2016年辽宁公选考试——热点：深潜超万米“海斗”牛在哪

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　　2016年辽宁公选遴选考试招生简章

　　近期，深海科考母船“探索一号”凯旋，在这次赴马里亚纳海沟的科考行动中，其搭载的无人潜水器“海斗”首次深潜超万米深度。同时，我国另一艘“张謇”号科考母船目前正在深度超8000米的新不列颠海沟进行深渊科学联合考察，预计将于9月下旬返航。目前，中国正发力深海科考，相关科研团队也在冲击万米载人潜水器项目。

　　科学界把海洋深度超6500米的地区称为“海斗深渊”，这里曾被认为是生命的禁区，但科学家们却在其中发现了海斗深渊环境特有的生命。如今，对于海斗深渊的研究，是国际地球科学尤其是海洋科学研究的最前沿。

　　“探索一号”上“神器”多多

　　今年6月22日至8月12日，我国“探索一号”科考船在马里亚纳海沟海域开展了我国海洋科技发展史上第一次综合性万米深渊科考活动，这标志着我国深潜科考开始进入万米时代。

　　这次“探索一号”出航，携带了多种实验设备，其中的头牌要数“海斗号”复合型潜水器(ARV)。本次科考中，“海斗号”成功进行了一次8000米级、两次9000米级和两次万米级下潜应用，最大潜深达10767米，创造了我国无人潜水器的最大下潜及作业深度纪录。另外，上海海洋大学深渊科学与技术研究中心副研究员姜哲介绍，潜水器通常包括遥控潜水器(ROV)、自治潜水器(AUV)和载人潜水器(HOV)三种类型，前两者为无人潜水器。

　　简言之，遥控潜水器需连接线缆到母船，由人遥控，而自治潜水器本身按照预设程序工作，有一定自主性。“其中自治潜水器可隐蔽地实施长距离、大范围的搜索和探测，不受海面风浪的影响;遥控潜水器可将人的眼睛和手‘延伸’到深海，信息传输实时、可以长时间在水下定点作业。”姜哲如此评价它们的特点。

　　但这两种无人潜水器的劣势在于遥控潜水器要靠有线传输，活动范围有限、线缆容易被纠缠;而自治潜水器限于人工智能水平，应用也颇受限制。

　　近些年，比较先进的无人潜水器多为兼具ROV和AUV模式的复合型潜水器，也即“海斗号”采用的ARV模式。针对大面积的水下探测任务，它在AUV模式下进行探索和测绘工作，可以不受脐带缆的限制;探测到目标后，ARV可以在船上迅速切换到ROV模式，进行近距离的成像和采样。

　　据介绍，“海斗号”采用竖高立扁的形体，自带能源，搭载有全海深CTD传感器和水下摄像机，具有AUV模式、ROV模式、AUV/ROV混合操控模式。这次实验，“海斗号”获取了全海深剖面的完整CTD数据(指Conductance电导，Temper-ature温度，Depth深度)。

　　“探索一号”船上，不仅有“海斗”号，还有几台深渊着陆器。相较于“海斗号”，名为“天涯号”与“海角号”的着陆器，无论是原理还是工程设计上，都简单得多。

　　据中科院三亚深海科学与工程研究所工作人员介绍，着陆器是一种“无动力潜水器”。据介绍，着陆器功能有三：其一为探测功能;其二为采样功能，包括采集海水、沉积物及生物;其三为原位实验功能。这是着陆器的一个重要用途，在着陆器底部携带一个可密闭的腔室，当着陆器到达海底后关闭腔室，通过传感器来监测腔室内部发生的变化，避免了实验样品被带回水面后引入的各种干扰因素。

　　这次实验中，两台着陆器“捞回”了不少好东西：“天涯号”获得大量近底水样、视频、照片及部分沉积物样品等，“万米海水”即由它采集。除此之外，它还成功捕获了批量深渊特征生物狮子鱼及其它大型生物。而“海角号”也捕获了狮子鱼、大型端足类钩虾等。

　　目前技术难度在3人型潜水器

　　到目前为止，只有三个人类到达过万米以下海斗深渊。但从工程技术层面上看，仅仅把人送到万米深处“到此一游”，60多年前即已实现。

　　早在1960年，探险家皮卡德和华尔什就乘坐载人潜水器“的里雅斯特号”下潜到马里亚纳海沟底部10916米处，创造了人类下潜最深海沟的纪录。这个深潜器的鼻祖，其载人球内径为2.1m，用汽油提供浮力，无航行和作业能力。整个下潜花费9小时，在洋底仅停留20分钟。

　　另一位下到万米深渊的人类是著名导演詹姆斯·卡梅隆，2012年3月26日，卡梅隆乘坐“深海挑战者号”下潜至马里亚纳海沟底部10898米处。“深海挑战者号为了减小制造难度和成本，只有尽可能地减小球壳的直径，让1人蜗居在直径仅1.09米的球壳内。对于一次深海探险来说，这样狭小的空间也许可勉强接受，但要驾驶人员连续下潜是不可想象的。”姜哲评论。

　　不过，皮卡德、华尔什和卡梅隆的实验除了探险功能之外，在科学研究方面基本无法得到实际应用，作业型和探险型潜水器之间有着极大的不同。什么样的载人深渊潜水器能够满足科研需求?“蛟龙号”第一副总设计师、现任上海海洋大学深渊科学技术研究中心主任崔维成在其论文中给出了一个判断标准：把能够在全海深开展海洋科学调查作业的载人潜水器定义为载人深渊器，它至少能搭载两人(即一名驾驶员和一名科学家)，具有巡航和悬停能力，具有几千次下潜“万米深渊”的寿命，能够搭载较多的科学仪器设备。

　　中国大洋协会秘书长金建才曾在接受采访时对比“深海挑战者号”和“蛟龙号”：“它们的耐压舱直径不一样，在耐压性上区别很大，耐压舱直径越小，对耐压材料要求就越低。

　　‘深海挑战者’下去一次，很多设备都坏了，而‘蛟龙’在5000米深度重复使用上千次都没有问题，而且在同一个时间段内可以多次下潜。”

　　崔维成表达了对于制造万米级载人潜水器的乐观。在接受南方日报记者采访时，他表示：“由于1.1万米的无人潜水器和单人探险型的载人潜水器均已研制成功，因此，真正意义上的技术难度就是3人型的载人舱。”

　　“另外，使用载人潜水器的成本与无人潜水器也差不了多少。搭乘过载人潜水器下潜的很多科学家，上来之后绝大多数人都认为不虚此行。”崔维成说。

　　海斗深渊拥有大量奇异生物

　　根据科学界的定义，海洋6500米以下的地区被称为“海斗深渊”(Hadal trench)，其中最深处为深达1.1万米左右的马里亚纳海沟，也有说法称这里是地球的“第四极”。

　　“Hadal”一词源于希腊神话中的冥王哈迪斯(Hades)，人们曾认为，在这个深度，就应该是冥王管辖之地，人类的禁区。

　　这里承受着远超地面的巨大压力。一个规律是，水深每增加10米，压力就会增加一个大气压。在海底1万米处，需承受1000个大气压，换言之，在马里亚纳海沟底部，单位平方米的面积上将承受超1万吨的压力。

　　中科院三亚深海科学与工程研究所研究员彭晓彤提到，对于研究地震学的科学家而言，海斗深渊毫无疑问是一处梦寐以求的绝佳研究对象——全球80%的地震都集中在海斗深渊以及附近岛屿。数据对研究海底地震诱发机制及解析海底深部地质构造具有十分重要的意义。

　　本次“探索一号”出航即携带了一台国产海底地震仪，在马里亚纳海沟成功获得一条完整地震剖面。“探索一号”航次领队刘心成直言“非常幸运”：“这是自1900年以来，科学家在马里亚纳海沟第三次记录到大于7.7级的天然地震信号。这些数据将提供给相关科学家深入研究。”

　　彭晓彤介绍，对于生物学家而言，与最初认为海斗深渊中缺乏生命的观念完全相反，这一环境中其实栖息着大量的奇异底栖生物，它们还对深度具有十分强的依赖性。据了解，海斗深渊有超过一半的底栖生物为海斗深渊环境所特有。目前，对于这些海斗深渊底栖生命的起源和演化机制并不清楚。

　　崔维成告诉记者，深渊海沟除了科学研究价值外，它的资源是微生物和基因，而不是传统意义上的油气、可燃冰和金属矿合物。

　　对于海斗深渊的研究，也会对传统资源开采产生间接价值。“比如我们要开发利用南海的可燃冰，我们需要回答，采用何种方式，以什么速度开采不会对海洋生态带来不可逆的影响，这时就需要有一个可靠的海洋生态模型来进行评估。而建立这个海洋生态模型，就需要用到深渊海沟的信息。”崔维成说。

　　“蛟龙号”第一副总设计师崔维成：力争载人深潜领域中国成为世界第一

　　中国载人深潜项目绕不开“蛟龙号”。在2009年至2012年间，“蛟龙号”接连取得1000米级、3000米级、5000米级和7000米级海试成功，并创造了下潜7062米的中国载人深潜纪录。

　　“蛟龙号”成功后，原研发团队转入“4500米载人潜水器”研发。虽然这一项目深度不如“蛟龙号”，但其更侧重工作性、实用性，用途更为广泛。可用于深海钻井平台维护、海底矿藏开采等多个领域。

　　崔维成是“蛟龙号”的第一副总设计师，在“蛟龙号”成功后，他却离开了老东家中船重工702研究所，来到上海海洋大学建立了深渊科学技术研究中心，组建新团队，开始冲击1.1万米载人潜水器。

　　崔维成的新团队将其1.1万米载人潜水器项目命名为“彩虹鱼”，目前项目母船“张謇号”在深度超8000米的新不列颠海沟进行深渊科学联合考察。“张謇”号此次出海，重要任务之一就是测试“彩虹鱼”的重要部件。为了让“彩虹鱼”尽快问世，科学家们将若干关键技术分解到“全海深着陆器”“全海深无人潜水器”等项目上研发。

　　载人潜水器作业精细度更高

　　南方日报：目前无人潜水器技术不断发展，而载人潜水器难以回避其安全风险。除了挑战人类极限的因素外，我们还有哪些理由发展载人潜水器?或者说，有哪些工作只有载人潜水器才能完成?

　　崔维成：这本质上是一个计算机智能与人的智能相比的问题，目前的计算机智能还不能完全替代人，今后是否可以替代甚至超过，目前仍是一个存在争议的问题。具体到载人和无人潜水器的比较，载人潜水器目前的作业精细程度比无人潜水器要高，尤其是初期，对海底情况不了解时更有优势。

　　南方日报：“张謇”号是一艘专为海斗深渊科考设计建造的母船，相对而言，“蛟龙号”母船“向阳红09”和刚刚凯旋的“探索一号”都是旧船改装。一艘专业设计的母船有哪些优势?

　　崔维成：科考船本身没有多大意义，我们要在海上作业，必须要有科考船才能出去。每艘科考船的大小和功能都是根据需要搭载的设备来决定的。如果有条件造新船最好，这样，可以根据搭载的设备设计出性能最佳的船舶。

　　但要申请一条新的科考船很难，因为它本身花钱很多又没有技术亮点。所以，这种情况下，多是找一些旧船来改造。

　　“张謇号”是一艘为潜水器而定制的专用母船，这样我们可以对它的舒适性和经济性作充分的优化。因此，与国内现有的科考船相比，张謇号的经济性最好。同时，给科学家提供的生活条件又很优越。船上配备了全海深的着陆器、无人潜水器和载人潜水器，因此，可以被认为是一条能够提供全海深科考服务能力的科考船。

　　计划进行1.1万米级海试

　　南方日报：你选择离开702研究所，到上海海洋大学“重新创业”，出于哪些方面考虑?

　　崔维成：主要是希望我国的载人深潜技术发展得快一点。如果我不离开702所，我是“蛟龙号”4500米级海试项目的负责人和总设计师，我感觉把“蛟龙号”团队的所有力量都放在4500米级别海试上太浪费，如果国外在此期间又把1.1万米级别先做了，我们国家在载人深潜领域就没有拿第一的机会了。

　　如果我把4500米级的位置让出来，我的同事也能做。我再组建一支新的团队直接去冲1.1万米级别，把原来串联的两个项目改成并联，这样有可能把1.1万米级这个世界第一争过来。

　　南方日报：“张謇”号这次出航主要进行哪些实验?你和团队下一步的研究方向是什么?

　　崔维成：“张謇”号这次是以探索磨合为主要目的，新船海上长距离航行需要考核，人员需要磨合。科考的任务包括常规的地质取样、海水取样、宏生物抓捕、海底地形地貌测量等。这个航次的主要功能是发现船舶的问题，然后回来整改，为12月份的海试航次做好准备。

　　今年12月至明年2月，我们计划把1台无人潜水器和3台着陆器进行1.1万米级海试，如果顺利完成，则第一期的流动实验室就算建成了，就可以正式为海洋科学家提供科考服务。我们深渊中心的技术团队就重点转入载人潜水器的研制，科学团队就重点转入应用“张謇号”发展深渊科考。

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