自然資源部中國地質(zhì)調(diào)查局廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局“海洋六號”科考船與中國科學(xué)院深海科學(xué)與工程研究所“探索一號”科考船于2018年4月28日至30日展開聯(lián)合科學(xué)考察活動。其間，兩船分別搭載4500米級深海作業(yè)型潛水器“海馬”號深海遙控潛水器和“深海勇士”號載人潛水器，對南海珠江口盆地西部海域“海馬冷泉”區(qū)進(jìn)行聯(lián)合科學(xué)考察。
“海馬冷泉”海底高清拍攝圖片
這是我國首次使用兩種具有自主知識產(chǎn)權(quán)的國產(chǎn)化大深度潛水器進(jìn)行具有國際前沿科學(xué)技術(shù)水平的聯(lián)合科學(xué)考察。“海馬”號和“深海勇士”號是不同類型的深海作業(yè)型潛水器，開展聯(lián)合考察可有效發(fā)揮各自的功能優(yōu)勢。本次聯(lián)合科考是我國在進(jìn)軍深海進(jìn)程中的一次跨部門強(qiáng)強(qiáng)合作，實現(xiàn)了組織和實施模式的創(chuàng)新，推動了我國深?？茖W(xué)與技術(shù)的緊密結(jié)合和相互促進(jìn)，為國產(chǎn)深海技術(shù)裝備的業(yè)務(wù)化運(yùn)作起到了先行示范作用。
海底“冷泉”反映了地球深海海底的一種極端環(huán)境。來自海以下以甲烷為主的流體以噴涌或滲漏方式從海底溢出，并產(chǎn)生一系列物理、化學(xué)和生物作用，這種作用及其產(chǎn)物被稱為冷泉?！袄淙被顒訁^(qū)內(nèi)海底生命極度活躍，形成了一片深海海底的“沙漠綠洲”。“冷泉”是尋找海底天然氣水合物藏的主要標(biāo)志，是研究深海甲烷生命系統(tǒng)的自然實驗室，是研究地球碳循環(huán)和全球環(huán)境變化的重要窗口，是當(dāng)前國際深?？茖W(xué)研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域。在中國科協(xié)近日發(fā)布的12個領(lǐng)域60大科技難題中，海底“冷泉”的相關(guān)科學(xué)研究涉及了地球科學(xué)領(lǐng)域、能源環(huán)境領(lǐng)域和生命科學(xué)領(lǐng)域等三大領(lǐng)域的多個科學(xué)難題，其中“海洋生態(tài)系統(tǒng)儲碳”“生物多樣性維持”和“生物與環(huán)境關(guān)系”等科技難題恰恰是海底“冷泉”研究中的重點(diǎn)問題。
據(jù)了解，“海馬冷泉”位于我國南海珠江口盆地西部海域，水深1350米至1430米，是中國地質(zhì)調(diào)查局廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局使用“海馬”號深海遙控潛水器于2015年3月發(fā)現(xiàn)，并以此命名。“海馬冷泉”是我國管轄海域內(nèi)發(fā)現(xiàn)的第一個大型活動性海底冷泉，為我國科學(xué)家開展“冷泉”研究提供了寶貴的基地。
為了加速推進(jìn)我國“冷泉”研究的進(jìn)程，中國地質(zhì)調(diào)查局和中國科學(xué)院將“海馬冷泉”作為重點(diǎn)工作區(qū)域，分別承擔(dān)了國家重點(diǎn)研發(fā)計劃的相關(guān)科研項目，會聚國內(nèi)眾多科研單位的科學(xué)家組成了強(qiáng)大科研團(tuán)隊。“海洋六號”與“探索一號”科考船搭載了來自國內(nèi)10個科研單位的近40名科學(xué)家，于4月26日在“海馬冷泉”作業(yè)區(qū)會合。聯(lián)合科考計劃實施三次潛水器海底協(xié)同作業(yè)，主要開展“海馬冷泉”分布范圍與微地形特征探查、流體活動觀測與地球化學(xué)原位分析、冷泉碳酸鹽取樣和演化發(fā)育史研究、生物多樣性和微生物采樣研究、淺表層水合物實地形成與分解研究，并同時開展區(qū)域水文、地?zé)崃骱统练e作用等調(diào)查研究工作。
“雙劍合璧”探冷泉
“深海勇士”號載人潛水器
由于海底“冷泉”研究的特殊性，人們熟知的柱狀取樣、抓斗取樣和拖網(wǎng)取樣等等傳統(tǒng)海洋地質(zhì)調(diào)查手段無法為科學(xué)家們提供“精確”“精確”“精細(xì)”的樣品和觀測數(shù)據(jù)。因此，深海潛水器就成為了“冷泉”研究必須借助的深海技術(shù)裝備?！昂ｑR”號和“深海勇士”號在本次聯(lián)合科考中擔(dān)負(fù)著為眾多不同領(lǐng)域科學(xué)研究采集樣品和數(shù)據(jù)的重任，兩支完全由中國技術(shù)人員組成的潛水器業(yè)務(wù)化運(yùn)維團(tuán)隊為此進(jìn)行了精心的準(zhǔn)備。僅“海馬”號就攜帶了甲烷礁鉆機(jī)、震動取樣器和液壓取樣器，并配置了側(cè)掃聲吶、圖像聲吶、低照度超高清攝像機(jī)、保壓取樣器、地球化學(xué)傳感器、生物誘捕器等10多項作業(yè)工具，其中大部分是“海馬”號技術(shù)團(tuán)隊自主設(shè)計研制的。
“海馬”號是我國自主研發(fā)的第一臺4500米級深海作業(yè)型遙控潛水器，也叫“ROV”（ Remotely Operated Vehicle），ROV以臍帶纜與母船連接，并通過臍帶纜得到電能和進(jìn)行信號傳輸。操作人員通過多路高清監(jiān)控視頻對潛水器、機(jī)械手和作業(yè)工具進(jìn)行實時遙控操作和水下作業(yè)。ROV是世界上數(shù)量最多、應(yīng)用最廣泛、類型最復(fù)雜、功能最強(qiáng)大的潛水器，具有作業(yè)適應(yīng)性強(qiáng)、功率大、功能擴(kuò)展靈活、作業(yè)時間不受限制等功能特點(diǎn)，能在各種海底環(huán)境條件下長時間執(zhí)行高強(qiáng)度的定點(diǎn)復(fù)雜作業(yè)。ROV主要應(yīng)用于水下工程和水下科學(xué)考察兩大領(lǐng)域。
“深海勇士”號是我國自主研發(fā)的第一臺4500米級作業(yè)型深海載人潛水器，也叫“HOV”（Human Occupied Vehicle），HOV由潛航員操控，把科學(xué)家到海洋深處進(jìn)行直接觀察和作業(yè)。HOV是世界上最早出現(xiàn)的潛水器，半個多世紀(jì)以來，HOV在人類探索深海未知領(lǐng)域的進(jìn)程中作出了巨大的貢獻(xiàn)，科學(xué)家們借助HOV在深海生態(tài)系統(tǒng)、深海礦產(chǎn)和深淵探索等領(lǐng)域取得了一系列突破性發(fā)現(xiàn)和科研成果。
實施不同類型的潛水器進(jìn)行水下協(xié)作作業(yè)，在國際上也非常罕見。必須妥善地解決很多具體的技術(shù)問題，才能實現(xiàn)“1+1大于2”的預(yù)期效果。4月27日，兩個潛水器技術(shù)團(tuán)隊在“探索一號”上進(jìn)行了簡短高效的技術(shù)商議，對工作部署、協(xié)調(diào)指揮、任務(wù)分工、作業(yè)配合、通信聯(lián)絡(luò)、導(dǎo)航定位、干擾與安全等具體問題達(dá)成了一致。4月28日， “海馬”號和“深海勇士”號按計劃先后下潛，并在“海馬冷泉”1410米水深的海底預(yù)定位置進(jìn)行了國旗交接。這次兩臺國產(chǎn)潛水器的海底握手是中國人在深海探索征途具有重要的歷史意義的瞬間。
“海馬”號深海遙控潛水器
“海馬”“勇士”建功勛
自2015年發(fā)現(xiàn)“海馬冷泉”后，“海馬”號曾連續(xù)兩年在該海域進(jìn)行下潛調(diào)查作業(yè)，但均未發(fā)現(xiàn)最重要“冷泉”特征標(biāo)志——甲烷氣體噴口，而廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局前期的聲學(xué)探查的資料反應(yīng)在“海馬冷泉”區(qū)存在海底甲烷氣體噴口。因此，在本次聯(lián)合考察中，尋找甲烷氣體噴口并開展相關(guān)的觀測研究是兩個潛水器協(xié)作作業(yè)的一個優(yōu)先任務(wù)。4月29日，“深海勇士”號首先在預(yù)定站位下潛。3個小時候后，“海馬”號在另一個設(shè)計站位下潛。兩臺潛水器相距5公里，在海底進(jìn)行噴口搜尋和調(diào)查作業(yè)。按照工作計劃，一旦有一方發(fā)現(xiàn)了噴口，就立即通知另一方，雙方一起在噴口處開展協(xié)作探查作業(yè)?！昂ｑR”號負(fù)責(zé)噴口位置的保壓取樣、液壓取樣和鉆機(jī)取樣等工作；“深海勇士”號除取樣觀測作業(yè)外，要發(fā)揮載人潛水器機(jī)動靈活的性能特長，對噴口進(jìn)行多角度、多方位實時監(jiān)測，對噴口鄰近區(qū)域進(jìn)行大范圍搜索，并向上追蹤觀察氣泡柱。
2018年4月29日，這是中國“冷泉”探查研究歷史上值得紀(jì)念的一天，也是中國潛水器發(fā)展應(yīng)用歷史上輝煌的一天。在這一天，“深海勇士”在水下作業(yè)時間超過了11個小時，達(dá)到了該載人潛水器水下作業(yè)時間的設(shè)計極限。也是在這一天，“海馬”號實現(xiàn)了一天兩次下潛，在首先發(fā)現(xiàn)了甲烷氣體噴口之后，完成了保壓取樣、液壓取樣等預(yù)定計劃作業(yè)，使用ROV鉆機(jī)獲取了極其寶貴的冷泉碳酸鹽巖心樣品，并在第二次下潛作業(yè)中又發(fā)現(xiàn)了一個噴口。兩臺中國潛水器在“海馬冷泉”進(jìn)行聯(lián)合科考期間，在這一天一共發(fā)現(xiàn)了三個海底甲烷氣體噴口，并取得了豐碩的協(xié)作作業(yè)成果！
“海馬”號和“深海勇士”號潛水器都是國家“863”計劃海洋技術(shù)領(lǐng)域自主研發(fā)項目的重大成果，是我國進(jìn)入深海、認(rèn)識和研究深海的關(guān)鍵技術(shù)裝備。“海馬”號深海遙控潛水器在2014年通過海試驗收后迅速投入深海地質(zhì)勘查應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)了“海馬冷泉”，在天然氣水合物資源調(diào)查、冷泉生態(tài)環(huán)境監(jiān)測及海山富鈷結(jié)殼區(qū)多手段綜合作業(yè)等方面創(chuàng)造了多項紀(jì)錄?！吧詈Ｓ率俊碧栍?017年通過海試驗收，顯示出優(yōu)良的深海探查作業(yè)能力。這兩套潛水器均由我國自主設(shè)計制造和操作應(yīng)用，并先后入選“中國十大科技進(jìn)展”，是我國在深海高新技術(shù)裝備自主研發(fā)應(yīng)用領(lǐng)域的標(biāo)志性成果。本次聯(lián)合科考是我國首次使用兩臺深海作業(yè)潛水器在“海馬冷泉”區(qū)進(jìn)行海底協(xié)作作業(yè)，取得了超過預(yù)期的多方面科學(xué)技術(shù)成果，是我國重大科研成果快速轉(zhuǎn)化和國產(chǎn)化深海高新技術(shù)裝備業(yè)務(wù)化運(yùn)作的典范。
