问海深几许 透明海洋看得清 海洋试点国家实验室“问海计划”支撑“透明海洋”工程

犹如对浩瀚星空的痴迷，人类对于海洋深处的探索也从未止步。2013年，海洋试点国家实验室提出了“透明海洋”概念，设想通过现代海洋观测与探测技术，构建“海洋物联网”体系，实现海洋的状态透明、过程透明、变化透明、目标透明，继而为国家海洋事业和经济社会发展提供全面精准的海洋信息技术支撑与服务。近年来，海洋试点国家实验室通过实施“问海计划”支撑“透明海洋”的目标实现，让广袤的深海世界变得越来越透明。

聚焦“卡脖子”核心技术

我国虽为世界第二大经济体，但海底观测网傍人篱壁，海洋高端技术与装备智能化不足、稳定性不够，关键元器件和传感器需要大量从国外进口，对外依赖度高。2016年起，为服务海洋强国重大战略，海洋试点国家实验室联合山东省科技厅共同组织实施“问海计划”项目，围绕“透明海洋”工程，聚焦海洋科学前沿研究和海洋规律探究，以发展深海定点与无人智能移动平台及传感器观探测技术、形成高可靠性的产品和系统装备为目标，依托各联合实验室先后立项18项，累计投入经费8100余万元。截至目前，“问海计划”布局了大深度水下滑翔机、深海自持式智能剖面探测浮标、可替代大浮标波浪滑翔器、仿生机器人、实时通讯潜标、水听器等10个研发方向，主要聚焦“透明海洋”中的“海气交互”、“深海星空”和“海底透视”三大子计划。

“问海计划”项目的组织实施对标达帕（DARPA）模式，根据海洋试点国家实验室发展战略目标和重点任务，通过“自上而下”使命导向和“自下而上”自由探索相结合的方式，构建“问海计划”项目库。经长期技术攻关和多次海试验证，产出了一批实用可靠的国产海工装备，刷新了多项世界纪录，解决了多项“卡脖子”核心技术。

“海瞳”相机海下万米拍照

海洋试点国家实验室自主研发的“海瞳”全海深高清相机于2017年3月跟随“探索一号”完成了马里亚纳海沟科考任务。“海瞳”作为主相机4次下潜至7000米深度，3次下潜至万米深度，最大潜深达10909米，采集了十几小时的全海深高清视频数据，并首次记录下了位于8152米深处的狮子鱼，是当时国际上观测到鱼类生存的最大深度。随后，“海瞳Ⅱ”全海深高清相机于2018年9月随“探索一号”TS09航次再次进行了马里亚纳海沟科考任务。期间完成了10次下潜，其中4次下潜至万米深度，采集到140小时有效高清视频，数据量共计233G。

“海瞳”全海深高清相机经受住了海试极端环境的考验，实现了将“人类的眼睛”放入万米海深的马里亚纳海沟，使深海状态变化不再神秘。它记录的相关视频影像资料为深海科学研究及科普宣传提供了重要的原始数据，让万米深海变得透明。

深海3000米数据实时传输

深海数据的实时传输对提高海洋环境和气候预报精度意义重大。海洋试点国家实验室“问海计划”积极布局深海潜标大水深数据实时化传输系统研发。2017年11月26日至2018年2月7日，该系统参加了2017年中科院西太平洋科学观测网综合考察航次，对布放在西太海域的潜标加装了大水深深海数据实时化传输模块，实现了深海3000米以深海水温度、盐度和海流流速、流向等深海数据的同步实时传输。目前，该系统已经成功运行了350余天，回传频次1小时1次，数据成功回传率大于99%。

另外，面向“十三五”发展“全球立体海洋观测网”和“透明海洋”需求，海洋试点国家实验室依托我国自主研制的“白龙”浮标技术，发展了新一代国产化深海气候观测浮标系统。目前，已经分别和澳大利亚、印度尼西亚、马来西亚、泰国、肯尼亚等国家合作，在印度洋布放了浮标。“白龙”浮标成为我国唯一提供实时数据上传到全球电信系统的浮标，也是中国唯一进入全球海洋观测系统的浮标，是我国积极参与全球海洋观测和气候变化领域国际合作的重要代表。

无人系统组网广覆深海

2017年，海洋试点国家实验室提前布局，与天津大学、中国海洋大学联合组织面向海洋中尺度涡最大规模的海上立体综合组网观测。我国自主研发的水下滑翔机、波浪滑翔器、C-Ar－go浮标、综合调查潜标、小型水下航行器（AUV）等总计30余套海洋观测装备参与了此次调查，调查作业覆盖大气-海水界面至4200米水深范围的14万平方公里海区。

无人系统组网观测逐步推进。2019年1月，吴立新院士在全国两会上指出：“目前的海洋观测网空间布局稀疏、时空分辨率不够，尚不能进行全海域、全水深的实时数据传输，无法满足海洋事业快速发展的实际需求。”构建新一代海洋观测网迫在眉睫。2019年5月，海洋试点国家实验室利用水下滑翔机、波浪滑翔器、AGRO浮标和潜标等70余台/套海洋无人观测技术装备，在南海等海域开展世界最大规模的多型异构编队协同观探测试验。截至目前，已完成77套设备布放，实现了对我国南海特定区域的高时空分辨率立体观测，初步构建了海洋试点国家实验室规划的“海洋物联网”体系，为预测特定时间内的海洋环境变化并最终实现“透明海洋”提供数据支撑。

“问海”奋发图强

海洋观测是认识海洋的基本手段，是海洋经济开发、环境保护和权益维护的基础。近年来，海洋试点国家实验室不断整合国内优质创新资源，自主组织实施“问海计划”、“鳌山计划”等项目，朝着“透明海洋”的目标计划不断进发。据悉，海洋试点国家实验室将于2020年1月在海洋试点国家实验室召开国际“透明海洋计划”研讨会，商讨决定“共建透明海洋计划共同体倡议”的具体内容、目标、实施路径等。一系列高端学术会议的举办、国际大科学计划的发起，将不断汇聚国内外的海洋科技优势力量与资源，加速推动海洋试点国家实验室国际一流海洋科技综合创新中心的建设，打造国际海洋科技创新高地，这将为青岛国际海洋名城、山东海洋强省建设提供核心驱动力。

青岛晚报／掌上青岛／青网记者王伟

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