【js3311com金沙网站】“科学”号搭载笔者国自己作主研究开发种类海洋探测器材进行可相信性验证

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“科学”号:圆一个海洋科考梦

7月10日,我国新一代海洋科学综合考察船“科学”号从青岛西海岸新区的母港起航,执行中国科学院战略性先导科技专项“热带西太平洋海洋系统物质能量交换及其影响”科考任务。航次将搭载我国自主研发的水下滑翔机、自主式无人潜水器等系列海洋探测设备开展可靠性验证,这是中国首次使用多台系列深海探测设备开展多平台协同综合立体观测。

制图:沈亦伶

1月7日,“科学”号海洋科学综合考察船(以下简称“科学”号)结束了对西太平洋雅浦岛弧海山生态系统的海山第一航次调查任务。1月10日,“科学”号从厦门港再度启程,赴西太平洋雅浦海山海域执行第二航次科考任务。

该航次由中科院海洋研究所和沈阳自动化研究所联合组织实施,将在我国南海冷泉区和南海北部陆坡执行科考作业任务。沈阳自动化所研究员俞建成担任第一航段首席,专项首席科学家、海洋所研究员孙松担任第二航段首席。

如果说南北极是地球两端的第一和第二极地、珠穆朗玛峰是最高极地——第三极的话,那么深深的海底就是世界最深极——第四极,而这个极地还少有人类的足迹到达,需要我们的“科学”号,以及“蛟龙”号、“潜龙”号等众多海洋重器,劈波斩浪、风雨兼程。

“科学”号核定总吨位4711吨,总长99.80米,型宽17.80米,型深8.90米,续航力15000海里,自持力60天,最大航速15节,载员80人,由武昌船舶重工有限责任公司为中国科学院海洋研究所打造。

该航次将在南海验证12台水下滑翔机、1套自主式无人潜水器以及拉曼光谱探测仪等中科院专项自主知识产权深海探测设备的稳定性,并利用这些设备对南海冷泉进行综合调查。大洋滑翔机是一种新型水下机器人,以浮力作为航行驱动力,可在海里自由滑翔航行,具有大深度、长时间作业能力,是目前国际上的研究热点。“探索”号AUV是一种自主式无缆水下机器人,作用范围大、机动性好、智能化程度高,本航次主要用于探测深海地形地貌。这些设备均是在中科院战略性先导科技专项“热带西太平洋海洋系统物质能量交换及其影响”经费支持下自主研发的。

海洋所所长孙松告诉《中国科学报》记者:“‘科学’号稳定性好、操纵灵活、作业空间大,船舶和船载探测与实验系统处于国际先进水平,是目前国际最先进的海洋科学综合考察船之一。”

“这些设备在国外很难买到,显示了一个国家的海洋科技水平。在此次验证过程中,这些设备将在一个平台上协同作业,就像是多兵种作战,为科学家综合分析提供多方面的信息和数据”,孙松介绍,“中科院海洋所深海探测与研究平台历时十余年,完成了我国新一代科学考察船、深海装备体系、技术体系和人才队伍体系建设,使我国深海探测与研究能力跨入世界先进国家行列,带动了我国海洋装备技术体系的发展,并获得了2015年度中科院杰出科技成就奖。”

“呜——”

急需新型科考船

在南海航段结束后,“科学”号将赶赴西太平洋雅浦海沟进行海洋生物和海洋生态调查,预计9月下旬返回青岛。

随着一声长长的汽笛鸣响,一艘上白下红两种颜色相间、漂亮威武的科学考察船起航了。右舷靠码头一侧栏杆前,我作为一名特邀科考队员,与本航次首席科学家张鑫、科考队长王敏晓及全体乘员身穿统一的紫红色工作服——胸前绣着一面五星红旗、背后印有“中科院海洋所”几个大字,像海军出航“站坡”一样整齐地列队,与前来送行的人们告别。

开展海洋环境、海洋生物资源、海底地质和资源勘探研究是国家提出经略海洋、建设海洋强国的基础。

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“再见了!再见了!”“祝愿‘科学’号早日凯旋!”……

我国海洋综合考察能力应与我国的经济政治地位相适应。海洋所“科学”号项目总工程师于建军表示,海洋科学综合考察船作为海洋探测与研究的重要平台,是海洋能力建设关键的组成部分,也是一个国家综合国力的体现。

“科学”号缓缓驶离母港

船上船下的人们互相挥手致意,满载着“走向深蓝”梦想的科考船缓缓驶离码头。

世界上海洋科学考察船数量居前几位的是美国、日本、英国、德国、法国等发达国家。进入21世纪以来,世界各国新建成交付的海洋科学考察船有挪威的“G.O.SARS”、日本的“CHIKYU”、德国的“MARIA
S.MERIAN”、英国的“NEW DISCOVERY”、法国的“POURQUOI
PAS”、美国的“SIKULIAQ”等。

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js3311com金沙网站,驾驶台上,一身洁白工作服、有着丰富航海经验的船长孙其军手持望远镜,像一位临阵的将军一样,密切观察着前方海况,不时地下达着口令。年轻的操舵手则复述着谨慎操作。尖尖的船艏像一具锋利的犁铧,翻开滔滔碧波,两道白浪航迹翻卷在船舷两侧,轮船以每小时10节的速度驶出胶州湾。不一会儿,就把母港——青岛西海岸薛家岛码头和这座美丽的海滨城市远远地留在身后。

这些新型科考船的设计突出多学科综合探测研究的特点,不仅装备精良、功能齐全,还具备强大的深海大洋立体探测与同步作业的能力、全球范围内信息处理与交换的能力、合理的综合布局和良好的适航性,以满足海洋考察的作业需求和提高探测精度。

“科学”号全体船队员整装待发

这一天是2018年7月9日,我国最先进的海洋科学综合考察船“科学”号,出海执行“热带西太平洋海洋系统物质能量交换及其影响”科研调查航次。这是中国科学院战略性先导科技专项,其中包含数个海洋研究前沿课题。作为一名致力于海洋文化的作家,我有幸随船出海采访体验。

“长期以来,我国科考船数量少、船舶老旧、功能落后、作业效率低、配套不完善,难以满足当前日益发展的多学科综合考察,特别是深远海综合考察的需求。”于建军说。

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走近“科学”号,我首先被其英武、别致的外貌深深吸引。流线型船体、宽大的甲板,洁白的上层建筑耸立着高高的球型雷达天线罩。现代化的360度环视驾驶室,让视野异常宽阔明亮,茫茫海天尽收眼底。船身亮丽的“中国红”底色上赫然印着两个大字——“科学”,那是改革开放总设计师邓小平的手迹。

在此背景下,国家对海洋科学综合考察船建设项目给予了高度重视,促成了我国新一代深海海洋科学综合考察船的立项。

项目首席科学家孙松研究员等检查“探索”号水下机器人

这是中国自主设计的可进行全球深海探察的海洋重器,世界一流的海洋科学综合考察船。它的横空出世,真正实现了我们从近海挺进大洋的梦想,为揭示深海奥秘提供了强大的平台。

设计和建造一艘国际先进的、满足现代海洋科学考察需求的海洋科学综合考察船,也是海洋所多年的梦想。

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然而,在新中国成立后很长一段时间内,我们的海洋科学工作者只能在海边上“打转转”,根本无法深入到那时而碧波涌动、时而风狂浪高的深蓝远海,也就无从谈起大力发展海洋科学事业。那时,“海洋强国”似乎只是一个遥远的梦……

自主设计“科学”号

“发现”号无人缆控潜器

海洋所“科学”号项目组在广泛调研基础上,充分了解国外科考船的设计理念和先进技术,并结合我国涉海单位的科研需求,制定出完整的、满足现代海洋科学考察需求的建造方案。

生命起源于海洋。海洋是人类的摇篮。

在此基础上,海洋所与设计单位(中国船舶工业集团第708研究所)和承建单位(武昌船舶重工有限责任公司)一起进行科技攻关和设计创新。

古今中外,人们对于海洋始终充满好奇心。那深深的海水下面到底是一个什么世界?里面隐藏着多少难以解释的秘密和丰厚的宝藏?于是,一批批“敢吃螃蟹”的人冲向大海,试图打开那闪着神秘蓝光的海洋之门。

于建军说:“我们在主尺度选型、船体性能优化、科考设备的研发与配置、舱室的综合布局等方面解决了一个又一个关键技术难题。”

1949年,新中国诞生,巍然屹立在世界东方。可是,由于历史的原因,很长一段时间里,我们在海洋上并没有站起来。虽然早在1950年8月,由著名科学家童第周、曾呈奎、张玺等主持成立了国家第一个海洋研究机构——中国科学院青岛海洋生物研究室,但几乎白手起家的海洋科研之路,步履蹒跚。

在设计过程中,“科学”号项目组瞄准国际上交付不久和正在建造的新型科考船,通过消化吸收国内外船型相关技术,重点研究了用于科考船多波束嵌入式安装的防气泡球首设计、经济节能的短长宽比船型设计、不同推进形式和电站配置的综合评估等关键技术难题。

那时候,年轻的科研工作者只能依靠租用渔船出海,抑或在海边沙滩上、海岸潮间带等地进行调查与研究。曾经不止一人,遥望着茫茫的大海,发出长长的叹息。

我国现有自主设计的海洋科学考察船大都体现出瘦长型的特点,在海洋科学考察活动中由于其横向耐波性差,使海上作业受海况的制约性很大。项目组在“科学”号设计过程中,采用先进的三维建模技术进行生产设计,确保建造精度,实现了船型尺度比和型线的优化。

时光转到1956年,国家制订十二年科学发展规划,海洋科学家们提出:“研究海洋不出海是不行的,我们急需配备专用的调查船。”这项建议上报到国务院,日理万机的周恩来总理高度重视,当即批示有关部门协商解决。不久,在中科院和交通部协调下,上海海运局把一艘旧船改装成调查船,取名“金星”号,并选配一批经验丰富的船员,轰轰隆隆地将船开到了青岛码头。

为解决大量现代海洋科学考察海上作业的实际问题,“科学”号项目在国内没有可参考先例的情况下,研制了多项船舶和辅助科研装备,如国内首个升降鳍板系统、国内首套侧推封盖系统和国际首制重力取样装置翻转机构等。

一颗金星亮度有限,却依然映照着共和国初期的海洋。1957年6月,由回国不久的海洋学家毛汉礼为队长,经验丰富的戴力人为船长,驾驶“金星”号开始了海洋调查工作。一年后又以它为主力,在国家科委领导下,组织海军、中科院等60多个单位、600多名科技人员,开展了大规模的全国海洋综合调查——人们习惯称为“海洋大普查”,基本摸清我国领海状况。

“科学”号于2010年开工建造,2011年5月进入船台总装阶段,2012年9月在青岛正式交付使用,这也标志着我国海洋科学考察能力实现新的突破,迈入国际先进行列。

不过,虽说“金星”号在上世纪五六十年代纵横近海,为海洋考察立下汗马功劳,可它骨子里是一艘上世纪初美国建造的老船,内脏器官逐渐老化。随着经验丰富的首任船长和一班船员芳华逝去,它也无法再像年轻人一样去乘风踏浪……

海上科考进行时

2013年1月,“科学”号投入试运行,先后承担了“南海成因与南海中南部盆地构造研究”“热液系统海底环境特征及其影响”“主流系与西太平洋暖池变异机制”等国家重大项目,总航行天数460余天,航程55000余海里。