我國首次使用兩台深海作業級潛水器在“海馬冷泉”開展聯合科學考察

自然資源部中國地質調查局廣州海洋地質調查局“海洋六號”科考船與中國科學院深海科學與工程研究所“探索一號”科考船于2018年4月28日至30日展開聯合科學考察活動。其間，兩船分別搭載4500米級深海作業型潛水器“海馬”號深海遙控潛水器和“深海勇士”號載人潛水器，對南海珠江口盆地西部海域“海馬冷泉”區進行聯合科學考察。

這是我國首次使用兩種具有自主知識産權的國産化大深度潛水器進行具有國際前沿科學技術水平的聯合科學考察。“海馬”號和“深海勇士”號是不同類型的深海作業型潛水器，開展聯合考察可有效發揮各自的功能優勢。本次聯合科考是我國在進軍深海進程中的一次跨部門強強合作，實現了組織和實施模式的創新，推動了我國深海科學與技術的緊密結合和相互促進，為國産深海技術裝備的業務化運作起到了先行示範作用。

“海馬冷泉”現南海

海底“冷泉”反映了地球深海海底的一種極端環境。來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，並産生一系列物理、化學和生物作用，這種作用及其産物被稱為冷泉。“冷泉”活動區內海底生命極度活躍，形成了一片深海海底的“沙漠綠洲”。“冷泉”是尋找海底天然氣水合物藏的主要標誌，是研究深海甲烷生命系統的自然實驗室，是研究地球碳循環和全球環境變化的重要窗口，是當前國際深海科學研究的熱點領域。在中國科協近日發佈的12個領域60大科技難題中，海底“冷泉”的相關科學研究涉及了地球科學領域、能源環境領域和生命科學領域等三大領域的多個科學難題，其中“海洋生態系統儲碳”“生物多樣性維持”和“生物與環境關係”等科技難題恰恰是海底“冷泉”研究中的重點問題。

據了解，“海馬冷泉”位於我國南海珠江口盆地西部海域，水深1350米至1430米，是中國地質調查局廣州海洋地質調查局使用“海馬”號深海遙控潛水器于2015年3月發現，並以此命名。“海馬冷泉”是我國管轄海域內發現的第一個大型活動性海底冷泉，為我國科學家開展“冷泉”研究提供了寶貴的基地。

為了加速推進我國“冷泉”研究的進程，中國地質調查局和中國科學院將“海馬冷泉”作為重點工作區域，分別承擔了國家重點研發計劃的相關科研項目，會聚國內眾多科研單位的科學家組成了強大科研團隊。“海洋六號”與“探索一號”科考船搭載了來自國內10個科研單位的近40名科學家，于4月26日在“海馬冷泉”作業區會合。聯合科考計劃實施三次潛水器海底協同作業，主要開展“海馬冷泉”分佈範圍與微地形特徵探查、流體活動觀測與地球化學原位分析、冷泉碳酸鹽取樣和演化發育史研究、生物多樣性和微生物採樣研究、淺表層水合物實地形成與分解研究，並同時開展區域水文、地熱流和沉積作用等調查研究工作。

“雙劍合璧”探冷泉

由於海底“冷泉”研究的特殊性，人們熟知的柱狀取樣、抓鬥取樣和拖網取樣等等傳統海洋地質調查手段無法為科學家們提供“精確”“精確”“精細”的樣品和觀測數據。因此，深海潛水器就成為了“冷泉”研究必須借助的深海技術裝備。“海馬”號和“深海勇士”號在本次聯合科考中擔負著為眾多不同領域科學研究採集樣品和數據的重任，兩支完全由中國技術人員組成的潛水器業務化運維團隊為此進行了精心的準備。僅“海馬”號就攜帶了甲烷礁鑽機、震動取樣器和液壓取樣器，並配置了側掃聲吶、圖像聲吶、低照度超高清攝像機、保壓取樣器、地球化學傳感器、生物誘捕器等10多項作業工具，其中大部分是“海馬”號技術團隊自主設計研製的。

“海馬”號是我國自主研發的第一台4500米級深海作業型遙控潛水器，也叫“ROV”（ Remotely Operated Vehicle），ROV以臍帶纜與母船連接，並通過臍帶纜得到電能和進行信號傳輸。操作人員通過多路高清監控視頻對潛水器、機械手和作業工具進行實時遙控操作和水下作業。ROV是世界上數量最多、應用最廣泛、類型最複雜、功能最強大的潛水器，具有作業適應性強、功率大、功能擴展靈活、作業時間不受限制等功能特點，能在各種海底環境條件下長時間執行高強度的定點複雜作業。ROV主要應用於水下工程和水下科學考察兩大領域。

“深海勇士”號是我國自主研發的第一台4500米級作業型深海載人潛水器，也叫“HOV”（Human Occupied Vehicle），HOV由潛航員操控，把科學家到海洋深處進行直接觀察和作業。HOV是世界上最早出現的潛水器，半個多世紀以來，HOV在人類探索深海未知領域的進程中作出了巨大的貢獻，科學家們借助HOV在深海生態系統、深海礦産和深淵探索等領域取得了一系列突破性發現和科研成果。

實施不同類型的潛水器進行水下協作作業，在國際上也非常罕見。必須妥善地解決很多具體的技術問題，才能實現“1+1大於2”的預期效果。4月27日，兩個潛水器技術團隊在“探索一號”上進行了簡短高效的技術商議，對工作部署、協調指揮、任務分工、作業配合、通信聯絡、導航定位、干擾與安全等具體問題達成了一致。4月28日， “海馬”號和“深海勇士”號按計劃先後下潛，並在“海馬冷泉”1410米水深的海底預定位置進行了國旗交接。這次兩台國産潛水器的海底握手是中國人在深海探索征途具有重要的歷史意義的瞬間。

“海馬”“勇士”建功勳

自2015年發現“海馬冷泉”後，“海馬”號曾連續兩年在該海域進行下潛調查作業，但均未發現最重要“冷泉”特徵標誌——甲烷氣體噴口，而廣州海洋地質調查局前期的聲學探查的資料反應在“海馬冷泉”區存在海底甲烷氣體噴口。因此，在本次聯合考察中，尋找甲烷氣體噴口並開展相關的觀測研究是兩個潛水器協作作業的一個優先任務。4月29日，“深海勇士”號首先在預定站位下潛。3個小時候後，“海馬”號在另一個設計站位下潛。兩台潛水器相距5公里，在海底進行噴口搜尋和調查作業。按照工作計劃，一旦有一方發現了噴口，就立即通知另一方，雙方一起在噴口處開展協作探查作業。“海馬”號負責噴口位置的保壓取樣、液壓取樣和鑽機取樣等工作；“深海勇士”號除取樣觀測作業外，要發揮載人潛水器機動靈活的性能特長，對噴口進行多角度、多方位實時監測，對噴口鄰近區域進行大範圍搜索，並向上追蹤觀察氣泡柱。

13點50分，“探索一號”收到了“海洋六號”呼叫：“海馬”號發現了噴口！“探索一號”果斷地回答：好！“深海勇士”號立即全速趕赴噴口，兩小時後見！

16點03分，正在甲烷氣體噴口作業的“海馬”號高清攝像機裏出現了風塵僕僕的“深海勇士”。“海馬”號技術團隊不禁紛紛對這臺國産載人潛水器表示敬佩和讚嘆。從一早下潛到此時，“深海勇士”號已經在水下作業了8個小時，按慣例已經到了該返航上浮的時間。“深海勇士”不僅全速趕來，立即對噴口附近區域進行了大範圍搜索，並且發現了一個噴口！隨後，“深海勇士”號按預定作業方案對氣泡柱進行了向上追蹤和觀察。

2018年4月29日，這是中國“冷泉”探查研究歷史上值得紀念的一天，也是中國潛水器發展應用歷史上輝煌的一天。在這一天，“深海勇士”在水下作業時間超過了11個小時，達到了該載人潛水器水下作業時間的設計極限。也是在這一天，“海馬”號實現了一天兩次下潛，在首先發現了甲烷氣體噴口之後，完成了保壓取樣、液壓取樣等預定計劃作業，使用ROV鑽機獲取了極其寶貴的冷泉碳酸鹽岩心樣品，並在第二次下潛作業中又發現了一個噴口。兩台中國潛水器在“海馬冷泉”進行聯合科考期間，在這一天一共發現了三個海底甲烷氣體噴口，並取得了豐碩的協作作業成果！

“海馬”號和“深海勇士”號潛水器都是國家“863”計劃海洋技術領域自主研發項目的重大成果，是我國進入深海、認識和研究深海的關鍵技術裝備。“海馬”號深海遙控潛水器在2014年通過海試驗收後迅速投入深海地質勘查應用，發現了“海馬冷泉”，在天然氣水合物資源調查、冷泉生態環境監測及海山富鈷結殼區多手段綜合作業等方面創造了多項紀錄。“深海勇士”號于2017年通過海試驗收，顯示出優良的深海探查作業能力。這兩套潛水器均由我國自主設計製造和操作應用，並先後入選“中國十大科技進展”，是我國在深海高新技術裝備自主研發應用領域的標誌性成果。本次聯合科考是我國首次使用兩台深海作業潛水器在“海馬冷泉”區進行海底協作作業，取得了超過預期的多方面科學技術成果，是我國重大科研成果快速轉化和國産化深海高新技術裝備業務化運作的典範。