2019年1月31日，在位于青島西海岸新區(qū)的母港熱鬧非凡，我國科考船“科學號”在完成2018年第6次西太平洋綜合考察航次后，順利返航。歷時74天，航程12000多海里，這是“科學號”首航以來離開國內(nèi)航程最長、時間最長的一個航次。

　　科學號是我國新一代海洋綜合科考船，從2010年開工建造，2015年通過國家驗收并正式投入使用，到現(xiàn)在已經(jīng)成功搭載20多個國家級科研項目。那么，科學號科考船的獨特之處究竟在哪里呢？

　　我國現(xiàn)有自主設(shè)計的海洋科考船大都是瘦長型的。由于船窄，在海洋科考活動中很容易受風浪等外部作用力的影響，這樣一來海上作業(yè)受海況的制約就會很大。而“科學號”從外觀上來看，應(yīng)該屬于“微胖”型的。

　　設(shè)計人員特地把科學號設(shè)計成了“短寬型”的船體結(jié)構(gòu)。它雖然只有99.8米長，但寬度卻有17.8米，這對于一艘科考船來說，就是一個“小胖子”。這樣的結(jié)構(gòu)，相對增加了海上作業(yè)的穩(wěn)定性和船體的結(jié)構(gòu)強度，并最大限度地照顧了船型尺度比例和型線的優(yōu)化。

　　科學號的駕駛室，給人的第一感覺就是通透明亮，從室內(nèi)向外360°都可以遠近觀望，可以說，科學號的設(shè)計開啟了我國科考船造船業(yè)的先河?？茖W號建設(shè)項目總工藝師隋以勇說：“一開始，設(shè)計人員并沒有想著搞成360°的可環(huán)視駕駛室，是在我們的建議下才改的。從駕駛室就能直觀地看到后甲板上的工作情況，有利于駕駛臺的指揮和操控。另外，科學號也可以把駕控臺轉(zhuǎn)移到后甲板作業(yè)區(qū)，這也完全是為了后甲板開展科考工作的方便。”

　　站在駕駛室環(huán)顧全船可以發(fā)現(xiàn)，與一般船相比，科學號的前甲板面積出奇的大。其實，這是為了給海上作業(yè)留有更大的空間。一般船的前部看到的都是各種停泊時用到的設(shè)備，而科學號科考船前部的各種設(shè)備都遮蔽到作業(yè)甲板以下，既保護了停泊設(shè)備，也增大了前甲板面積，便于攜帶安裝更多的科考設(shè)備，方便作業(yè)。另外，在前甲板上畫有一個黃色的大圓圈，這是為直升機預(yù)留的懸停位置。如果在后甲板預(yù)留這個位置，就會擠占使用面積，減少科考設(shè)備的攜帶。

　　科學號上“寸土寸金”。對于一次可以繞地球大半圈、不需要補給就可以自持60天的科學號來說，增大有效面積、多攜帶科考設(shè)備儀器，就可以更多地規(guī)劃科學考察項目。一般的船只，前桅桿都用于懸掛前桅燈和錨燈、錨球，而科學號上的設(shè)計則賦予桅桿更加合理的內(nèi)容，設(shè)計人員解釋說：“我們把桅桿設(shè)計得又高又大，在上面裝有探測大氣的設(shè)備，因為船頭是最先接觸海上氣流的，并且是離船上煙囪最遠的地方，空氣也最純凈?！?/p>

　　在科學號上，分別配有干性實驗室和濕性實驗室，它們互不影響。在干性實驗室里，通過儀器設(shè)備可以對一些樣品做分析和數(shù)據(jù)處理。濕性實驗室則用來處理一些海水中的取樣，例如動植物，或者對海底巖石類樣品進行分析。因為剛出水時及時做測試，可以更加準確地了解樣品的特性。

　　此外，科學號上還設(shè)計了一個中心儀器室。它是船上科學實驗的指揮中樞。在這里可以通過視頻看到各個實驗室、甲板等場合的科考工作場景，也可以看到駕駛室里的情況，比如雷達、電子海圖、實時監(jiān)控等等。船上的指揮者往往是首席科學家，他們根據(jù)需要會向船長要求科考船是停止不動還是低速前進，并在這里向各個實驗作業(yè)發(fā)布命令：開始作業(yè)或停止作業(yè)。

　　以往國內(nèi)船舶大都是上層建筑對稱分布的，把煙囪設(shè)計在船的中軸線上，而科學號則是非對稱布局。因為科學號把煙囪放到了駕駛艙的左后方。這樣在駕駛臺上能直接觀察到后甲板的作業(yè)情況，便于操控船舶配合作業(yè)。

　　科學號上的這種“玄秘”有很多。它的不對稱說起來有些與眾不同，但對科考而言是極大的方便。科學號的首要任務(wù)是服務(wù)于海洋科考，所有的功能到了海上就可以顯露出“英雄本色”。

　　海洋科考船實際上就是一個海上流動實驗室，可以對水體、大氣、海底等做科學探尋。自然，某一海域的定位探尋就要求船體能精確控位。隋以勇介紹說：“依靠GPS定位系統(tǒng)和兩套動力系統(tǒng)，科學號在5—6級風的海況下，能夠?qū)崿F(xiàn)定位精度0—3米、船艏方向正負10°的可靠控位。在深海極端環(huán)境航次中，纜控水下機器人在水下長時間作業(yè)時，科學號動力定位系統(tǒng)可以始終把船位控制在0.3—0.4米的范圍之內(nèi)?！?/p>

　　高精度的定位和控制力，讓這位有著30多年出海經(jīng)驗的老船長無比自豪。新一代科考船除了精確控位，還會安裝用于探測的精密儀器設(shè)備。許多儀器設(shè)備往往對振動、噪聲都有特殊要求。科學號設(shè)計人員為適應(yīng)精密儀器設(shè)備的需求，在國內(nèi)設(shè)計了首套升降鰭板裝置。中科院海洋所船舶中心朱萱介紹說：

　　“由于船行過程中，船體表面水流湍急，難以滿足科學探測的環(huán)境要求。以往的科考船都有置放探測儀器的儀器艙，固定在船體底下。但有很大缺陷，因為這不僅增加了船舶的實際吃水，而且維護、更換時必須回港在船塢內(nèi)進行?？茖W號專門設(shè)計了一個升降鰭板，樣子像魚鰭。它在深井中可以上下移動，不探測時可把儀器艙收回船體內(nèi)，探測作業(yè)時又可以沉到船下水中2.75米處，這樣就提高了探測設(shè)備的使用效率。”

　　升降鰭板裝置的設(shè)計，使科學號在很大程度上方便了探測儀器的保養(yǎng)維修，日常的維護可以在船內(nèi)進行，沒有必要非得回到船塢。用船長的話說，不但維護方便，而且還省錢，省時間，提高了效率。中科院海洋所研究員、科學號第一航次首席科學家李超倫說起科學號上的設(shè)備，頗感自豪，他說道：“科學號深海高技術(shù)優(yōu)勢，主要體現(xiàn)在‘發(fā)現(xiàn)號’無人纜控潛水器（ROV）、電視抓斗等系統(tǒng)的深海高清影像資料采集，與深海樣品綜合采集的能力上?！?/p>

　　科學號出海科考時，要帶上發(fā)現(xiàn)號“無人纜控潛水器”。這是目前我國下潛深度最深、作業(yè)能力最強的水下纜控機器人。這個機器人配置了水下定位系統(tǒng)，配有兩種機械手，用于水下的精細作業(yè)，比如抓取貝殼、螃蟹等。機器人上還配備了7個深水攝像機，包括兩個超高清攝像系統(tǒng)。取樣裝置可以在水下長時間、近距離對深海海底物理化學環(huán)境參數(shù)實時探測，并進行可視化現(xiàn)場取樣。

　　利用水下機器人等先進儀器設(shè)備，科學號在試航期間就已采集到了大型海洋生物樣本200多種，也采集了大量生物、水體、沉積物和巖石樣品。2015年，科學號成功通過驗收并投入使用，這也標志著我國海洋科考能力邁上了新的臺階。

　　在科學號考察期間，曾在西太平洋一處海槽采集到幾塊鵝卵石。看似普通的鵝卵石其實蘊含著高深的科學信息，因為一般鵝卵石都在淺海環(huán)境中，由較大的水流沖刷而成。如今在深海里發(fā)現(xiàn)它，很有可能是板塊運動把它從淺海區(qū)域帶到了深海區(qū)?？茖W家可以根據(jù)采集上來的鵝卵石和珊瑚礁里的化石，來判斷地球板塊運動的速度。

　　2018年第6次航行的首席科學家汪嘉寧分享了這樣一組數(shù)據(jù)：本航次實現(xiàn)的6000米水深的數(shù)據(jù)實時傳輸，是我們這幾年一直在做的事情，從2016年實現(xiàn)1000米，到2017年3000米，到如今實現(xiàn)6000米，我們能夠?qū)崟r觀測深海的深度和密度都在逐步提高，增強了我國對于深海探測的能力以及對海洋氣候環(huán)境預(yù)報的保障。

　　這次航行任務(wù)中，還有一個重要的突破。在馬里亞納海溝，我國海洋科考人員進行了萬米通訊試驗，在那里布放了一套萬米深海潛標，這個試驗已經(jīng)取得了成功。相信在不遠的將來，隨著我國海洋科考技術(shù)的不斷提升，可以實現(xiàn)整個海洋里面萬米級大深度數(shù)據(jù)實時傳輸。

　　在下一期節(jié)目中，我們將繼續(xù)走進“科學號”科考船，去認識一位參與海洋考察的“女首席”科學家。好了，今天的節(jié)目先進行到這里，獲取更多精彩內(nèi)容可以關(guān)注《非?？茖W》官方微信，打開手機微信客戶端搜索“feichangkexue”的拼音就可以找到我們。我是亞楠，下期節(jié)目再見。



關(guān)注【深圳科普】微信公眾號，在對話框：
回復【最新活動】，了解近期科普活動
回復【科普行】，了解最新深圳科普行活動
回復【研學營】，了解最新科普研學營
回復【科普課堂】，了解最新科普課堂
回復【科普書籍】，了解最新科普書籍
回復【團體定制】，了解最新團體定制活動
回復【科普基地】，了解深圳科普基地詳情
回復【觀鳥知識】，學習觀鳥相關(guān)科普知識