全球首个2000米级可载人长期驻留的海底实验室在广州启动建设

IT之家 2 月 28 日消息，国家重大科技基础设施“冷泉生态系统研究装置”（以下简称“冷泉装置”）今日在广州市全面启动建设。该装置的投用将为冷泉生态系统的研究提供全新的视角和技术手段。

IT之家注：“冷泉”是指海底之下的甲烷、硫化氢和二氧化碳等气体在地质结构或压力变化驱动下，溢出海底进入海水的活动。而冷泉生态系统是指海洋生物利用海底冷泉渗出的化学物质为能源进行化能合成，发育成海底黑暗世界里独特的生态系统，被誉为“深海绿洲”。

该项目计划用 5 年的时间，建成国际首个 2000 米级坐底式深海载人驻留实验室，这也是世界首个面向海底冷泉系统的大科学装置，建成后将促进冷泉发育机制、极端生命演化过程、可燃冰的生态效应研究等海洋科学跨越式发展，推动深远海科技进步。

该装置由中国科学院南海海洋研究所牵头申报并承担建设，为我国自主研发的首个海陆结合的国家重大科技基础设施，将实现我国深海长周期载人驻留实验装备的工程化应用和相关产业的发展，推动我国深海工程技术及装备在国际上实现从“跟跑”到“领跑”的超越。

冷泉装置采用“样地实验 + 陆地模拟，海陆协同、时空互换”的设计思想，计划用 5 年的时间，建设面向冷泉生态系统的深海载人驻守型海底实验室与陆基保真模拟设施相融合的国际领先研究装置，支撑冷泉生态系统发育、化能合成生物演替和甲烷物态演化及其环境效应研究。

冷泉装置究竟长什么样呢？它由水面保障母船、海底实验室、保真模拟系统三大部分组成。其中，海底实验室长 33 米，宽高都在 7~8 米左右，内部体积是有 3 个中国空间站的大小，耐受 2000 米级水压（约 200 个大气压），可以支撑 6 名科学家在深海原位开展 30 天的海底原位实验。

同时，冷泉装置还将在陆地实验室建立深海环境模拟系统，可把海底实验“搬到”陆地开展复刻实验研究。

冷泉装置总指挥李超伦介绍称，海底实验室将实现载人与无人技术的高度融合，不仅设计有科学实验舱、航行驾驶与作业操纵舱、多功能探测舱、人员起居舱、电力辅机舱等主舱段，还装配有载人移动观测平台、水下航行器、无人遥控潜水器及绞车等移动探测设备。

▲ 水面保障母船示意图

而冷泉装置中的保真模拟分总体则位于陆地之上。保真模拟分总体冷泉舱球舱内径 5 米、柱舱内径 3 米、水体总高度 15 米，最大工作压力达 20 兆帕，这等同于海底 2000 米左右的压力。

保真模拟分总体在观测数据的基础上同时对可燃冰形成的物理、化学和生物过程及其相关机制、可燃冰开采过程和冷泉生态系统全生命周期发育演化的过程进行全要素的仿真模拟重塑。

▲ 保真模拟分总体示意图

李超伦进一步介绍称，该总体主要由水面保障母船和研发与智慧管理中心组成。其中水面保障母船设计排水量达 9380 吨，具备 600 吨级海底实验室收放与保障作业能力。

保障支撑分总体功能主要用于支撑冷泉装置系统日常运维管理、科学研究等。“三个分总体相互支持，有机融合，共同构建成国际首套面向冷泉生态系统的大科学装置。”李超伦称。

冷泉装置总建设周期为 5 年，耗资 26.6 亿元多，包括第一阶段：设计建造阶段，周期 4 年；第二阶段：设备集成调试、海上试验阶段，周期 1 年。

建成后将促进冷泉发育机制、极端生命演化过程、可燃冰的生态效应研究等海洋科学跨越式发展，提升海洋领域核心技术原始创新能力和装备的自主研发能力，推动深远海科技进步。