“龍宮”深海空間站：大洋深處的競賽場

　　前蘇聯一級核動力深海工作站工作想象圖

　　深海空間站，又稱深海工作站，有人形象地將它比作“龍宮”——把地面的“房間”搬到了深達千米的水下，可利用站載（物理、化學、生物檢測系統及光、聲學）觀察系統，直接操控所攜帶的無纜自治潛水器、水下吊車、有纜遙控作業潛器及配套的作業工具，適應不同對象的具體作業要求，成為在海底從事科學研究、資源勘探、檢修維修作業等的移動工作平台。

　　放眼全球，除了美俄等傳統海洋強國，挪威、荷蘭等歐洲國家也都在開展用於深海油氣、礦產資源開發的深海工作站研究。來自海底深處的召喚，引來越來越多的回應者。

　　生活在地球上的人們對太空空間站並不陌生，但很少有人知道，在地球分布最廣闊的海洋中，人類早已著手在海底打造“深海空間站”。

　　目前，國際上深海運載平台分為“無人”和“載人”兩大類。由於深海通信、目標識別、實時決策、作業操作、事故處理更為復雜，載人運載平台將發揮不可替代的作用。其中，大型載人運載平台的發展方向是在深海空間創造前所未有的工作環境，提升人員進入深海並實施長時間、大功率的作業能力，取得海洋科學、經濟、軍事等方面的效益。

　　2016年，國務院印發《“十三五”國家科技創新規劃》（以下簡稱《規劃》），明確提出未來五年國家科技創新的指導思想、總體要求、戰略任務和改革舉措。這是我國首次以國家科技創新規劃命名。

　　《規劃》提出，“十三五”期間，要面向2030年再部署一批體現國家戰略意圖的重大科技項目，深海空間站項目名列其中。

　　冷戰時期軍事對抗的戰場

　　上世紀美蘇爭霸時期，由於對核戰爭的擔憂，雙方都認為海平面以上的一切是不安全的，因此非常注重水下能力建設，除在核潛艇研制方面展開激烈競爭，還在深海空間站技術領域投入研究，以提高水下探測作業能力。

　　1959年，美國著手研制建立北大西洋“反潛武器環境預報系統”，但需要解決水下作業裝備﹔1963年，美國“長尾鯊”核潛艇失事，美國海軍需加強深海搜索、救援及海洋工程能力。在此背景下，1965年美國開始建造NR-1深海核動力作業平台，最大工作潛深為3000英尺（約914米），1969年，NR-1在通用動力電船公司下水，它搭載了多種探測作業裝備，參與過“挑戰者”號航天飛機殘骸的海底打撈、墜入海底的F-14戰機打撈等重要任務，2008年11月退役。

　　上世紀60年代初，除了美國的海上軍事封鎖，多個發達國家出台海洋開發計劃，開發大陸架和深海，緊迫的國際形勢促使蘇聯發展深海探測與作業能力。

　　上世紀70年代至90年代，前蘇聯開始了“一級核動力深海工作站”的研制工作，分別研制了三艘1910型核動力深海工作站，北約代號為U級（UNIFORM），三艘1851型核動力深海工作站，北約代號為X-Ray。

　　前蘇聯“一級核動力深海工作站”的最大特點，是搭載了大量探測、觀察設備和水下機器人、機械手等作業工具，具備強大的深海探測作業能力。俄羅斯人至今認為，該工作站是世界上獨一無二的，並自信地認為，這六艘深海工作站的研制和投入使用，使俄羅斯牢牢掌握對世界大洋洋底的控制權直至新世紀初。

　　新時期民用領域“神”助手

　　進入新世紀，美俄把深海工作站研制與應用的戰略重心，由深海軍事對抗逐漸轉向深海能源資源、國土權益、科研環保等領域。

　　上世紀70年代，哥倫比亞大學拉蒙特·多爾蒂地球物理觀測站的布魯斯·希森博士（注：發現大西洋中脊的美國地質學家）及伍茲霍爾海洋研究所的查爾斯·霍利斯特博士是首批登上NR-1的科學家。NR-1將他們帶到幾乎尚未開發的原始大陸架，在親睹海底面貌后，希森感慨，自己花費八年時間寫的所謂真實海底的材料都錯了，必須回去重新思考。

　　由於這種遲到的認可，NR-1收到源源不斷的來自科學家的使用請求，其新使命由此產生。

　　1993年，NR-1完成海底油管勘測，搜尋易於出故障的管道部分，2007年在加爾維斯頓港進行海底地形詳細勘測等任務。NR-1退役后，2008年，美國宣布將新研制千噸級的NR-2深海空間站。與NR-1相比，NR-2除了履行軍用使命，還承擔了海洋工程安裝、維護和維修等九類民用使命任務。

　　為滿足拓展海洋權益與開發北冰洋油氣資源的需要，進入新世紀，俄羅斯加快研制通用型與專用型千噸級深海工作站。

　　2003年，俄羅斯新研發了一艘（10831型）核動力深海工作站，因其耐壓殼體由數個球殼串聯組成，型式酷似俄羅斯動畫片“小馬駒”中的主角而獲得“小馬駒”的昵稱。2012年，“小馬駒”參加了俄羅斯“北極-2012”研究考察，在北冰洋門捷列夫大陸架上開展了大量水下作業，在2500米—3000米深度獲得了大量地質資料，通過深海鑽探獲取了三塊長度分別為60公分、30公分和20公分的岩心樣本，以及重達500公斤的深海礦石和泥土樣本。這些科考結果有效支撐了俄羅斯對萊蒙諾索夫和門捷列夫山脊等北極海底地區領土主權所有權的主張。

　　2006年，俄羅斯提出研發北冰洋油氣開採六類專用型深海核動力工作站的設想，由核動力水下鑽井平台、核動力水下運輸平台、多功能探測平台、核動力水下天然氣轉運平台、核動力水下供能平台和核動力水下作業平台等六類平台組成深海油氣資源開採裝備體系，用於北冰洋深海海底的油氣資源探測與開發，這六類平台中最大排水量在23000噸左右，大小與720個集裝箱或74節高鐵車廂相當。

　　未來先進技術研究孵化器

　　地球是一個藍色的星球，海洋佔到地球面積的70%。然而到目前為止，人類對海洋的勘探與研究仍停留在十分初步的階段。阻礙人類前進的腳步恰恰就是“海水”。

　　隨著深度增加，海水產生的壓力會迅速增加，當深度達到1000米左右時，海水產生的壓力為100個大氣壓，即我們生活在空氣中承受壓力的100倍，相當於一個指甲蓋上要承受100公斤的重物。

　　人類要到達深海，必須研制出能承受如此巨大壓力的交通工具。但這並非易事。

　　海水中隻含有極少量氧氣，目前各類交通工具的發動機基本都是通過燃燒燃料產生動力，到了深海離開氧氣后，這些發動機都會“熄火”，因此如何為深海交通工具提供動力也是技術難題。

　　在海水中，無線電波、光都會迅速衰減，傳播距離非常短，聲波成為唯一能水下長距離傳播的手段。因此海豚、鯨等海洋生物都通過聲音來相互溝通，但受限於聲波速度、波長等固有特點，人類對它的應用遠不如電磁波那麼自如和廣泛。到了深海怎麼確定我在哪裡、我要往哪裡去、怎麼和別人通信等都存在很大的技術困難。

　　但與傳統水面海洋平台、通過布放探測儀器進行海洋科考的船舶相比，深海工作站有許多“獨門秘籍”：可不受海面惡劣風浪環境的影響，在特殊環境下可進行長周期高效率的水下作業。

　　正因如此，深海工作站研究方興未艾。

　　“這是因為擁有很強的深海作業能力已成新世紀海洋強國的戰略取向。”中國工程院院士吳有生分析說，深海空間站的定位在於既提升深海資源環境探測能力，又增強深海開發與工程作業能力。它是世界上高技術大型“有人裝備”與前沿“智能無人技術”的高度結合體，代表了深海載人技術與信息技術、智能技術高度融合的發展方向。

　　但在這場你追我趕的國際競技中，參賽“作品”目前都處於概念設計階段，並無實質性進展，因為要突破深海條件的大型耐壓結構技術、高能量密度動力技術、水下信息技術等大量關鍵技術。

　　吳有生認為，這些研究工作將推動船舶、能源、動力機械、材料、水聲、電子信息等多領域的科學和多門類的技術，誰掌握了核心技術，誰將在未來深海資源探測和開發中佔得先機。 （記者 陳瑜）