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出品：科普中國(guó)

作者：姜汝翰 王敏（中國(guó)科學(xué)院海洋研究所）

監(jiān)制：中國(guó)科普博覽

上天、入地、下海，是全人類共同的夢(mèng)想。海洋是地球上覆蓋面積最大的區(qū)域，卻是人類認(rèn)知最少的區(qū)域，我們對(duì)海洋的探測(cè)和研究區(qū)域只占整個(gè)海洋的5%左右，遜于對(duì)空間的認(rèn)知。

對(duì)海洋的探索和研究，沒有現(xiàn)代化的海洋裝備，只能是“望洋興嘆”。從鄭和下西洋、哥倫布開啟大航海時(shí)代，到英國(guó)“挑戰(zhàn)者”號(hào)環(huán)球海洋考察、“阿爾文”號(hào)載人深潛器進(jìn)行深海探測(cè)，再到“奮斗者”號(hào)載人潛水器成功坐底馬里亞納海溝，人類探索海洋的腳步從未停止。

“奮斗者”號(hào)載人深潛器（圖片來源：中國(guó)船舶集團(tuán)）

“工欲善其事，必先利其器”?？茖W(xué)考察船作為海洋探索與研究的重要平臺(tái)，在海洋綜合探測(cè)與研究中起著不可替代的作用。黨的十八大作出建設(shè)海洋強(qiáng)國(guó)的重大戰(zhàn)略部署，開啟了海洋科技發(fā)展的新時(shí)代，黨的十九大提出要“堅(jiān)持陸海統(tǒng)籌，加快建設(shè)海洋強(qiáng)國(guó)”。

“科學(xué)”號(hào)科考船作為海洋科學(xué)考察大國(guó)重器，見證了新時(shí)代我國(guó)海洋科技迅猛發(fā)展的光輝歷程，書寫了馳騁深海大洋波瀾壯闊的新篇章。

視頻來源：中科院海洋所，剪輯：中科海印象

“科學(xué)”號(hào)乘風(fēng)破浪 （圖片來源：中科院海洋所）

一、繼往開來 新時(shí)代科學(xué)考察船“長(zhǎng)子”

“科學(xué)”號(hào)服役之前，我國(guó)海洋科學(xué)考察船船型并無特殊設(shè)計(jì)，船艏多為直立型或直線前傾型，船體較瘦長(zhǎng)，如“金星”號(hào)、“科學(xué)一號(hào)”等科學(xué)考察船多為船舶改造，涉海考察活動(dòng)尚處于“有什么用什么”的階段。

隨著我國(guó)綜合國(guó)力的不斷提升及海洋強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略的部署落實(shí)實(shí)施，對(duì)深遠(yuǎn)?？茖W(xué)考察能力也提出了更高的要求。圍繞深遠(yuǎn)?？茖W(xué)考察活動(dòng)，打造新一代遠(yuǎn)洋綜合科考船的需求愈發(fā)迫切，在這樣的時(shí)代背景下，“科學(xué)”號(hào)應(yīng)運(yùn)而生成為了新一代科學(xué)考察船的“探路人”。

“科學(xué)”號(hào)畫龍點(diǎn)睛蓄勢(shì)待發(fā) （圖片來源：中科院海洋所）

方案設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)容納了出海經(jīng)驗(yàn)豐富的科考船船長(zhǎng)和科學(xué)家，由其提出科研需求，中國(guó)船舶及海洋工程設(shè)計(jì)研究院將這些需求轉(zhuǎn)化為船舶參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，最終拿出了一套專為深?？茖W(xué)考察設(shè)計(jì)的“短寬型”船型方案，并由武昌船舶重工有限責(zé)任公司2010年開工建造，2012年正式交付使用。

“科學(xué)”號(hào)海洋科考船被稱為新中國(guó)劃時(shí)代海洋綜合考察船的“長(zhǎng)子”，承載了幾代中國(guó)海洋科技工作者的夢(mèng)想。“科學(xué)”號(hào)投入運(yùn)行后，優(yōu)秀的性能表現(xiàn)得到了業(yè)內(nèi)人士的一致認(rèn)可，隨后“科學(xué)”號(hào)的姊妹船[1]“向陽紅01”、“向陽紅03”、“東方紅3”等科學(xué)考察船舶相繼建造下水投入使用，為我國(guó)海洋科學(xué)考察能力的跨越提升作出了重要貢獻(xiàn)。

二、性能優(yōu)秀 構(gòu)建海上科學(xué)實(shí)驗(yàn)室

“科學(xué)”號(hào)總長(zhǎng)99.80米、型寬17.80米、型深8.90米，總噸位4711，續(xù)航力15000海里，定員80人，具備全球航行能力及全天候觀測(cè)能力，滿足無限航區(qū)需求，是我國(guó)綜合性能最先進(jìn)的科考船。

“科學(xué)”號(hào)采用吊艙式電力推進(jìn)系統(tǒng)，配置2臺(tái)艏側(cè)推、360度環(huán)視駕駛臺(tái)、無人機(jī)艙及一人駕駛橋樓。先進(jìn)的吊艙式電力推進(jìn)系統(tǒng)與兩臺(tái)艏側(cè)推配合，組成了國(guó)內(nèi)第一套應(yīng)用于科學(xué)考察船的DP-1動(dòng)力定位系統(tǒng)，具備卓越的操縱性能，大大提高了科學(xué)考察活動(dòng)的精度。

“科學(xué)”號(hào)吊艙式電力推進(jìn)系統(tǒng) (圖片來源：中科院海洋所)

針對(duì)水下聲學(xué)探測(cè)行為，“科學(xué)”號(hào)在設(shè)計(jì)中優(yōu)化了球鼻艏，配備了升降鰭板和艏側(cè)推槽道口封蓋，可以提供低噪聲的聲學(xué)探測(cè)環(huán)境?！翱茖W(xué)”號(hào)擁有約500平方米的后甲板，可以輕松搭載各種科學(xué)調(diào)查設(shè)備，為深遠(yuǎn)海科學(xué)考察提供了更多可能，也為多學(xué)科綜合調(diào)查活動(dòng)提供了平臺(tái)基礎(chǔ)。

“科學(xué)”號(hào)上搭載的“發(fā)現(xiàn)”號(hào)水下纜控機(jī)器人 (圖片來源：中科院海洋所)

前后甲板可提供5個(gè)集裝箱位，有力推動(dòng)了科學(xué)調(diào)查設(shè)備的模塊化發(fā)展，縮短了船舶備航和設(shè)備調(diào)試時(shí)間，提高了單位時(shí)間內(nèi)的科學(xué)考察效率。

“科學(xué)”號(hào)集成水體探測(cè)系統(tǒng)、大氣探測(cè)系統(tǒng)、海底探測(cè)系統(tǒng)、深海極端環(huán)境探測(cè)系統(tǒng)、遙感信息現(xiàn)場(chǎng)印證系統(tǒng)、船載實(shí)驗(yàn)、船載網(wǎng)絡(luò)等七大系統(tǒng)，搭載了4500米“發(fā)現(xiàn)”號(hào)ROV等多種國(guó)際先進(jìn)的探測(cè)設(shè)備，具備高精度長(zhǎng)周期的動(dòng)力環(huán)境、地質(zhì)環(huán)境、生態(tài)環(huán)境等綜合海洋觀測(cè)、探測(cè)以及現(xiàn)場(chǎng)取樣和分析能力，被譽(yù)為“海上移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室”。

“科學(xué)”號(hào)船載探測(cè)與試驗(yàn)系統(tǒng)示意圖 (圖片來源：中科院海洋所)

三、實(shí)力團(tuán)隊(duì) 打造優(yōu)質(zhì)深海調(diào)查平臺(tái)

與普通船舶不同[2]，“科學(xué)”號(hào)上共有三個(gè)部門：甲板部、輪機(jī)部及船載實(shí)驗(yàn)室。

甲板部猶如人的大腦，擔(dān)負(fù)著船舶航行指令的制定和執(zhí)行，并配合完成海上科學(xué)調(diào)查活動(dòng)，由船長(zhǎng)、政委、大副、二副、三副、值班水手以及廚房部組成。

輪機(jī)部猶如人的雙腿，配合船舶航行指令，為船舶航行提供動(dòng)力，為全船機(jī)械、電氣設(shè)備提供維護(hù)保養(yǎng)和技術(shù)支持，由輪機(jī)長(zhǎng)、大管輪、二管輪、三管輪、電子電氣員以及值班機(jī)工組成。

船載實(shí)驗(yàn)室猶如人的雙手，依靠“科學(xué)”號(hào)搭載的先進(jìn)科學(xué)調(diào)查設(shè)備完成航次科學(xué)考察任務(wù)，由首席科學(xué)家、船載實(shí)驗(yàn)室主任、工程技術(shù)人員以及出海隊(duì)員組成。

“科學(xué)”號(hào)各部門剪影 (圖片來源：中科院海洋所)

中科院海洋所科考船隊(duì)率先提出了“海上調(diào)查活動(dòng)中專業(yè)人做專業(yè)事”的口號(hào)，多年來培養(yǎng)了一支甲板部、輪機(jī)部及船載實(shí)驗(yàn)室密切配合，技術(shù)過關(guān)、作風(fēng)硬朗的科學(xué)調(diào)查隊(duì)伍，形成了由工程技術(shù)人員完成科學(xué)調(diào)查過程中調(diào)查設(shè)備的操作和基礎(chǔ)樣品采集工作，出?？茖W(xué)家更多精力投入樣品處理的高效工作模式，為海洋科學(xué)考察及探測(cè)研究提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)支撐。

“科學(xué)”號(hào)工作人員合影（圖片來源：中科院海洋所）

四、十年運(yùn)行 深海調(diào)查碩果累累

運(yùn)行十年來，“科學(xué)”號(hào)科考船承擔(dān)了多項(xiàng)國(guó)家重大科研項(xiàng)目，重點(diǎn)關(guān)注深海探測(cè)研究、關(guān)鍵核心技術(shù)和重大科學(xué)問題執(zhí)行近50個(gè)深遠(yuǎn)海調(diào)查航次，十次跨越赤道，累計(jì)安全航行2000余天，航程三十多萬海里，為全國(guó)幾十家高校、科研院所提供1500多人次航次搭載，為開展深遠(yuǎn)海研究、維護(hù)國(guó)家海洋權(quán)益、探索深水資源提供了重要的海上技術(shù)支撐平臺(tái)，促進(jìn)了我國(guó)海洋科學(xué)考察能力和研究水平步入世界前列。

“發(fā)現(xiàn)”號(hào)ROV開展深海科學(xué)探測(cè) (圖片來源：中科院海洋所)

依托“科學(xué)”號(hào)科考船，中科院海洋所率先構(gòu)建了國(guó)際一流的深遠(yuǎn)海綜合探測(cè)與研究體系，突破了10000米深海定點(diǎn)探測(cè)、6000米深海探測(cè)與采樣、4500米深海精準(zhǔn)探測(cè)與取樣、1000米水體剖面走航探測(cè)、深海30米長(zhǎng)沉積物取芯和20米長(zhǎng)巖石取芯等關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了“下得去、看得清、采得上、測(cè)得準(zhǔn)、功能全、用得起”的目標(biāo)。

國(guó)內(nèi)首次建立了“宏觀與微觀、走航與定點(diǎn)、梯度與原位相結(jié)合”的探測(cè)技術(shù)體系，具備立體同步精準(zhǔn)開展深海地形地貌、海底環(huán)境、水體環(huán)境的綜合探測(cè)和樣品采集能力，深海近海底地形探測(cè)分辨率達(dá)到厘米級(jí)，實(shí)現(xiàn)“室內(nèi)模擬實(shí)驗(yàn)→海洋移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室→深海原位實(shí)驗(yàn)室”的跨越；成功開展深海極端環(huán)境探測(cè)、深海現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)、海底培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)及深海原位長(zhǎng)期連續(xù)探測(cè)，實(shí)現(xiàn)了“將實(shí)驗(yàn)室搬到海底”的科學(xué)創(chuàng)想，引領(lǐng)我國(guó)深遠(yuǎn)海探測(cè)與實(shí)驗(yàn)?zāi)芰缛胧澜缦冗M(jìn)國(guó)家行列。

“科學(xué)”號(hào)開展深海生物原位固定實(shí)驗(yàn) （圖片來源：中科院海洋所）

以“科學(xué)”號(hào)為平臺(tái)，聚焦西太平洋冷泉、熱液、海山等深海極端環(huán)境的重大科學(xué)問題，取得了一系列原創(chuàng)成果和重大突破。攻克深海潛標(biāo)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)氖澜珉y題，建成國(guó)際最大規(guī)模的西太平洋實(shí)時(shí)科學(xué)觀測(cè)網(wǎng)，使深海探測(cè)由“錄像回放”變?yōu)椤艾F(xiàn)場(chǎng)直播”。

“發(fā)現(xiàn)”號(hào)拍攝的海底熱液噴口 （圖片來源：中科院海洋所）

國(guó)際上率先開展熱液噴口流體溫度梯度原位探測(cè)，獲取了30余個(gè)熱液噴口的溫度剖面（最高溫度383.3℃），在我國(guó)南海首次發(fā)現(xiàn)裸露在海底的“可燃冰”。共采集6000余號(hào)700多種深海大型生物樣品，發(fā)現(xiàn)1個(gè)新科、1個(gè)新亞科、13個(gè)新屬、128個(gè)新種，獲取8000余株深海微生物（含46個(gè)細(xì)菌新種），建成了我國(guó)迄今樣品量最大、物種數(shù)最多的深海大型生物樣品庫和唯一深海大型化能營(yíng)養(yǎng)生物活體庫。

“科學(xué)”號(hào)采集的深海生物樣品 (圖片來源：中科院海洋所)

采集深海地質(zhì)樣品逾3噸，獲得國(guó)內(nèi)首個(gè)具有姿態(tài)和方位信息的超長(zhǎng)沉積物柱狀樣品（16.01米），推動(dòng)我國(guó)深海大洋研究躋身世界前沿。

“科學(xué)”號(hào)進(jìn)行深海潛標(biāo)布放作業(yè) (圖片來源：中科院海洋所)

在國(guó)際社會(huì)，“科學(xué)”號(hào)跨越赤道的海洋科考也受到高度關(guān)注，其中，《Nature》雜志兩次報(bào)道和評(píng)述“科學(xué)”號(hào)及我國(guó)海洋科學(xué)考察能力的提升，贊譽(yù)為“鄭和下西洋600年后又一壯舉”。借助于“科學(xué)”號(hào)這一大國(guó)重器，科研人員跨越赤道、走向深海，不斷擴(kuò)展著對(duì)西太平洋海域的認(rèn)知水平,向更廣闊的海域前進(jìn)。

備注：

[1] 姊妹船是與另一艘船只有著相同的類型，或者有著幾乎相同的設(shè)計(jì)的船。這些船只有著一個(gè)近乎相同的船體及上層建筑布局、相似的排水量及大致相當(dāng)?shù)墓δ芗霸O(shè)備。

[2]貨運(yùn)船舶船上多分為甲板部和輪機(jī)部。

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