中科院自主研發潛水器及裝備成功進行萬米深海科考

“探索一號”船

在中國科學院戰略性先導科技專項（B類）“海鬥深淵前沿科技問題研究與攻關”的支持下，中科院“探索一號”船TS01-01航次，于2016年6月22日至8月12日期間，在馬裏亞納海溝挑戰者深淵開展了我國第一次綜合性萬米深淵科考活動，航次歷時52天，其中作業37天，共執行作業任務84項。

參與本航次科考的單位有中科院深海科學與工程研究所、瀋陽自動化研究所、地質與地球物理研究所，北京國冶銳誠工程技術有限公司，青島華洋海事服務有限公司，深圳市長榮海船舶工程有限公司和廣州鴻海海洋專用設備有限公司。

本航次以先導專項部署並自主研發的深海潛水器及裝備為主要手段，輔助以大深度常規作業工具，以“做實七千米，挺進一萬米”為指導，避免單純地追求深度，而以大深度下的科學實驗以及獲取數據和各類樣品為目的。本航次是我國在萬米深海進行的第一次深潛科考嘗試，是為實現國家“十三五”重點研發計劃部署的萬米載人/無人深潛科技目標所做的先期努力，為最終全面實現我國的萬米深潛邁出了具有重要意義的一步。它的成功縮短了我國與美、日、英等世界海鬥深淵科考先驅國家在萬米科考能力上的差距，標誌了我國的深潛科考開始進入萬米時代。

本航次在國際深海領域進行的開創性工作和突破包括：

（1）在萬米深度，“原位實驗”號深淵升降器（Elevator）搭載實驗裝置在海底成功進行深淵底部氮循環的原位培養實驗、“天涯”號深淵著陸器（Lander）單次獲取大量海底水樣(>100升)，這在國際同等或類似裝備上都無先例。

（2）使用國産海底地震儀（OBS）首次在挑戰者深淵西部開展主動源人工地震勘探，成功獲得一條完整地震剖面。

（3）利用船載絞車系統和沉積物採樣設備，獲得9150米水深的箱式沉積物樣品，創造同類型深海裝備作業深度的新紀錄。

本航次在國內深海領域進行的開創性工作和實現的突破包括：

（1）我國自主研製的“海鬥”號無人潛水器成功進行一次八千米級、兩次九千米級和兩次萬米級下潛應用，最大潛深達10767米。“海鬥”號成為我國首台下潛深度超過萬米並進行科考應用的無人自主潛水器，創造了我國無人潛水器的最大下潛及作業深度記錄，使我國成為繼日、美兩國之後第三個擁有研製萬米級無人潛水器能力的國家。

（2）我國自主研製的水下滑翔機下潛深度達5751米，接近目前國際上水下滑翔機最大下潛深度（6000米），創下我國水下滑翔機的最大下潛深度記錄。

（3）國産海底地震儀（OBS）工作深度首次突破7000米。航次共投放9台OBS，儀器回收率100%，最大工作深度達7731米，刷新了國産地震儀工作水深的新紀錄。地震儀記錄數據完整，採集到自1900年以來第三次發生在馬裏亞納海溝大於7.7級的天然地震信號。

（4）我國自主研製的“海角”號和“天涯”號深淵著陸器、“原位實驗”號深淵升降器共進行17次大深度下潛，其中“天涯”和“原位實驗”號三次突破萬米深度，最大深度達10935米，在海底停留作業皆超過12小時。

（5）“探索一號”船舶DP2動力定位系統的高精度定位性能，以及萬米測深探測系統、CTD採水器、沉積物取樣裝置、地震實驗系統等船載設備成功運行，表明“探索一號”船作為我國4500米和萬米載人/無人潛水器母船以及綜合性海鬥深淵科考作業平臺，具備了6500米以深海洋的常規探測作業以及支撐萬米深潛科考作業的能力。

（6）利用“海鬥”號無人潛水器成功獲得2條九千米級（9827和9740米）和2條萬米級(10310和10767米)水柱的溫鹽深數據。這是我國獲得的第一批萬米溫鹽深剖面數據，為研究海鬥深淵水團特性的空間變化規律和深淵底層洋流結構，以及萬米載人潛水器的設計提供了寶貴的基礎資料。

（7）通過深淵著陸器和升降器共進行13個潛次的大生物誘捕實驗，在五千米、六千米、七千米、八千米、九千米及一萬米級深度獲取兩千余個大生物樣品，其中包括鉤蝦、深淵專屬的獅子魚以及未知物種。這是我國首次獲得具有深淵專屬特性的獅子魚以及萬米水深的大生物樣品。這些深淵大生物的獲得為探索海鬥深淵物種的起源與演化、群體遺傳特徵及其共生微生物對極端高壓環境的適應機制提供了寶貴的樣本。

（8）利用船載沉積物採集裝備和深淵著陸器，成功獲得深度序列完整的海底沉積物樣本，從七千米、八千米、九千米到最大水深10822米。大深度沉積物樣本的獲取為研究深淵沉積對全球氣候變化的響應、深淵早期成岩活動、化能生命與地質活動內在聯絡等重大科學問題創造了條件。

（9）利用船載採水器、深淵著陸器、升降器，成功獲得深度序列完整的馬裏亞納海溝水樣，包括七千、八千、九千和萬米級水樣，最大採樣深度達10900米。大深度水樣的獲取為揭示深淵水體生態環境演變、深淵物質循環以及極端高壓微生物學研究提供了珍貴的研究樣本。

（10）通過深淵著陸器搭載自主研發的原位固定裝置完成近十個站位的原位水體微生物收集工作，採樣實驗的最大深度達7850米，單次過濾水樣體積達150升。此裝置所獲得的樣品能最大程度反演深淵底部原位環境下的微生物組學信息，為揭示深淵微生物群落結構、代謝途徑和環境適應機制提供了珍貴的研究樣本。

“海鬥”號無人潛水器布放

本航次取得的成果，表明萬米深海已不再是我國海洋科技界的禁區，這是繼“蛟龍號”七千米海試成功後又一個海洋科技的里程碑。此次航次所獲得的深度序列完整的原位探測數據及水體、沉積物和大生物樣本，填補了我國長期以來無法獲得超大深度特別是萬米海底數據和樣品的空白，將極大地促進我國深海深淵科學研究的發展，並有效推動我國海鬥深淵科學研究體系的建立。這些寶貴的數據和部分樣品將向相關研究領域的科學家開放。

本航次的成功得益於中科院戰略性先導科技專項在前沿領域的前瞻性部署及有效組織、海南省重大科技專項的及時支持，得益於國家863計劃海洋技術領域的持續支持和長期積累。其結果進一步表明，我們不可能單靠引進走到國際深海領域的前沿，而國家頂層設計及堅持全技術鏈條自主研發才是我國掌握萬米深潛核心技術及能力的基本保障和前提。

本航次通過對先進及綜合性的船舶、深海探測平臺和多種深潛裝備的應用以及密集性深淵科考作業的實踐，磨礪出一批海上一線作業指揮員，鍛造出一支能夠進行萬米大深度科考作業的隊伍。

除了上述參航單位外，在本航次準備工作中，廣州海洋地質調查局、中船重工集團702所、中船澄西（廣州）船廠、國家海洋局北海分局、浙江大學和上海交通大學也發揮了重要作用。整個航次在組織模式上有效融合了科研單位、高校、國企和民企各自的優勢，大家本著協同創新的精神，為突破萬米深度、保障科考成功共同付出了巨大努力。

“海鬥”號無人潛水器下潛