伟德(bevictor)中国大陆-官方网站

  • 工程咨询:

    512375337@qq.com

  • 服务热线:

    0898-32879553

从万米深渊到极地冰盖——中国深海探测与钻探技术的辉煌成就

2026-06-19 23:59:12 | 小编 | 点击数:

  我国自主设计、自主集成的首台 7000 米级大深度载人潜水器 “蛟龙” 号,自 2009 年首次下潜以来,已累计完成 317 次下潜,搭载 900 余人次深入海底。在 2024 年西太平洋国际航次科考任务中,“蛟龙” 号更是大显身手。新加坡国立大学海洋科学家蔡嘉慧在此次科考中,与中方潜航员密切配合,透过舷窗观察并记录海底生物,亲身感受了海底海山丰富的生物多样性,这种实地体验远超文献与纪录片带来的认知。

从万米深渊到极地冰盖——中国深海探测与钻探技术的辉煌成就(图1)

  而我国自主研制的全海深载人潜水器 “奋斗者” 号,于 2020 年 11 月 10 日完成万米级海试,首次探底马里亚纳海沟 “挑战者深渊”,使我国成为世界上第二个实现万米载人深潜的国家。截至目前,“奋斗者” 号累计下潜 329 次,其中万米下潜 25 次,万米深潜次数和人数均居世界首位,彰显了我国在全海深载人深潜领域的卓越实力。

  潜入万米海底面临着巨大水压的严峻挑战,马里亚纳海沟 1 万米深处的水压接近 1100 个大气压。“奋斗者” 号能够不惧高压极端环境,关键在于其载人舱。中国科学院金属研究所团队通过深入调研论证、反复研究实验,攻克了载人舱材料、成型、焊接等一系列技术难关,独创出满足强度、韧性和可焊性要求的新型钛合金材料。

  科学基础设施建设对深海大洋探测至关重要,以我国今年新建成的南极秦岭站为例,其研制建造展现出了令人惊叹的精细程度。该站采用装配式建设方式,所有建筑设施均在国内完成加工定制,现场仅需按要求安装建筑模块,这种方式极大减少了现场加工量,在严酷环境中体现出整体建筑高度集成、质量可靠、施工迅速、绿色环保的显著优势。同时,对设备配置、建设材料的要求也精益求精,采用轻质高强且能抵御零下 60 摄氏度超低温和海岸强腐蚀的建筑材料,清洁能源占比超过 60%。

  在深海通信与数据传输方面,数千米深的海水阻隔电磁波远距离传播,但 “蛟龙” 号依靠水声通信技术实现了 “千里传音”。科研人员历经十年研发出水声通信系统,通过优化信号调制和抗干扰算法,实现了深海环境中稳定的数据传输,通信距离超过 10 公里,且使用自适应纠错技术提高数据传输精度,确保在复杂水文条件下信息传输的完整性。

  对于 “奋斗者” 号而言,在深海复杂地形环境中避免 “触礁” 风险,控制系统的精准指挥至关重要。中国科学院沈阳自动化研究所的科研人员通过攻关技术难题,使 “奋斗者” 号的控制系统具备基于数据与模型预测的在线智能故障诊断、基于在线控制分配的容错控制和海底自主避碰等功能。其设计的神经网络优化算法,让 “奋斗者” 号在海底能够自动匹配地形巡航、定点航行以及悬停定位,水平面和垂直面航行控制性能指标达到国际先进水平。

  当前,聚焦极地海底地形和冰下海洋环境的高分辨率成像,误差已小于 5 厘米;通过多波束测深系统和侧扫声呐技术,实现高精度海底地形测绘,垂直分辨率达到 10 厘米,水平分辨率达到 1 米。深海大洋探测精度的持续提升,离不开关键技术的有力支撑,也得益于科研人员对高精度设备和算法的不懈追求,借助人工智能、高性能计算等新技术,深海科考有望在地形勘探、生物及矿物样品采集等方面实现更高精准度。

  “蛟龙” 号在 2024 年实现首探大西洋,将我国载人深潜区域由 “两洋一海” 拓展到 “三大洋”,未来还有望进军极区。“奋斗者” 号则助力我国深渊海沟科考从马里亚纳海沟扩展至全球多个深渊海沟。例如 2022 - 2023 年期间组织的国际首次环大洋洲载人深潜科考,“奋斗者” 号搭乘 “探索一号” 母船,历时 157 天,完成 2.2 万多海里的探索之旅,采集了丰富的深渊宏生物、岩石、结核、沉积物和水体样品。

  在众多科考活动中,中外科考团队合作频繁。在 2024 年西太平洋国际航次中,“蛟龙” 号共有 8 名外籍科学家和 3 名中国香港科学家搭乘下潜,下潜区域涵盖西太平洋 6 座海山和 1 个海盆。航次联合首席科学家、香港浸会大学教授邱建文表示,各方共同采集和处理深海生物、底泥、海水等样品,制定下潜作业计划,分享下潜经历与感受,有力推动了深海生物多样性国际合作。

  此外,中国第四十次南极考察队圆满完成南极毛德皇后地和恩德比地冰盖边缘航空科学调查国际合作计划,“雪鹰 601” 固定翼飞机出色完成任务。任务完成后,我国将同其他国家共享航空观测数据并开展合作研究,为各国科学家研究南极冰盖快速变化和全球海平面上升提供宝贵资料,得到了 “环” 行动组首席科学家的高度赞誉。

从万米深渊到极地冰盖——中国深海探测与钻探技术的辉煌成就(图2)

  墨西哥湾是高产深水钻探区域,动态定位系统和先进海底生产系统的应用助力开发了雷马和佩尔迪多等深水油田。雷马平台水深 6050 英尺,生产能力超每天 20 万桶石油,储量超 10 亿桶油当量;佩尔迪多平台水深 8000 英尺,生产能力约每天 10 万桶石油当量,储量约 5 亿桶石油当量。这些平台提升了地区石油产量,为美国能源独立贡献力量。

  巴西盐下油田曾被认为无法开发,超深水钻机和先进钻井液等技术进步使其开采成为可能。卢拉油田水深约 7000 英尺,生产能力约每天 100 万桶石油,储量超 80 亿桶油当量;布齐奥斯油田水深约 7200 英尺,生产能力约每天 60 万桶石油,储量超 100 亿桶油当量。它们彻底改变了巴西石油产业,使其成为全球主要石油生产国之一。

  西非的安哥拉和尼日利亚等国在深水钻探领域发展迅速。安哥拉的吉拉索尔油田水深约 4300 英尺,生产能力约每天 20 万桶石油,储量 10 亿桶油当量,采用先进海底生产系统和实时数据分析技术;尼日利亚的埃吉纳油田水深约 5250 英尺,生产能力约每天 20 万桶石油,储量超 5.5 亿桶石油当量,运用最先进钻井平台、自主式水下机器人和先进海底系统。这些油田提升了所在国石油生产能力,促进经济稳定和能源安全。