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新春走基层【121】:守望万米深海的科学家团队和他们的“透明海洋”愿景

2019-02-17 17:09:00 来源: 大众网·海报新闻 作者: 高忠业、王熠、朱晓娟、毛道光

  2019年是新中国成立70周年,在春节即将到来之际,大众网全体编辑记者开展“学批示 践‘四力’——新春走基层”活动,连续第十年新春走基层。编辑记者们将以学习贯彻习近平总书记对大众日报创刊 80 周年的重要批示精神为动力,自觉践行群众路线,增强脚力、眼力、脑力、笔力。在春节前夕、在回家的过程中,通过记录家乡发生的巨大变化,展现祖国各地欣欣向荣、人民群众欢度佳节的美好景象,为庆祝新中国成立70周年营造喜庆祥和的浓厚氛围。
我们将在大众网、海报新闻客户端、山东手机报、 “两微”及商业平台,同步推送相关报道。敬请关注。
  时间:2019-02-17(农历腊月二十四)
地点;青岛市即墨区鳌山卫街道青岛海洋科学与技术试点国家实验室
记者:高忠业、王熠、朱晓娟、毛道光

青岛海洋科学与技术试点国家实验室的海洋观测与探测联合实验室(西安光机所部分)副主任吴国俊。

吴国俊和他的团队。

吴国俊和他的团队。

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吴国俊和他的团队。

  从鳌山卫的海边,向南望去,浩瀚的太平洋在冬日中显得愈发深邃和凝重,层层波涛下隐藏着无尽的秘密和宝藏。然而,近年来,有一个“眼睛”却频频到达海洋的最深处,并将看见的秘密带了回来。
在大年将至的农历腊月二十四,大众网新春走基层一行来到坐落于青岛市即墨区鳌山卫镇海滨的青岛海洋科学与技术试点国家实验室,拜访这个神奇的“眼睛”背后的科学家团队。
深海中最亮的眼
这个神奇的“眼睛”名字叫“海瞳”,是首套国产全海深高清相机,它的研发团队是隶属于青岛海洋科学与技术试点国家实验室的海洋观测与探测联合实验室(西安光机所部分)。
自2016年正式立项以来,2017年“海瞳”搭乘“天涯号”着陆器成功完成万米海试,期间4次下潜到7000米级深海,3次下潜至万米深海(最大深度为10911米)。其间,“海瞳”全球首次在8000米以深拍摄到鱼类踪迹,一条白色的狮子鱼。2018年,升级后的海瞳变得更加小型化,续航能力更强,并完成了第二次海试。
海洋观测与探测联合实验室(西安光机所部分)副主任吴国俊告诉记者:海瞳完成的这一系列壮举,并不是意外,凭借的是它在成像质量和下潜深度上全球领先的核心竞争力。
据吴国俊介绍,第一,水体的光学特性和空气的特性不同,成像条件也迥异于陆地拍摄。而海瞳软硬件的光学设计,包括物镜、相机、处理软件等,都是针对深海观测环境专门设计研发,解决了深海环境下成像的清晰度、色彩校正、照明、图像视频后续处理等技术难点,成像质量超过国际同侪。
第二,水下每增加10米就会增加相当于一个大气压的压力,深海超大压力是深海相机面临的最严峻的考验,经过无数次的试验之后,海瞳密封壳体成功的经受住了深海压力的考验,从万米深海带回了长达数百小时的高清视频资料。用吴国俊的话说,“无论是材料的选择、容器的设计、环境的仿真、加工及装配工艺,都做到了极致。”
“海瞳”让探测器实现深海“睁眼”
据了解,我国用于海洋科考的水下光学设备曾经几乎全部采购自国际市场,“现在,我们的成果完全可以替代国外产品,并有能力满足不同深海科研领域的个性化需求。”吴国俊自豪的说。
“‘海瞳’的研制成功,解决了我们国家在这个领域从‘无’到‘有’的问题,而且在深度上,到达了当前海洋已知最深的11000米的马里亚纳海沟底部。在这个基础上,我们就可以再进一步精细化我们的研发工作,为国家深海科考的各个领域提供有针对性的服务。”吴国俊说,“之前,所需的深海光学设备要么遭遇国外的技术封锁,在关键的时候被人‘卡脖子’;要么需要专门订制,国外厂家反馈的时间长、效率低,价格还不菲。”
据介绍,目前海洋光学观测与探测联合实验室已与我国多个深海科考项目进行了协作研发,“海瞳”也获得了进一步的升级,2019年,它将集成到我国研发的AUV(自主式水下航行器)上再次进行深海科考。有别于之前搭载在着陆器上只具备观测能力,这次“海瞳”将真正的作为“眼睛”来协助AUV完成深海作业。
吴国俊告诉记者,不同领域的深海科研需要不同的具体技术能力来支撑,不同的具体需求推动着团队不断升级的技术,“海瞳”与所有深海相关的产业都有广阔的合作前景,将来会在不同平台上实行集成。
“透明海洋”推开深海的大门
当被问到以“海瞳”为代表的海洋光学的战略意义时,吴国俊告诉记者,通过光可以做许多事情,光的强度、偏正态、相位、光谱等的变化等包含了很多的信息。而当前海洋光学在世界上尚未形成完整学科体系,有很大的发展空间和前景,如果能在海洋光学领域内率先取得技术突破,就能在海洋开发和海洋科研取得先发优势。
从海洋开发角度来看,海洋占了地球表面的71%,吴国俊认为,深海蕴藏着丰富的矿产、能源,谁能率先勘测到,谁就在海洋资源的利用上取得了先机,从这个意义上讲,深海观测技术的发展,可以加速我国的海洋研究从三百万平方千米的海洋领土,扩展到全球的公海中去。
从海洋科研的角度来看,光学信息是最重要的信息获取的渠道,因为光学信息比声、电、磁等信息获取方式都要直观,而在深海的条件下这恰好是缺失的部分。海瞳则可以为从事深海领域研究的科学家们提供广泛的服务。吴国俊打了一个生动的比方:“大海好比一碗水,它的上层和下层是相互关联的,缺少了底层的研究,上层的研究结果往往不完整,比如研究海洋的碳循环,从表面到深海的整体研究可以提供一个完整的循环。”
从多学科协调发展来看,一方面,“海瞳”的研发团队集合了光学、机械、电子、计算机、声学等多个专业领域的人才,通过对“海瞳”的设计、研发、装配、使用,填补了这些学科在海洋光学领域的空白;另一方面,通过为其他深海科研项目提供直观的光学信息,可以带动海洋矿产、能源、生物、以及地质等各个学科的同时进步。
“各国对海洋研究和开发的竞争程度非常激烈,我们的目标就是打造‘透明海洋’,满足我国深海探测的需求,助力海洋强国的建设”吴国俊说。
海洋试点国家实验室主任委员会主任、中科院院士吴立新指出,海洋试点国家实验室各联合实验室建设的初心是整合国内外海洋技术与装备优势研发力量,面向国家战略与经济高质量发展,围绕海洋观测与探测等前沿技术领域及自主装备研制开展协同创新。各联合实验室正积极围绕“透明海洋”科学需求,将优势方向做到精、深、专,做到极致,以开放的胸怀整合更多优势力量,聚焦“卡脖子”技术、颠覆性技术开展联合攻关。海洋试点国家实验室将不遗余力的给予平台、条件等各方面支持,与共建单位共同携手,为我国加快推进海洋强国建设伟大事业提供科技支撑平台。

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责任编辑:赫洋

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