“科學”號海洋科學綜合考察船

“科學”號海洋科學綜合考察船

“科學”號海洋科學綜合考察船(英文:KeXue Multipurpose Oceanographic Research Vessel,簡稱:“科學”號科考船),是中國科技基礎設施項目中由中國科學院海洋研究所管理運行的海洋科學綜合考察船。

“科學”號海洋科學綜合考察船於2010年10月28日正式開工建造,2011年11月30日下水,2012年6月15日至21日完成海上測試並已通過中國船級社查驗,2012年9月29日在山東青島正式交付使用。

“科學”號海洋科學綜合考察船採用吊艙式電力推進系統,無人機艙和被動式可控減搖水艙;可實現0~15節無級變速、低速原地迴轉和橫向移動,具備良好的操控性和適航能力。“科學”號科考船的投入使用標誌著中國海洋科學考察能力實現新的突破,邁入國際先進行列。

基本介紹

建造沿革,歷史背景,建造歷程,科學目標,裝備組成,裝備概況,總體設計,動力系統,探測設備,技術指標,運行動態,科考重點,運行記錄,後續任務,建設成果,技術難點,技術創新,科研成果,榮譽表彰,價值意義,

建造沿革

歷史背景

新中國建立後的60多年裡,由於缺乏遠洋考察船舶,在海洋的研究領域,大多數停留在近海。
“科學”號海洋科學綜合考察船
“科學”號海洋科考察船在青島首航
深海探測與研究是國家的長遠利益所在,也是國家科技水平和綜合國力的體現。“工欲善其事,必先利其器”,“科學”號海洋科學綜合考察船項目是根據中國國家科教領導小組第三次會議審議確定的中國國家科技基礎設施建設規劃中的項目之一,是為了大幅度提高中國海洋科技創新、海洋資源開發利用水平,提升中國海洋綜合考察能力而設立的國家高技術產業發展項目計畫。
2007年5月25日,中國科學院和教育部向中國國家發展改革委員會提出《關於報送國家重大科技基礎設施海洋科學綜合考察船項目建議書》。
2008年,中國國家發展改革委員會正式批覆《海洋科學綜合考察船項目可行性研究報告》,項目總投資為55020萬元,其中國家財政撥款50000萬元,其餘由項目建設單位自籌資金解決。這標誌著海洋科學綜合考察船項目在國家正式立項,建設工作全面啟動。

建造歷程

2009年5月15日,“科學”號海洋科學綜合考察船設計契約簽字儀式在上海舉行。中國科學院海洋研究所和中國船舶工業集團公司第七〇八研究所簽訂設計契約,標誌著海洋科學綜合考察船項目已進入全面設計階段,按照規定的時間節點完成項目方案設計(包括初步方案報告和初步概算的編制)、詳細設計和技術檔案的編制等工作。
2010年10月28日,“科學”號海洋科學綜合考察船建設項目開工儀式在武昌船舶重工有限責任公司舉行。
2011年11月30日,“科學”號海洋科學綜合考察船在武漢武昌船舶重工有限責任公司下水。
2012年5月28日,“科學”號科考船在武昌船廠進行了傾斜試驗。
2012年9月29日,“科學”號海洋科學綜合考察船在山東省青島市正式交付使用。
2012年6月15日至21日,“科學”號海洋科學綜合考察船在東海長江口水域完成了海上測試的主要試驗內容,各試驗項目已通過中國船級社查驗。
2014年4月8日,“科學”號海洋科學綜合考察船在青島中苑碼頭首次起航,執行中國科學院“熱帶西太平洋海洋系統物質能量交換及其影響”戰略性先導科技專項(簡稱WPOS專項)科學考察任務。5月12日,“科學”號海洋科學綜合考察船完成首航返回青島奧帆基地碼頭。
2015年4月24日,“科學”號海洋科學綜合考察船項目通過國家驗收,正式投入運行。
截至2015年3月,“科學”號海洋科學綜合考察船已航行逾5萬海里,航次涉及南海成因演化、南海北部冷泉區及沖繩海槽熱液區生態系統調查、西太平洋地質、氣候及海山環境調查。

科學目標

“科學”號海洋科學綜合考察船項目的建設目標是建造一艘代表中國國家水平的4000噸級現代化海洋科學綜合考察船,該科考船將具備進行高精度長周期的動力環境、地質環境、生態環境等綜合海洋環境觀測、探測以及保真取樣和現場分析能力,為海洋資源、能源、國防安全、減輕自然災害等重大海洋科技問題提供強有力的技術保障。圍繞中國國家海洋發展戰略要求,中國科學院將構建“中國空天海洋能力新拓展體系”作為“創新2020”的戰略重點之一,海洋科學綜合考察船作為其中一個重要的實施項目而實施。
“科學”號海洋科學綜合考察船
“科學”號科考船

裝備組成

裝備概況

“科學”號海洋科學綜合考察船由中國船舶工業集團公司第七〇八研究所設計,武昌船舶重工有限責任公司建造;中國科學院海洋研究所為項目建設法人單位,中國海洋大學國家海洋局第一海洋研究所中國水產科學研究院黃海水產研究所和國土資源部青島海洋地質研究所為共建單位。
“科學”號海洋科學綜合考察船
在“科學”號船尾觀察“氣槍”釋放狀態
“科學”號海洋科學綜合考察船在操控、探測、集成等方面的設計特點:

總體設計

“科學”號海洋科學綜合考察船採用“短寬型”的船體結構、封閉式甲板、360度可環視駕駛台、重力活塞取樣的翻轉結構等設計,為海上作業提供了良好的平台;該船能在海上自給自足可航行60天,配有先進的可控被動式減搖水艙系統,能夠抵禦12級大風;裝配的升降鰭板、側推加蓋及翻轉機等設備,均為中國國內首次運用。

動力系統

“科學”號海洋科學綜合考察船採用的吊艙式全迴轉電力推進系統,是國際最先進的推進方式之一。其合為一體的推進器與螺旋槳不僅節省倉容空間,也提高能量轉換效率,可增加船體機動性與靈活性,並減少船舶的震動噪聲,有利於科學考察人員進行海上作業。該推進系統可實現一台發電機組推動一艘5000噸的船舶跑到12節航速(1節等於每小時1海里),顯示其經濟、綠色和環保的特點。該船是中國首艘套用“升降鰭板裝置”和“艏側推槽道口封蓋裝置”的科考船。
“科學”號海洋科學綜合考察船
吊艙式推進器3D系統示意圖

探測設備

“科學”號海洋科學綜合考察船為適應船舶行進中產生的湍流,會隨速度加快而變厚。升降鰭板可降低湍流噪聲對船底聲學設備的影響,有效減少信號衰減,提高探測精度。側推槽道口受水流影響產生大量氣泡,“科學”號在中國國內首次設計安裝了側推槽道口舷外封蓋裝置,可減少氣泡對聲學設備發射和接收信號形成噪聲干擾。
“科學”號海洋科學綜合考察船採用模組化設計,配備了海洋大氣、水體、海底、深海極端環境和遙感信息現場驗證等五大船載探測系統。作為海洋科學綜合考察船,探測設備還包括:無人纜控潛水器(ROV)、深海拖曳探測系統、重力活塞取樣器、電視抓鬥、岩石鑽機和萬米溫鹽深儀等先進的深海探測和取樣設備等,具體設備詳見下附表:
“科學”號海洋科學綜合考察船
“科學”號科考船各系統示意圖
附表:“科學號”科考船載探測與實驗設備總表
序號
設備名稱
型號/主要技術規格
一、大氣及遙感信息現場印證系統
1
2船載自動氣象站
Vaisala/芬蘭MAWS420
2
海氣通量觀測系統
Subsctech公司/德國MK3
3
海浪測量系統
Miros A/S挪威WAVEX 5
4
系留氣艇/小火箭
陝西中天(大氣所)XLS-II
5
紫外-可見-近紅外分光光度計
Agilent Technologies,Inc Cary100
6
高光譜吸收/衰減測量儀/多參數水質監測儀
WET Labs,Inc. AC-S、WQM
7
後向散射儀
WET Labs,Inc. bb9
8
海面高光譜儀
Satlantic Inc. HyperSAS
9
水下高光譜照度計
Satlantic Inc. HPROII
二、水體探測系統
10
38k走航式都卜勒海洋流速剖面儀
TRDI/美國OS-38
11
300k走航式都卜勒海洋流速剖面儀
TRDI/美國WHMarine
12
萬米溫鹽深剖面測量系統
Sea Bird/美國SBE911
13
科研魚探儀
Kongsberg/挪威EK60
14
表層多要素連續採集系統
Sea Bird/美國SBE21
15
變水層拖曳式探測系統
Chelsea/英國SeaSoar MarkII
16
生物分層連續採集系統
HYDRO-BIOS/德國Hydro-Bios
17
水下攝像機
KONGSBERG/英國 Oe14-376,DS-8104HF-ST,YT-190CS
18
聲學同步器
BNC/美國575-8C
三、海底探測系統
19
全海深多波束
L3-comunications Elac Nuatik/德國SB3012
20
淺水多波束
R2SONIC/美國SONIC2024
21
淺地層剖面儀及萬米測深儀
KONGSBERG/挪威TOPAS PS 18
22
海洋重力儀
Bodensee Gravitymeter Geosystem GmbH(BGGS)/德國KSS 32M
23
海洋磁力儀
Marine Magnetics/SeaSpy
24
多道數字地震接收系統
Hydroscience Technology Inc./美國NTRS2
25
水鳥系統
ION地球物理公司/美國Model 5010E
26
氣槍系統
Sercel SA/法國G.GUN Ⅱ
27
聲速剖面儀
AML/加拿大Minos
四、深海極端環境探測系統
28
深海聲學深拖系統
中科院聲學所研製產品
29
超短基線定位系統(USBL)
Sonardyne International Ltd/英國Ranger2
30
4500米纜控水下機器人(ROV)
SMD/英國Quasar MKII
31
電視抓鬥
北京先驅GTV10-H6
32
深海岩芯鑽機
北京先驅HYZ-5J
33
30米重力活塞柱狀取樣
湖南科技大學研製產品
34
可視取樣器
四川海洋特種技術研究所研製產品
35
863超短基線定位系統
哈工程研製產品
五、船載實驗設備及網路系統
36
高精度星站差分GPS定位導航系統
Hypack Inc/C &C Technologies Inc/美國C-NAV3050M
37
光纖羅經運動感測器
iXSEA OCTANS IV
38
運動姿態感測器
Kongsberg MRU H
39
岩芯綜合測試系統
Geotek MSCL-S
40
營養鹽分析儀
德國SEAL QuAAtro
41
總有機碳自動分析儀
德國耶拿Multi N/C 2100BU
42
高速冷凍離心機
德國eppendorf 5804R
43
倒置相差生物顯微鏡
德國徠卡DMIL
44
體視顯微鏡
德國徠卡S6D
45
光照培養箱
日本sanyo MLR-351H
46
超純水系統
德國sartorius arium EDI61215+arium pro611VF
47
超低溫冰櫃
日本sanyo MDF-382E
48
製冰機
日本sanyo SIM-F140AY65
49
貨櫃實驗室
-
50
船岸一體化網路系統
北京海蘭信Sicom3048-4Gx等
六、操控支撐系統
51
ODIM絞車系統
ODIM/挪威凱芙拉纜儲纜絞車等
52
6000米水文絞車
江蘇射陽船舶輔機廠245SYF-15/6000-00SM
53
3000米水文絞車
江蘇射陽船舶輔機廠245SYF-5/3000-00SM
54
重力活塞柱狀取樣翻轉機構
上海勞雷研製產品
55
氣爆空壓機
Hamworthy/英國4TH565W100系列Model425E
56
升降鰭板裝置
武漢武船機電設備有限責任公司研製產品
57
25噸液壓伸縮起重機
江蘇海泰船舶成套設備有限公司YQS25020
58
數字地震電纜絞車
DT Marine Products,Inc./美國DT-1030
參考資料
“發現”號水下機器人(ROV),是中國國家重大科技基礎設施——“科學”號海洋科學綜合考察船搭載的重要深海調查設備,是中國下潛深度最深、作業能力最強的水下機器人。
“發現”號配置了動力定位系統(DP),確保了ROV在水下對海底的精確定位;還搭載了先進的Titan4和Atlas兩種機械手、7個深水攝像機(包含2個超高清攝像系統),多種探測感測器,設計了大體積生物取樣器、沉積物柱狀取樣器、水體取樣器和大容量分格置物框,可以在水下長時間、近距離的對深海近海底理化環境參數等進行實時探測,並原位獲取沉積物、岩石、生物和水體樣品。

技術指標

“科學”號海洋科學綜合考察船參考數據
基本參數
船長
99.8米
舷寬
17.8米
型深
8.9米
排水量約
4600噸
性能參數
續航力
15000海里(12節航速)
最大航速
15節
自持力
60天
動力裝置
發動機
吊艙式全迴轉電力推進系統
推進器
雙軸雙槳

運行動態

科考重點

“科學”號海洋科考船重點用於西太平洋及周邊海域科考,可為中國提供海洋地質、生物與生態、大氣等綜合科學考察信息,成為中國深海遠洋科考探測研究平台。
“科學”號海洋科考船作為中國綜合性能最先進的科考船,與已開發國家已建和將建的科考船處於同等水平,可以完成大洋定點和走航式海洋環境參數連續探測、海面常規氣象連續、海氣界面通量、海底地形地貌、地球物理等探測與可視取樣等。“科學”號海洋科考船航次涉及南海成因演化、南海北部冷泉區及沖繩海槽熱液區生態系統調查、西太平洋地質、氣候及海山環境調查。
“科學”號海洋科學綜合考察船
“科學”號科考船

運行記錄

航行測試
2012年6月14~20日進行了海上航行試驗。各項測試結果表明,該船設計和建造十分成功,不僅空船重量、快速性、操縱性、噪聲振動等主要性能全部達到設計要求,而且船舶綜合布置、快速性指標、抗風穩性、電站負荷、船舶油耗、定位能力、動力系統的可靠性、生活環境舒適度均達到或超過國際同型船的水平,獲得了船東的較高評價。
日方干擾
“科學”號2014年4月12號清晨抵達作業區,對沖繩海槽熱液區的熱液噴口、周圍海域物理化學環境,進行現場原位觀測和取樣分析。中國“科學”號科考船抵達沖繩海槽,考察深海海洋環境與生態系統,而日本海上保全廳巡邏船聲稱中方船隻連續兩天進入了日方所謂的專屬經濟區,要求中方停止科考,中方未作回應。
“科學”號海洋科學綜合考察船
沖繩海槽位置
2014年4月8日,海洋科考船“科學”號啟航赴西太平洋,執行中國科學院“熱帶西太平洋海洋系統物質能量交換及其影響”戰略性先導科技專項的相關科考任務。
數據採集
2015年1月19日,“科學”號科考船在西太平洋雅浦海山海域執行科考任務,在既定區域投放了7個海底地震儀,所有海底地震儀回饋顯示狀態正常。2月22日,“科學”號科考船結束了該航次多道地震數據採集工作,共收集19839次氣槍成功釋放後反饋數據,測線總長度約1000千米。該航次“科學”號在該海域設計了3條測線,分別有兩條垂直於、一條斜交于海溝方向,船以5節的速度航行,每50米放一槍,釋放間隔20秒左右。多道地震作業是指由人工震源產生傳播到海底及更深處後反射回來的地震波,並對其進行接收和分析。多道地震數據為地層走向、傾向以及斷層等地質構造的進一步研究提供理論依據,並可最終用於洋殼俯衝形態等海洋地質解釋。
“科學”號海洋科學綜合考察船
科考隊員對回收“氣槍”浮筒進行例行檢查
海底測溫
2015年2月9日,“科學”號科考船在西太平洋雅浦海溝附近海域投放熱流探針,以獲取海底熱流信息。科研人員將其比喻為給海底“量體溫”。“量體溫”所使用的“體溫計”是一根7.5米長、自重965千克的熱流探針。從“科學”號後甲板處由鋼纜放入海底後,憑藉額外增加的500千克配重,這支“體溫計”可以豎直插入洋殼表層,也就是億萬年來形成的海底沉積層中。當熱流探針的姿態滿足條件時,探針上的22個溫度感測器會被自帶電源瞬間加熱,並記錄降溫過程中每秒溫度值。回收後,根據感測器獲得的海底沉積物原位溫度梯度和熱導係數,可以推算出海底熱梯度的分布情況。海底熱梯度是指來自地球內部的熱量向海底表層擴散的狀況。根據海底熱流值結合深層地震等地球物理資料,科研人員可以探究洋殼俯衝活動的特徵。“科學”號該航次將在14個站位投放熱流探針,橫跨雅浦海溝區,探測區水深在2000米至5000米之間。全球地質構造最活躍的區域在板塊邊緣。西太平洋不僅是研究板塊俯衝過程的“天然實驗室”,也是對中國近海環境影響最大的海域。中國科研人員計畫在未來幾年內對西太平洋進行持續研究,通過熱流探測、岩石取樣等多種手段了解深海岩石圈構造特徵,以便加深對太平洋板塊結構和海山演化的認識。
2015年11月15日,“科學”號完成了熱帶西太平洋主流系和暖池綜合考察航次,該航次開創了單一科考航次布放、回收深海潛標套數和觀測設備數量最多的世界紀錄,並在熱帶西太平洋“科學”號初步建成熱帶西太平洋潛標觀測網。

後續任務

組網運行
2018年11月5日,“科學”號科考船完成國家自然科學基金委“2018年西太平洋開放共享航次”科考任務,順利返回青島母港。該航次歷時31天,行程5600餘海里,搭載了國內8個單位的25個國家級科研項目。
2018年11月19日,“科學”號從青島母港起航,赴西太平洋維護升級西太平洋實時科學觀測網,總航程約8500海里。
2019年1月31日返回青島。深海3000米實時傳輸潛標自2017年底布放後,已成功連續實時回傳深海數據超過320天,並實現組網運行。該航次對中國在熱帶西太平洋建設的實時科學觀測網進行維護及性能最佳化升級,科學家將會累積獲取熱帶西太平洋海域連續4至5年的溫度、鹽度、洋流等潛標觀測數據,為科學家研究熱帶西太平洋環流的三維結構、暖池變異、解讀氣候變化等提供直接數據支撐。該航次歷時74天,航程12000餘海里,也是“科學”號首航以來離開國內航程最長、時間最長的一個航次。科學家在該航次成功維護升級了中國的西太平洋實時科學觀測網,實現了多項重大突破。
西太科考
2019年6月22日,“科學”號完成國家科技基礎資源調查專項“西太平洋典型海山生態系統科學調查”航次任務後,於22日返回廈門。該航次,船載的“發現”號遙控無人潛水器共下潛19次,對海山進行了精細調查。據初步統計,該航次共獲得250多種生物樣品,幾乎是過去兩個“科學”號航次才能獲得的物種總數。
2019年10月3日,“科學”號出航執行國家自然科學基金委2019年西太平洋科學考察共享航次。該航次搭載了來自中科院海洋所、聲學所、南海所以及中國海洋大學、廈門大學、華東師範大學、山東大學、中山大學等單位的40項國家自然科學基金項目,涵蓋了物理海洋、海洋生物、海洋化學、海洋地質等多個學科領域,2020年1月5日返回,歷時95天,航程14000餘海里。
海底實驗
2021年6月28日,“科學”號科考船完成首個高端用戶共享航次,在目標海域獲得大量科學發現,並進行了多台套中國國產自主研發設備的海試工作,完成了“在海底做實驗”的任務。
該航次同步搭載完成了多通道拉曼平台等多台套國產設備海試工作,通過自主研發實現了海底群落生物的標誌識別等多項關鍵技術突破,相關數據和樣品將解答深海黑暗食物鏈組成、深海碳源碳匯通量、生命起源等重大科學問題。
其中,“海洋之眼”深海著陸器搭配自主研發的系列拉曼光譜探針,實現了對冷泉噴口流體及噴口附近天然氣水合物、自生碳酸鹽岩等多類目標物的原位長期連續探測,再現了甲烷、硫化氫等關鍵生物化學反應標識物的時空變化規律,初步結果表明微生物串聯了地球深部岩石圈、近底層水圈及黑暗生物圈間的元素轉換。
科考期間,科考船上搭載的無人纜控潛器下潛作業21次,獲得大量珍貴樣品及數據。該航次搭載了來自中國科學院、上海交通大學、中山大學、山東大學、廈門大學、中國海洋大學等9家單位的16個高水平研究團隊的科學家。
2022年5月21日,“科學”號遠洋綜合科考船在遼南船廠經過近20天的塢修工作,返回青島母港。
“科學”號海洋科學綜合考察船
“科學”號科考船

建設成果

技術難點

“科學”號海洋調查科考船船型特殊,較為複雜,涉及專業和學科多,與常規運輸船存在不同的設計理念:
1.最佳化船型長寬比和型線,在快速性、經濟性和耐波性之間綜合平衡;
2.採用全電力推進系統以適應海上多種作業工況用電需求;
3.採用雙吊艙船型以提高海上科考作業所需低速操控和定位能力;
4.開發防氣泡球首並對多波束安裝形式進行研究,確保聲學設備性能等。
5.開展空船重量重心的敏感度分析及全過程控制。
6.進行抗風力深入研究並抓住影響的關鍵要素,形成抗風穩性報告書。
7.開展首樓遮蔽甲板密性專題論證和設計,確保12級陣風的安全性。

技術創新

“科學”號海洋科學綜合考察船是中國最先進的海洋科學綜合考察船,也是世界上先進的海洋科學考察船之一,具備全球航行觀測能力,採用了多項國際先進的船舶技術,具備國際最先進的科學考察船的特徵:
一、該船在船舶自動化方面,採用國際先進的吊艙式電力推進裝置,配置有三大一小四台柴油發電機組、2台艏側推、360度環視駕駛台,無人機艙,一人駕駛橋樓,DP1動力定位及綜合導航定位系統,可實現0至15節無級變速,在低速狀況原地360度迴轉;操縱靈活、智慧型化程度高、作業空間大;採用了先進的減振降噪措施,船舶整體上具備較高的適航性和耐波性,能夠滿足現代海洋探測與研究的需求。
二、該船安裝了中國自主設計、製造的首套伸縮式升降鰭板系統,並率先在國內採用最佳化設計的球鼻艏船型方案,規避風浪衝擊艇甲板對監測數據精密度的影響。同時,在國內首次安裝了艏側推槽道口封蓋裝置,可有效避免船舶行進中氣泡、渦流對聲學探測造成噪音干擾。
三、該船具有寬敞的甲板作業空間,包括438平方米的前作業甲板、488平方米的後作業甲板和138平方米的遮蔽作業甲板;操控支撐系統可實現船上調查設備的起升、吊放和回收等功能,可以最大限度的滿足海洋科學考察的空間和操控要求。
四、該船採用多項先進設計技術:包括防氣泡球艏和多波束嵌入式船型設計;空船重量重心的有效控制;航行快速性和經濟性指標達到和超過國際同類型船的先進水平;綜合科考功能全面;機艙減振降噪措施明顯,該船全速航行時機艙、集控室及機修間的振動噪聲均滿足或低於國際標準值;該船機動性優越、動力定位能力強;動力系統自動化程度和可靠性高;生活環境舒適度全面提升等。採用擁有自有智慧財產權的防氣泡球鼻艏和艏側推槽道口封蓋新技術,減少了航行期間海水泡沫的產生,為聲學探測設備提供了低噪聲的工作環境,可提高水下聲學設備探測精度;率先研發和配置了可海上更換和維修聲學設備的升降鰭板,提高了海洋科學考察的工作冗餘度。
五、該船在船舶型值合理化上,綜合考量了中國傳統科學考察船船型瘦長、快速性好但船寬比小、穩性較差、不利甲板面科考操作等設計特點,在保持抗風力指標不變的前提下,成功突破原有船型的船寬比,有效提高了空間利用率,使得總體布局更為合理,在船舶安全性、快速性、經濟性、環境友好性等方面達到了綜合平衡。
六、該船在建造模組化方面,率先配置包括萬米溫鹽深測量系統(CTD)絞車、地質絞車、同軸纜絞車、光纖絞車等4台萬米絞車的絞車艙和貨櫃式實驗室,擁有充足的甲板作業空間,並預留了未來擴充功能;後甲板配置的艉部A型架、側舷A型架、2台4噸16米伸縮折臂吊、25噸伸縮吊,水文吊臂、雙軌行車吊、單臂吊等起吊設備系統實現了調查設備的起升、吊放和回收,可為科研人員獲取數據和樣品提供有效支撐。

科研成果

2017年1月2日,“科學”號科考船在完成2016年熱帶西太平洋綜合考察航次後,返回位於青島西海岸新區的母港。中國科學家在該航次成功對兩套深海潛標進行實時傳輸改造,破解了深海觀測數據實時傳輸的世界難題。
海洋實時觀測數據長期依靠衛星遙感和浮標。用於觀測水下和深海數據的潛標只能每年回收一次,從中獲取數據,無法像衛星遙感和浮標那樣獲得實時數據。由於潛標最上面一個浮體距離海平面還有四五百米,其數據無法穿透海水傳輸到衛星上。該航次中,科考隊員在水面上放置了一個數據實時傳輸的浮體,它與潛標通過無線和有線兩種方式連線。潛標將數據傳輸給浮體,浮體發射到衛星上,衛星再反饋回陸地實驗室。該技術難點在於浮體與潛標之間要建立穩定的聯繫,另外海上施工具有很大的不確定性和難度。此次實現實時數據傳輸的兩套浮標,分別採用了無線和有線連線,證明中國科學家研發的兩種解決方案均可行。
深海潛標觀測數據的實時傳輸技術是中國科學院海洋研究所和中國科學院聲學研究所等單位共同研發而成。“潛標數據的實時傳輸將為海洋環境和全球氣候研究提供重要技術支撐,實時傳輸回的數據將提高海洋氣候和環境預報的精度。該航次破解了深海潛標觀測數據實時傳輸的世界性難題,2017年中國將對西太所有的潛標全部進行數據實時傳輸改造。”
2019年5月27日,“科學”號正式開始對位於西太平洋的馬里亞納海溝南側系列海山展開調查,船載的“發現”號遙控無人潛水器採集到稀有的深水海兔。
“科學”號海洋科學綜合考察船集成了大氣、海面、水體、海底、深海極端環境五項探測和船載實驗、船載網路等七大系統,構建了國際先進的深遠海綜合探測體系。在中國國內首次建立了巨觀與微觀、走航與定點、梯度與原位相結合的深遠海環境探測技術體系,突破了10000米深海定點探測、6000米深海探測與採樣、4500米深海精準探測與取樣、1000米水體剖面走航探測、深海30米長沉積物取芯和20米長岩石取芯等關鍵技術。該船具備立體同步精準開展深海地形地貌、海底環境、水體環境的綜合探測和樣品採集的能力,深海近海底地形探測解析度達到國際領先的厘米級。

榮譽表彰

2017年4月8日,在“2016年度海洋工程科學技術獎頒獎大會”上,中國科學院海洋研究所牽頭完成的“‘科學’號深遠海綜合探測平台研發與套用”項目獲得特等獎。
“科學”號海洋科學綜合考察船
“科學”號科考船

價值意義

“科學”號海洋科考船被稱為中國劃時代海洋綜合考察船的“長子”,承載了幾代中國海洋科技工作者的夢想。
“科學”號海洋科學綜合考察船
“科學”號海洋科學綜合考察船
“科學”號海洋科學綜合考察船建成了國際先進的深遠海綜合科學考察移動平台,在船型最佳化、設備集成、空間最最佳化利用、動力最佳化配置、耐波性、抗風穩性、抗干擾和噪音控制等方面取得重大突破。該船正式投入使用,實現海洋科考能力跨越式發展。作為中國未來10-20年海洋科學考察的旗艦船,其投入使用後將顯著提升中國海洋綜合探測能力與研究水平,為開展遠洋綜合科學考察研究,提供強有力的能力支撐。
中國科學院海洋研究所以“專業運行、開放共享”的模式運行管理,使該船成為中國海洋科技工作者的共享平台,重點解決大洋環流系統與氣候變化、海洋動力過程與災害、深海生物、基因資源及生物多樣性、大洋生態系統與碳循環、洋中脊與大陸邊緣熱液系統及地球深部,過程、深海海底油氣資源形成機理等一系列重大科學問題。
“科學”號海洋科學綜合考察船通過完成中國國家重大海洋基礎研究項目、國家重點基礎研究計畫(973計畫)、國家高技術發展計畫(863計畫)和國家自然科學基金等一系列重大深海科學研究項目,為實現中國海洋科技中長期規劃科學目標提供有力支撐,為中國有效參與國際合作與競爭提供先進的觀測研究平台,促進中國海洋科學考察能力和研究水平步入世界前列,為加速實現海洋強國的戰略目標和推進全球性海洋科學合作計畫做出應有的貢獻。作為海洋探測與研究的重要平台,“科學”號海洋科學綜合考察船讓中國深海科學研究產生質的飛躍,奠定了中國在深海大洋研究的國際地位。實現了深海探測“下得去,看得清,採得上,測得準,功能全,用得起”的目標,顯著提高了中國深遠海探測與研究能力。英國Nature雜誌兩次跟蹤報導“科學”號科考船:中國已經完全具備開展深海研究的能力;中國的深海大洋研究是600年前鄭和下西洋之後中國人的又一個創舉。(中國科學院 評
“科學”號海洋科學綜合考察船
“科學”號海洋科學綜合考察船

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