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深海探测,瞄准深海为哪般?

http://www.gkong.com 2011-10-07 16:32 来源:中国自动化学会专家咨询工作委员会

   7月1日,我国第一台自行设计、自主集成的“蛟龙号”载人潜水器从江苏江阴起程。未来47天,它将驶向东北太平洋,进行5000米级海试。这次海试行程约1万公里,船舶单程航行时间将长达47天。

  据介绍,相比去年的3000米级海试,今年5000米海试任务面临诸多挑战:首先,试验海区距离中国大陆约1万公里,船舶单程航行时间将达到半个月;其次,海区试验环境复杂多变,净海措施难以实施;第三,5000米的下潜目标是中国载人深潜从未触及的全新纪录。这些都将是对我国深海载人海试队伍的新考验。“蛟龙号”不断创造新的纪录,标志着我国已经成为继美、法、俄、日之后第五个掌握深度载人深潜技术的国家。

  什么是深海探测?我们为什么要进行深海探测?它的科学意义是什么?在历次深海探测中又有哪些重大发现呢?

  什么是深海探测?

  在专业人士眼里,海平面1000米以下才能叫深海。数千米的深海海底是地球上最宁静而神秘的地方,那里生存着古老的原核生物。然而,好奇心并不是海洋科学家探索深海的唯一原因,要知道,那里还蕴藏着丰富的资源,它们对人类未来的生存意义非凡。

  对于拥有300多万平方公里“蓝色国土”的中国来讲,能否去深海具有相当的现实意义:海洋深处存在着大量的矿产资源,也存在着极端环境下的生物。这些生物及其基因资源有巨大的科研和经济价值,是全球海洋科学家研究的热点。更为重要的是,广阔的领海中蕴藏360多亿吨石油资源,其中大多分布在中深海地区。我国的南海海域还发现了证明天然气水合物存在的地球物理及生物标志。

  在《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006—2020)》中提到,重视发展多功能、多参数和作业长期化的海洋综合开发技术,以提高深海作业的综合技术能力。重点研究开发天然气水合物勘探开发技术、大洋金属矿产资源海底集输技术、现场高效提取技术和大型海洋工程技术。其中,深海作业技术是海洋技术发展的重点之一。“深海作业技术是支撑深海海底工程作业和矿产开采的水下技术。重点研究大深度水下运载技术,生命维持系统技术,高比能量动力装置技术,高保真采样和信息远程传输技术,深海作业装备制造技术和深海空间站技术。

  其中,深海潜水器是海洋技术开发的前沿与制高点之一,体现着一个国家的综合技术力量。目前美国、法国、俄罗斯、日本拥有世界上仅有的五艘6000米级深海载人潜水器。这些装备到达的范围遍及海洋的大陆坡、海山顶、火山口、洋脊以及6000米的洋底,在地质、地球化学、地球物理和海洋生物等方面取得了大量的重要发现。

  为什么要进行深海探测?

  能源。

  这恐怕是最重要的答案之一。

  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。

  目前,国际石油界的普遍共识是,陆上油田尚具潜力的地区仅有中东、中亚等地,而过去30年东、西半球两个最重大的油田发现均来自海洋。根据各种权威机构的数据显示,海洋石油资源将是未来原油产量增长的重要来源,全球50%以上的油气产量和储量将来自海洋。

  全球近十年发现的大型油气田中,海洋油气田已占60%以上,特别是水深500米至1500米的深海油气勘探,已成为多数海洋油气经营者重要战略资产的组成部分,深水是未来世界能源的主要接替区。近20年中,海洋原油产量的比重在世界总产油量中增加了一倍。

  目前,海洋能源资源已成为全球可持续发展主流能源体系的重要组成部分。据中国工程院院士、中海油总公司副总工程师曾恒一介绍,海洋能源开发要瞄准四大战略领域:第一是海洋石油的深水领域。全球海洋石油资源量44%在深水。第二个领域是LNG(液化天然气)领域。进入21世纪,世界油气12项重大发现中有8项在海洋,其中7项是天然气。第三个领域是天然气水合物。这是一种新兴能源,是天然气的甲烷,在低温高压下以固体状况存在海底。据估计,全球天然气水合物资源量相当于煤、天然气、石油三者资源量总和的5倍。第四个领域是海洋能,这是取之不尽的低碳能源,开发潜力巨大。

  深海中的海底世界什么样?

  深海世界并非像人们想像的一样五光十色,而是一片漆黑。日前,新华社记者采访了“蛟龙号”总设计师徐芑南,他向人们描述了海底世界的图景。

  深海里是一幅什么图景?

  徐芑南:海底世界并非想象中那么五光十色。对潜航员来讲,海平面以下200米几乎一片黑暗。他们靠声纳系统知道哪有鱼洞、哪是坑、哪的障碍物需避开。

  好在“蛟龙号”配有很强的照明系统和先进的摄像、拍照仪器,传回的图挺清晰。

  深海里工作环境怎样?

  徐芑南:3名潜航员在一个直径只有2.1米、封闭的载人舱里,一坐就是八九个小时,需要超人的耐力和心理承受力。

  深海里作业如何保障人员安全?

  徐芑南:科学研究,以人为本,海试始终把人员安全放在首位。在这方面,国际先进水平国家有的技术,我们都已经掌握。

  安全问题,关键是处理好重量与浮力的关系,只要有足够的浮力,潜水器就能浮上来。

  紧急情况下,可以把携带的铁块、蓄电池箱、采样篮扔掉。如被海草缠住,“蛟龙号”将“断臂”,抛弃机械手。

  最糟糕的是陷入淤泥。果真如此,“蛟龙号”的报警系统会发射浮标到海面。母船立即到位、施救。

  “蛟龙号”装配了充足的生命支持系统和氧气供给系统,力求万无一失。

  “蛟龙号”靠什么获取勘探样本?

  徐芑南:首先由导航系统实现自动定向、定高、定深、定位。然后用“蛟龙号”装备的机械手进行采集样本作业。这里面有很多无人智能技术

  “蛟龙号”有两个机械手,可以伸缩,各有多个“关节”,相当于人的肩、肘、腕等。根据3千米级海试的结果,我们对机械手进行了改良,它现在更加灵敏了。

  我们能看到海底世界吗?

  若干年后,人们可以坐在家中,在电视里实时看到海底火山喷发的场景。

  这并不是不可能发生的想象,而是美国人设想的通过海底观测网络而可以实现的情景。据《科学时报》报道,同济大学海洋地质与地球科学学院教授、中科院院士汪品先介绍,我国的深海科技发展计划应该包括综合大洋钻探船、深潜技术和海底观测网三大部分。其中,海底观测网将通过有线和无线网络向各个观测点供应能量、收集信息,从而实现全天候、长期、连续的自动观测。“实际上是把海底置于人类的控制之下,按美国的设想,若干年以后,人们可以在家通过电视直播观看到海底火山爆发的壮观场景”。

  海底观测网络是指能够对海底区域进行长期实时探测、传输数据、采集分析样品以及进行原位实验的海底无人网络系统,它由光电复合缆、基站以及一系列的水下监测设备和控制仪器组成。作为一种可以实现对海底进行长期实时观测的新型平台,海底观测网络将是继地面与海面(第一个观测平台)和空中遥测遥感(第二个观测平台)之后,人类探测海洋的第三个观测平台,也是国家安全、环境保护、资源开发和减灾防灾所不可缺少的基础技术和信息获取手段。

  海底观测不仅向上可以观测水层、向下可以观测地球内部,而且是观测海洋最安全的去处——不受海洋风浪、能源等限制,能长期连续实时原位地观测海底以下地震、地壳内流体和生物等活动。

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