自然資源部中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局“海洋六號(hào)”科考船與中國(guó)科學(xué)院深?？茖W(xué)與工程研究所“探索一號(hào)”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(dòng)。其間，兩船分別搭載4500米級(jí)深海作業(yè)型潛水器“海馬”號(hào)深海遙控潛水器和“深海勇士”號(hào)載人潛水器，對(duì)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。

這是我國(guó)首次使用兩種具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的國(guó)產(chǎn)化大深度潛水器進(jìn)行具有國(guó)際前沿科學(xué)技術(shù)水平的聯(lián)合科學(xué)考察?！昂ｑR”號(hào)和“深海勇士”號(hào)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(shì)。本次聯(lián)合科考是我國(guó)在進(jìn)軍深海進(jìn)程中的一次跨部門強(qiáng)強(qiáng)合作，實(shí)現(xiàn)了組織和實(shí)施模式的創(chuàng)新，推動(dòng)了我國(guó)深?？茖W(xué)與技術(shù)的緊密結(jié)合和相互促進(jìn)，為國(guó)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。

“海馬冷泉”現(xiàn)南海

海底“冷泉”反映了地球深海海底的一種極端環(huán)境。來(lái)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?dòng)區(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”?！袄淙笔菍ふ液５滋烊粴馑衔锊氐闹饕獦?biāo)志，是研究深海甲烷生命系統(tǒng)的自然實(shí)驗(yàn)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(guó)際深海科學(xué)研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域。在中國(guó)科協(xié)近日發(fā)布的12個(gè)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(gè)科學(xué)難題，其中“海洋生態(tài)系統(tǒng)儲(chǔ)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(guó)南海珠江口盆地西部海域，水深1350米至1430米，是中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局使用“海馬”號(hào)深海遙控潛水器于2015年3月發(fā)現(xiàn)，并以此命名?！昂ｑR冷泉”是我國(guó)管轄海域內(nèi)發(fā)現(xiàn)的第一個(gè)大型活動(dòng)性海底冷泉，為我國(guó)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(guó)“冷泉”研究的進(jìn)程，中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局和中國(guó)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(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃的相關(guān)科研項(xiàng)目，會(huì)聚國(guó)內(nèi)眾多科研單位的科學(xué)家組成了強(qiáng)大科研團(tuán)隊(duì)。“海洋六號(hào)”與“探索一號(hào)”科考船搭載了來(lái)自國(guó)內(nèi)10個(gè)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(huì)合。聯(lián)合科考計(jì)劃實(shí)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(dòng)觀測(cè)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(shí)地形成與分解研究，并同時(shí)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

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(wú)法為科學(xué)家們提供“精確”“精確”“精細(xì)”的樣品和觀測(cè)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(hào)和“深海勇士”號(hào)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(guó)技術(shù)人員組成的潛水器業(yè)務(wù)化運(yùn)維團(tuán)隊(duì)為此進(jìn)行了精心的準(zhǔn)備。僅“海馬”號(hào)就攜帶了甲烷礁鉆機(jī)、震動(dòng)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(xiàng)作業(yè)工具，其中大部分是“海馬”號(hào)技術(shù)團(tuán)隊(duì)自主設(shè)計(jì)研制的。

“海馬”號(hào)是我國(guó)自主研發(fā)的第一臺(tái)4500米級(jí)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(hào)傳輸。操作人員通過多路高清監(jiān)控視頻對(duì)潛水器、機(jī)械手和作業(yè)工具進(jìn)行實(shí)時(shí)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(shí)間不受限制等功能特點(diǎn)，能在各種海底環(huán)境條件下長(zhǎng)時(shí)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(hào)是我國(guó)自主研發(fā)的第一臺(tái)4500米級(jí)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(gè)多世紀(jì)以來(lái)，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(shí)施不同類型的潛水器進(jìn)行水下協(xié)作作業(yè)，在國(guó)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(shí)現(xiàn)“1+1大于2”的預(yù)期效果。4月27日，兩個(gè)潛水器技術(shù)團(tuán)隊(duì)在“探索一號(hào)”上進(jìn)行了簡(jiǎn)短高效的技術(shù)商議，對(duì)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(hào)和“深海勇士”號(hào)按計(jì)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(guó)旗交接。這次兩臺(tái)國(guó)產(chǎn)潛水器的海底握手是中國(guó)人在深海探索征途具有重要的歷史意義的瞬間。

“海馬”“勇士”建功勛

自2015年發(fā)現(xiàn)“海馬冷泉”后，“海馬”號(hào)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(cè)研究是兩個(gè)潛水器協(xié)作作業(yè)的一個(gè)優(yōu)先任務(wù)。4月29日，“深海勇士”號(hào)首先在預(yù)定站位下潛。3個(gè)小時(shí)候后，“海馬”號(hào)在另一個(gè)設(shè)計(jì)站位下潛。兩臺(tái)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(jì)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(hào)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(hào)除取樣觀測(cè)作業(yè)外，要發(fā)揮載人潛水器機(jī)動(dòng)靈活的性能特長(zhǎng)，對(duì)噴口進(jìn)行多角度、多方位實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，對(duì)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。

13點(diǎn)50分，“探索一號(hào)”收到了“海洋六號(hào)”呼叫：“海馬”號(hào)發(fā)現(xiàn)了噴口！“探索一號(hào)”果斷地回答：好！“深海勇士”號(hào)立即全速趕赴噴口，兩小時(shí)后見！

16點(diǎn)03分，正在甲烷氣體噴口作業(yè)的“海馬”號(hào)高清攝像機(jī)里出現(xiàn)了風(fēng)塵仆仆的“深海勇士”?！昂ｑR”號(hào)技術(shù)團(tuán)隊(duì)不禁紛紛對(duì)這臺(tái)國(guó)產(chǎn)載人潛水器表示敬佩和贊嘆。從一早下潛到此時(shí)，“深海勇士”號(hào)已經(jīng)在水下作業(yè)了8個(gè)小時(shí)，按慣例已經(jīng)到了該返航上浮的時(shí)間。“深海勇士”不僅全速趕來(lái)，立即對(duì)噴口附近區(qū)域進(jìn)行了大范圍搜索，并且發(fā)現(xiàn)了一個(gè)噴口！隨后，“深海勇士”號(hào)按預(yù)定作業(yè)方案對(duì)氣泡柱進(jìn)行了向上追蹤和觀察。

2018年4月29日，這是中國(guó)“冷泉”探查研究歷史上值得紀(jì)念的一天，也是中國(guó)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(shí)間超過了11個(gè)小時(shí)，達(dá)到了該載人潛水器水下作業(yè)時(shí)間的設(shè)計(jì)極限。也是在這一天，“海馬”號(hào)實(shí)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(jì)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(gè)噴口。兩臺(tái)中國(guó)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(gè)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(hào)和“深海勇士”號(hào)潛水器都是國(guó)家“863”計(jì)劃海洋技術(shù)領(lǐng)域自主研發(fā)項(xiàng)目的重大成果，是我國(guó)進(jìn)入深海、認(rèn)識(shí)和研究深海的關(guān)鍵技術(shù)裝備。“海馬”號(hào)深海遙控潛水器在2014年通過海試驗(yàn)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(cè)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(xiàng)紀(jì)錄?！吧詈Ｓ率俊碧?hào)于2017年通過海試驗(yàn)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(guó)自主設(shè)計(jì)制造和操作應(yīng)用，并先后入選“中國(guó)十大科技進(jìn)展”，是我國(guó)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(guó)首次使用兩臺(tái)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(guó)重大科研成果快速轉(zhuǎn)化和國(guó)產(chǎn)化深海高新技術(shù)裝備業(yè)務(wù)化運(yùn)作的典范。