了500多年的瓷器，在探照灯下，依然显现出鲜艳的釉色，光彩夺目。

包括载人深潜器“深海勇士”号在内，我国深海装备技术近年来取得的突破性进展，在此次考古发现中发挥了关键作用，并为后续考古调查工作和打捞提供了坚实的技术支撑。用最新的前沿科技“打捞”历史，使得这些沉睡深海的宝藏有了重见天日的可能。

新技术新装备现身深海考古

中国深海考古团队发现南海西北陆坡一号、二号沉船的过程，堪称是一次深海科技与水下考古的完美融合。

据国家文物局网站报道，南海西北陆坡一号、二号沉船分别是“深海勇士”号载人潜水器在中科院战略性先导科技专项支持下，基于前期相关海底探测结果，在2022年10月23日“深海勇士”号第500潜次发现的。

据悉，此次考古工作利用中国科学院自主研发的潜载测深侧扫声呐获取了沉船区域水下全局分布图，为快速厘清文物分布范围、测绘基点选址及文物保护方案制定提供了关键数据图像支撑。

国家文物局考古研究中心主任唐炜表示，在第一阶段的考古调查中，首次采用了一系列新技术、新装备，比如在深海沉船设置水下永久测绘基点，并使用长基线定位技术进行位置标定，大大提高了水下考古工作和資料记录的精度与准确性；综合使用多种技术手段进行多角度、全方位的考古记录。这些对于水下考古技术的提升起到了非常重要的作用，在探索水下考古发掘技术与装备研发等方面迈出了重要一步。

据中国科学院深海科学与工程研究所科学部副主任陈传绪介绍，近年来，中国科学院先导专项等自主部署研发的船载多波束系统、应急救援打捞作业工具、水下无人探测平台等系列技术和装备，为深海文物水下发现打捞奠定了坚实基础。我国深海装备技术水平持续提升，在此次考古发现中发挥了关键作用，并将为后续考古调查工作提供有力支撑。

陈传绪表示，中科院深海所将充分利用已有的平台技术装备，包括“探索一号”和“探索二号”科考船，“深海勇士”号4500米级和“奋斗者”号万米载人潜水器，以及“狮子鱼一号”无人遥控潜水器等载人无人平台装备，在沉船区开展多类型的探测、取样和文物提取工作。同时开展深海考古关键技术攻关和专用装备研发，为深海考古工作提供有力支撑。

据了解，针对文物现场观察和文物提取的特殊要求，将利用载人无人潜水器，配合使用新型力反馈柔性机械手、潜载吹沙清理装置等，对海底文物进行无损的保护性提取，对被沉积物覆盖的关键文物进行水下清理，方便考古学家进行原位观测。

为了拉近公众与深海文物的距离，“我们会搭载4K和8K的高清摄像设备，对水下文物现场进行拍摄，为大家呈现更清晰的视觉盛宴。同时，我们还将利用水下动态三维激光扫描，叠加光学图像，完成三维扫描及摄影拼接工作，生成一号沉船核心区遗物平面分布图，为将来应用虚拟现实技术对海底文物进行数字化提供基础数据”。陈传绪介绍说。

5月20日，深海考古队使用“深海勇士号”载人潜水器，已经在一号沉船核心堆积区西南角，布放了沉船水下永久测绘基点。由钛合金打造的测绘基点，四面分别刻印着中国文化遗产标志及上述三家单位的标志，是中国第一个深海沉船考古测绘基点。60千克的水下重量以及底部的金属钎能够确保其牢牢“坐稳”在海底。

此次布放的水下永久测绘基点由深潜器搭载布放于海床表面。布放完成后，研究人员能够借助长基线定位系统对永久基点进行位置标定，就像给沉船遗址在地图中打上了记号，后期还可以和大地坐标以及地理信息系统相衔接，保证测绘数据科学、精准、完备。这彰显了我国深海科技与水下考古跨界融合、相互促进、共同发展的广阔前景，标志着我国深海考古向世界先进水平迈进。

水下考古从浅水走向深海

我国以往的水下考古工作，主要是在沿海和岛礁周边开展的，对南海西北陆坡一号、二号沉船遗址的调查，是我国首次对位于水下千米级深度的古代沉船遗址开展系统、科学的考古工作，对于我国深海考古的发展具有里程碑式的意义。

1987年3月，国家文物局牵头成立了国家水下考古协调小组，成为中国水下考古诞生的重要标志之一。此后20年间，我国水下考古力量不断壮大。终于，在2007年，我国以世界首创的整体打捞方式对“南海一号”进行考古打捞，这标志着我国水下考古事业迈上新的台阶。“南海一号”的成功打捞极大振奋了我国水下考古工作者，中国水下考古与南海的故事也在继续。在大洋深处，还有更多沉船遗址在静静地等待着。

然而受深潜技术限制，过往我国水下考古多集中在水深50米以内的浅海水域，作业方式主要以水肺潜水为主。但当水深突破50米乃至百米时，水肺潜水的作业难度便大大增加，工作效率骤减。面对平均深度1200米、面积逾200万平方公里的南海，中国水下考古工作者一度只能“望洋兴叹”。

深海考古在装备技术、作业模式上，相比在浅水区开展的水下考古大有不同。要向深海挺进，在水深超过千米的茫茫深海中寻找古人留下的蛛丝马迹，必须借助深海科技的硬实力。

直到2009年，深海里终于开始有了中国人的影子。从2009年至2012年，我国自主设计的首台载人深潜器“蛟龙”号接连取得1000米级、3000米级、5000米级和7000米级海试成功。随后，国产化率达95%的“深海勇士”号将我国深海装备建设推向功能化、谱系化，大大降低了深潜成本。“奋斗者”号在2020年成功坐底万米深度的马里亚纳海沟，不仅刷新了中国载人深潜新纪录，也标志着我国形成了从1000米、4500米、7000米到万米级的全海深深潜能力。

在“探索一号”科考船上拍摄的“深海勇士号”载人潜水器，该潜水器用于水下考古数据采集。

2018年1月27日，国家文物局水下文化遗产保护中心（现国家文物局考古研究中心）与中国科学院深海科学与工程研究所正式成立深海考古联合实验室，中国水下考古吹响了向深海进军的号角。当年4月，借助载人深潜技术，水下考古工作者在西沙群岛北礁海域突破了我国水下考古以往大多集中于浅海工作的局面，达到了中国水下考古工作者过去不敢想象的1000米的深度。中国载人深潜技术与水下考古的首次联合，实现了中国深海考古“零的突破”。

作为我国最早一批水下考古工作者之一，曾亲身参与过“南海一号”保护发掘项目的国家文物局考古研究中心副主任、水下考古研究所所长孙键，对深潜技术带来的水下考古突破感到惊讶：“‘深海勇士号一分钟下潜的深度就超越了我过去30多年的下潜纪录。”

研究人员能够借助长基线定位系统对永久基点进行位置标定，就像给沉船遗址在地图中打上了记号，后期还可以和大地坐标以及地理信息系统相衔接，保证测绘数据科学、精准、完备。

“深海考古具有技术门槛高的鲜明特点，正是由于我国深水技术装备取得的突破性进展，才使深海考古事业发展具有了技术支撑，从设想最终变为现实。”科技部社会发展科技司司长祝学华表示，经过多年的研发积累，我国已初步具备了深海考古所需的技术装备和人才队伍，拥有了谱系化、多功能的装备集群，具有低成本、高频次、常态化和业务化的运维能力。中国考古工作者拥有了挺进深海的底气与实力。

深海技术在“实战”中完善进步

随着潜次的不断增加，我国深海考古相关技术也在不断迭代升级。2022年8月，在南海北部西沙海槽海域开展的深海考古调查中，我国水下考古深度首次突破2000米，发现了66件文物标本。并且，此次深海考古还首次引入无人深潜技术，开展了载人—无人深潜协同作业。除了 “深海勇士”号，我国万米级载人深潜器“奋斗者”号也加入到深海考古的行列中。

而在此次深海文物的提取中，深潜器机械手的操作也展现出了高度的稳定与精确。大深度下潜、巡航搜索、精确定位、测量取样、影像记录、提取上浮……一系列流畅利落的操作动作让我国深海考古的第一件文物标本完好无损地来到众人面前。

上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院水下工程实验室高级工程师王旭阳表示，深海沉船考古是非常困难的一件事，有一定的偶然性和幸运的成分，需要有非常先进的设备技术才能够找到并定位。除了要有深潜器和水下机器人，对于探测的传感器、摄像等装备的技术要求也非常专业，这是一个具有高科技含量的平台和技术体系。

在南海西北陆坡沉船遗址布放的水下永久测绘基点。

他认为，此次采用的国产深海装备毋庸置疑属于国际领先水平。“更具有意义的在于，通过深海考古这样的项目，这些装备能够被不断地使用和验证。正是在这样的不断‘实战中，中国的深海装备得到了不断的完善，‘实战的能力不断提升。” 王旭阳说。

王旭阳还告诉新民周刊记者，同样的设备，在不同的地点，不同的水深，技术要求都是完全不一样的。这是深海装备研制的一个难点，各个关键技术要一点点去解决，通过不同的方案去达到一种最优的状态，而且还需要大量的测试实验去验证，达到一个可靠状态才能够去完成的。因此，水下勘测与打捞，很多时候都需要根据具体的项目研发特殊的装备，采用“量身定制”的打捞方案。

水下考古类的打捞，像“南海一号”和去年的“长江口二号”，都运用了大量的先进的技术装备，实际上之前都是没有的。“长江口二号”的打捞，就创新地运用了修地铁隧道的技术，特制了一台巨无霸“抓娃娃机”，在与水下文物全程无接触的情况下，把重达8000余吨的水下考古遗址原汁原味整体打捞出水。不过就目前情况看，因为考虑到深海古代木质沉船年代久远，船体早已朽烂，不太会整体打捞，尽可能多地打捞船上的文物更为现实。

据王旭阳介绍，作为隶属于海洋工程国家重点实验室的一个子实验室，上海交通大学船建学院水下工程实验室近年来在深海技术装備的研发上，取得了丰硕的成果。其开发的世界上首台深海“水下导向攻泥器”“深鳗I”，主要用于海上大型沉船沉物打捞，已经在上海打捞局、烟台打捞局等多家单位参与了沉船打捞。此后还研发了“深鳗II” “深鳗III”，形成了装备体系，是目前国际上最先进的深海沉船打捞系统。

目前，上海交通大学船建学院水下工程实验室正在多年研发潜水器（ROV）的传统优势基础上，瞄准潜水器的发展新方向，开发全海深的无脐带缆万米潜水器，通过高压电池来供电，为水下平台提供动力，解决制约潜水器发展的瓶颈问题。

王旭阳表示，随着国家对于深海装备技术的不断投入，更多更新的技术和装备将在深海的考古调查及勘探作业等多种场景实现广泛应用。