【特別關(guān)注】4篇Cell同時(shí)發(fā)布！“奮斗者”號極限深潛，助力我國深海生命科研邁向新高度
來源： 作者： 時(shí)間：2025-03-24
北京時(shí)間3月7日凌晨，由上海交通大學(xué)、中國科學(xué)院深?？茖W(xué)與工程研究所、華大集團(tuán)聯(lián)合發(fā)起并執(zhí)行的“溟淵計(jì)劃”（馬里亞納海溝環(huán)境與生態(tài)研究計(jì)劃，英文簡稱“MEER計(jì)劃”）第一階段成果四篇文章以封面專輯的形式發(fā)表在國際頂級期刊《細(xì)胞》（Cell）上。
馬里亞納海溝環(huán)境與生態(tài)研究計(jì)劃（MEER計(jì)劃）及主要科學(xué)研究成果。作為“溟淵計(jì)劃”的發(fā)起人和召集科學(xué)家，上海交通大學(xué)生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院/微生物代謝國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、深部生命國際研究中心主任肖湘帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)，依托我國自主研發(fā)的“奮斗者”號載人潛水器，實(shí)現(xiàn)了多項(xiàng)“全球突破”：人類首次到達(dá)雅浦海溝最深點(diǎn)、首次對深淵生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)研究、首次建立全球深淵生物大數(shù)據(jù)庫并開放共享，這些突破標(biāo)志著我國深海生命科學(xué)研究邁入國際前沿。深淵水深超過6000米，是全球海洋最深的區(qū)域，代表著地球上最少被探索的極端環(huán)境。早在20世紀(jì)初，就有學(xué)者投入到深淵微生物研究，然而受限于抗高壓設(shè)備的制作技術(shù)，多個(gè)國際同行組織的深淵大科學(xué)計(jì)劃最終未能達(dá)到良好預(yù)期。在2020年之前，只有9人曾到達(dá)過海洋最深點(diǎn)馬里亞納海溝底部，能成功下潛萬米以下深度且能夠重復(fù)使用的潛水器，全球所剩無幾。2020年底，成功完成工程海試的中國第一艘萬米級載人潛水器“奮斗者”號，憑借其獨(dú)特的采樣能力和超長海底作業(yè)時(shí)間，成為當(dāng)今全球唯一具備深淵系統(tǒng)調(diào)查采樣能力的載人潛水器。2020年11月10日8時(shí)12分，“奮斗者”號在馬里亞納海溝成功坐底，創(chuàng)造了10909米的中國載人深潛新紀(jì)錄，標(biāo)志著我國在大深度載人深潛領(lǐng)域達(dá)到世界領(lǐng)先水平，進(jìn)入深?？瓶嫉谝惶蓐?duì)。這一大國重器也使得深淵科考進(jìn)入新階段。其220公斤有效載荷、高速水聲通信系統(tǒng)及高國產(chǎn)化率，顯著提升了采樣精度與效率。研究顯示，2021年10月至12月期間，肖湘帶領(lǐng)上海交通大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)，與中國科學(xué)院深海科學(xué)與工程研究所、華大集團(tuán)等國內(nèi)多家科研單位共同參加了“奮斗者”號載人潛水器的深淵航次?？茖W(xué)家團(tuán)隊(duì)對馬里亞納海溝、雅浦海溝和菲律賓海盆6000～11000米水深區(qū)域進(jìn)行系統(tǒng)采集，獲得水體、沉積物、宏生物等樣本2000余份，其中雅浦海溝最深點(diǎn)為人類首次到達(dá)。值得關(guān)注的是，由于可見光和電磁波在海水中傳播時(shí)衰減很快，也無法通過一根連接母船的線纜來進(jìn)行通信，中國科學(xué)院聲學(xué)研究所（以下簡稱“聲學(xué)所”）創(chuàng)建的水聲通信系統(tǒng)成為“奮斗者”號與母船之間溝通的唯一橋梁，實(shí)現(xiàn)了潛水器從萬米海底至海面的文字、語音及圖像的實(shí)時(shí)傳輸，幫助“奮斗者”號在萬米海底精確作業(yè)。該套數(shù)字水聲通信系統(tǒng)將語言和文字等信息編碼調(diào)制后，通過換能器進(jìn)行發(fā)射和接收，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互，把所有的關(guān)鍵數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、高效地傳輸?shù)侥复?，并與母船進(jìn)行溝通。作為數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹匾ǖ溃娎|也構(gòu)成了“奮斗者”號通信系統(tǒng)的重要組成部分。據(jù)了解，在“奮斗者”號上，有幾百根電纜要直接泡在高壓的海水中。在高壓、高鹽的惡劣環(huán)境中，電纜很可能會(huì)產(chǎn)生短路、絕緣等故障，造成設(shè)備功能失效，更嚴(yán)重的還可能導(dǎo)致電解腐蝕，危及潛水器耐壓結(jié)構(gòu)的安全。研發(fā)團(tuán)隊(duì)成員針對這一難題，建立了一套基于絕緣檢測的在線故障診斷系統(tǒng)，并研制了一套智能化的檢測裝置，實(shí)現(xiàn)了載人潛水器的電氣故障診斷。據(jù)了解，這套系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測潛水器上所有用電設(shè)備的狀態(tài)，如果出現(xiàn)絕緣問題，系統(tǒng)會(huì)及時(shí)發(fā)出預(yù)警，提醒潛航員及時(shí)進(jìn)行故障應(yīng)急處置，實(shí)現(xiàn)了潛水器在高壓環(huán)境下實(shí)時(shí)在線供電安全性檢測、故障定位和隔離。從“蛟龍”號研發(fā)時(shí)，這套診斷系統(tǒng)就已開始應(yīng)用。此后，系統(tǒng)又不斷升級改進(jìn)研發(fā)。目前，這套設(shè)備已經(jīng)越來越小型化、智能化。來源 | 上纜所傳媒
引用 | 上海交通大學(xué)、澎湃新聞、中國科學(xué)報(bào)、人民日報(bào)海外版、中國船舶科學(xué)研究中心
文字 | 房久仙
編輯 | 王沐木
審核 | 何曉芳
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