“海斗一号”填补了我国万米级作业型无人潜水器的空白

  6月8号,我国首台“作业型全海深自主遥控潜水器”“海斗一号”载誉归来,以10907米的深度刷新了我国潜水器的最大下潜深度记录。完成了十三五“三深”之深海探测的2020年目标:“研制成功全海深(≤11000米)潜水器”。

  怎么这么深?

  “全海深”,代表了海斗一号已经能覆盖地球上所有海域的深度。海底的平均水深其实只有不到4000米,远不及海斗一号的最深下潜能力。海斗一号此次下潜地点位于马里亚纳海沟的“挑战者深渊”,是世界上海洋的最深处。海沟是海洋中狭长的、水深远深于平均海域的海底沟槽状构造。从全球地图上看主要分布在太平洋沿岸和大西洋西岸一些地区。下图标注出一些最深处超过10000米的海沟,都分布在太平洋西岸。

  板块构造理论告诉我们,在地球表面坚硬的岩石圈之下有一层相对较软,流动性较强的软流圈,岩石圈由一片片分隔开来的板块构成,在软流圈之上水平移动。在大洋的边缘,海洋板块不断冷却、变重,最终密度大于软流圈,开始下沉、俯冲到另一个板块之下,在板块交界处就形成一条很深的沟槽,即海沟

  深渊科考考些什么?

  深海潜水器的研制最具实用价值的用途是进行深海矿产资源勘查和开采。如今随着社会发展,能源与矿藏的需求日益增长,陆地储量也日益减少,开采成本逐渐增高。海底资源的重要性日益浮现。早在十九世纪后叶人们就已经意识到了海底矿藏的存在,1870年出版的《海底两万里》中凡尔纳就畅想过海底丰富的资源。但实际上洋底矿藏开采难度大,这一议题一直到二十世纪后叶才被逐渐重视。但在当时发展中国家矿产开采成本依然较低,这一呼声也没有被重视。直到最近二三十年间,伴随着科学技术的发展和矿产成本增高,各国政府和科学界才真正将海底矿产开发提上日程。

  海底矿产多种多样,分布广泛:近海域大陆架上的油气资源、洋中脊热液成矿系统的多金属矿、俯冲带成矿系统的斑岩铜/金/钼矿等、洋底盆地的锰结核……勘察和开发这些矿产的技术发展都要依赖于深海科考。比如进行深海沉积物的采样分析、海底地形的测绘、厘清海底板块构造结构等。这些海洋基础地质考察能够推动对矿产形成机理和分布的了解。

  但其实海底矿藏都不在俯冲带海沟的最深处分布,那除了彰显我国深海下潜的实力以外,下潜到万米深渊还有其他的作用吗?

  即使少有矿藏分布,但俯冲带作为地球板块构造最重要的特征过程,对海沟进行研究在认识地球深部构造和活动中起到重大作用。海斗一号所抓取的海沟处岩石和沉积物样品能够带来更多的对于俯冲带沉积物的认识。这些沉积物和岩石中含有的水分、碳等挥发分向下俯冲到地幔深度时会显著降低岩石的熔点,产生岩浆作用,进一步在洋底可能参与成矿作用。沉积物厚度、成分等等对于俯冲构造的形态也有影响。在不久的将来,我们可能可以在海沟进行其他更复杂的科学载荷的布防和回收,比如GPS、地震仪等等,这都对我们认识脚下的地球起到关键作用。

  中国科学院沈阳自动化研究主持研制的“海斗一号”全海深自主遥控潜水器(以下简称“海斗一号”),在马里亚纳海沟成功完成其首次万米海试与试验性应用任务,取得多项重大突破,填补了我国万米级作业型无人潜水器的空白。

  在航次中,“海斗一号”在马里亚纳海沟实现4次万米下潜,最大下潜深度10907米,刷新了我国潜水器最大下潜深度纪录。在高精度深度探测、机械手作业、近海底工作时间、声学探测与定位、声学通信作用距离及高清视频传输等方面,创造了我国潜水器领域多项第一。

  “海斗一号”的研制成功,是我国海洋技术装备领域的一个里程碑,为我国深渊科学研究提供一种全新的技术手段,也标志着我国无人潜水器技术跨入了一个可覆盖全海深探测与作业的新时代。

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