深海勘探的技术，来自深海的启示录

出品：科普中国

制作：中国科学院半导体研究所 王苻欢

监制：中国科学院计算机网络信息中心

说到深海，人类的足迹恐怕没有去宇宙的多。目前，只有三人成功下潜至马里亚纳海沟，他们分别是:美国海军中尉唐·沃尔什、瑞士工程师雅克·皮卡德、世界著名导演卡梅隆，这比登上月球的人少了四分之三。

超声波成像下的马里亚纳海沟（图片来源于网络）

虽然人迹罕至，但马里亚纳海沟对地球的环境调节起着重要的作用。

经采证，在马利亚纳海沟中发现的碳量甚至高于6km深的海沟，这些碳目前推测是由细菌转化而来，可见马里亚纳海沟对地球碳循环方面的作用还是十分重要的。对马里亚纳海沟碳的转化量进行量化，进而科学家们可以计算出海沟对地球大环境具体的调节量。

怎么样？海沟听上去还是蛮有意思的吧，但是以后再也不用人亲力亲为地去探险了，未来的水下机器人能搭载多种传感器，可以完全胜任勘探工作。

海燕系列水下滑翔机入水图片（图片来源于网络）

如果你觉得在马里亚纳海沟探索还是一件遥远的事，那我们说说近海岸海底的情况。在稍微近一点的海岸海底，我们发现了可燃冰的踪迹。

全球可燃冰分布图（图片来源于网络）

难道深海里没有可燃冰，或者其他能源物质？并不是！只是现在我们连近海的能源还没有开发完全。任何科学的大发现，基本都是经过了几代人的努力才最终改变了人类的生活方式的。比如可燃冰的发现过程：

1810年英国化学家Sir Humphry Davy在实验室制出笼形水合物，其实就是一种水气分子类冰，这可以说是可燃冰类气水混合物头一次公开问世，虽然当时还很不被大多数科学家认可。

英国化学家Sir Humphry Davy（图片来源于网络）

到了1960年，俄罗斯科学家发现了自然界天然气水合物自然存在的重大证据，就是后来的可燃冰。

可燃冰（图片来源于网络）

2011 年，我国启动国家可燃冰计划，周期为20年，并于2017年5月18日，我国在南海北部神狐海域进行的可燃冰试采获得成功，成为全球首个在海域可燃冰试开采中获得连续稳定产气的国家。

2017可燃冰试采成功（图片来源于网络）

2017年9月，我国南海海域首次发现裸露在海底的可燃冰。2017年11月 3日，国务院批准将可燃冰列为新矿种。

可以说，从1810年实验室理论发现可燃冰，到2017年我国试采可燃冰成功的过程，这一过程经历了207年，这其中离不开以上这些科学家的共同努力。

然而，人类探索自然的脚步从未停止过，无论是开采可燃冰，探索马里亚纳海沟，还是以后我们有可能在海底栖息，这些其实都离不开深海技术的支持。

目前从类型上看，深海技术主要可以分为深海之探测技术、深海之资源开发技术、深海之空间利用技术以及深海之装备技术。

深海之探测技术是针对有关深海资源、构成物、现象与特征等资料和数据的采集、分析和显示技术，是深海开发前期工作的重要技术手段。

海洋调查船和潜航器将会是是深海探测的重要技术装备（图片来源于网络）

深海之资源开发技术是针对深海大洋中资源和能源的开发技术，包括以石油、天然气、煤为主的碳氢化合物的油气资源开发技术；从海底开采或从海水中提炼的固体矿物的矿产资源开发技术。

核动力水下供能及水下开采作业平台（图片来源于网络）

深海之空间的利用，包括海上、海中和海底三部分。目前深海空间的利用已从传统的交通运输，扩大到通信和电力输送、储藏和军事等各个方面。而且可以为科学家提供原位数据，使人们的生活范围拓展至水下，未来水下有望成为人类的栖息地。

我国的“龙宫”号深海空间站（图片来源于网络）

深海之装备技术是指为深海开发提供保障和装备的技术，即包括用于深海作战的各类远洋作战舰艇，也包括用于深海探测与资源开发的民用装备技术，如航空母舰技术、巡洋舰技术、驱逐舰技术、护卫舰技术、两栖战舰技术、潜艇技术、载人和无人潜航器技术、深海钻采平台技术、海洋调查船技术以及各类资源开发船舶技术等。

深海技术的部分装备（图片来源于网络）

当然，以上提到的这些技术不是作者拍脑门想到的，各国对深海中蕴藏着的丰富的海流能、波浪能和温差能早有利用。

如：1799年法国人申请了世界上第一个波浪能技术专利；2016年美国能源部水能技术办公室提出到2030年波浪能技术均化发电成本下降至0.84美元每千瓦时，潮流能技术均化发电成本降至0.58 美元每千瓦时。

目前我国的863计划和十三五规划也在多个项目上重视发展海洋领域相关的项目，也取得了一些比较重要的成果。

如：2014年我国的深海装备——“海马”无人潜水器作业系统成功下潜到4500米水下。这次下潜成功，使我们自主研发的大深度无人ROV实现了突破性的进展。

“海马号”无人潜水器（图片来源于网络）

还有在2015年，蛟龙号在印度洋海底发现了一处热液喷口，并发现了许多新的动物种类。海底温度最高可达379℃，竟然有可以抵抗70-80℃的水温以及高压的生存环境的生物大量富集，这些生物的发现，颠覆了人们之前对深海海洋的认识，对生物医药界都会产生一系列深远影响。但是，海洋下的“大烟筒”具体的生态环境，以及具体的环流方式还需要科学家们不断地探索。

可以生活在80℃海水里面的庞贝虫（图片来源于网络）

2017年，我国载人潜水器——“蛟龙号”完成了在马里亚纳海沟6699米的下潜任务。主要任务是对海底进行了沉积物取样，摄像，微生物和生物采样。这是我国对深海又一次大迈步。蛟龙号深海探测的屡屡成功，预示着我国在深海潜艇的外壳研制、水下监听系统升级已经具备了一定实力。

“蛟龙号”载人潜水器（图片来源于网络）

纵观中国历史，我们从来没有像今天这样重视海洋，我国有漫长的陆岸线和岛岸线,有美丽而且富饶的南海。这一切都需要我们有强大的海上实力，无论是科学考察实力还是海上的军事实力，因为我们的宝藏不仅在陆地上，也在海洋里，更在深海里。

参考资料：

Makogon Y F, Holditch S A, Makogon T Y. Natural gas-hydrates — A potential energy source for the 21st Century[J]. Journal of Petroleum Science & Engineering, 2007, 56(1–3):14-31.

刘淮.国外深海技术发展研究[J].船艇,2007(02):30-41.

“十三五”海洋领域科技创新专项规划

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