“科学”号十周年 | 孜孜求索 十年一“舰”,砥砺创新 筑梦深蓝

2022-09-30 文章来源:
 她气吞山河,包容万物;她承载历史,传承文明;她孕育生命,深藏若虚——海洋,从诞生之初,她波澜壮阔,她壮丽美好,令无数人向往。

21世纪是海洋的世纪,科学家对近海进行了长期的研究与探索后,又将掀开深海大洋神秘的面纱。然而,世纪之初,我国深海科学研究受制于综合探测、研究平台和技术装备的落后与匮乏,只能“望洋兴叹”。

“工欲善其事,必先利其器”,我国科学家深知,只有快速具备现代化的海洋科学考察设备,深海大洋探测与研究的步伐才能开启,不止于“纸上空谈”。

2012年9月29日,我国新一代海洋科学综合考察船——“科学”号横空出世。这艘由国家发展改革委布局建设、中国科学院海洋研究所管理运行的国家重大科技基础设施,承载着一代代海洋人的深蓝梦想,乘风破浪,向海远航。

今天是“科学”号科考船交付运行十周年。十年来,“科学”号作为海洋领域大国重器,见证了新时代我国海洋科技迅猛发展的光辉历程,也见证了海洋强国路上无数海洋科研人的奋斗足迹。

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千呼万唤   踏浪而来

海洋科学研究是一门基于观测、多学科交叉的综合性学科,没有观测工具,深入进行海洋科学研究就无从谈起。曾经,我国海洋科学考察设备老旧,深海远洋研究困难重重。“科学”号的重磅诞生为我国海洋科学家的深海大洋梦插上了腾飞的翅膀,我国在深海科学探知领域的调查研究终于开始蓬勃发展。 

时间回溯到2007年。彼时,中国在役的海洋科考船一共15艘,仅3艘是建造于上世纪90年代,有10艘将在当时的3年内退役。总体上来说,小船多、大船少,旧船多、新船少,专业考察船多、综合考察船少,无法满足国家对海洋科学考察与研究快速发展的需求。

而同一时期,美国、欧洲、日本甚至印度都已拥有最先进的科考船,也都搭载有深潜器,尤其日本还搭载了水下机器人。相比而言,中国相形见绌。

没有好的科考船可用,如何进行深海大洋研究?整个中国海洋科考界都只能翘首以盼解决之道。“我们不能没有现代化的科学考察船!”这是中国科学院海洋研究所科学家的心声,更是中国海洋界全体同仁的呼唤。

说干就干!海洋所当下着手,向国家发展改革委递交了《海洋综合考察船项目建议书》。几经争取,2007年,该项目建议书正式获得国家批复,这艘海洋科学“梦之船”的建造终于不负众望正式提上了日程。海洋科学综合考察船项目被列入“十一五”期间我国投资建设的12项大科学工程之一。

 

2009年12月29日,国家重大科技基础设施项目海洋科学综合考察船项目建造合同签字仪式在北京人民大会堂举行。

而这仅仅是梦想实现的第一步。海洋所的目标非常清晰,就是要建造世界上最先进的、具有深海远洋考察能力的新一代综合性科学考察船。但是怎样造、造成什么样子,没有人知道!

当亲身站到挪威新型科学考察船“GO SARS”的甲板上时,时任国家发改委高新技术司副司长刘艳荣真实的感受到了中国造船业与世界一流水平的差距。她不禁发问:“这样好的船,中国真的能建造出来吗?”彼时,同在船上的海洋所时任所长孙松心里也没底,他回答道:“能造出来,是否能够达到这样的标准就需要我们进行百倍的努力了。”

挪威之行,让孙松感受到了希望与挑战并存。于是,刚一回国,海洋所立刻组织成立技术小组,小组一行再次飞赴挪威进行细致考察。

在挪威,技术小组不仅对“GO SARS”的相关细节进行了仔细研究,甚至获得跟随挪威考察队亲自出海的机会,更近距离地体验到了这艘船的优势与不足。

之后,在挪威方面的介绍下,海洋所继续派出技术小组飞往英国南安普顿,对当时正在建造中的“JAMES COOK”科学考察船进行调研。该船也是由挪威设计并建造的五千吨级科考船,并在“GO SARS”的基础上进行了改进。

经过对两艘当时最先进的科考船的考察,再加上对世界上其他先进考察船的调研,海洋科学综合考察船的设计者们开始了创新性探索。

2010年,海洋科学综合考察船项目在武昌船舶重工有限公司正式开工建造。一年后,2011年,这艘“梦之船”在武汉下水并被命名为“科学”号。

 

2011年11月30日, “科学”号海洋科学综合考察船在武汉顺利下水

2012年,党的十八大召开前夕,前后历时六年筹建、总吨位4711吨、型宽17.80米、型深8.90米、总长99.80米、续航力1.5万海里、自持力60天、最大航速15节的“科学”号——这艘完全由我国自主设计建造、寄托着我国海洋科学家梦想的时代最先进的新一代海洋科学综合考察船,终于在青岛正式交付给中国科学院海洋研究所管理运行。自此,我国的深远海探测与研究迈入了“科学”号时代!

 

2012年9月29日,“科学”号海洋科学综合考察船交接仪式在青岛举行

 

逐梦深蓝  砥砺创新

新时期,中科院海洋所的海洋科学家们一直都行走在逐梦深蓝、经略海洋的征程上,他们壮志凌云,砥砺创新。

时任中国科学院院长白春礼表示:“‘科学’号的交付使用,标志着我国海洋科学考察能力上了一个新台阶,为海洋科研从浅海走向深海、从近海走向大洋的跨越,从海洋大国向海洋强国跨越提供了一个非常重要的科研支撑条件。”

中国科学院院士苏纪兰曾兴奋地指出,我国海洋科学研究起步较晚,一直跟着别人走,自己积累的观测数据较少,很难有原创。如今,“科学”号装备了现代化的调查手段,中国海洋科学研究本身的创新值得期待。

这条新一代海洋科学综合考察船“科学”号凝结了各项创新的设计,它性能优越,拥有宽阔的甲板和良好的作业性能,拥有优化的船型尺度和型线,一度被亲切地称为“圆胖子”。

 

 “科学”号海洋科学综合考察船

“科学”号具备全球航行能力及全天候观测能力,满足无限航区需求,采用了多项国际先进的船舶技术,最大航速为15节,可承受12级大风,日均耗油10吨,仅为同类船舶的一半,创造了多项国内第一。

“科学”号采用吊舱式电力推进系统,配置2台艏侧推、360度环视驾驶台、无人机舱及一人驾驶桥楼。先进的吊舱式电力推进系统与两台艏侧推配合,组成了我国第一套应用于科学考察船的DP-1动力定位系统,具备卓越的操纵性能,大大提高了科学考察活动的精度。

 

针对水下声学探测行为,“科学”号在设计中优化了球鼻艏,配备了升降鳍板和艏侧推槽道口封盖,可以提供低噪声的声学探测环境。“科学”号拥有约500平方米的后甲板,可以轻松搭载各种科学调查设备,为深远海科学考察提供了更多可能,也为多学科综合调查活动提供了平台基础。

“科学”号前后甲板可提供5个集装箱位,有力推动了科学调查设备的模块化发展,缩短了船舶备航和设备调试时间,提高了单位时间内的科学考察效率。

值得一提的是,海洋所根据未来海洋科学发展的趋势,综合考虑满足海洋科技发展的需求,建造之初,就给“科学”号配备了七大船载科学探测与实验系统,包括水体探测、大气探测、海底探测、深海极端环境探测、遥感信息现场印证、船载实验、船载网络等。

同时,“科学”号还搭载了高精度星站差分GPS定位系统、全海深多波束测深系统、多道数字地震系统、缆控水下机器人(ROV)、电视抓斗等多种国际先进的探测设备,它实现了快速性、经济性、耐波性之间的综合平衡,其快速性和经济性指标达到甚至超过当时国际先进水平。

此外,装备先进的“科学”号具备同步进行现场保真取样和实验分析能力,具备高精度、长周期的动力环境、地质环境、生态环境、生物、化学等综合海洋观测调查能力,能够满足现代海洋科学多学科交叉研究需要,为深远海调查研究提供最为先进的技术支撑平台,是名副其实的“海上移动实验平台”。

“圆胖子”一路开拓,昂首阔步,从浅海到深海、从近海到大洋,见证着海洋深处的静谧、汹涌与雄浑、壮美,谱写着一曲曲奋进之歌。

 

功夫不负   成绩不菲

当“科学”号科学考察船承载着海洋科学家们的希望驶向大海,一项又一项捷报传来,其中,一个关键词频频提到,它就是“发现”号。

“发现”号ROV(Remotely Operated Vehicle)是 “科学”号考察船搭载的重要深海调查设备,是我国目前下潜工作能力最强的水下机器人之一,装有动力推进系统、高清摄像和照明系统、采水器、采集生物标本和地质样品的生物吸管和机械手以及温盐深(CTD)、溶解氧、浊度计、二氧化碳等传感器,在“科学”号考察船的科考中起到了至关重要的作用。正因为有它,“科学”号一次次的深海科考工作才有了成功的保障,它所取得的成果令人骄傲。

 

“科学”号上搭载的“发现”号水下缆控机器人

但鲜为人知的是,在造船之初,“发现”号ROV有过数次差点夭折的经历。

最初,在“科学”号方案中设计了深海潜器,但由于ROV预算高昂、经费紧张,不得不暂缓配备。但是,没有深潜器不可能成为最先进的科学考察船,于是,海洋所一直在寻求机会和筹备经费为“科学”号配备上深潜器。

当时,在青岛甚至国内,根本没有ROV机器人的相关技术,海洋所顶层专家组便开始奔走呼吁大家重视ROV,普及ROV的知识以及运用ROV的必要性。他们深知,“科学”号作为走向深海大洋的科考船,如果没有ROV技术的支撑,在科考任务中,就等于失去了有力的臂膀。

功夫不负有心人,专家们最终被科学家和监造组的坚持与真诚所打动。在2010年,安装ROV的申请获批,海洋所立刻投入工作、进行设计,将ROV的使用类型设定为作业级和观察级,水深定为4500米级,这个深度是国际最主流的,能够对全球90%的深海进行探测。

那么,机器人配备什么样的探测装置呢?海洋所顶层专家组提出了几个听起来最简单的指标:下得去、看得清、测得准、取得上、能扩展、用得起。看得见和取得上是最重要的两个指标,也就是说一定要安装最好的高清摄像头和机械手,这是“科学”号走向深海作业所必备的条件。最终,“发现”号配置了全球最好的机械手,配置了全球最好的摄像机,可以拍出顶级纪录片的效果。

 

“发现”号ROV上的高清摄像头

 海洋所为ROV取名——“发现”。“发现”号这个名字颇具寓意,意味着是在深海大洋中进行探索与发现,发掘与挖掘,创新与取得,与“科学”号船名合起来是“科学发现”,发现深海资源,发现大自然的神奇。这与海洋科学家们所从事的科考事业十分贴切。这个名字寄托着美好的理想与期盼。

“发现”号第一次下潜就成绩不菲,发现了冷泉。这是中科院第一次用自己的设备发现冷泉,拿到数据后合成了可燃冰,在海洋中取了很多珍贵的样品。

“发现”号在取得一次又一次的成功后,也越发的有名气。俄罗斯远东海洋生物研究所的所长曾找到孙松,问到:“两年前你还在向我请教深潜器的技术,但是现在看来,你们做的比我们做的好。”正是“科学”号人的拼搏精神与团队合作精神才能创造出一个个辉煌成绩,使“科学”号、“发现”号昂首阔步地走向深海大洋。

 

逐步完善   佳音频传

党的十八大以来,“科学”号佳音频传。

依托“科学”号海洋科学综合考察船及“发现”号4500米级无人潜器等技术装备,海洋所构建了国际一流的深远海综合探测与研究体系,实现了我国首次ROV和AUV协同作业,开创了海洋科考新的工作模式;创建了深海极端环境与生命综合探测技术体系,实现了从“浅近海”到“深远海”的跨越,实现了科学家“将实验室搬到海底”的科学创想。

 

缆控式无人潜水器“发现”号拍摄的自治式水下机器人“探索”号

 十年来,“科学”号已经安全执行50个航次,海上航行2100余天,累计航程余30万海里,十次跨越赤道区域,支撑包括科技部重点研发专项、国家自然科学基金委员会重大项目等、中国科学院战略先导专项等课题420余项,先后搭载1500多位科技工作者,航迹遍布中国近海、西太平洋、北太平洋、中太平洋等广袤的海域。其综合海洋环境立体探测范围涵盖全球99.2%的海域,是国际上公认的最先进的综合科学考察船之一。

“科学”号先后支撑获得中华人民共和国国际科学技术合作奖、海洋工程科学技术奖特等奖、海洋工程科学技术一等奖、全国优秀海洋工程、CCTV科技盛典科技创新团队、中国科学院杰出科技成就奖、中国科学院国际科技合作奖、山东省自然科学一等奖等众多奖项。

作为真正的“大国重器”,“科学”被称为新中国划时代海洋综合考察船的“长子”,在我国深海综合探测与研究中发挥“旗舰”作用。“科学”号投入运行后,优秀的性能表现得到了业内人士的一致认可。随后,“科学”号的姊妹船“向阳红01”、“向阳红03”、“东方红3”等科学考察船舶相继建造下水并投入使用,为我国海洋科学考察能力的跨越提升作出了重要贡献。

 

“科学”号扬帆远航驶向深海

英国《自然》杂志两次刊文评述:中国的深海大洋研究是600年前郑和下西洋之后中国人的又一创举!中国已完全具备深海探测与研究能力,在西太平洋的综合探测与研究意义重大,受到国际海洋领域高度关注。

由此,我国终于成为世界上具备深海综合探测与研究能力的少数国家之一。“科学”号一项项成绩的取得,奠定了我国在深远海探测与研究领域的国际地位,开启了从近海到深远海跨越式发展的“新纪元”!

十年来,海洋所人始终不忘初心、牢记使命,坚持开拓进取、科技报国。他们坚守在深海大洋科考的第一线,行走在我国海洋科学发展的最前沿,始终引领着我国向海洋进军的蓝色征程。他们挺进深海,走向大洋,每一个铿锵、坚定的步伐都凝聚着同一个信念——建设海洋强国!

 

“科学”号乘风破浪筑梦深蓝
来源:中国科学院海洋研究所