“神舟五号”和载人航天工程,在中国可以说无人不知,然而很少有人了解,另一项被相关科学家认为“从各个方面均可与之比肩”的空间探索工程———国家深海载人潜水器工程正在悄然运行,他将承载着中华民族海洋强国的希望。
《中国青年报》报道,近日,一则题为“国家深海潜水器基地落户青岛”的新闻引起人们的注意。文章说,据来自青岛市科技局的消息,日前国家海洋局已原则同意国家深海潜水器基地选址青岛,并将上报国务院审批。
这则简短的消息为我们揭开国家“载人下海”工程的神秘面纱打开了一个小小的突破口。几年前,该项目已被列入国家863计划“十五”期间的重点攻关课题。
我国深潜器将创全球之最
“我国研制的载人深潜器可以下潜到海平面下7000米,探测地球上97%的海底,将成为世界上潜得最深的载人潜水器。”青岛市科技局海洋科技处处长高杰语出惊人。
他说,按照计划, 初将对该深潜器进行下水实验,同年年底即可用于科研。目前,世界上只有美国、日本、法国和俄罗斯拥有深海(2000米以下)载人潜水器技术。
“我国设计的载人深潜器,在动力系统、悬停及导航定位能力、水声通信、多种高性能作业工具等标志性成果方面,均在世界同类研究中取得了突破性进展。”
一位不愿透露姓名的科学家介绍说,该深潜器外观近似一椭圆形球体。从海面下潜至7000米深度约需5小时,整个作业时间可长达12小时。载人深潜器的研制有着不亚于载人航天器研制的挑战性,但目前主要技术难题已解决,精力和费用将重点投入到人员生命维护系统的研制中。该潜水器可载三人,一个操作员,两个科学家;但在早期可能三个都是操作员。
中国从20世纪80年代开始把“智能机器人在海洋中的应用”作为研究重点。1995年,中俄合作、以中国为主研制的6000米无缆无人水下机器人在中科院沈阳自动化研究所诞生。今年8月,我国下潜深度最大、功能最强的“海龙号”深海无人遥控潜水器,由上海交通大学水下工程研究所研制成功。但在载人水下机器人方面,中国以前还仅局限于五六百米深度。
到 ,7000米载人深潜器、6000米无缆无人水下机器人和“海龙号”深海无人遥控潜水器将进入设在青岛的国家深海潜水器基地。
能源危机加剧深海竞争
早在1960年,美国海军的“里雅斯特”号载人潜水探测器首次搭载两名潜水员下海,拉开了人类深海探险活动的序幕。此后,日本的“深海6500”号、法国的“鹦鹉螺”号、前苏联的“和平”号等载人潜水器都可以载人下潜至6000米至6500米的海底。
中国工程院院士、海洋学家金翔龙认为,在科技竞争越来越激烈的今天,外层空间的科研领域已基本被瓜分,中国要想在新的世纪里迅速发展壮大,就必须向海洋发展,征服深海空间,成为海洋强国。
据分析,缓解日趋紧张的能源危机也是我国进军深海的主要动因。深度不足1000米的海洋仅占海洋总量的10%,剩余的90%的深海蕴藏着更丰富的能源,蕴藏着远超过陆地金属矿产的多金属结核、富钴结核、热液硫化物和多金属软泥。海底天然气水合物的甲烷含量是陆地现存可开发常规化石燃料(煤气、石油、天然气)储量的2倍。
1991年,中国被联合国批准为第五个深海采矿先驱投资者,承担30万平方公里洋底的探测任务,并最终拥有对矿产资源最丰富的7.5万平方公里海域的优先开采权。中国政府已把海洋开发作为21世纪国民经济与社会发展战略重点之一。
高杰透露,我国的载人深潜器将主要用于科研,同时也应用于军事领域。美国的载人深潜器“艾尔文号”平均每1.3天下潜一次,其中20%的任务受命于海军。
海底世界不输上天
法国的一位前世界深潜记录保持者上岸后,感叹道:“比上天好玩多了!”
上海交通大学水下工程研究所所长朱继懋教授曾下到过800米深的海底。他告诉记者:“潜艇下潜时,由于压力的关系,舱壳会发出砰砰的声音,挺吓人的。但实际上,你躲开了海洋表层的风浪,水底下非常舒服。”
朱教授主持研制的机器人比他要厉害得多。60分钟之内,“海龙号”深海取样型无人遥控潜水器(ROV)就能下潜到3500米的水下,进行作业。
目前,这台潜水器已装备“大洋一号”科考船。按照朱继懋的预计,只需要“先试一下3500米,再调试一下,就能去取基因了”。
他所说的深海基因研究,是目前国际海洋研究的一项热点。在海底火山口附近,80摄氏度至110摄氏度的环境中,还有活的微生物存在;在350摄氏度条件下,还有活体细菌。这些基因资源,一方面对于研究人类生命起源具有重大意义,另一方面,提取的基因也具备产业化前景。
朱教授笑着说:“他们开玩笑,要是把猪的基因改造成这样,那岂不到了100摄氏度还煮不死?”
由于这项研究的前沿性,中国科学家遇到了不少困难。“国际合作,你怎么交流都可以,人家就是不给你基因样品。所以,我们下决心自己取!”“海龙号”就是为了这一目的而设计的。
今年8月1日,“海龙号”在黄海海域进行首航海试。取样篮内,研制人员们放进了酒,有记者放进了手表,甚至还有一位电视台的记者,把自己的结婚戒指摘下来放进去。“说明大家都还是很有信心的。”朱继懋笑着回忆。
取样一切顺利,除了一个小小遗憾———某个牌子的红酒,由于水下压力的原因,木塞被压进瓶内了。“不过问题不大,另外的酒都没事,大家还是有酒庆祝的。”
朱教授送给记者一份特别的礼物,递过来时,他问:“像幅抽象画,是吗?”那是“海龙号”首航纪念页的复印件,背景的“海龙号”图案在水下浸湿了,烘干后,呈现出某种墨色渲染的意境,确实别有一番美感。上面是全体研究人员的签名,密密的,有好几十个。
海洋科技承载希望
“海洋是生命的摇篮,风雨的温床,资源的宝藏,交通的要道,国防的屏障。”谈起海洋,中科院海洋研究所所长相建海仿佛突然变成了一个诗人。
从远古时代开始,人类就与海洋打交道,既是为了“兴渔盐之利,通舟楫之便”,也出于对未知世界的好奇。尽管海洋研究是一门古老的科学,但因为探索海洋与陆地有很多不一样的地方,难度比较大,这门科学发展到现在,人们反而越来越深切地感受到,对海洋的了解太不够了。
相建海举例说,像海底漆黑一片,不能进行光合作用,却生活着各种特殊的生命种类,它们的生命现象非常独特,和陆地上的生命完全不一样。科学家对这其中的奥妙非常感兴趣。
“现在,日本已经可以在实验室里养殖水下几百米的海洋生物了,这是很尖端的技术,相比起来我们的差距非常之大。”
相所长介绍,我国海洋科技当前的重点发展领域,包括海洋生物技术、海洋资源开发及海洋环境监测三大部分。
海洋生物技术被认为是目前世界上具有最大潜力的产业之一。从20世纪80年代初,美国政府就联合大学、研究机构和企业集团组织运作支持海洋生物技术研究的海洋基金项目,一直以每年4000万美元的力度予以投入,使美国在总体上取得了海洋生物技术的领先地位。
日本政府则在近10年内急起直追,每年投入9~10亿美元的研发资金。日本通产省另外投资两亿美元支持创建了两个国家海洋生物技术中心。在很短的时间内,日本已对美国在海洋生物技术领域的霸主地位构成威胁。在这个领域的争夺中,日本把重点放在海底微生物资源上。日本科学家从海底取了几千种微生物,并全部进行基因测序。
中国在这个领域刚刚起步。但在某些方面也有自己的独特之处,如水产养殖、生物利用、海洋基因药物开发等方面发展较快。中国的优势尤其体现在水产养殖上,目前是世界上最大的海产养殖国。但如何高效、持续发展,如何健康养殖,如何在品种培育、病害防治方面有所突破,还需要不断探索。
海洋资源开发的重点在油气和矿产资源上。以前海洋油气资源的开发主要在浅海,以后的发展趋势是走向深海。最近国际上(如挪威、智利等国)发现的一些大油田都在深海。临近中国南海的越南、菲律宾等国家都在利用外国公司在那里采油。而我国用于大洋矿产资源勘探开发的技术设备主要从发达国家购买,还不具备自主知识产权。
海洋环境监测,首先是监测那些与海洋安全有关的环境条件,如航道的水文条件、气候条件,以保证我们能够更好地预报风暴和减少灾害损失。同时还有生态环境监测,如赤潮暴发、石油污染后如何去治理,等等。这些都与人的生活息息相关。我国海洋监测技术落后于先进海洋国家。事实上,海洋科学的发展以监测数据为基础,监测技术的落后和监测数据的匮乏大大制约了海洋科学的发展和海洋问题的解决。
关于海洋强国之路,科学家相建海也有自己的思考,他说:“首先要实现海洋人才强国,然后是海洋科技强国,第三步实现海洋经济强国,最后才能建成海洋强国。海洋强国实现之日,就是中华民族复兴之日。”
转引自《中国青年报》
【链接】
我国科学家向海洋深处“进军”
改革开放20多年来,我国海洋工作者积极探寻大洋深处的奥秘。
作为“先驱投资者”,我国十多年来积极参与国际海底活动,大力开展深海资源勘探。在最终圈定太平洋7.5万平方公里多金属结核矿区后,我国大洋勘探工作开始实施从结核到结壳、兼顾多种资源的战略转移,评价并明确了富钴结壳资源勘察目标区;对硫化物等其他资源进行了靶区研究,为圈定国际海底新矿区获取了大量宝贵的科学资料。
我国的深海勘察、运载、开采等相关技术也得到进一步提升,一批拥有自主知识产权的海洋高技术带动了我国海洋技术产业的发展。深海7000米载人深潜器的研制,将使我国的深海调查能力覆盖全球97%以上的大洋洋底。
国家海洋局中国大洋协会已适时启动了研发基地建设,一批涉及深海生物基因研发的科学基地正在紧张建设中。我国依靠自己的科技能力研发了一些具有潜在经济价值的菌株和酶,使我国成为成功分离、培养深海极端微生物和相关酶的少数国家之一。据新华社
中国科考船
深入太平洋底“找矿”
无际神秘的海底世界富含着人类未知的无限宝藏,今年,我国的大洋科学考察将以加强对海底山脉的“找矿”工作为己任。目前,我国科学考察船正开赴东太平洋进行远洋调查,寻找富钴结壳,同时开展海底热液硫化物调查。
圈定一块满足商业开发规模所需资源量要求的富钴结壳申请区是我国制定《国际海底区域研究开发“十五”计划》的主要目标之一。据悉,1997年以来,中国大洋协会组织“大洋一号”和广州海洋地质调查局“海洋四号”船在中、西太平洋进行了8个航次数十座海山的富钴结壳资源调查。今年实施的航次将在以往基础上,从中优选出品质较高、资源前景较好、地形合适的目标区作为调查的重点区域,进一步查明富钴结壳资源的分布状况及成矿区域,初步圈出矿体,并进行资源的基本评价,为我国的富钴结壳矿区申请做准备。同时,该航次还将继续开展位于国际海底区域的中国多金属结核合同区及其邻域的生物、水文、化学和地质等项目的环境调查,以建立多金属结核合同区的环境基线等。
据介绍,海底热液硫化物的调查研究具有广泛的科学意义,海底热液硫化物周围的深海生物具有独特的基因,应用潜力巨大。目前,世界发达国家都非常重视海底热液硫化物及深海生物基因资源研究。作为中国大洋勘察开发活动向国际海底多种战略资源拓展的重要航次,我国将开展热液区的硫化物和深海生物基因资源的综合调查列为主要任务之一。据新华社