科技部曝光了一些国家级战略科研项目,其中一项是”深海空间站”,什么叫深海空间站?你如何理解?

2012年,世界第一个深海空间站的模型就已经在北京科博会上亮相了,它是一座外形类似于小型潜艇般的空间站,长为24米左右,高度在8米左右。而2013年11月,这个空间站完成了组装,进行了水池实验,不过后续的报道就没有了,但我认为很有可能转为秘密研究,毕竟深海空间站有很大的战略意义。

目前,我国已经成功掌握了25吨级的小型深海空间站技术能力,计划是下一步掌握300吨实验型深海空间站,未来远景计划是研究1500吨至2500吨可移动深海空间站,为海底能源的勘测研究,以及国防做重要贡献!

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‬01.深海空间的意义就是延长在海底工作的时间

空间站我们都知道,国际空间站停运以后,我国的天宫一号或许会在未来很长一段时间是世界唯一的空间站,而深海空间站的意义同样重要,海洋里拥有很多资源,像比较稀缺的稀土,在大海里不说随手可得,也是储量非常惊人。

根据国土资源部的粗略估计,海洋中稀土的储量或超过880亿吨,1.1万亿吨可燃冰以及3万亿吨的各式各样的金属,可以说海洋是人类资源的聚宝盆。

海洋里可以说资源非常丰富,但是大部分的载人深海潜航器只能维持12小时的工作时间,时间到马上就要从深海里浮出水面,为了加大工作时间,能够探索更多的深海资源,如何延长在深海停留的时间,就是科研人员的研究方向。

深海空间站的意义就是如此,它可以在海里移动,且在深海里停留超过12天以上,未来我国计划建造的2500吨级深海空间站,可以让33名工作人员在海里停留2个月以上的,这样探索未知海洋,就能有更多的时间。

‬02.深海空间站的研究意义非常重大

海底7500米深的鱼

海平面以下1000米,就是深海,深海区域没有阳光,光合作用在这里完全消失,但是最新的研究发现,没有光合作用,没有能量,深海里却依然有很多生物的存在,它们依赖的是“黑暗食物链”,也就是地球的内部的热能。

海底的压力很大,生活在深海里的生物,根本不能带到水面上去研究,因为一旦出海就会脱离深海环境,小的微生物包括原生生物都会爆掉,甚至DNA都找不到,无法知晓深海生物的秘密,深海研究只能在深海里进行。

此外,深海中的压力和海面的压力是不同的,深海中静水压非常高,万米深的海水压力大于1000个大气压,海平面的大气压只有1,这相当于1000个非洲大象踩在身上,可想而知能够在这样的环境生存,它们确实有一定的秘密值得我们去探寻。

目前我国深海项目已经完成了两步,三步走中最后一步就是建立可在水下停留60天以上的深海空间站,计划该深海空间站工作人员33人,长60米,宽15.8米,高9.7米,排水量为2600吨。

‬03.世界各国都在紧锣密鼓的针对深海领域进行研究

11000米深的勾虾,最长可达40厘米

目前全世界都已经开始把研究方向挪到深海里,这是因为深海里不仅有储量丰富的资源,深海大陆架探索也能扩大国家对大陆架主权的控制地位。

2012年,俄罗斯通过“北极2012”科考项目,成功地获取到了500千克深海大陆架岩石,证明了莱蒙诺索夫和门捷列夫山脊属于俄罗斯大陆架的延伸,由此奠定了俄罗斯对北极大陆架的军事控制优势。

俄罗斯在深海载人潜水器的研究还是比较先进的,他们的MIR-1和MIR-2潜水器,已经可以在6000米深的海洋中进行科考,而针对深海空间站领域的研究,也屡屡有新突破,现在进行核动力深海工作站的研发工作,设想是集水下工程,水下油气生产以及水下运输等领域为一体,一步到位。

法国在载人潜水器方面,进展和俄罗斯差不多,6000米深科考领域技术充足,但是更深方面的研究就显得有些不足,不过他们现如今也有针对深海空间站的设想,只不过没有付诸实践。

英国针对深海空间站的提出就有点耐人寻味了,他们把深海空间站定义做“水下星球大战”的关键一环,认为在战争中,潜艇通过深海空间站就能直接得到补充,可以不用回到港口补给,这样能够大大提高作战能力。

马里亚纳海沟海底的海参,透明的,旁边是它的粪便

总的来说,世界上目前只有中,美,法,俄,日几个国家掌握了3500米深度的载人深海技术,而我国是唯一一个完全掌握11000米深载人深海技术的国家,非常厉害。

未来,我国的深海空间站可以预测海洋火山的喷发,也可以预测地震,同时还能为海洋经济及军事提供主动权,意义重大!

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科技部曝光了一些国家级战略科研项目,其中一项是”深海空间站”,什么叫深海空间站?你如何理解?

说起空间站,我们都会想到国际空间站和我国的天宫二号太空实验室,天宫二号已经于7月19日受控坠毁于南太平洋,不过我国正在开展下一代真正的空间站的生产建造工作,预估明年将发射下一代空间站的核心舱“天和一号”,到2022年,下一代空间站将初步建成。

其实在建造太空空间站之外,我国还有个“深海空间站”计划,“蛟龙号”深海潜水器设计师崔维成2017年底的时候曾表示,我国已经通过蛟龙号深潜器获得了大量海洋深潜经验,新的万米级深海作业型潜水器也正在研制,明年(2020年)我国或将会进行万米级海洋深潜试验,之后我国则可能要建造一个常年有人驻守的潜深达2500米的“深海空间站”。

早先媒体报道这座深海空间站外形类似一艘小型潜艇,250吨级,长度在22米左右,宽度接近7米,高度在8米左右。其实早在2012年5月23日,“深海空间站”——小型深海移动工作站模型曾在北京科博会上首次亮相。2013年11月3日的时候,媒体报道其已经完成总装,但是后来没了下文,所以该计划应该有所改变,不过鉴于美俄等国家都曾进行过这方面的研究实验,我国应该也不会放弃,预估明年将有新一代深潜器问世,接着就是深海空间站了,在这方面的技术积累,将对于我国进行海底勘探、海底地形测绘和海底矿产开采,以及深潜型潜艇的研制等诸多方面都会有很大的技术帮助。

深海空间站之外,目前我国也正在建造一个深地实验室(部分已建成),它可以称得上是“深地空间站”了,就在昨天(7月20日),被叫做“极深地下极低辐射本底前沿物理实验设施”的启动仪式在四川雅砻江锦屏山隧道举行,这是我国国家重大科技基础设施项目,它由清华大学和雅砻江流域水电开发有限公司共同建设,是中国首个、世界最深的极深地下实验室,被命名为“中国锦屏地下实验室” 。

这个世界最深的“深地空间站”有多深呢?它上面的岩层厚达2400米,足以屏蔽掉绝大多数的宇宙射线,即便如此,这个实验室里又搭建了很复杂的屏蔽系统去屏蔽掉环境里的贝塔射线和伽马射线,对于外面的空间环境,这座实验室中就像是一个十分封闭的“世外桃源”,说白了,这座深地空间站实际上就是一个利用自然界的岩石和人为屏蔽系统创造出来的一个极低辐射空间环境。专家称如果在锦屏地下实验室山顶上有1亿个宇宙射线粒子的话,那么它在穿透岩石层的时候会逐步损失掉,在经过人为屏蔽系统,最后能达到地下实验室空间的将只剩下1个。

那么“深地空间站”有什么用呢?其实这个项目面向的是超越当前粒子物理标准模型的新粒子和新物理的重大基础学科前沿研究,在这个“空间站”中将可以开展暗物质直接探测实验、无中微子双贝塔衰变实验、恒星演化、核天体物理领域的关键核素合成过程,以及探究极深地下近零宇宙射线本底条件下的各类基础前沿领域的探测新机理、新方法、新技术等。总之,在这座实验室中,我们将可以发展极低辐射本底屏蔽新方法与新技术,为我国粒子物理和核物理领域的重大基础前沿物理学问题研究提供平台支撑。

这三个“空间站”也可以说是分布于海陆天空三个方面了。综合来看,我国下一代太空空间站、“深海空间站”和“深地空间站”都将在建造技术水准上瞄准世界领先,也都将具备完善的物理实验综合条件,因为今后世界在太空、深海和深地相关学科的研究中心,这些科学基础设施的建造,也将推动我国在这些领域中的科学技术的大踏步前进,并且吸引国内外顶尖学者前来我国开展前沿物理实验,同时有利于我国开展国际性的科学合作,做一些科学方面的大事情和得到大收获,进一步促进我国的科技强国梦。

科技部曝光了一些国家级战略科研项目,其中一项是”深海空间站”,什么叫深海空间站?你如何理解?

了解“深海空间站”的意义之前,我们应该先了解一下现在人类对于“深海”熟悉程度的事实。

简单的说吧,人类算得上现代的深海探索开始于1930年,直到今天,我们的对于深海的认识,并不比九十年前,进步多少。如果单从绘制地图的详细程度比较,人类对于深海的理解,甚至不如火星。

屈指可数的深海探测记录

地球,准确的来说,应该是一个水球,我们地球上总共有13亿立方公里的水,这颗行星60%的表面都是深度在1.6公里以上的海洋。如果同学们要了解这个海底世界到底有什么,最好的方法,就是潜入其中,亲眼去看看。

1960年1月23日,美国探险家唐纳德·沃尔什和雅克·皮卡尔,和美国海军达成了协议,并获得了军方的支持,他们登上特里亚斯特号,在太平洋的马里亚纳海沟潜到了10916米的深度,这个过程耗时4个小时,创下了载人潜水器下潜深度的世界纪录。

自他们那次下潜后,时间整整过了52年,直到2012年,终于有一个人再一次到达了当年两位探险家下潜到的那个深度:10916米。这个人就是好莱坞导演詹姆斯·卡梅隆。2012年3月26日,卡梅隆实现了自己童年的梦想,独自一人驾驶“深海挑战者号”,花了2小时36分钟,到达了地球最深的海底。

除此之外,再无第四人有此经历。

与之可以形成对比的是,在同样的半个世纪里面,登上过月球的人数,是12个人。

成也美国,败也美国

为什么美国在1960年已经完成了深海的探索,却又将这项壮举搁置了半个世纪呢?

因为深海潜水遭到了当时负责这个项目的海军中将,海曼•G•里科弗的坚决反对。他掌握着当时美国海军部的财政大权。第一次深海探索,唐纳德·沃尔什和雅克·皮卡尔,只是非常吃惊的发现,碰着底部时,仍然会有受惊的比目鱼出现,但是他们根本没有照相设备,连记录这似乎仅有成果的机会都没有留住。

所以,认真的海军中将认为水下探索是浪费资源,他还特别指出海军,并不是个研究机构。其实那时候,美国正在与苏联全力以赴的比拼太空旅行竞赛,面对这样的二选一,是把人送上月球,或者继续去深海悄无声息的体验一把,美国毫无疑问的选择了前者。

海洋深处的诱惑

海面1000米之下就属于深海,阳光无法到达那里,但随着时间的推移,科学家发现,深海海底并非一片死寂。特别引人注意的是,海洋深处隐藏有可以被称为“未来新能源”的可燃冰,它们广泛分布于水深大于300米的海底沉积物或寒冷的永久冻土中,已探明的海底可燃冰储量够人类使用1000年。

这个理由,就足以驱使我们重回海洋深处了。

中国的逆袭——深海空间站

深海空间站是在载人潜水器基础上发展起来的新一代居住型深海作业平台。它可以把地面的房间“搬”到水下,让科学家可以在深海的空间中尽可能把生活起居、实验甚至娱乐等各种功能都集成在一起,而不是像现在这样的匆匆一瞥就得马上离开。

根据中国的公开材料,我们实施深海空间站主要分三步走:

第一步,实验平台主要用于验证、演示深海工作站具有哪些功能,目前已经完成了小型深海空间站试验艇的研制工作。

第二步,计划研制的深海移动工作站正在稳步推进,最终目标是研制可以水下逗留60天、具有1500吨级和2500吨级两种类型的未来型深海移动空间站。

第三步,深海空间站建设完成并实现对接。

这一切如果顺利开展的话,我国将是继美、法、俄、日之后,世界上第五个掌握大于3500米深度载人深潜技术的国家。

结语

掌握强大的深海作业能力已成为21世纪海洋强国的战略取向,而深海空间站无疑是一个最优化的考虑和选择。

正如毛主席说,可上九天揽月,可下九洋捉鳖。总比修些高楼大厦更实用吧。

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科技部曝光了一些国家级战略科研项目,其中一项是”深海空间站”,什么叫深海空间站?你如何理解?

问题问的很专业。

其实,建设深海空间站甚至比建设太空空间站技术难度更大,需要投入大量的资源进行科研。

深海空间站的需求,来源于人类对海洋的不理解。

人类的太空飞行器已经可以轻松飞出地球,甚至太阳系,但对于马里亚纳海沟等海洋最深处的探索,人类能做的仍然少之又少。

基于对深海的探索需求,建立深海空间站非常必要。通过建立深海空间站,可以加强一些对人类发展具有极其重要意义的课题探索,从我理解的角度,包括:

1.设备承压能力测试。马里亚纳海沟最深处超过1万米,其压力相当于1100个大气压,这对潜水设备制作及技术要求极高。

2.深海生态探索。目前人类潜行到最深海的次数屈指可数,对深海生态知之甚少。

3.深海资源发掘。深海存在一些地表无法企及的资源,包括矿产、利用压力差发电等。

4.科技标签。深海科技体现了国家科研的整体实力,是国家科技实力的标签之一。

科技部曝光了一些国家级战略科研项目,其中一项是”深海空间站”,什么叫深海空间站?你如何理解?

既然你诚心诚意的问了,我便认认真真的回答你。

图为我国深海空间站系统的第二步小型深海移动工作站模型

最深将达到海底2500米,最大载员50人,可在水下“驻扎”两个月。

这是我国未来海底空间站的设计规划,“空间站”可谓上得了太空,潜得了深海。

日前,我国深海空间技术研发单位中国船舶重工集团公司第702研究所(以下简称“702所”),首次向公众展示了他们最新研制成功的我国深海空间工作站系统,而702所,也是6月初在马里亚纳海沟进行下潜7000米海试的我国载人潜水器“蛟龙号”的研发单位。

亮相

深海空间站载人下“五洋”

2012年05月28日,在刚刚结束的北京科博会上,首次举办海洋科技展,设立了海洋科技展区,展示我国在海洋技术和海洋经济领域的最新成就。

记者从参展名录上看到了中国船舶重工集团公司第702研究所的名字,这是“蛟龙号”载人潜水器的研制单位。

冲着“蛟龙”的名号而去,却不想有意外收获。

“这是首次亮相。”702所深海空间站专项办公室副主任马向能的开场回答果然没让记者失望。马向能所言的首次亮相指的是参展的我国深海空间站技术系统模型:已经完成设计的小型深海空间站试验艇和正在设计中的小型深海移动工作站模型。

在陆海空天四大空间中,海洋是地球上远未充分开发的资源宝库。“下五洋捉鳖”具有不亚于“上九天揽月”的重要战略意义。开发利用深海资源与探索研究深海科学是我国本世纪初必须取得突破性进展的重要战略方向。

在这种大背景下,深海空间站技术逢时而出。深海空间站是一类不受海面恶劣风浪环境制约,可长周期、全天候在深海域直接操控作业工具与装置,进行水下工程作业、资源探测与开发、海洋科学研究的载人深海运载装备。

深海空间站将与水面平台(6000吨级母船,可拖带工作站,支持其长期水下作业)、穿梭式多功能载人潜水器(往返于工作站与母船之间,具备输送、维修、通信、救生等功能)构成“一主两辅”的三元深海作业体系。

如天际空间站是航天领域的核心技术一样,深海空间站代表了海洋领域的前沿核心技术,体现了一个国家的科技水平和经济实力。

对接国际自主研发

与美俄处同一起跑线

702所深海空间站主任设计师郁荣接受法晚专访时,详细介绍了深海空间站从无到有的战略体系。

根据郁荣介绍,从上世纪60年代起,美国和当时的苏联都陆陆续续完善了深海空间站体系。但那时,所有体系都出于冷战思维,用来进行军备竞赛,较少涉及民用开发。

2000年,俄罗斯公布了本国深海空间站的民用建设,其针对性很单一,主要针对于北冰洋的石油开采。

近些年,美国也对自己的深海空间站进行论证,相对而言弱化了军事色彩,增加了民用体系。

随着和平和发展成为时代主题后,我国于上世纪90年代提出深海空间站的概念,旨在和平开发和利用海洋资源。已经建成的深海空间站试验艇和正在建设的小型深海移动工作站都是我国自主研发。

所以,从深海空间站的民用建设而言,我国和美俄处于同一起跑线,而且有后发优势。

一是上世纪90年代的工业水平在经过了几十年的发展后,已经不可同日而语;二是根据公开信息,我国也从美俄两国借鉴了一些成功经验,少走了一些弯路。

参展现场

在展位的最显眼处,摆放的是小型深海移动工作站模型,该工作站外形类似一艘小型潜艇,只有细心的人弯腰仔细看,才能看到为何叫“工作站”:它是有人在操控的。

在小型深海移动工作站的后方,还摆放着一个小家伙:已经设计完成的小型深海空间站试验艇模型。

该试验艇现已研制并制造完成,工作潜深150米,生命支持时间72小时,总长13.1米,乘载员6人。

解读

浅水作业试验挺成功

郁荣介绍,深海空间站主站分为三步走,第一步是小型深海空间站试验艇的研制。该试验艇2009年开始工程研制,2012年开始试验。

郁荣表示,该试验艇是进行深海空间站主要功能演示以及部分关键技术验证的原理样机。

试验艇搭载有水下起吊装置、中型ROV(水下机器人作业系统)等水下作业装备,可执行水下起吊、水下取样等浅海作业任务。

郁荣透露,“目前已经进行72小时水下航行试验、水下起吊、布放试验、海底观测试验、海底取样试验,达到预定设计目标。”

背景链接

中国船舶重工集团公司第702研究所,是我国深海空间技术的发起单位和技术牵头单位,主要经营深海空间站技术需求论证和建设规划,并重点负责深海空间站主站的设计研究工作。

水下工作站可协同工作

正在研制的小型深海移动工作站是我国深海空间站系统的第二步,整个工作站分为相对独立的模块。工作站自身搭载有多种作业潜水器和作业工具,这些作业潜水器和作业工具可以互相配合,协同作业,提升了作业能力,达到一加一大于二的效果。

“比如在某海域安装一个水底采油树,如果用传统的ROV,要不停地在水面和水下来回穿梭,大部分时间耗费在路上。如果是多种作业工具同时作战,下去一次全部干完,打桩的、挖坑的,各司其职,一次性完成,大大节约了时间成本。”郁荣介绍。

同时,载人舱也较以往有所扩大,“在这方面,试验艇和空间站的差别就是QQ和加长林肯的不同。”郁荣打了个形象的比喻,人员居住舒适性大为提高。室内还可以进行装修,食品、淡水也充足,甚至可以在水下洗澡。

郁荣同时表示,未来,我国将建成工作深度约1500-2500米的深海空间站。目前该空间站还在理论研究阶段,可在水下逗留60天,最大载员50人,有望使用核动力。

科技部曝光了一些国家级战略科研项目,其中一项是”深海空间站”,什么叫深海空间站?你如何理解?

空间站一般指的都是在近地轨道上运行的空间实验室,所以深海空间站其实就是在海里面的,长期有人驻守的实验室。

这种实验室的各项用途其实都可以对比天上的空间站,归根结底都是拿来做实验的。海底的环境和太空的环境,和我们平时活动的环境都有很大的区别。而且海底资源丰富,非常需要我们的探索。

我国计划在未来建成2500吨级的深海移动工作站,工作深度海下1000米。当然这个计划和我们的太空空间站一样,都是要分好几步走的。首先要建个小的深海空间站放下去试试,然后再实验补给等等技术,最终再搞个大的。

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