今天(28日),由上海交通大學(xué)承擔(dān)的國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施——深遠(yuǎn)海全天候駐留浮式研究設(shè)施項(xiàng)目,在上海全面啟動(dòng)建設(shè)。這一世界首創(chuàng)的超大型海上科研平臺(tái),可以同時(shí)承載海洋裝備、海洋資源、海洋科學(xué)等領(lǐng)域科研需求,也被稱(chēng)為“遠(yuǎn)海浮動(dòng)島”。
到遠(yuǎn)海遨游
向深海探索
上海交通大學(xué)海洋深水試驗(yàn)池的面積有2000平方米,研究人員把真實(shí)的海洋環(huán)境搬到了這里。水面上漂浮的裝置,即平臺(tái),也是一艘船,在海面上既能全速前行,也能原地“扎馬步”,穩(wěn)穩(wěn)地長(zhǎng)時(shí)間停留在遠(yuǎn)海環(huán)境中。它就是由上海交通大學(xué)自主研制的大科學(xué)裝置——“遠(yuǎn)海浮動(dòng)島”。

通過(guò)這個(gè)1:50比例的縮尺模型,不難看出這個(gè)大科學(xué)裝置創(chuàng)新的一個(gè)顯著特征:它既能在深遠(yuǎn)海任務(wù)海域持續(xù)駐留,開(kāi)展跨季節(jié)的科學(xué)觀測(cè)與工程試驗(yàn),又能快速機(jī)動(dòng)部署,靈活調(diào)整作業(yè)海區(qū)。因此,也被稱(chēng)為“遠(yuǎn)海浮動(dòng)島”。

上海交通大學(xué)深遠(yuǎn)海大科學(xué)設(shè)施總工程師 肖龍飛:國(guó)家的海洋科研設(shè)施,像海洋深水試驗(yàn)池、海洋科考船、深海潛水器等各種類(lèi)型。但缺少一種能夠既快速航行,又能夠長(zhǎng)時(shí)間在一個(gè)任務(wù)海域進(jìn)行作業(yè)的科研設(shè)施。把海洋油氣領(lǐng)域的半潛式平臺(tái)和科考船的特點(diǎn)融合在一起,形成了一座全新的半潛式科研平臺(tái)的概念。

“遠(yuǎn)海浮動(dòng)島”大科學(xué)裝置包含設(shè)施平臺(tái)主體、船載實(shí)驗(yàn)室和岸基保障三大系統(tǒng)。
設(shè)施平臺(tái)主體系統(tǒng)創(chuàng)新采用“半潛式雙船體”船型方案,具備百噸級(jí)大型深海裝備實(shí)海試驗(yàn)?zāi)芰?,可開(kāi)展萬(wàn)米全海深科研探索與實(shí)驗(yàn)研究。

上海交通大學(xué)深遠(yuǎn)海大科學(xué)設(shè)施首席科學(xué)家 楊建民:基本上可以和原來(lái)的科考船一樣快速航行,那么如果到達(dá)作業(yè)區(qū)域以后,要進(jìn)行研究試驗(yàn),那么就把它壓載下去。超大重載、超長(zhǎng)駐留、超強(qiáng)抗臺(tái)風(fēng),三個(gè)超級(jí)性能能夠做更加惡劣海況、更長(zhǎng)時(shí)間、更深的海水,可以開(kāi)展這方面的工作。

船載實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)是開(kāi)展海洋裝備、海洋氣象和海洋科學(xué)等研究的載體,包括海洋重型裝備與系統(tǒng)技術(shù)、海洋災(zāi)害氣象觀測(cè)與研究、海洋水下物理環(huán)境等6個(gè)船載實(shí)驗(yàn)室和1個(gè)海上作業(yè)支持中心。
岸基保障系統(tǒng)是保障深遠(yuǎn)海設(shè)施日常運(yùn)行維護(hù)、海上作業(yè)的陸上基地和指控中心,主要承擔(dān)測(cè)控運(yùn)維、物資補(bǔ)給和維修保障。

上海交通大學(xué)長(zhǎng)興海洋實(shí)驗(yàn)室黨委書(shū)記 蔣如宏:長(zhǎng)興海洋實(shí)驗(yàn)室作為大科學(xué)設(shè)施的綜合保障基地,正在深海采礦、波浪補(bǔ)償、綜合電力系統(tǒng),以及科考儀器等方面開(kāi)展研究。

“遠(yuǎn)海浮動(dòng)島”大科學(xué)裝置,預(yù)計(jì)2030年建成。獨(dú)特的設(shè)計(jì),使它可以同時(shí)承載國(guó)家在海洋裝備、海洋資源、海洋科學(xué)等領(lǐng)域的研究需求,將為深海采礦系統(tǒng)、船海關(guān)鍵配套裝備、海洋油氣裝備等提供實(shí)海試驗(yàn)平臺(tái);加快海洋資源商業(yè)化開(kāi)采利用;揭示海洋生態(tài)系統(tǒng)的季節(jié)性演變規(guī)律,探索生命起源與演化奧秘;并有望進(jìn)一步提高臺(tái)風(fēng)預(yù)報(bào)精度,提升防災(zāi)減災(zāi)能力。

上海交通大學(xué)深部生命與資源研究院博士研究生 黃睿:我們老師有一句話,做研究最重要的事情,就是要到原位去,不到原位去,永遠(yuǎn)不知道原位在發(fā)生什么。比如深海有巨大的壓力、波動(dòng),實(shí)驗(yàn)室跟真實(shí)環(huán)境其實(shí)出現(xiàn)一個(gè)非常大的鴻溝,但是有了這個(gè)平臺(tái),就可以填補(bǔ)這樣的鴻溝,盡可能地讓研究人員看到原位究竟在發(fā)生什么,親眼所見(jiàn)是非常重要的。
在風(fēng)浪中駐留
開(kāi)展跨季節(jié)海洋研究
遠(yuǎn)海環(huán)境很容易出現(xiàn)惡劣海況?!斑h(yuǎn)海浮動(dòng)島”建成后,甲板面積接近兩個(gè)足球場(chǎng),總高相當(dāng)于一棟30層的高樓,排水量相當(dāng)于一艘中大型航母。這樣的一個(gè)大型裝置,如何抵擋遠(yuǎn)海中隨時(shí)襲來(lái)的風(fēng)浪,做到說(shuō)走就走,想停留就停留,讓穩(wěn)穩(wěn)地進(jìn)行“科研工作”成為可能呢?
在深遠(yuǎn)海長(zhǎng)期駐留和快速移動(dòng),突破了傳統(tǒng)海洋科研設(shè)施的思維定式,是世界首創(chuàng)的概念。但如何實(shí)現(xiàn)?在上海交通大學(xué)海洋深水試驗(yàn)池,科研人員一遍遍模擬這一大科學(xué)裝置在遠(yuǎn)??赡苡龅降娘Z風(fēng)、極端波浪現(xiàn)象,以及不同的作業(yè)場(chǎng)景。
上海交通大學(xué)深遠(yuǎn)海大科學(xué)設(shè)施首席科學(xué)家 楊建民:主要是做設(shè)施平臺(tái)主體系統(tǒng)在應(yīng)對(duì)海上風(fēng)浪來(lái)襲時(shí),是進(jìn)行怎樣的運(yùn)動(dòng),以及怎么受力的。
上海交通大學(xué)深遠(yuǎn)海大科學(xué)設(shè)施總工程師 肖龍飛:這是一個(gè)全新的海洋科研平臺(tái),沒(méi)有參考的先例。海洋深水試驗(yàn)池把實(shí)際的海上海洋環(huán)境,通過(guò)相似理論換算到室內(nèi)的環(huán)境,把平臺(tái)放在海洋環(huán)境里面,去充分驗(yàn)證它在實(shí)際海域作業(yè)和運(yùn)行時(shí),性能表現(xiàn)怎么樣,是不是能夠達(dá)到預(yù)期。

據(jù)介紹,未來(lái)設(shè)施平臺(tái)主體系統(tǒng)可以在7級(jí)惡劣海況下平穩(wěn)作業(yè),在17級(jí)超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)中安全自存,平臺(tái)定員238人,可開(kāi)展萬(wàn)米全海深科研探索與實(shí)驗(yàn)研究。

上海交通大學(xué)深遠(yuǎn)海大科學(xué)設(shè)施首席科學(xué)家 楊建民:在這上面布置了一個(gè)大的月池,有將近31米長(zhǎng)、10米寬,可以布放各類(lèi)重載裝備到海里去做試驗(yàn)??梢缘醴?00噸的載荷,一直到6000米水深去進(jìn)行作業(yè)。

同時(shí),上海交通大學(xué)已成立深遠(yuǎn)??茖W(xué)與工程研究院,探索“邊建設(shè)、邊科研、邊產(chǎn)出”的有組織科研新范式。
上海交通大學(xué)深遠(yuǎn)海大科學(xué)設(shè)施首席科學(xué)家 楊建民:國(guó)家提出了海洋強(qiáng)國(guó)的戰(zhàn)略,作為科研工作者,希望能夠提供更好的、更強(qiáng)大的裝備,能夠去探測(cè)海洋、開(kāi)發(fā)海洋,這就是我們的一個(gè)目標(biāo)任務(wù)。