海遙控潛水器在天然氣水合物勘查中的應用

知識 07-28

「海馬」號在藍色國土潛行

深海遙控潛水器（ROV）在天然氣水合物勘查中的應用

深海遙控潛水器，也就是人們常說的「深海遙控機器人」，專業人士稱之為「ROV」，即英文「Remotely Operable Vehicle」的縮寫。ROV由臍帶纜與水面母船連接，通過臍帶纜傳輸電能和實時數據信息。水面母船上的操作人員通過安裝在ROV上的攝像機實時觀察海底狀況，並遙控操縱ROV的航行和機械手等作業工具。

ROV不同於載人潛水器和自航潛水器，它可以從水面作業母船得到源源不斷的動力，因此成為目前世界上數量最多、應用最廣泛、類型最複雜、功能最強大的潛水器類型，具有作業適應性強、功率大、功能擴展靈活、作業時間不受限制、沒有深潛人員風險等技術功能優勢，能在複雜多變的海底環境條件下長時間執行各種高強度的定點作業。作為深海進入、深海探測、深海開發方面的一項重要技術手段，ROV主要應用於水下工程和水下科學探查兩大領域。

「海馬」號深海遙控潛水器（ROV）是我國「863」計劃「十二五」海洋技術領域的標誌性成果，是我國第一套具有自主知識產權的4500米作業級深海ROV系統，是迄今為止我國投入實際應用的系統規模和作業水深最大、國產化率最高的深海遙控潛水器。

2014年4月，「海馬」號在南海中央海盆水深4502米的海底完成全部試驗性應用考核項目，通過了科技部專家組織的現場驗收。2015年3月，「海馬」號在南海天然氣水合物資源調查中首戰告捷，第一次下潛作業就發現了海底巨型活動性「冷泉」，取得了國產化深海高新技術裝備研發應用和南海水合物資源調查領域的突破性成果。2015年6月，「海馬」號在西太平洋海山區險峻複雜的地形環境下，完成了全部站位的預定探查任務，填補了我國在海山區應用ROV進行海底探查的空白，提升了我國富鈷結殼礦產資源探查的技術裝備水平。2016年和2017年，「海馬」號繼續在南海北部天然氣水合物資源和環境調查中投入應用，並取得了豐碩的科學成果。

隨著各種深海潛水器在深海探測中投入應用，科學家們在深海海底發現了之前不為人知的「熱泉」「冷泉」等特殊現象，打開了一個又一個前沿科學研究的重要窗口。而海底「冷泉」研究不僅和天然氣水合物密切相關，而且具有資源、環境和生命起源等重要意義。

海底「冷泉」就像荒漠海底中的一片綠洲，在這片綠洲里生存著大量海底生物。這些生物在海底深處生存，依靠的不是光合作用，而是依靠海底不斷滲出的甲烷、硫化氫等還原性化學物質自養，形成了一個非常特殊的生命體系。因此，「冷泉」所在的海底極有可能存在天然氣水合物。

2015年3月，肩負重任的「海馬」號不負眾望，第一次下潛就在我國南海北部陸坡西部海底發現了大規模雙殼類生物群、甲烷生物化學礁、碳酸鹽結殼、菌席和氣體滲漏等活動性「冷泉」標誌。該巨型「冷泉」被命名為「海馬冷泉」。「海馬冷泉」的發現是我國南海天然氣水合物資源調查的一個重大突破，也是我國科學家應用國產深海遙控潛水器在南海北部陸坡發現的第一個巨型海底活動性「冷泉」。通過取樣證實，「海馬冷泉」海底淺表層沉積物賦存高純度天然氣水合物。

「海馬」號和國際上大多數科學型ROV一樣，採用開放式的框架結構，搭載設備安裝方便，能根據探查任務的需要隨時進行功能擴展。在「冷泉」區作業時，「海馬」號會攜帶針對「冷泉」調查的採樣底盤及作業工具，如多角度高清立體攝像機、插管取樣器、貽貝取樣網兜、機械觸髮式采水瓶、CTD、甲烷感測器、水下定位信標、側掃聲吶、多波束圖像聲吶、生物誘捕器等作業工具。

在「冷泉」調查中，「海馬」號精確、精準、精細的作業功能特長得到了充分發揮。科學家們開展「冷泉」研究工作時，要求對海底特定目標進行探測和取樣，這是在水面調查船上採用傳統探查取樣手無法做到的。

近十幾年來，我國在深海潛水器研製應用領域取得了眾多閃亮的成果，並朝著多類型、全海深、譜系化和實用化方向快速發展。科技部組織實施的國家重點研發計劃「深海關鍵技術與裝備」重點專項2017年度設立了《「海馬」號科學應用及其性能優化」》項目，這是推動我國深海ROV技術水平快速提高的有力舉措，將有力地推動海底「冷泉」探查探究的進展。

「海馬」號將馬不停蹄在藍色國土繼續潛行。可以預見，我國海域將會發現更多的天然氣水合物礦藏和海底「冷泉」。

（作者陶軍系中國地質調查局廣州海洋地質調查局技術方法所教授級高級工程師，「海馬」號ROV項目負責人，主要從事深海探測技術裝備的研發及應用工作。）

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文章來源：中國地質調查局廣州海洋地質調查局。

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