中投網(wǎng)2025-07-03 09:31 來源：中投顧問產(chǎn)業(yè)研究大腦
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深海作為地球最后的疆域，其探測能力已成為國家科技競爭力的重要標(biāo)志。我國深�？茖W(xué)實(shí)驗(yàn)裝備歷經(jīng)從"跟跑"到"并跑"的跨越，在載人深潛、原位探測等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)重大突破，但在核心部件、長期觀測等方面仍存在短板。本文將系統(tǒng)解析我國深海試驗(yàn)裝備、原位探測與環(huán)境模擬裝備的發(fā)展現(xiàn)狀與突破方向，展現(xiàn)中國深海探索的技術(shù)進(jìn)階路徑。
深海試驗(yàn)裝備：從跟跑到自主創(chuàng)新
我國深海試驗(yàn)裝備研發(fā)起步較晚，在試驗(yàn)場建設(shè)與原位測試能力方面與國際存在差距，但在聲學(xué)定位與材料測試領(lǐng)域已實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵突破。
(一)深海聲學(xué)試驗(yàn)系統(tǒng)的精度突破
我國自主研發(fā)的高精度水聲綜合定位系統(tǒng)，集成超短基線與長基線技術(shù)，實(shí)現(xiàn)1米級定位精度(動態(tài)定位精度優(yōu)于0.5米)，最大工作深度達(dá)7000米。該系統(tǒng)在2017年南�？瓶贾袨闈撍魈峁�1200米深度的定位保障，其技術(shù)指標(biāo)已接近國際先進(jìn)水平。但與美國STAFAC系統(tǒng)相比，我國在深海動態(tài)水聲測試的陣列規(guī)模與數(shù)據(jù)傳輸效率上仍有提升空間。
(二)材料環(huán)境適應(yīng)性試驗(yàn)的創(chuàng)新實(shí)踐
中國船舶七二五研究所研發(fā)的懸浮式深海試驗(yàn)裝置，通過浮力材料與重力錨設(shè)計，在南海3000米水深完成多批次材料測試，為深�？臻g站等裝備提供選材數(shù)據(jù)。中科院海洋研究所的坐底式試驗(yàn)裝備則填補(bǔ)了深海靜態(tài)環(huán)境測試的空白。然而，國內(nèi)裝置均缺乏原位測試系統(tǒng)，需回收試件后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室分析，相比美國太平洋海底試驗(yàn)裝置的實(shí)時監(jiān)測能力存在明顯差距。
(三)試驗(yàn)場建設(shè)的迫切需求
我國現(xiàn)有固定式海上試驗(yàn)場多位于淺海(如中船重工七六〇所試驗(yàn)場)，缺乏深遠(yuǎn)海綜合試驗(yàn)?zāi)芰�。中科院聲學(xué)研究所南海陵水試驗(yàn)場雖具備立體觀測潛力，但規(guī)模與功能仍較單一。當(dāng)前深海裝備海試仍依賴母船短期作業(yè)，亟需建設(shè)類似美國蒙特雷灣的固定式深海試驗(yàn)場，以支撐裝備長周期實(shí)海驗(yàn)證。
深海原位探測裝備：從技術(shù)引進(jìn)到自主突破
我國深海原位探測裝備實(shí)現(xiàn)從依賴進(jìn)口到自主創(chuàng)新的跨越，在載人潛水器、保真取樣等領(lǐng)域達(dá)到國際水平，但傳感器等核心部件仍存"卡脖子"問題。
(一)載人深潛裝備的里程碑突破
"奮斗者號"載人潛水器實(shí)現(xiàn)全海深作業(yè)能力，核心部件國產(chǎn)化率達(dá)96.5%，2020年成功坐底馬里亞納海溝10909米處。相比美國"阿爾文"號，我國潛水器在控制系統(tǒng)自動化、多傳感器集成等方面仍有差距，但在作業(yè)深度與國產(chǎn)化率上已實(shí)現(xiàn)超越。正在規(guī)劃的3000米級冷泉海底實(shí)驗(yàn)室，將填補(bǔ)我國長期原位生態(tài)研究的裝備空白。
(二)原位環(huán)境探測的技術(shù)亮點(diǎn)
中科院研發(fā)的深海激光拉曼光譜系統(tǒng)(RiP)在南海熱液區(qū)首次發(fā)現(xiàn)自然超臨界二氧化碳，中國海洋大學(xué)的DOCARS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)4000米深度雙波長拉曼探測，技術(shù)水平躋身國際前列。中國地質(zhì)調(diào)查局的4000米級潛標(biāo)系統(tǒng)可連續(xù)監(jiān)測180天以上，覆蓋水合物開采周期。但在高端傳感器方面，我國海洋電磁、光譜類傳感器仍依賴進(jìn)口，與法國拉曼光譜儀的集成度存在代際差距。
(三)保真取樣與生物定植的創(chuàng)新成果
青島科技大學(xué)的5000米級保壓取樣器實(shí)現(xiàn)樣品動態(tài)監(jiān)測，浙江大學(xué)研發(fā)的全海深沉積物取樣系統(tǒng)在馬里亞納海溝獲取保壓率超80%的樣品。中科院海洋研究所的大型生物原位實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)同位素加注與移位培養(yǎng)，技術(shù)指標(biāo)接近國際先進(jìn)水平。但相比日本原位微生物培養(yǎng)裝置的全自動流程，我國裝備在長期穩(wěn)定性與智能化方面仍需提升。
深海環(huán)境模擬裝備：從單一功能到系統(tǒng)集成
我國深海環(huán)境模擬裝備在天然氣水合物領(lǐng)域取得突破，但生物反應(yīng)器系統(tǒng)仍需加強(qiáng)研發(fā)，以實(shí)現(xiàn)從"環(huán)境模擬"到"生態(tài)重塑"的跨越。
(一)高壓生物培養(yǎng)的技術(shù)進(jìn)展
上海交通大學(xué)的連續(xù)分批進(jìn)料系統(tǒng)可模擬冷泉環(huán)境，富集甲烷氧化菌群;中科院深海所的宏生物高壓培養(yǎng)系統(tǒng)，通過加壓流程研究生物適應(yīng)性。但與美國伍茲霍爾海洋研究所的全自動培養(yǎng)艙相比，我國裝備在長期培養(yǎng)的自動化控制與無菌環(huán)境維持方面存在差距。
(二)天然氣水合物模擬的國際領(lǐng)先
中科院南海所的甲烷滲漏模擬系統(tǒng)，首次揭示冷泉?dú)馀萘髋R界流速現(xiàn)象;DSSWS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)沉積物-海水多層級模擬，為甲烷水合物研究提供新工具。王勇團(tuán)隊的DLCS系統(tǒng)克服傳統(tǒng)裝置缺陷，可模擬含儲層、上覆地層與海水的原位環(huán)境，技術(shù)水平達(dá)到國際領(lǐng)先。
(三)全維度生態(tài)模擬的未來方向
我國正研發(fā)的深海保溫保壓單菌落篩分系統(tǒng)，集成溫度、壓力調(diào)控與微生物分選功能，但相比國際先進(jìn)水平，在多參數(shù)協(xié)同控制與長期監(jiān)測能力上仍需突破。未來需建設(shè)融合生物、化學(xué)、地質(zhì)模塊的全維度模擬裝備，實(shí)現(xiàn)深海生態(tài)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室重塑。
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