中国启动全球首个深海浮动研究平台建设

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中国启动全球首个深海浮动研究平台建设

海洋探索新时代在上海开启

中国已启动一座研究平台的建设,重新定义海洋探索的边界。这座设施被称为“远海浮岛”,是全球首个超大型深海浮动研究平台,已在上海正式启动建设,作为国家重大科技基础设施项目推进。该平台由上海交通大学研发,将传统科考船的机动性与固定式海上设施的稳定性结合起来,打造出一种新型科研基础设施,旨在揭开万米深海中的奥秘。

目录
  1. 海洋探索新时代在上海开启
  2. 打造海上移动城市
  3. 探寻深海,解答气候问题并追溯生命起源
  4. 海底测绘的战略意义
  5. 深海采矿与环境影响
  6. 全球海洋科学亟需透明度
  7. 要点

平台高约30层楼,排水量约8.6万吨,甲板面积相当于两个足球场。其半潜式双船体结构为长期任务提供了物理基础,可搭载多达238名研究人员和支持人员,在无需补给的情况下连续运行约四个月。这种自主能力使平台不再只是运输船,而成为能够在偏远海域开展跨季节观测的自给自足实验室。

该项目旨在弥补现有海洋研究能力的特定缺口。项目总工程师肖龙飞解释说,中国拥有多种海洋研究设施,包括深海试验水池、科考船和潜水器。然而,过去的选择迫使科学家在速度与稳定性之间取舍。传统科考船能够快速转移,但在海况恶劣时难以保持位置;固定式石油钻井平台稳定,却缺乏机动性。新平台融合了这两个领域的特点,既能快速部署至研究地点,也可随后长时间驻留作业。

工程计划于2030年前完工,届时该设施将支持广泛的科学和工业应用。上海交通大学已成立深海科学与工程研究院,负责协调相关研究活动,体现了学校对该项目的长期投入。平台投入运行后,将成为远海试验场,用于测试无法在近岸环境或实验室模拟条件下充分评估的技术。

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打造海上移动城市

该设施设计所克服的工程挑战,体现了数十年来海洋工程建设和舰船设计领域的进步。半潜式双船体设计采用了与海上石油平台类似的原理,同时经过改进,可在不同研究地点之间航行。工程师研发了一套压载系统,可动态调整平台吃水深度。作业期间,为保持稳定,船体内会注水,使平台结构下沉至更深水层,以最大限度抵御波浪。需要转移时,系统会排出压载水,使平台升高,从而像普通船舶一样机动航行。

在开工前,上海交通大学深水试验池对这一双模式能力进行了广泛测试。工程师将缩尺模型置于飓风级风浪和类似海啸的波浪中,验证平台抵御17级台风的能力;持续风速可达每小时250公里(约每小时155英里)。双船体结构可将应力分散到整个结构上,减少通常会在海上风暴期间干扰科研工作的纵摇和横摇。

平台中央设有一个大型月池,可直接通向水柱。这个开口据称大到足以容纳一头成年蓝鲸,研究人员可通过它将重达300吨的设备下放至6,000米深处。这一能力可用于测试全尺寸深海采矿系统、遥控潜水器及其他重型海洋设备,而这些设备不可能从传统科考船上部署。

该设施由三个协同运作的系统组成。主平台是核心研究枢纽,船载实验室则提供额外的移动能力;岸基支持基础设施构成第三部分,提供后勤、数据处理和人员轮换服务。这种三位一体的结构可确保无论团队在海上还是陆上工作,研究活动都能顺畅持续。

上海交通大学研究员杨建民强调,该平台的机动性不逊于科考船,可快速响应新出现的科研机会或变化的天气状况。抵达指定位置后,压载系统会将其转变为稳定的观测站,支持长时间开展精确科学测量。这种组合能力解决了海洋科学家长期以来认为海洋学研究面临的一项根本局限:无法在保持地理位置不变的同时,研究从数天到数个季节不同时间尺度上的动态过程。

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探寻深海,解答气候问题并追溯生命起源

这座平台规划承担的科学任务涵盖基础研究和实际应用。其额定作业深度为10,000米,几乎整个海底都在其能力范围内,只有马里亚纳海沟中最深的极少数区域除外。这一能力将使研究人员能够进入因技术限制而鲜有研究的生态系统,包括压力超过1,000个大气压的超深渊带。

平台上将运行六个主要研究设施,涉及海洋灾害、气象观测、海洋水下物理环境研究及其他专业领域。中国媒体报道称,研究人员将调查海洋生态系统的季节性演变模式,或将揭示深海群落如何应对气候变化。平台还将支持生命起源与演化研究,搜寻极端环境生物和地质构造,从中寻找早期地球环境的线索。

气候研究是一项尤为紧迫的应用。政府间气候变化专门委员会指出,自20世纪80年代以来,海洋吸收了气候系统中90%以上的过剩热量,以及人类排放二氧化碳的20%至30%。加深对海气相互作用的认识,有望提高台风预报准确度,为沿海社区提供更早的预警和更精准的风暴路径预测。平台能够在恶劣天气中保持位置,因此非常适合研究热带气旋在其形成海域的生成和活动规律。

除气候研究外,该设施还将测试深海采矿作业设备。随着陆地矿床越来越难以开采,人们的注意力转向了深海海床上的多金属结核、富钴结壳和块状硫化物矿床。该平台提供了独特的中间测试环境,使采矿系统可以从受控的实验室条件逐步过渡到全面商业部署。这种测试能力对于评估采矿设备在真实海洋压力、温度和沉积物条件下的表现至关重要。

不过,这类采矿研究处于监管灰色地带。国际海底管理局仍在制定深海采矿开发规章,在谈判进行期间,商业开采尚未获批。环境科学家警告说,过早测试和部署可能破坏历经数百万年在稳定、黑暗、寒冷环境中演化形成的生态系统。因此,这座浮动平台支持长期采矿试验的能力,既蕴含工业发展前景,也带来环境风险。

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海底测绘的战略意义

这座研究平台启动建设之际,中国的海洋科学活动正受到密切关注。路透社近期的一项调查记录了42艘中国科考船在太平洋、印度洋和北冰洋开展的系统性海底测绘活动,时间跨度超过五年。调查中观察到的测绘模式,似乎与在具有战略意义的海域全面收集水深数据相符。

海军情报专家指出,详细的海底测绘具有双重用途。这些数据不仅支持海洋生态系统和地质构造研究等正当科学研究,也能为潜艇航行、隐蔽行动,以及可能部署海底传感器或武器提供关键信息。路透社援引美国国会听证证词称,美国海军情报办公室海军少将迈克·布鲁克斯解释说,扩大测绘范围能够提供

支持潜艇航行、隐蔽行动以及海底传感器或武器部署的数据。

调查重点提到了科考船“东方红3号”在2024年和2025年于台湾附近及美国属地关岛周边执行的特定任务。这些海域对地区安全具有战略意义,详细的海底地形知识对商业航运和军事行动都很有价值。北京方面表示,中国的海洋考察服务于民用目标,包括矿产勘探、渔业研究和气候研究。部分测绘活动确实与渔场分析和矿产勘探合同区域有关。

然而,对军民融合的担忧仍然存在。新型浮动平台的工程文件尤其引人关注。据《南华早报》报道,经过同行评审的项目论文讨论了关键舱室的核爆防护,并介绍了旨在吸收冲击波的超材料夹层板。这些规格表明,该平台具备抵御超出一般科研需求的爆炸冲击的能力,令人猜测其可能具有军事用途,或用于应急规划。

科学能力与战略能力的交集给国际科研合作带来挑战。海洋科学传统上依赖数据共享和合作验证。当科研基础设施纳入针对冲突场景设计的防护能力时,保密要求会使透明度问题变得复杂。浮动平台宣称的民用目的可能确实真实且重要,但其中加入的军用级防护设计,仍令人质疑某些数据或能力是否会受到限制。

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深海采矿与环境影响

商业利益与环境保护的交汇构成了另一个复杂面向。深海采矿是一项前沿产业,可能造成重大环境后果。发表于《海洋科学前沿》的一篇2025年综述总结了海底开采活动反复引发的担忧,包括直接破坏栖息地、沉积物羽流扩散和水下噪声污染。

沉积物羽流尤其令人担忧。采矿作业扰动海床时,可能形成细颗粒云团并在水柱中漂移,进而影响远离开采地点的生态系统。如果这些羽流到达海面或中层水域,可能损害渔业,而渔业支撑着沿海经济,并为数十亿人提供蛋白质。采矿设备产生的水下噪声可能干扰海洋哺乳动物的交流和导航,包括依靠声信号进行交配、觅食和迁徙的鲸类和海豚。

浮动平台在采矿系统测试中的作用,使其成为这些环境争论的焦点。该设施可在真实海洋环境中开展设备试验,从而可能加快商业采矿作业的推进速度。保护人士对此表示担忧,他们认为监管机构应在任何商业开采开始前制定全面的环境保障措施。国际海底管理局的采矿开发规章草案仍在谈判中,许多深海生态系统的基线数据存在重大缺口,也使界定可接受的影响阈值更加困难。

目前的科学认识表明,深海生态系统在遭受扰动后恢复极其缓慢,甚至可能无法恢复。这些环境中的许多物种都是特有种,也就是说,它们在地球其他地方不存在。采矿公司瞄准的结核往往需要数百万年才能形成,其上栖息着许多寿命很长的生物,有些可能已有数百年历史。即便是出于研究目的,在这些原始环境中测试采矿设备,也可能造成不可逆转的损害。

从理论上说,平台的研究能力可以支持生物多样性基线调查和环境监测,帮助弥补这些知识缺口。然而,这类益处能否实现,取决于所收集的数据是否向国际科学界开放,还是成为支持商业开采的专有数据。开放科学与产业保密之间的选择,将决定该平台究竟能否助力海洋可持续管理,还是仅仅为资源开采提供便利。

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全球海洋科学亟需透明度

中国投资建设这座浮动实验室,体现了海洋研究能力发展的更广泛趋势。中国已经拥有全球规模最大的民用科考船队,而这座新平台将把相关能力拓展至此前难以进入的领域。其他国家也拥有重要的海洋科学项目,但很少有国家具备类似基础设施,能够开展持续的深海作业,并兼顾重型设备测试和人员驻留。

其科研潜力十分可观。海洋覆盖地球表面约70%,但人类对海洋的测绘和了解仍然有限。美国国家海洋和大气管理局指出,许多海底区域仍缺乏详细的现代测绘数据,而深海海床占地球可栖息空间的很大一部分。能够长期驻留深海的研究平台有望帮助弥补这些知识缺口,推动气候建模、生物多样性编目和地质研究。

然而,这类基础设施能否充分发挥科学价值,取决于透明度与合作。海洋学研究传统上依靠国际合作开展,采用共享的数据标准,并公开发表研究成果。如果研究平台具备明显的军事应用能力,或者研究在环境保障措施尚未建立前就服务于资源开采,那么合作所需的信任就会受到侵蚀。

对于面临风暴日益猛烈、海平面持续上升的沿海社区而言,改进海洋观测能带来切实益处。能够在飓风中坚持作业并持续采集数据的平台,有助于提高台风预报水平,挽救生命并减少经济损失。了解海洋如何吸收碳和热量,有助于科学家更准确地预测气候变化趋势。要实现这些益处,研究成果必须跨越国界自由流通,而不能被封存在国家或企业的信息孤岛中。

这座浮岛是一项了不起的工程成就,确实有望推动人类知识进步。随着平台在未来十年投入运行,它能否实现这一潜力,抑或沦为另一种资源开采和战略部署工具,取决于中国在透明度、数据共享和环境保护方面作出的选择。

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要点

  • 中国已启动全球首个超大型深海浮动研究平台的建设,该平台昵称为“远海浮岛”,计划于2030年完工。
  • 半潜式双船体设计使平台既能像船舶一样航行,又能像石油钻井平台一样保持稳定,可抵御时速高达250公里的台风强风,并支持238人驻留数月。
  • 该设施可在10,000米(32,800英尺)的全海深作业,将用于测试深海采矿设备、研究海洋生态系统并改进台风预报。
  • 近期调查揭示,中国在太平洋、印度洋和北冰洋开展了大规模海底测绘活动,引发外界对其双重用途的担忧,包括用于潜艇航行和水下作战。
  • 工程文件提及核爆防护和超材料板材,凸显该平台除民用科研目标外可能具有军事用途。
  • 该平台启动建设之际,国际海底管理局仍在制定深海采矿规则,商业开采尚未获批。
  • 环境科学家警告,深海采矿测试可能通过沉积物羽流、栖息地破坏和水下噪声污染损害脆弱生态系统。
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