廣州, 向海圖強(qiáng)②|廣州深??碧娇蒲袑嵙κ澜缫涣鳎◤V州深海設(shè)計有限公司)
正是斜風(fēng)細(xì)雨,南沙龍穴島廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局(以下簡稱廣海局)的科考碼頭上,記者獲準(zhǔn)登上了“海洋地質(zhì)六號”科考船。甲板上,我國自主研制的第一臺4500米級深海遙控?zé)o人潛水器“海馬”號正在進(jìn)行緊張的檢修。4500米的設(shè)計潛深,讓“海馬”號足以探查我國南海的所有海底,而這顯然不是廣州海洋科研的終點。新的“夢想”號大洋鉆探船已在去年12月試航,該船鉆探系統(tǒng)的最大鉆深可達(dá)11000米,足以探秘世界最深處——馬里亞納海溝。
從可燃冰試采到建設(shè)冷泉生態(tài)系統(tǒng)研究大科學(xué)裝置;從4500米級“海馬”號ROV到萬米級AUV;從遠(yuǎn)赴南極科考的“海洋地質(zhì)六號”到著力創(chuàng)建“移動國家實驗室”的“夢想”號,廣州海洋科研正一路朝著更深、更遠(yuǎn)、更高精尖的領(lǐng)域掘進(jìn)。一項項海洋科技成果的轉(zhuǎn)化落地,也正為廣州這座“向海圖強(qiáng)”的城市注入強(qiáng)勁的高質(zhì)量發(fā)展動能。
“海馬”號
【向海布局:濱海長廊聚集國內(nèi)領(lǐng)先科研機(jī)構(gòu)】
“我們的目標(biāo)一直很明確,就是建成世界一流的海洋地質(zhì)調(diào)查機(jī)構(gòu)?!睆V海局科技處科技主管趙斌自信地表示,廣州在深??碧筋I(lǐng)域的科研實力已然躋身世界一流,“從裝備和船舶能力、隊伍調(diào)查能力和科研成果綜合評估,我局的海洋地質(zhì)調(diào)查水平和綜合調(diào)查能力達(dá)到國際一流、國內(nèi)領(lǐng)先。隨著‘夢想’號今年10月正式交付使用,我們的深??碧侥芰⒏弦粚訕??!?/p>
南沙區(qū)海濱路,這條不足5公里長的濱海長廊上,涉??蒲性核[次櫛比:中國地質(zhì)調(diào)查局廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局深??萍紕?chuàng)新中心、中國科學(xué)院南海海洋研究所、南方海洋科學(xué)與工程廣東省實驗室……
當(dāng)前,廣州已聚集58個涉海科研機(jī)構(gòu)和42個省部級以上海洋科學(xué)實驗室,10個國家級海洋科技創(chuàng)新平臺。這些機(jī)構(gòu)和實驗室構(gòu)成強(qiáng)大的科研網(wǎng)絡(luò),涵蓋海洋科學(xué)的多個分支,包括海洋生物、海洋工程、海洋環(huán)境保護(hù)等。中國科學(xué)院南海海洋研究所(以下簡稱南海海洋所)所長李超倫研究員表示:“廣州在海洋科研領(lǐng)域的水平和地位十分顯著,不僅在國內(nèi)處于領(lǐng)先地位,而且在國際上也具有較高的知名度和影響力?!?/p>
李超倫自豪地說,南海海洋所目前擁有1個國家重點實驗室、1個中國-斯里蘭卡聯(lián)合科教中心、5個院級重點實驗室、4個省級重點實驗室、2個聯(lián)合開放實驗室、4艘大型海洋科考船、6個臨海野外臺站……近年來,該所學(xué)者授權(quán)專利447項,獲得國家獎1項、中國科學(xué)院杰出科技成就獎1項、省部級獎勵8項,顯示出強(qiáng)大的海洋科研實力。
如今,廣州海洋科研正向大洋更深處探索。廣州市科技局介紹,一批多項關(guān)鍵核心技術(shù)實現(xiàn)“零的突破”的高端裝備正駛?cè)肷詈?。廣東智能無人系統(tǒng)研究院“新一代潛航器”建設(shè)進(jìn)展順利;國內(nèi)首臺6000米級深海光學(xué)AUV突破海底圖像大場景拼接及目標(biāo)識別等關(guān)鍵技術(shù),可應(yīng)用于深海水下考古、資源勘探等領(lǐng)域……
在超200米的深海,低溫、低氧、高壓、高鹽極端環(huán)境下,生物很難生存,但冷泉生態(tài)系統(tǒng)被稱為“海底沙漠中的綠洲”,冷泉區(qū)不僅生活著以甲烷為食物的菌席、藻席,也生活著貽貝、管狀蠕蟲、蛤類、海星、蝦、蟹等生物。研究冷泉生態(tài)系統(tǒng),不僅能幫助人類探究生命起源,也有助于開發(fā)我國海域的可燃冰資源。如今,“十四五”國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施“冷泉生態(tài)系統(tǒng)研究裝置”正在緊張建設(shè)。李超倫透露,目前,該裝置的海底實驗室已完成1:4鈦合金縮比模型打壓試驗,正進(jìn)行1:1實尺度模型的建造工藝驗證。
據(jù)介紹,目前廣海局擁有7艘海洋地質(zhì)、地球物理、鉆探科考船,另外,即將入列的“夢想”號大洋鉆探船更被譽(yù)為“科技航母”,船舶設(shè)計排水量達(dá)4.25萬噸,續(xù)航能力達(dá)到15000海里,具備全球海域無限航區(qū)作業(yè)能力和超過11000米的鉆探能力,“夢想”號上還在建設(shè)全球面積最大、功能最全、流程最優(yōu)的船載實驗室,可進(jìn)行基礎(chǔ)地質(zhì)、海洋科學(xué)等九大領(lǐng)域的科學(xué)研究。
科考船搭載的各類科技設(shè)備也為國內(nèi)一流、國際先進(jìn):4500米級和6000米級“海馬”號ROV、6000米級AUV、200米海底鉆機(jī)、“海蜇”號原位保真探測系統(tǒng)……這些科技設(shè)備幫助廣海局構(gòu)建起一套全時全域“空天海潛地”探測觀測監(jiān)測體系。
“我們還有強(qiáng)大的科研人才隊伍。高層次人才方面,擁有國家級人才6人,省部級人才30余人。”趙斌介紹,目前廣海局已擁有天然氣水合物勘查開發(fā)國家工程研究中心、深海地質(zhì)探測國際科技合作基地兩個國家級平臺,并正在籌建國家深海鉆探工程技術(shù)創(chuàng)新中心,此外,還有5個省部級平臺和2個其他科研平臺。
廣州整體的海洋科技人才隊伍也正不斷壯大,據(jù)統(tǒng)計,全市擁有海洋領(lǐng)域兩院院士7位,已有18所高校設(shè)立涉海專業(yè)。
廣州海洋科研部分高端裝備
廣東智能無人系統(tǒng)研究院“新一代潛航器”建設(shè)進(jìn)展順利;
國內(nèi)首臺6000米級深海光學(xué)AUV突破海底圖像大場景拼接及目標(biāo)識別等關(guān)鍵技術(shù),可應(yīng)用于深海水下考古、資源勘探等領(lǐng)域;
國內(nèi)首臺7000米級深海作業(yè)機(jī)器人“海星7000”突破7000米級ROV總體技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù),實現(xiàn)深海直流液壓動力源、大功率推進(jìn)器等核心部件國產(chǎn)化;
4500米級和6000米級“海馬”號ROV;
200米海底鉆機(jī);
“海蜇”號原位保真探測系統(tǒng);
“夢想”號大洋鉆探船。
“夢想”號大洋鉆探船海試中。
【成果轉(zhuǎn)化:海洋科技助攻國家海上風(fēng)電建設(shè)】
如今,廣州豐富的海洋科研成果正不斷轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力,支撐各經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的高質(zhì)量發(fā)展。
李超倫介紹,南海海洋所的成果轉(zhuǎn)化主要集中在海洋藥物、海洋生物資源利用、海水養(yǎng)殖、生態(tài)修復(fù)、海洋觀測儀器研發(fā)等方面。
廣海局成果轉(zhuǎn)化中心主任曾憲軍介紹,截至2023年,廣海局共簽訂成果轉(zhuǎn)化合同226項,合同總額超4.7億元,取得良好的經(jīng)濟(jì)和社會效益,“除了傳統(tǒng)的石油勘探,我們還為海上風(fēng)電項目進(jìn)行工程地質(zhì)和地質(zhì)災(zāi)害的調(diào)查,為我國海上風(fēng)電建設(shè)提供有力的保障。海上風(fēng)電的扇葉最長可達(dá)150米,這樣的龐然大物要在大海中屹立不倒,就需要多根直徑3~5米的鋼管插到海底30~50米以下,我們的技術(shù)不但保障了風(fēng)電安裝的安全性,更能提供后期運(yùn)維和檢修服務(wù)?!?/p>
此外,廣海局近年來還進(jìn)行了粵閩瓊?cè)≈攸c海域海砂資源調(diào)查、生態(tài)農(nóng)業(yè)地質(zhì)調(diào)查、深海搜尋打撈等社會化科技成果轉(zhuǎn)化服務(wù)。
李超倫總結(jié)道:“我們要充分發(fā)揮廣州的資源稟賦和在海洋科研領(lǐng)域的優(yōu)勢,推動海洋科技成果轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)化,為建設(shè)海洋強(qiáng)國貢獻(xiàn)更大的力量。我認(rèn)為,未來海洋科研努力方向主要為:海洋生物多樣性保護(hù)與生態(tài)修復(fù);深海資源開發(fā)(礦產(chǎn)資源、生物資源);氣候變化、災(zāi)害響應(yīng)機(jī)制研究和防災(zāi)減災(zāi);海洋裝備;海洋牧場與資源利用;極地科研探索等?!?/p>
廣州海洋科技原來還能這么用 →
醫(yī)藥:在基因治療與疫苗研發(fā)中助力
上海細(xì)胞治療集團(tuán)有限公司因開發(fā)需要,與南海海洋所科研團(tuán)隊取得聯(lián)系后,獲得相關(guān)專利權(quán)的轉(zhuǎn)讓,并進(jìn)一步簽訂合作研發(fā)協(xié)議,對相關(guān)專利技術(shù)進(jìn)行二次開發(fā),以細(xì)胞/基因治療臨床需求為導(dǎo)向,開發(fā)了一種利用毒素-抗毒素系統(tǒng)作為克隆篩選標(biāo)記的小骨架質(zhì)粒載體,并命名為太質(zhì)粒(Tiniplasmid)。目前,太質(zhì)粒在基因治療和DNA疫苗的研發(fā)中已表現(xiàn)出非常好的應(yīng)用潛力。
美妝:在高端化妝品成分開發(fā)中雙贏
南海海洋所團(tuán)隊還與廣東省化妝品行業(yè)龍頭企業(yè)之一丹姿集團(tuán)合作開發(fā)海藻天然產(chǎn)物,并應(yīng)用于高端化妝品中。合作期間,相關(guān)產(chǎn)品的新增銷售額達(dá)到3億元以上,實現(xiàn)雙贏。
考古:在沉睡深海的明代商船中尋寶
依托深海探測設(shè)備,深海考古已走進(jìn)現(xiàn)實。廣海局應(yīng)用所綜合規(guī)劃室主任陳家樂介紹,廣海局已與國家文物局考古研究中心、廣東省文物考古研究院簽訂戰(zhàn)略合作協(xié)議,三方共建水下文化遺產(chǎn)考古協(xié)同創(chuàng)新實驗室,“在深海探測中,我們已發(fā)現(xiàn)多艘水下沉船,目前最古老的是一艘明代商船,上面有很多民窯瓷器?!?/p>
“海馬冷泉”底甲烷噴溢及噴口生長的貽貝。
【資源探索:可燃冰開采“領(lǐng)跑”全球】
我國南海的可燃冰儲量非常豐富,廣海局先后在2017年和2020年成功完成了我國兩輪南海海域的可燃冰試采工作,其中首輪試采創(chuàng)造了試采時長和產(chǎn)氣量兩項世界紀(jì)錄,第二輪試采刷新了日均產(chǎn)氣量和產(chǎn)氣總量的世界紀(jì)錄,這進(jìn)一步增強(qiáng)了我國在可燃冰科技創(chuàng)新國際“領(lǐng)跑”地位,形成了32項關(guān)鍵技術(shù),研發(fā)了12項核心裝備,初步構(gòu)建了深海可燃冰探測開發(fā)技術(shù)裝備體系。
趙斌表示:“我們的目標(biāo)是力爭2030年實現(xiàn)可燃冰的產(chǎn)業(yè)化開采?!彼榻B,2020年第二輪可燃冰試采日均采氣量已達(dá)到2.87萬立方米,要實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化,日均采氣量需更高,“目前需要突破的難點就是降本增效,這還有待進(jìn)一步的技術(shù)攻關(guān)?!?/p>
除了向海洋要能源,海洋科研工作者們還向海洋要礦產(chǎn)。在廣海局,記者看到了一塊黑褐色的厚層結(jié)殼,它正是來自深海海底的礦石。1983年以來,廣海局的科技工作者先后開展33次深海大洋航次,在太平洋勘探發(fā)現(xiàn)了30多萬平方千米的多金屬結(jié)核富礦區(qū)和富鈷結(jié)核富礦區(qū)。
“海馬冷泉”活動區(qū)自然出露的天然氣水合物
鈷、鎳是兩種重要的戰(zhàn)略性金屬元素,廣泛應(yīng)用于新能源電池和航空航天領(lǐng)域。目前,這兩種金屬的對外依存度超90%。每年,我國需要進(jìn)口大量鈷、鎳,鈷、鎳消耗量也是全球第一,“海底的多金屬結(jié)合中,鈷、鎳儲量豐富,品位也很高,鎳在陸地上的最低工業(yè)品位是0.06%,但是海底礦產(chǎn)的品位可以達(dá)到0.6%,是陸地鎳礦工業(yè)品位的10倍以上。現(xiàn)在唯一的瓶頸就是我們無法像在陸地上那樣自由地開采,很多海底的結(jié)核結(jié)殼,位于4千米~6千米的深海。目前我們?nèi)砸黄坪5撞傻V技術(shù)和礦產(chǎn)提升技術(shù)的瓶頸?!壁w斌說。
南海海洋所近年來的科研“碩果”同樣令人矚目。李超倫介紹,在科技前沿領(lǐng)域,專家們揭示了海馬對海洋近岸、珊瑚礁生態(tài)環(huán)境的適應(yīng)進(jìn)化機(jī)制;提出了三大洋相互作用理論;精確厘定南海擴(kuò)張年齡;建立中等巖漿型陸緣模式,提出“板緣張裂”新理論……
此外,南海海洋所還實施完成了南海關(guān)鍵島礁的系列科學(xué)深鉆,建立南沙島礁第一個標(biāo)準(zhǔn)地層剖面,同時,南海典型島礁多格局生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)理論與工程示范正不斷突破,推動南海島礁生態(tài)自然恢復(fù)。
工作人員在科考船“海洋地質(zhì)二號”上進(jìn)行我國首套海洋漂浮式溫差能發(fā)電裝置海上試驗工作。
【特寫:他指揮“海馬”號探索“海馬冷泉”】
在“海洋地質(zhì)六號”科考船的甲板上,廣海局方法所高級工程師陳春亮如數(shù)家珍地向記者介紹眼前的“海馬”號無人遙控潛水器(ROV)。這臺機(jī)器整體重量為6噸左右,長3米,高2.2米,寬1.8米。在水下,“海馬”號能基本保持零浮力狀態(tài),它共有4個垂直推進(jìn)器,4個水平推進(jìn)器,來幫助“海馬”號在深水中游動。此外,“海馬”號的前端有兩個機(jī)械手,同時還配有廣角攝像機(jī)、高清攝像機(jī)和照明設(shè)備,攝像機(jī)最高能實現(xiàn)8K畫質(zhì)的畫面呈現(xiàn)。
“海馬”號的頂端有一個“蘑菇頭”,“蘑菇頭”可外接一條長長的纜繩,這條纜繩用于連接船舶和“海馬”號,可以給“海馬”號提供電力和指令,通過纜繩內(nèi)的光纖,船舶上的科研人員還能看到“海馬”號攝像機(jī)拍攝的實時海底畫面,人們也形象地稱呼這條纜繩為“臍帶纜”,“正因如此,我們的‘海馬’號可以實現(xiàn)24小時不間斷的海底作業(yè)。每年它都要工作兩百多天,也算是一位‘勞?!??!?/p>
機(jī)械手在水底有多靈活?陳春亮介紹,“海馬”號曾與“深海勇士”號載人潛水器的機(jī)械手在深海完成了國旗交接儀式,“‘深海勇士’號的機(jī)械手緊握國旗,傳遞給我們,‘海馬’號則穩(wěn)穩(wěn)地接住了我們的國旗?!?/p>
“服役”10年來,“海馬”號已成功應(yīng)用于南海海域可燃冰資源勘查和大洋富鈷結(jié)殼資源調(diào)查,而最有名的發(fā)現(xiàn)則是“海馬冷泉”,這一冷泉生態(tài)系統(tǒng)位于三亞東南方向100多海里,于2015年3月首次被“海馬”號發(fā)現(xiàn),這是“海馬”號研發(fā)成功后第一次應(yīng)用于海洋地質(zhì)調(diào)查發(fā)現(xiàn)的,故將該“冷泉”命名為“海馬冷泉”。
此后,“海馬”號和“深海勇士”號曾多次對“海馬冷泉”開展科考,開展了甲烷礁鉆探、冷泉特征生物取樣、噴口流體采樣等實驗。陳春亮就曾指揮“海馬”號撈取冷泉生態(tài)系統(tǒng)的特征生物樣品,“‘海馬’號的機(jī)械手握著網(wǎng)兜,將冷泉貽貝等生物樣品打撈放入下方的采樣籃,最后跟隨‘海馬’號回到科考船上?!?/p>
如今,隨著技術(shù)更新迭代,6000米級“海馬”號ROV已正式入列,足以應(yīng)對全球絕大部分海域的水深。來自廣州的各項高精尖儀器設(shè)備,也正帶領(lǐng)我國在“向海圖強(qiáng)”的大道上昂首前進(jìn)。
策劃、統(tǒng)籌/余駿揚(yáng)、梁意聆
文/廣州日報新花城記者:武威
圖/受訪者提供
廣州日報新花城編輯:趙小滿