馮源立

科學(xué)家在3000米以下的海底工作、生活，是好萊塢大片里曾出現(xiàn)過的場景，但也許就在不久的將來，這一幕也可能在我國實(shí)現(xiàn)。在陸?？仗焖拇罂臻g中，海洋是地球上遠(yuǎn)未充分開發(fā)的資源寶庫。“下五洋捉鱉”的難度不亞于“上九天攬月”。

“蛟龍”號下潛7000米

2012年6月27日，中國載人深潛器“蛟龍”號7000米級海試最大下潛深度達(dá)7062米，再創(chuàng)中國載人深潛記錄。“蛟龍”號載人深潛器是我國首臺自主設(shè)計、自主集成研制的作業(yè)型深海載人潛水器，設(shè)計最大下潛深度為7000米級，也是目前世界上下潛能力最深的作業(yè)型載人潛水器?！膀札垺碧柨稍谡际澜绾Ｑ竺娣e99.8%的廣闊海域中使用，對于我國開發(fā)利用深海的資源有著重要的意義。

這艘潛水器外觀近似一顆膠囊藥丸，能容納3個人，一名操作員、兩名科學(xué)家。在潛水器的前端，是一個密閉的玻璃，潛水科學(xué)家可以通過這里看到外面的世界。位于深潛器最前方可乘坐3人的鈦合金載人球殼能承載700個大氣壓的壓力，實(shí)現(xiàn)了與航天相同的生命支持系統(tǒng)；該深潛器的浮力材料采用一種玻璃微珠聚合物，使其具有針對作業(yè)目標(biāo)穩(wěn)定的懸浮定位能力，并實(shí)現(xiàn)了完全依靠自身重量的無動力下潛、上浮。

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明年上半年，完成7000米級海試的“蛟龍”號將赴南海深潛科學(xué)考察，可望進(jìn)一步揭開“海底下的海洋”的神秘面紗。

揭秘“黑暗生物圈”

“蛟龍”號在馬里亞納海溝的6次下潛作業(yè)發(fā)現(xiàn)了11種可能的新物種，其中第5次下潛至7062米釋放誘餌后，魚、蝦、海參等蜂擁而至。在生物資源更加豐富的南海，“蛟龍”號明年的發(fā)現(xiàn)值得期待。海面1000米之下就屬于深海，陽光無法到達(dá)那里，人們熟知的光合作用無法在深海海底進(jìn)行。然而科學(xué)家早已發(fā)現(xiàn)，深海海底并非一片死寂。20世紀(jì)70年代，隨著海底熱液和熱液生物群的發(fā)現(xiàn)，科學(xué)家們意識到，“萬物生長靠太陽”總的來說沒錯，但在海底，地球內(nèi)部散發(fā)的熱量或許替代了陽光，成為海底“黑暗生物圈”的能量之源。在黑暗的海底，無論是肉眼可以看到的魚蝦蟹貝，還是數(shù)量龐大的微生物，都依靠來自地球深處的能量和物質(zhì)，通過自身的化學(xué)作用制造有機(jī)質(zhì)，并形成了海底的“黑暗食物鏈”?？茖W(xué)家們還發(fā)現(xiàn)，海洋中的大型生物只占約10%，其他的90%都是微生物，在深海海底，微生物占的比例還要大。在海底深處的沉積層甚至大洋地殼中都有微生物的存在。這個生活在海水超高壓強(qiáng)下的地球最大生態(tài)系統(tǒng)，人類對其還是知之甚少。

嘗試“可燃冰”采樣

對海底冷泉和泥火山的近距離調(diào)查是“蛟龍”號的強(qiáng)項，對“可燃冰”的取樣則是一個挑戰(zhàn)。據(jù)了解，目前“蛟龍”號上還沒有專門針對“可燃冰”的取樣器材。

南海海底蘊(yùn)藏著豐富的天然氣水合物，即俗稱的“可燃冰”。科學(xué)家們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，“可燃冰”和“冷泉”有著密切的關(guān)系。在相對較淺的海底陸坡，“可燃冰”分解時會以“冷泉”的形式溢出，同時生成碳酸鹽結(jié)殼或在海底形成泥火山。碳酸鹽結(jié)殼和海底泥火山，就成為了解海底“可燃冰”礦體位置的一把鑰匙。目前，此類“冷泉”和泥火山在南海北部已經(jīng)發(fā)現(xiàn)多處，科學(xué)家們亟待對這些天然氣進(jìn)行連續(xù)的原位精確觀測和調(diào)查，但這是水下遙控機(jī)器人無法勝任的。

造訪海底火山鏈

4000多米水深，對“蛟龍”號來說應(yīng)該不是問題。“蛟龍”號不僅可以驗(yàn)證一個假設(shè)，更可以通過直接觀測和采集樣品追尋古代南海的歷史。

水深3000～4500米、底部平坦的南海盆地，對科學(xué)家來說是一個巨大的誘惑，也是一個巨大的謎團(tuán)。其中的一個謎團(tuán)是，在平坦的海盆底部，分布著一座座相對孤立的山峰?？茖W(xué)家們曾利用深海拖網(wǎng)，在這些山峰附近采集巖石樣品，其中發(fā)現(xiàn)了火山巖，科學(xué)家由此推斷，南海盆地存在著海底火山，這些山峰可能就是由于火山噴發(fā)生成的?？茖W(xué)家將目光對準(zhǔn)南海盆地中一座類似火山口的山峰，它大約高出盆地底部200多米。有科學(xué)家認(rèn)為，這座山峰可能就是一座海底火山，但這個假設(shè)又無法解釋它的周圍為何是一個盆地。

中國要建深?？臻g站

不久的將來，中國將建250噸級的，長度在22米左右，寬度接近7米，高度在8米左右的深?？臻g站。所謂深?？臻g站，就是在深海3000米的海底建立一座人可居住的生活環(huán)境。深?？臻g站可以潛到水下1000米深處，甚至更深的地方，人員可以集中在那里，不受海洋表面臺風(fēng)和波浪的影響，進(jìn)行比較穩(wěn)定、長期的作業(yè)。未來的深?？臻g站，不僅可以做到衣食無憂，而且洗澡、娛樂一應(yīng)俱全。深海也要實(shí)現(xiàn)對接。神九和天宮一號對接的場景，未來也是深潛器和深海空間站將要實(shí)現(xiàn)的一個長遠(yuǎn)目標(biāo)。

中國深海空間站的“三步走”計劃，目前第一步小型深?？臻g站試驗(yàn)艇的研制已經(jīng)完成，北京科博會上首次亮相了小型深海空間站試驗(yàn)艇模型（見左下圖）。該試驗(yàn)艇現(xiàn)已研制并制造完成，工作潛深150米，生命支持時間72小時，總長13.1米，型寬3.6米，型深3.0米，正常排水量38噸，乘載員6人。該試驗(yàn)艇在完成水池功能試驗(yàn)和海上試驗(yàn)后，將成為小型淺海作業(yè)裝備，用于水下科學(xué)考察與試驗(yàn)研究。第二步小型深海移動工作站的研制正在進(jìn)行中；第三步可以水下逗留60天的未來型深?？臻g站，則還在理論研究階段。

未來深海空間站同樣有一系列關(guān)鍵技術(shù)需要突破。包括深海高壓環(huán)境，對空間站體積結(jié)構(gòu)都要遠(yuǎn)大于一般潛水器，其結(jié)構(gòu)耐壓程度，以及耐腐蝕技術(shù)要求很高；人和物資的往返補(bǔ)給，需要有穿梭式運(yùn)載器能夠方便往來；設(shè)備維修也需要有載人或無人作業(yè)潛水器實(shí)施，整體工程難度不亞于在太空建立的空間站。如天際空間站是航天領(lǐng)域的核心技術(shù)一樣，深?？臻g站代表了海洋領(lǐng)域的前沿核心技術(shù)，體現(xiàn)了一個國家的科技水平和經(jīng)濟(jì)實(shí)力。

【責(zé)任編輯】蒲暉