向南海深處進軍！我國正式啓動“海底科研基地”工程建設

【環球時報-環球網報道 記者 樊巍】在中國南海水下2000米左右的海底平原，一座名為“冷泉生態系統研究裝置”（以下簡稱“冷泉裝置”）的載人大型深海實驗設施，將把科幻電影中海底科研基地的夢幻場景搬進現實。這座由中國科學院南海海洋所（以下簡稱“南海海洋所”）牽頭申報並承擔建設的科研設施，因其能在高壓、低温、缺氧的深海極端環境中為科研人員提供一個安全、舒適、持久的生活和工作空間，因此也被形象地比喻為是一座位於深海之下的“海底空間站”。

2月28日，冷泉裝置在廣州南沙正式開工，中國人逐夢星辰大海的豪情壯志因此變得更加具象化。相關技術專家在接受《環球時報》記者採訪時表示，冷泉裝置將推動我國的深海工程技術及裝備在國際上實現從“跟跑”到“領跑”的超越，未來基於該項技術建設的不同譜系深海駐留裝備，可廣泛應用於海底礦產資源開發，以及南海島礁資源開發和權益維護等領域。

向南海“深海綠洲”進軍

冷泉裝置所聚焦的海底冷泉區，承載着地球深部碳循環的密碼，是研究極端環境生命適應機制和探索新型生物資源的戰略要地，因此，對冷泉區及其生態系統的研究一直是國際上的關注熱點，例如美國的ECOGIG項目就着重於對墨西哥灣、大西洋海底峽谷以及加利福尼亞灣冷泉區及其生態系統的研究。而由25個國家參與的國際大洋發現計劃（IODP）也在開展海底冷泉區“深部生物圈”和“可燃冰”的研究。

中國工程院院士，冷泉生態系統研究裝置首席科學家張偲2月28日向《環球時報》記者介紹稱，從應對氣候變化角度而言，海底冷泉區的甲烷氣體是温室氣體的重要來源，冷泉區的甲烷滲漏對全球氣候及生態環境具有重要影響，因此對冷泉區開展保護工作是至關重要的。此外，生活在冷泉區的生物有可能合成生物醫學上重要的化合物，具有巨大的科學價值。

據瞭解，“冷泉”是指海底之下的甲烷、硫化氫和二氧化碳等氣體在地質結構或壓力變化的驅動下，溢出海底進入海水的活動。而冷泉生態系統是指海洋生物利用海底冷泉滲出的化學物質為能源進行化能合成，發育成海底黑暗世界裏獨特的生態系統。冷泉生態系統具有黑暗、高壓、低氧等理化特徵，以可燃冰分解的甲烷為維持生物生命生長所必需的營養元素。冷泉生態系統通過化能合成作用而生生不息，因此被譽為“深海綠洲”。

“冷泉能夠為化能自養生物提供碳源和能量，維繫着以化能自養菌為食物鏈基礎的冷泉生物羣，併成為初級生產者。”張偲院士介紹稱，在此基礎上，繁衍着管狀蠕蟲、蛤類、貽貝類、甲殼類、多毛類動物以及海星、海膽、蟹類、冷水珊瑚、魚類等後生動物，形成一套完整的化能營養為基礎的深海生態系統。目前，科學家已經在冷泉生態系統中發現了600多種生物。

在張偲院士看來，海底冷泉區是可燃冰的常見富集區，而可燃冰是未來最有潛力成為商業能源的來源，開展冷泉生態系統研究則是可燃冰綠色開發與深海科學研究的最佳切入點，冷泉裝置的建成將為冷泉生態系統的研究和資源開發提供全新的視角和技術手段，加速相關領域的科研進展，為全球深海生態科學研究樹立新標杆。

“冷泉裝置將聚焦深海極端環境微生物化能合成作用，掌握深海底甲烷‘源-匯’規律，有望解決冷泉生態系統演變過程、發育動力機制，極端生命演化等前沿科學問題，助力掌握深海烴類能源開採前、開採過程和開採後生態環境變化及其效應。”張偲稱。

此前有研究顯示，目前在全球海洋中，可能存在着900多處海底冷泉區。我國近海遼闊，目前已發現的近海冷泉區有7個，其中有一個位於東海，六個位於南海。南海的地質環境和構造有利於冷泉的發育，這也預示着南海冷泉區更有可能藴藏着豐富的能源。

海底2000米，連續生活**30天

“冷泉裝置將採用‘深海樣地實驗+陸地模擬，海陸協同、時空互換’的設計思想，裝置主要由海底實驗室、保真模擬分總體以及保障支撐分總體三部分組成。” 中國科學院南海海洋研究所所長，冷泉生態系統研究裝置總指揮李超倫2月28日在接受《環球時報》記者採訪時介紹稱，南海海洋所計劃用5年的時間，建成國際首個包括2000米級坐底式深海載人駐留實驗室，以及國際最大尺度模擬深海甲烷物態演化和化能生態系統的國家重大科技基礎設施。

據《環球時報》記者瞭解，冷泉裝置中，位於深海之下的海底實驗室可利用各類水下探測設備，在進行海底冷泉研究時選取的特定區域內有選擇性地“捕捉”關鍵科學現象。科研人員可以在深海之下現場制定實驗計劃進行深海原位培養，即時獲取實驗數據。還可以開展高保真取樣、原位實驗精細作業以及艙內實驗研究等實驗科目。

“海底實驗室的排水量達到600噸，最大工作水深約2000米，設計載員人數為6人，在海底的最長自持力達30晝夜。”李超倫介紹稱，海底實驗室將實現載人與無人技術的高度融合，不僅設計有科學實驗艙、航行駕駛與作業操縱艙、多功能探測艙、人員起居艙、電力輔機艙等主艙段，還裝配有載人移動觀測平台、水下航行器、無人遙控潛水器及絞車等移動探測設備。

而冷泉裝置中的保真模擬分總體則位於陸地之上。據瞭解，保真模擬分總體冷泉艙球艙內徑5米、柱艙內徑3米、水體總高度15米，最大工作壓力達20兆帕，這等同於海底2000米左右的壓力。保真模擬分總體在觀測數據的基礎上同時對可燃冰形成的物理、化學和生物過程及其相關機制、可燃冰開採過程和冷泉生態系統全生命週期發育演化的過程進行全要素的仿真模擬重塑。

此外，在冷泉裝置中還設計有一套保障支撐分總體。李超倫進一步介紹稱，該總體主要由水面保障母船和研發與智慧管理中心組成。其中水面保障母船設計排水量達9380噸，具備600噸級海底實驗室收放與保障作業能力。保障支撐分總體功能主要用於支撐冷泉裝置系統日常運維管理、科學研究等。“三個分總體相互支持，有機融合，共同構建成國際首套面向冷泉生態系統的大科學裝置。”李超倫稱。

根據南海海洋所制定的發展規劃，冷泉裝置的總建設週期為5年，其中第一階段將花費4年時間完成設計建造工作，第二階段將花費一年時間開展設備集成調試以及各項海上試驗。而建成後的冷泉裝置將為探索深海極端環境下的生命起源，以及可燃冰的綠色開發等前沿基礎研究和高新技術研發提供先進的平台支撐。提升我國海洋領域核心技術原始創新能力和裝備的自主研發能力，推動深遠海科技進步，服務“海洋強國”戰略及“雙碳”目標。

具有戰略意義**的大科學裝置

據《環球時報》記者瞭解，作為我國自主研發的首個海陸結合的國家重大科技基礎設施，冷泉裝置的規模和主要技術指標在國際上都處於領先。冷泉裝置的建設及運行，不僅將有助於實現可燃冰的產業化發展，助推海洋生物資源利用，還被認為將對我國海洋裝備製造等產業的發展有着“沿途下蛋”的積極推動作用。

“冷泉裝置的建設及運行將進一步提高我國深海探測技術及海洋裝備的自主研發、製造能力和運行管理水平，加快深海載人裝備從探索、探測、探險到深海樣地現場長週期試驗、實驗、研究的飛躍。”李超倫認為，冷泉裝置在建設和運行過程中，將突破深海載人長週期駐留實驗、超大潛深大型耐壓結構安全性、大尺度鈦合金加工工藝、深水接駁開艙等一系列關鍵核心技術，實現我國深海長週期載人駐留實驗裝備的工程化應用和相關產業的發展，推動我國的深海工程技術及裝備在國際上實現從“跟跑”到“領跑”的超越。

據《環球時報》記者瞭解，冷泉裝置在建設過程中突破的超大潛深大型耐壓結構安全性、大尺度鈦合金加工工藝技術可全面帶動國內鈦合金加工建造產業鏈上的設備升級，健全鈦合金選材及加工製造的指導評價準則，推動水下航行器標準的制定。此外，冷泉裝置所掌握的深水接駁開艙技術則能突破目前500-700米的深度限制，達到水下2000米，這將極大地提升我國援潛救生最大作業深度，為未來深海載人作業裝備提供可靠的救援保障。

值得一提的是，冷泉裝置所突破的深海原位長期載人駐留實驗技術，未來可應用於建設不同譜系的深海駐留裝備，並廣泛應用於海底油氣以及鐵錳結核等礦產資源開發、海底工程建設以及南海島礁資源開發和權益維護等領域。

“冷泉裝置的建設及運行將大幅提升我國的深海科學技術創新能力，促進我國海洋經濟的高質量發展。但與此同時，冷泉裝置是一個多學科綜合的大科學裝置，”李超倫介紹稱，冷泉裝置在建成之後將向社會開放共享，建立多學科綜合交叉平台，優化區域科技佈局，吸引高水平研究及技術人才，最終帶動相關產業發展。