盤點2021年我國海洋科考裝備：新成果不斷涌現 海洋探索進程邁出一大步
【化工儀器網 項目成果】海洋是人類可持續發展的戰略資源寶庫，從古至今，人類都未停止對海洋的探索，不管是對海洋進行開發還是保護，都需要先通過海洋科考來認識和了解海洋。海洋科考裝備是探索海洋任務的重要載體，包括各種專門用于海洋資源、環境等科學調查和實驗活動的裝備，以及在岸邊、海面、水下、海底布置的各種觀測、檢測裝備。
近年來，伴隨著世界經濟、政治格局的加速調整以及人類對資源需求的大幅增長，對海洋的探索再度成為國際焦點，態勢逐漸趨于激烈。我國是個陸地大國，同時也是個海洋大國，擁有960萬平方公里的陸地面積，以及300多萬平方公里的海洋面積。中華民族的崛起，必然是一個對海洋不斷深入探索的過程。
在即將過去的2021年里，中國海洋科技工作者對準建設海洋強國的目標，按照規劃的海洋科技發展宏偉藍圖，繼續心無旁騖地向浩渺無垠的深海進發，取得了一項又一項海洋科技突破。他們用萬丈豪情和驕人的智慧在深藍之下繼續書寫震動世界的中國傳奇。化工儀器網追蹤海洋科考裝備新成果，帶讀者了解我國深海利器的進展。
我國完全自主研發的海洋環流數值模式“媽祖1.0”發布
12月29日，我國自主研發的海洋環流數值模式“媽祖1.0”正式發布。“媽祖1.0”的發布代表著我國在海洋環流數值預報領域有了一席之地，同時在氣候變化評估、海洋科學研究、海洋環境安全保障等領域“媽祖1.0”具有重大應用價值。
“媽祖1.0”模式具有兩個優勢和國外主流海洋環流數值模式相比。首先是“媽祖1.0”運用了全新質量守恒物理框架，打破了以往的體積守恒海洋模型在精確模擬海面高度和鹽度等方面的固有缺陷，在國際上首次建立了基于質量守恒物理框架的業務化海洋環流模式。然后是“媽祖1.0”具備“碳友好”特性，運用GPU并行加速，工作效率高耗能低，是同類模式的首創。
“媽祖1.0”模式實現了我國海洋數值預報系統全要素自主化的宏偉目標，使我們在此領域不用再被外國人卡脖子，提升了海洋預報“中國芯”在國際上的影響力，助力實現了我國在海洋預報領域高水平自立自強。
山東海洋衛星遙感數據應用取得新進展
12月3日山東海洋資源與環境研究院在線上組織召開了“海洋衛星遙感山東數據應用中心建設項目”驗收會。在會上驗收專家組全票同意該項目通過驗收。
據資料顯示，從2020年4月開始，國家海洋衛星山東數據應用中心開始進行以海洋衛星數據統籌獲取、產品生產和應用服務為主要內容的建設工作，實現了國產海洋系列衛星和高分系列衛星數據的自動接收處理及專題產品制作，空間覆蓋山東及全球海域，監測時效滿足1天獲取2次全球海洋水色信息和海面溫度、海面風場、海面高度等環境要素信息的要求。
將來該中心為進一步提升海洋衛星遙感業務支撐能力，將向海洋環境監測、海洋資源調查監測、海洋災害預警監測等領域開展工作。該項目推動了我國海洋衛星遙感技術研究，拓展了海洋衛星應用領域，滿足了自然資源和海洋資源保護管理主體業務對海洋衛星遙感的應用需求。
“海洋二號D衛星在軌測試”等項目通過驗收
11月22日，國家海洋技術中心航空觀測部承擔的“海洋二號D衛星在軌測試”和“中法海洋衛星檢驗”項目在線上召開了驗收會。項目在南海北部海域開展試驗，與衛星同步進行了有效波高、海面高度、大氣溫濕壓廓線、風矢量等要素的現場觀測。“海洋二號D衛星在軌測試”項目對海洋二號D衛星的微波高度計、微波散射計、校正輻射計等載荷的在軌性能進行了評估，“中法海洋衛星檢驗”項目對中法海洋衛星的微波散射計的載荷性能進行了評估。
海洋二號D衛星于2021年5月19日發射，是我國第四顆海洋動力環境衛星，中法海洋衛星是我國和法國聯合研制的海洋觀測衛星，它們將與海洋二號B、C衛星及后續規劃衛星組成監測網，共同對我國海洋動力環境進行監測。
“海洋二號D衛星在軌測試”和“中法海洋衛星檢驗”項目的實施為海洋二號D衛星的交付作出了依據，并為兩顆衛星數據的定量化應用提供了保障。
“悟空”探海歸來在世界最深海底留下中國印記
11月6日，哈工程科研團隊研發的“悟空號”全海深無人潛水器(AUV)，在馬里亞納海溝“挑戰者”深淵完成萬米挑戰最后一潛。此次海試下潛到了10896米，在裝有高速水聲通信系統的“悟空號”AUV在萬米海底期間，在與母船直線距離超過15千米的深海中，仍可準確傳輸狀態信息給船上的科研團隊，數據接收正確率超過93%。結果表明“悟空號”AUV已具有不需要母船伴隨、支持，獨立暢游萬米水下自主工作的能力。
無人無纜潛器技術研究是哈工程的傳統優勢科研方向，作為“十三五”期間的國家重點研發計劃項目成果，“悟空號”AUV寄托著哈工程科研團隊的光榮與夢想，團隊克服新冠疫情帶給項目海試驗收的重重困難，不辱使命、不負重托，在世界最深海底留下中國印記。
潛水器“麒麟”號探索深海通過驗證
8月19日，中國船舶集團公司第七一九研究所承擔的“十三五”國家重點研發計劃“深海關鍵技術與裝備”重點專項“深海爬游混合型無人潛水器研制”項目，通過綜合績效評價。潛水器“麒麟”號可滿足深海復雜海底環境近距離精確穩定觀測、輔助作業等要求，將為海洋資源勘探、海底環境監測、應急搜救以及信息搜集及處置提供新的裝備手段，具有重要的科研和應用價值。
該項目歷時5年，從概念方案、原理樣機、中間試驗樣機到最終的海試工程樣機，歷經多輪迭代開發和設計優化，經過多重試驗驗證和技術攻關。該項目按照任務要求，完成了爬游總體集成優化、抗擾流穩定控制等研究內容，成功研制了爬游混合型無人潛水器工程樣機，開發出水下多足爬行與穩定巡游控制軟件，具有巨大的創新性。
智能半潛船“祥安口”號交付 使用
7月1日，由中國船舶集團旗下廣船國際公司為中遠海運集團旗下中遠海特公司建造的5萬噸半潛船“祥安口”號在廣州命名并交付。該船配備的船舶智能系統可根據海況及船舶狀態收集相關數據，為船舶航行作業提供參考，是我國建造的首艘安裝了船舶智能系統的特種半潛船。
和廣船國際公司此前建造的5萬噸半潛船，“祥安口”號下潛可吃水深度達26米，有效增加了主甲板承載負荷能力，增加了廢氣處理系統，配備了世界先進的動力定位系統，自動化程度更高，可滿足海上工程精確安裝的高精度要求。
深海細菌耐壓機制研究獲得新發現
5月11日，我國在深海細菌耐壓機制研究上獲得新發現。張玉忠教授團隊與山東大學等單位合作研究，發現了三甲胺氧化為氧化三甲胺可以協助海洋細菌適應高靜水壓。該項研究發現，深海菌株能夠利用三甲胺轉運載體TmaT吸收深海環境中的三甲胺，然后在細菌胞內誘導表達三甲胺單加氧酶MpTmm，將三甲胺氧化為氧化三甲胺，并在胞內累積。在深海高壓下，氧化三甲胺能夠保護蛋白質等生物大分子維持正常的構象，發揮生物學功能，從而使得菌株具有耐受深海高靜水壓的能力，維持生存和生長。
深海具有高壓、低溫、黑暗等極端環境特性，被認為是生命的禁區，但近些年科研人員發現深海存在著大量的微生物資源，形成了獨特的深海生態系統。此發現對研究鑒定深海微生物耐壓相關的功能基因和代謝機制具有重大研究價值。
中國“海牛Ⅱ號”深海鉆探深度刷新
4月20日，湖南科技大學領銜研發的“海牛Ⅱ號”海底大孔深保壓取芯鉆機系統，在南海超2000米深水成功下鉆231米，刷新了世界深海海底鉆機鉆探深度。這一深海試驗的成功，填補了我國海底鉆探深度大于100米、具備保壓取芯功能的深海海底鉆機裝備的空白，也標志著我國在這一技術領域達到世界領先水平。
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