追寻更深远、更“透明”的海洋:九艘中国海洋科考船

科考船队的构成与演进从一个侧面体现出中国的海洋抱负,我们从其中的九艘一窥其貌。

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搭载着蛟龙号载人潜水器的向阳红9号远洋科学考察船。图片来源:Alamy

2019年雪龙2号的南极首航赚足了眼球,今年8月,它又加入到了在北极进行的全球科学家联合科考中,为中国深远海科考带来又一次高光时刻。

不过,可能只有少数人关注到的是,就在雪龙2号高调出场的同期,中国最先进的海洋渔业综合科学调查船蓝海101号、全球最大的静音科考船东方红3号,和中国最先进的深海资源调查船大洋号也顺利交付。它们的入列,不仅可以承接临退役科考船的任务,也将开辟出海洋科考的新疆域。

比起其他海洋大国,中国海洋科考起步较晚。直到上世纪50年代,才利用渔船、拖船等船只改造出多艘海洋科考船,从“摸清中国海”开始踏出了海洋科考的第一步。其时,美国的载人潜水器已经可以下潜到水下7000米。

中国海洋科考部分重要事件

随后,以“向阳红”命名的多艘科考和军事船舶相继问世,成为中国最早的海洋调查力量。

目前,中国有近60艘在役海洋调查船,包括雪龙号系列破冰科考船,向阳红号、大洋号、科学号、东方红号等系列综合海洋科考船,不少是在近十年自主设计建造。

随着科技的进步,以及近海资源的枯竭,深远海空间开发与保护的冲突日益加剧。无论是随着气候变化日渐明朗的北极航道开辟,艰难推进的南极保护区建设,探讨了近15年的国家管辖范围外海域生物多样性(BBNJ)养护与可持续利用条约,还是争论了数十年才进入法规谈判阶段的深海采矿规程,都意味着深远海区域如今已经成为人类对于资源和话语权的争夺的新重心

中国部分海洋科考船母港位置

在国际海域的利益博弈中,科学证据是资源开发谈判的关键筹码,也常常是生态保护的重要依据。中国之所以能获得公海区域的5份探矿许可,是基于前期的深海科考探索;也正是因为科学家证实南极半岛海域的生态敏感性,全球5大磷虾捕捞企业才决定永久退出当地生态敏感区的捕捞。在此背景下,中国海洋科考船队的技术升级及其日益广泛、深入的国际合作,既有利于中国发现与获得海底资源,也将帮助国际社会在特定海域开发与保护问题上慎重权衡。

科考船队的建设和进化无疑最能代表中国追寻更远、更深、更“透明”的海洋的抱负,我们选取了9艘拥有辉煌成就或代表最尖端科考能力的在役或即将入列的中国科考船,从中一窥中国的“海洋强国梦”。 

向阳红9号

类型:综合调查船、特种调查船(深潜器母船)
设计排水量:4435吨
长度:112.05米
交付时间:1978年
设计方:中船第708研究所
建造方:沪东中华造船
所有方:国家海洋局北海分局
母港:国家深海基地管理中心科考船码头(青岛鳌山卫)

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向阳红9号是中国自行设计、自行建造的第一艘4500吨级远洋科学考察船,与雪龙号、大洋一号同被列为功勋海洋科考船,也是原向阳红系列仅存的一艘船。它是为中国参加首个国际合作远洋科学调查——1978年世界气象组织第一次全球大气试验活动而赶造的,仅用一年时间就建造完毕。此后,它又相继参加了中美东海联合调查、中日合作黑潮调查、中法长江口沉积调查、中国大洋科学考察等重大国内外海洋调查。

2006年,中国开始筹划载人深潜试验,为蛟龙号载人潜水器寻找母船。由于当时大吨位的远洋科考船屈指可数,已有近30年船龄的向阳红9号担负起新的职责。之后,它搭载蛟龙号完成了多次海试任务,包括在马里亚纳海沟达成的7062米下潜纪录。但机械设备老化的问题已经凸显,随着蛟龙号新母船深海一号启用,交棒后的向阳红9号也将再次迎来升级改造和新的角色。 

大洋一号

类型:综合调查船
设计排水量:5600吨
长度:104.5米
改造交付时间:2002年12月
建造方:前苏联赫尔松造船厂
改造方:沪东中华造船
所有方:中国大洋协会
母港:国家海洋局青岛海洋科学考察基地(青岛市崂山区)

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频繁出海并历经三次环球科考的大洋一号,曾是前苏联一艘海洋地质和地球物理考察船,1984年在赫尔松船厂建成下水。1994年,中国从俄罗斯购入,并改装成中国第一艘现代化综合性远洋科学考察船。

大洋一号隶属于中国大洋矿产协会,海洋矿产资源勘探是它最主要的任务之一。其船尾安装了深海可视采样系统,可实时采集海底微地形地貌图像,抓取海底表面的矿物样品并保真采集海底水样。2007年,大洋一号在科考航行中派出水下机器人潜航至2800米深的西南印度洋中脊,首次在这个海域发现富含多金属硫化物的海底火山口“黑烟囱”(海底热泉),促成中国与国际海底管理局签订了为期15年、针对西南印度洋洋脊一万平方公里区域的的勘探合同。 

科学号

类型:综合调查船
设计排水量:4771吨
长度:99.8米
交付时间:2012年6月
设计方:中船第708研究所
建造方:武昌船舶重工
所有方:中国科学院海洋科学研究所
母港:中科院海洋所海洋科考船专用码头(青岛西海岸新区)


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2007年立项时,科学号的定位是填补中国深海研究的空缺。此前,中国大多远洋船都是为勘探矿产资源而设计,以科研为目的船舶局限于近岸级。2013年投入使用时,“科学号”是中国最先进的海洋科考船,拥有总面积达670平米的实验室,科研成果包括在冲绳海槽热液区发现存在大量热液硫化物矿床,中国首次完整记录厄尔尼诺现象开始、发生及结束的数据等。

不同于大多海洋科考船的瘦长,科学号被设计成“短宽型”的船体结构,整体耐波性更强,控位精准。2019年10月,科学号从青岛起航,搭载来自12家科研院所和高校的70多名船员和科学家,带着40项国家自然科学基金项目任务,开展其首航以来离开国内航程最长、时间最久的一个航次。多机构多任务,这也是当前中国远洋科考船的一个新常态。

向阳红3号

类型:综合调查船
设计排水量:4800吨
长度:99.6米
交付时间:2016年3月
设计方:中船第708研究所
建造方:武昌船舶重工
所有方:自然资源部第三海洋研究所
母港:厦门对台渔业基地 (翔安区新店镇欧厝村)


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20世纪60至90年代,中国建造和改装了一系列科学考察船,隶属国家海洋局或海军,统一命名为“向阳红”系列,这是中国海洋调查船舶第一次出现序列化。这批考察船目前仅有向阳红9号还在服役。

向阳红3号于2016年3月交付,入列国家海洋调查船队,是新建而使用原“向阳红”舷号的船舶之一。它是中国目前最先进的4500吨级海洋综合科考船之一,采用了电力全回转吊舱式推进装置,配备艏侧推进器,可实现原地360°旋转,也同时具备轻度冰况航行能力。

2019年,向阳红3号 加入海洋试点国家实验室深远海科学考察船队,开始执行开放共享任务,全国有搭载需求的科研团队可以提交申请,参与共享航次出海考察。它能满足多种用途,比如海洋水体综合调查,矿区及邻近海域多金属结核资源、微生物基因资源、深海环境与生物多样性调查等,并配备有一套深海微生物原位富集装置,可帮助科考队员在海底搭建深海实验平台,利用深海的高压、低温、寡营养、黑暗等极端环境,富集和培养在陆地实验室无法培养的微生物,具有广泛的应用前景,比如被石油污染的海岸的生态修复。

东方红3号

类型:深远海大型综合科学考察实习船
设计排水量:5000吨
长度:103米
交付时间:2019年5月
设计方:中船第708研究所
建造方:江南造船
所有方:中国海洋大学
母港:青岛


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作为一艘海洋综合科考船,东方红3号是中国最大的静音船,也是拥有最多定员人数和最大面积的作业甲板与实验室的海洋科考船。为了让其顺利获得国际最严格的水下噪声指标认证,中船集团708所的研究人员们破例将军用船只建造时才会使用的电磁兼容技术运用到了民用船只设计中,其目的只为减振降噪,这在保护船员健康,防止海洋生物节律破坏及监测数据的准确性等方面都有极大益处,用该船总设计师的话说,“当船行驶时,水下20米以外的鱼群都感觉不到”。在造船协议刚刚签订时,中国的水下噪声研究正处在起步阶段,东方红3号的正式交付与下水,体现了中国造船技术能力现代化的快速成长。

蓝海101号

类型:海洋渔业综合科学调查船
设计排水量:3289吨
长度:84.5米
交付时间:2019年7月
设计方:中船第702研究所
建造方:沪东中华造船
所有方:中国水产科学研究院黄海水产研究所
母港:国家深海基地管理中心科考船码头(青岛鳌山卫)


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黄渤海海域,是中国多种渔业资源的重要栖息地,随着近海海洋环境的破坏持续加剧,对该海域渔业资源与环境精准评估的需求迫在眉睫。蓝海101号便是为此而生。它是中国迄今为止设施最先进的海洋渔业科考船,依托船载的多学科实验室,研究人员不仅可以开展全面的渔业资源和环境调查,还能进行新型渔具、渔法试验研究及新渔场探寻等工作。近海调查之外,蓝海101也将执行远洋渔业调查任务。

2019年7月25日,蓝海101号开启首航,搭载着64名国家自然科学基金项目人员前往了渤黄海海域进行为期15天的考察,开展了包括海洋水文和气象、化学等现场观测和实验,采集了大量大气、海水、沉积物和生物样品及相关环境参数。

大洋号

类型:综合调查船
设计排水量:4656吨
长度:98.5米
交付时间:2019年7月
设计方:中船第701研究所
建造方:中船黄埔文冲船舶
所有方:自然资源部第二海洋研究所
母港:国海舟山海洋科技研发基地(舟山长峙岛)


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大洋号是以大洋多种资源探查为主、同时兼顾深海多领域研究需求的大洋综合资源调查船,它的交付被认为“标志着中国探索大洋资源环境的综合能力和研究水平进入新时代”。它被称为深海大洋上的移动实验室,装备有超过50台海洋调查和观测设备,实验室面积超过400平方米,具备进行海洋地质、海洋生态和海气环境等多种保真取样和现场分析的能力。2019年12月,大洋号首航西太平洋执行了解地下介质结构的多道地震探测作业。

除了三大洋,该船还具备在冰区航行的能力,必要时其调查的范围能够扩展到南大洋和北冰洋。大洋号是国内极少数采用直叶桨推进器技术的船舶之一,克服了螺旋桨技术的噪声振动大、减摇转向难的缺点,能实现4米大浪海况下的深海调查作业。

雪龙2号

类型:特种调查船(极地科考破冰船)
设计排水量:13996吨
长度:122.5 米
交付时间:2019年7月
设计方:中国船舶工业集团公司第708研究所、芬兰阿克北极技术公司
建造方:江南造船
所有方:中国极地研究中心
母港:中国极地考察国内基地码头(上海浦东新区五好沟)


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历经十年设计建造,中国最先进的极地破冰船雪龙2号于2019年交付并于同年进行了南极首航,与雪龙号一起参与了中国第36次南极考察。年8月,它又参与执行了多国联合开展的“北极气候研究多学科漂流观测计划”(MOSAiC计划),承担为德国极星号补给、运送科考物资和人员的任务。

雪龙2号是世界上第一艘能双向破冰的破冰船,能在1.5米厚度冰、0.2米厚度雪的海况下,以2-3节航速连续破冰行驶,比其前辈雪龙号快一倍。其自主设计的下沉式龙骨有助于散开船底的碎冰,保护声学探测设备。破冰能力的提升不仅拓宽了科学探索的空间范围,也打开了时间范围。大多数极地考察船都仅限于夏季活动,雪龙2号则可以在春、夏、秋三季都开展工作,使极地科考时间增加到150天以上。

过去几年,中国持续扩大极地治理战略的范围,2018年1月发表了首份《中国的北极政策》白皮书,提出建设“冰上丝绸之路”,同时加强南极建设。雪龙2号的投入使用为可能的航线开辟和科考救援扫清了许多阻碍,能让科考更接近极地中心,减少前往考察站的季节限制。

深海一号

类型:特种调查船(深潜器母船)
设计排水量:4500吨
长度:90.2米
交付时间:即将交付
设计方:中船第708研究所
建造方:武昌船舶重工
所有方:国家深海基地管理中心
母港:国家深海基地管理中心科考船码头(青岛鳌山卫)


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即将交付的深海一号,是为中国当前最大的载人潜水器蛟龙号专门设计的支持母船,也是中国自主设计建造的第一艘大吨位深海载人潜水器专业母船,用以替换超龄服役的现任母船向阳红9号。

此前出海时,蛟龙号只能被放置在后甲板上,暴露在外,深海一号则为其配置了专用机库,能够对潜水器进行充气、充电、充油等维护工作,并支持次数更多的下潜、更安全高效的回收。此外,它还可同时搭载“海龙号”无人缆控潜水器和“潜龙号”无人无缆潜水器,允许三者协同作业。

按计划,2020年下半年,它将运载蛟龙号开始为期一年的环球载人深潜航次,沿途停靠“海上丝绸之路”主要国家。此次环球航次主要任务是深海矿区勘察、深海环境保护研究、公海保护,以及深海前沿科学领域的国际合作等。

 

科考船制图:李靖华;重要事件及母港制图:张烨