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不甘人后 抢占深海开发制高点

发布时间:2015-05-29 15:26来源:未知点击次数:

        当今世界船舶工业新动向表明,海洋工程装备与船舶技术正经历着一场超越传统的更新与变革,海洋工程装备制造业与船舶工业的面貌因此将发生根本性的改变。其中,深海空间站这项“明天的技术”是深海装备技术发展的前沿,也是一个国家船舶科技水平的重要标志之一。在前不久举行的“中国船协第二届会长高峰会议”上,中国工程院院士吴有生表示,我国应大力发展深海空间站技术及装备,抢占深海开发的制高点。

  走向深海大势所趋

  “把勘探与生产系统放到海底,是深海油气、矿产和生物等资源开发的必然趋势。”吴有生分析认为,经过近30年发展,海洋油气开发技术水平突飞猛进。这使得海洋油气资源开发不断从浅海向深海拓展,世界深海油气田钻采水深纪录被不断刷新。从1999年到2001年的三年间,钻采水深从2693米增加到了2953米。

  同时,我国海洋油气开发也从近海走向南海等深海水域。据介绍,南海石油地质储量在230亿~300亿吨之间,有“第二个波斯湾”之称。在水深650~1500米的南海白云凹陷,有望发现更多大型油田。

  油气生产系统从水面向水下与海底转移,是海洋油气资源开发的另一特点。水下生产系统使部分采油生产设施从海面转移到海底,克服了浮式系统面临的深水恶劣环境条件、风险及高成本等困难。目前,主流的深海和超深海油田越来越多地采用水下生产系统,仅2003~2007年,全球安装了1600多个水下井口树。

  吴有生认为,未来的水下生产系统将针对传统的水面操控、二元作业方式的局限性及新需求,采用固定或航行式载人深海空间站。这是在载人潜器基础上发展的新一代居住型深海作业平台,可自主远距离航行或驻留海底,潜深数百米至3000米,排水量数百至数千吨,载员数人至数十人,自持力15至90昼夜。

  深海空间站可利用站载(物理、化学、生物检测系统及光、声学)观察系统,直接操控所携带的无缆自治潜器、水下吊车、有缆遥控作业潜器及配套的作业工具,适应不同对象的具体作业要求,从而实现长周期、高效率的深海资源开发,且有利于开展深海原位科学研究与从事水下战场建设。

  发展怎样的载人深潜器及其作业体系取决于任务使命的需求。深海空间站的定位在于既提升深海资源环境探测能力,又增强深海开发与工程作业能力。它是世界上高技术大型“有人装备”与前沿“智能无人技术”的高度结合体,代表了深海载人技术与信息技术、智能技术高度融合的发展方向。

  这就决定了深海空间站有着鲜明的技术特点。它不以下潜深度为主要技术指标,而是突破了载人潜器“仅数小时观察探测”的限制;通过携带功能广泛的作业潜器与工具,能在比潜艇深得多的水下完成迄今为止难以胜任的深海作业任务;不同于水面操控进行深海探测与开发的方式,它潜于深海进行操控作业,不受水面海洋平台及科考船所遇到的海面恶劣风浪环境的影响。

美俄具有先发优势

  载人潜器是深海空间站的基础。目前,国际上深海运载平台分为“无人”和“载人”两大类。由于深海通信、目标识别、实时决策、作业操作、事故处理更为复杂,载人运载平台将发挥不可替代的作用。其中,大型载人运载平台的发展方向是在深海空间创造前所未有的工作环境,提升人员进入深海并实施长时间、大功率的作业能力,取得海洋科学、经济、军事等方面的效益。

  深海空间站的雏形始于军事用途。据介绍,自冷战时期开始,为了增强控制深海的能力,美国和苏联就依托海底研制与应用深海作业平台,十分重视发展深海军用探测与无人作战系统,后来,这些技术在民用海洋科学研究中更是发挥了重要的作用。这些典型装备包括美国的“NR-1”深海作业平台、俄罗斯的深海核动力工作站等。

  进入新世纪,海洋成为国际科技、经济、军事竞争的焦点,美俄把深海空间站研制与应用的战略目标转向能源资源、国土权益、科研环保,力图维护他们在这一领域的先发优势。

  美国积极发展军民两用深海作业装备技术,进而建造功能更强大的通用型深海空间站。2008年,美国宣布新建千吨级“NR-2”深海空间站。与“NR-1”相比,“NR-2”除了履行军用使命外,还承担了海洋工程安装、维护和维修等九类民用使命任务。

  俄罗斯针对拓展海洋权益与开发北冰洋油气资源的需要,加快研制通用型与专用型千吨级深海空间站。2003年,俄罗斯研制出新型2000吨级通用型深海空间站。2006年,俄罗斯提出研发北冰洋油气开发六类专用型深海核动力工作站的设想。2013年,俄罗斯开始新建一艘通用型深海空间站。

  此外,挪威也从2012年开始加快了深海工作站的研发步伐,目前该国的海洋科技研究院正在研发“北冰洋水下工作站”。

  深海空间站还成为支撑海洋与大陆架主权争议的手段。2012年9月底,俄罗斯利用AS-12深海核动力工作站进行20天的“北极-2012”考察活动,获取500公斤大陆架岩样,证明莱蒙诺索夫和门捷列夫山脊属于俄罗斯大陆架,以支撑俄罗斯对北极大陆架主权申诉与军事控制。

  吴有生认为,拥有很强的深海作业能力已成新世纪海洋强国的战略取向。在21世纪世界关注的焦点转向海洋时,许多国家都把掌握深海装备技术,具备人员进入深海和工程施工的能力,作为取得海洋科技、经济、军事竞争战略主动权的重要举措。这些国家既聚焦满足当前战略需求,更着眼激发潜在需求,大力发展深海空间站技术及装备。

  中国应该奋起直追

  不同于陆、空、天,人类对深海的认识及开发尚处于初级阶段。我国在深海研究开发中虽起步晚,但进展快、后劲大,与西方国家处于同一阶段,完全有可能抢占深海开发的制高点。

  吴有生认为,我国深海战略应聚焦1000米以深的海洋科学研究、深海资源开发等方向,抢占深海技术的制高点。到2030年以前,要在深海部分科学问题以及南海重大科学问题研究领域成为世界“领跑者”;在深海油气、矿产与生物资源开发领域,努力追赶世界先进水平,成为“并行者”。

  为此,必须尽快提升深海资源与环境探测、深海开发与工程作业两大能力。我国在深海探测及工程作业装备领域已实现了重大突破,如3500米深水缆控无人深潜器(ROV)、5000米深海拖曳测绘系统(TMS)、远距离智能无人潜器(AUV)、7000米深海载人潜水器(HOV)“蛟龙”号等。其中,“蛟龙”号具有世界最大的下潜深度、最佳的航行控制和操纵性能、最强的水声通信和作业能力、种类最多的安全保障措施。它的应用突破了超大潜深关键重要部件设计、制造技术的瓶颈,推动了深海装备产业的发展。

但是,我国深海探测及工程作业装备仍然存在一些问题,如国产深海探测、安装与维修作业潜器尚未占领市场,部分关键元器件与材料还依赖进口;与潜器配套的水下作业装备研制不配套,国产化程度低;潜器作业可靠性尚待提高。

  针对这些问题,吴有生认为,在“蛟龙”号之后,应加强现有载人与无人潜器的实用化配套建设,以尽快拓展7000米以浅深海研究与开发的广度。同时,在“蛟龙”号前沿技术的基础上,尤其要以在3000米以浅进行大范围、长航程、高功率深海作业为目标,大力发展深海空间站技术,积极发展载人与无人相结合的深海空间站技术,进一步提高深海工程作业能力,为实现“海洋强国梦”提供重要的技术装备支撑。

  中国工程院院士、“蛟龙”号总设计师徐芑南也认为,应进一步发展以3000米以浅的移动式深海空间站为水下基地的深海载人深潜器应用体系,充分发挥水下基地综合体系的组合优势。

  从战略高度实施重大科技项目,有助于为深海资源开发提供前所未有的保障能力。吴有生建议,我国应实施深海空间站重大科技工程项目,具备在深海“下得去,待得住,能作业”的能力,全面带动新一代深海装备产业的创新驱动发展,在世界海洋开发竞争中取得主动权。

       大力金刚机器人水下机器人也将为深海开发贡献一份力量。


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