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自主创新，瞄准前沿 |
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访山东省科技厅副厅长李乃胜：发展深海科技事业 |
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山东省科技厅副厅长、青岛国家海洋科学研究中心主任李乃胜
我国第一台自行设计、自主集成研制的“蛟龙”号载人潜水器海试取得成功
本报记者 廖洋 实习生 刘彬
今年，海洋科技领域捷报频传。
7月21日，中国第一台自行设计、自主集成研制的“蛟龙”号深海载人潜水器首次突破4000米深度；7月26日，“蛟龙”号成功突破5000米，3次下潜试验，最大下潜深度达到5188米，再次刷新了中国载人深潜纪录。
8月10日凌晨，中国海军从乌克兰采购改装的瓦良格号航母进行出海航行试验，媒体称2011年为“中国航母元年”。
此外，中国成为第一个在西南印度洋被划定了1万平方公里矿区的国家。
对整个海洋科技界来说，中国现在正大踏步走向深海领域，并且更加重视深海科技事业的发展。那么，深海科学技术包括哪些方面？今后应如何发展？作为“蛟龙”号未来保障和支撑基地，国家深海基地将在山东青岛“安家”，这其中又经历了哪些选择，其最终意义为何呢？对拥有全国60%以上中高级海洋科研人才力量、海洋科技创新优势显著的山东而言，又有何启示？日前，《科学时报》记者就此专访了山东省科技厅副厅长、青岛国家海洋科学研究中心主任李乃胜。
大踏步走向深海领域
《科学时报》：您如何看待今年发生在海洋科技领域的这几件大事？
李乃胜：首先，随着“蛟龙”号海试的圆满完成，我国深海载人潜水器首次成功突破5000米，标志着我国深海作业技术已经进入世界先进之列。海洋科技界的工作者们都欢欣鼓舞，同时，大家也都在思索下一步该如何做。
其次，瓦良格号航母的出海航行试验也是让整个中国海洋科技界特别关注的。随着南海问题的升级，人们越来越关注中国的航母制造，这对中国来说是零的突破，也是壮军威、扬国威的重大举措。中国航母从发动机到后来的各种配备，都是国字号的，显示了中国的自主知识产权、自主创新，充分体现了我国国防科技水平，无疑将对我国军队的现代化建设起到重要的牵引和带动作用。
如此一来，我们的海洋权益、未来的海洋战略性资源，就在军事上得到了保证，中国的国防安全也因此拥有了更强的震慑力。可以说，这是中国海洋科技、海洋军事力量迈出的一大步。
除此之外，还有一件大事是值得我们庆贺的。那就是中国最近成为第一个在西南印度洋被划定了一万平方公里矿区的国家。虽然一万平方公里的面积不算大，但是这件事却预示着一个新时代的到来。
印度洋是个“人”字型的大洋中脊，从太平洋到印度洋、大西洋一直延伸到北冰洋，基本上是首尾相连，是板块构造中形成新地壳的地方。正因为它处在板块边缘，构造活动特别强，所以一直是探测海底热液硫化物矿床的热点。而恰恰在我们国家“大洋一号”的几次环球考察中，将印度洋中脊的西南段作为重点，因此正式向联合国海底筹委会申报并获得了批准。
一万平方公里的热液硫化物矿区和1990年我们在太平洋获得的15万平方公里专属勘探开采区，二者将标志着中国在未来全人类的战略性资源“争夺战”中占有了一席之地。总的来说，我国现在正大踏步走向深海领域。
《科学时报》：深海的具体含义到底是什么？我国大踏步走向深海领域在海洋科技发展中具有怎样的意义？
李乃胜：“深海”听起来很简单，但定义却比较复杂。目前国际上还没有统一的标准，而且各个产业认定的深海水深不一样，各个国家根据各自的需要认定的也不一样。我用几个数字作个简单介绍。
第一，40米。现在海水养殖业一般认为40米之外就算深海，要发展深海养殖，也是要以40米为标准。所以养殖产业一般认定40米以上就是深海。
第二，工程上一般认为50米，特别是涉海的一些建筑工程，将50米作为深海的界定点。因为到了50米以下，对整个技术要求、工程造价就有差别，而对一般人来说，潜水50米也是一个界限，下潜到50米以下，人的承受力就有所区别，装备、施工的难度都会发生变化，所以50米之外就要执行另一套技术指标。
第三，在海洋经济发展中，《联合国海洋法公约》有一个关于大陆架的概念，认定200米是一个界限，200米之内叫浅海陆架，200米之外叫深海陆架。
第四，国际上用得最多的是将1000米作为深海的概念，这从科学上来说与“光”有关。科学上一般认为，1000米是一个界限，1000米之下就是“暗无天日”，就可以认为光几乎为零，而在1000米之上，会有可见光存在，所以拿1000米来区分深海和浅海。
而我们科学上通用的，特别是地质、地形、地貌研究上通用的是4000米。因为海洋的平均深度接近4000米（3780米）。只有深度超过这个平均数才叫深海，否则就叫浅海。同时，一般的大洋盆地都是4000米左右，笼统地说把4000米作为大洋盆地的基本线。
以上这些数字，说明了对深海的不同界定，各个产业、各个技术水平都有所区别，不同的国家、不同的地区也有不尽相同的标准。
众所周知，21世纪是海洋的世纪，而国内外现在公认深海是当代国际技术前沿，是国际海洋科技的主要动向之一。中国科学技术走向深海，标志着一个新阶段的开始。中国从“十二五”开始大踏步走向深海，这也是海洋科技的一个重要标志，更是一个新阶段的代表。
打造中国的“蓝色硅谷”
2011年1月，国务院正式批复《山东半岛蓝色经济区发展规划》，这是我国首个以海洋经济为主题的区域发展战略。根据这一规划，将以青岛为龙头建设山东半岛蓝色经济区的核心区。当前，青岛正紧紧抓住这一难得的历史机遇，发挥海洋科技、海洋人才等方面的优势，努力打造中国的“蓝色硅谷”。
“打造中国的蓝色硅谷，意味着青岛将努力成为海洋科研成果的孵化区、产业发展的聚集区，成为海洋科技的研发中心、科研人才的集聚中心，成为国家科学开发利用海洋资源、走向深海的桥头堡。借此，青岛一方面可实现自身的转型升级，由外延式发展向内涵式发展转变；一方面可带动山东半岛蓝色经济区引领国家海洋经济发展。”山东省委常委、青岛市委书记李群曾这样阐释。
《科学时报》：支撑“蛟龙”号发展的国家深海基地在青岛建设，据我们了解，其选址经历了一个复杂的过程，那么，为什么最终会落户青岛？
李乃胜：国家深海基地的选址经历了“发起在无锡，目标在上海，落户在青岛”的过程。2002年，科技部的“863”计划作为重大专项正式启动后，深潜器进入轰轰烈烈的建造过程中。同时，两台6000米的水下自制机器人，已经在海上用于大洋铁锰结核的调查；另一个是以上海交通大学为主建造的3500米的有缆深潜器，这一套设备围绕着深潜需要建立一个整体的、面向全国海洋科研单位全方位开放、多学科综合利用的基地。
那么，这个基地为什么发起于无锡呢？因为无锡702所是第一牵头单位，因此无锡自然而然地成为首选。但相对来说，无锡位置稍偏，对高端人才的吸引力也相对较弱。而上海作为我国重要的海洋基地之一，从“向阳红十号”，到南极考察，包括“极地办”，整个海洋局码头的规模也很大。但最后还是在很短的时间内，深海基地的选址定在了青岛，主要是因为以下四点原因。
第一，青岛市政府敏锐把握，积极争取。政府的态度至关重要，获悉国家准备筹建深海基地的消息后，不到一周的时间，青岛市政府就明确表态，愿意提供一切条件，希望基地落户青岛。青岛市政府对建设国家深海基地的热情给考察组留下了深刻印象。2004年8月，国家海洋局的发文给青岛市政府，明确表示国家海洋局原则上把基地建在青岛，并正式上报国务院。青岛政府积极争取的态度，在深海基地最终落户青岛上起到了一个很大的推动作用。
第二，青岛的自然条件优越。首先，青岛总体上是以花岗岩为主的岩石基的海岸，非常有利于建造港口。其次，每年在山东半岛正面登陆的台风很少，即便是从正面登陆，风力也会很弱，因此，在这个地方不会造成灾害性的影响。
第三，青岛有未来依托的用户群体。我想，这是青岛最打动人心的地方。深潜器造出来后需要科学家发挥其功能，而国字号的科研院所集中在青岛，国家原来布局的一些东西都在青岛，同时考虑到将来发展，特别是用户群体要以青岛为主，这一条是至关重要的。
第四，青岛有不可替代的配套条件。当时考虑到“大洋一号”在北海分局刚改装完，船就在青岛，而且海洋局刚建成大洋样品库。将来深潜器的采样样品的保鲜、保护、保真，以及某些有毒液体、气体的运输，都需要青岛提供设施。
所以，深海基地选址在青岛是个非常明智的决策。经过最终会商，国务院于2009年底已经正式批准，鳌山半岛现已进入概念性规划过程了。
《科学时报》：为何最终将国家深海基地选在了鳌山半岛？
李乃胜：在对青岛进行前期考察的基础上，将小麦岛、红岛、沙子口南姜码头和鳌山卫4个地方作为备选，通过比较确定了沙子口南姜码头和鳌山半岛两个候选。但是经过通盘考虑，最终选在了鳌山半岛。
第一，鳌山半岛自然条件特别优越。首先，这里是个基岩海岸，天然适合建港。其次，外面有一个柴岛，天然避风，没有从外海正面来的大风浪的袭击。此外，就是水深条件，目前，港内水深已经有17米，而一出柴岛就是20米水深的主航道，可以满足一般的考察船直接进驻。如果以后为了特殊需要，稍加施工就可以通到20米的主航道。
第二，也是最重要的一点，鳌山半岛和当时整个中国海洋科技的规划是融合在一起的。2001年到2002年，科技部的“202号文”明确表示，支持青岛建海洋科技城，而海洋科技城的核心就规划在鳌山半岛。神舟六号、神舟七号相继发射成功之后，全国人民高度关注航天城的概念。国家海洋局原局长王曙光从开始就提出，青岛要建深海科技城，深潜基地只是里面的一个分支。而这个想法类似于航天科技城模式，地点也是在鳌山半岛。
此外，鳌山半岛是山东省委常委、青岛市委书记李群所提出的“蓝色硅谷”的核心，使其成为“国”字号重要的海洋科研基地，成为蓝色经济重要的科技平台和支撑。
第三，鳌山港是个基础。鳌山基本上是一个处于闲置状态的杂货港，货源少，自然条件又很好。将来稍微扩大一点，恰恰形成海洋科技舰队的所在地，形成北海分局和中科院海洋所的深海基地，再建几个码头，那就是整个海洋科技舰队。
最后，是交通因素。由于当时滨海大道正在修建，交通很方便，区位也很优越，而且滨海大道也是一条景观大道，沿途景色美不胜收。
出于这几个方面的考虑，最后选址在鳌山半岛，现在看来，是十分明智的。
《科学时报》：国家深海基地落户青岛，对青岛今后的发展有什么重要意义？
李乃胜：首先，提升青岛的城市形象。
其次，进一步确立了海洋科技“国家队”的地位。海洋科技“国家队”在青岛，大的“国”字号基地也建在了青岛，我们就可以对青岛海洋科技“国家队”的实力充满自信。
第三，是青岛海洋科技走向深海的重要标志。当前国际上都在谈论深海，而深海基地落户青岛，这是青岛在深海发展中迈出的重要一步，也是对老百姓最好的交代。
第四，就科技来讲，这是能大大促进海洋科技事业的重要抓手。“蛟龙”号的启用将吸引一批重大的国家项目、国家课题，以及相关的经费、科研支持，必将有利于国家重大项目落户青岛、落户山东。
第五，吸引、凝聚高端人才，成为科技人才施展抱负和才能的重要平台。
最后一点，能够带动相关技术发展。毕竟深潜是个高新技术的集成，密封、抗压、水下通讯、水下定位等，这本身都是一些技术突破，这些技术可以带动一系列的相关产业，包括材料领域一些产业的发展。
海洋科技吹响向深海进军号角
《科学时报》：2010年8月，我国第一台自行设计、自主集成研制的“蛟龙”号载人潜水器3000米级海试取得成功，标志着我国继美、法、俄、日之后，成为世界上第五个掌握3500米以上大深度载人深潜技术的国家。今年7月，“蛟龙”号又首次相继完成4000米、5000米海试，最大下潜深度达到5188米，再次刷新中国载人深潜纪录。
那么，随着“蛟龙”号一次次成功出征深海，以及国家大力发展深潜技术步伐的加快，其重要作用表现在哪些方面？
李乃胜：用途非常多！可能咱们普通老百姓不太了解，现在“蛟龙”号处于海试阶段，只是试验设备本身，直到明年7000米级也还是海试，试验完了之后，才能正式交付使用。
那要用它来做什么呢？最重要的一个用途，就是海底观测。海底观测一直是制约科学家的瓶颈，这也是“蛟龙”号首先要做的。如果最大下潜深度到了7000米级，一般性的全球海洋它都可以下潜，通过照相，甚至现场视频通话，传回相关图像，从而为我们获取各种数据资料。
第二，海底科学取样。其中包括生物的、地质的或者一些特定的样品，甚至是特定的有毒或者炽热的液体，都能够保全、保真地取回来，这是其他任何设备不可替代的功能。
第三，进行各类海底作业。比如海底测量，布放一些特定的设备、仪器等，海底作业的作用也是不可替代的。
第四，用于海底救捞。在美国历史上，就曾用3个深潜器来打捞过一颗掉在海底的氢弹。
第五，海底抢险。包括工程和人员的抢险。比如，现在海底事故比较频繁，一旦跨洋的重要通讯光缆断了，那么，断口在哪里？怎样去开展抢险？都需要用到深潜器。而如果海上出现溢油事故，重要的海底管线、石油的主管道、输气的主管道发生破裂，海底几千米深的喷口到底破损到什么程度？这些都该是深潜器发挥作用的地方。
此外，深潜器还可用于国防安全领域。例如，我们可以利用它下放到特定区域，去监测敌人水下潜艇活动。甚至在将来也用于海底的战争，用于海底资源的争夺等方面，它将是一个显示实力的重要标志。
而这还仅仅是一些初步的作用，随着将来不断的开发，其用途必定会越来越广泛。
《科学时报》：那接下来我们将要做些什么？未来的发展方向如何？
李乃胜：这个问题我想可以结合深海科学技术的几个方面来谈谈。其中就包括了我们未来的发展方向，也包括现在已经出现的发展苗头。
第一个方面，就是大家比较熟悉的深海资源开发技术。谈及深海，通常以4000米界限来衡量，而4000米以上的深海洋盆，大概占到整个海洋的70%以上。因此，我们可以笼统地概括为两个“70%”，海洋占地球表面积的70%以上，深海占整个海洋的70%以上。研究深海，最关注的该是国际公共海底，因为那里蕴藏着人类共有的丰富的未来战略性资源。这些资源主要有以下五种。
最重要的资源是铁锰结核，多金属结核、富钴结核，这些都是大洋金属矿产。科学家一般认为，铁锰结核的生长量每年要比目前全人类的需求量高7倍以上，可以说是一笔取之不尽、用之不竭的资源，但这需要借助深海技术开采。
第二种是热硫化物矿床，在西南印度洋中脊的这块板块边界活动地区的沉积物、热液堆积体，都叫热液贵金属硫化物矿床。对人类来说很贵重，而且纯度很高，也是未来重要的资源。第三种就是可燃冰，它要满足低温、高压两个条件。现在国际上一共发现了120处可燃冰矿区，其中有100处在海洋中，每一个矿区，大到几千平方公里，上万平方公里。然而，1立方米的可燃冰就能释放出164立方米的天然气，现在可燃冰的存储量，估计比整个地球陆地上探明的一次性化石燃料总量还要高4~7倍。
那么，摆在我们面前最现实的问题，就是怎么把它们捞上来？这就要靠技术。第四种是深海油气。从500米延伸到水深3000米的距离属于大陆坡，据科学家估计在这一范围内的深海油气，占整个海洋油气的10%以上。因此，提高钻探能力，保证设备能够在水下3000米附近作业，就会有机会开发出更多的新油田开发区。最后，是深海生物基因资源。在深海极端环境下，有些特别生物的基因对人类非常重要。深海生物基因资源，也是全人类共同的财产。
第二个方面，就是深海调查探测技术。这是发展最快的一个方面，其中以“蛟龙”号载人深潜为典型代表。所谓深海调查探测，主要包括三个方面：一是深海仪器设备不断地涌现出来。例如，一类是依据声波理论，以声波或者人工制造的声波，造一个震源波传下去再反射回来，从勘探海底石油到勘探海底的结构、海底的各种物质，笼统地说就是声波的人工地震勘探；另一类是依托地球的维场理论，监测地磁场的变化、地球的地电场，甚至是地热场、温度的一些微小变化等，从而反映出底下的矿产和地质结构。此外，就是海底一些取样、照相设备，甚至是海底的电视抓斗、海底的重力取样管等调查仪器。
二是重大装备，比如深潜、深钻等。三是当前发达国家率先投巨资建设的海底观测网络，可以为陆地输送观测测量数据，比如水温变化、水动力变化等。目前，美国、加拿大，以及欧洲一些国家率先开始，中国也正在朝这个方向努力。这三大类，代表了当前深海探测技术的发展方向，也恰恰是我国“十二五”期间发展的重点。
第三个方面，深海作业技术。当今社会，从国防到工程，再到产业，都需要深海作业，如海底光缆、管线的铺设，以及各种装备的投放、回收，甚至救捞、抢险、探宝等等，都需要与海底作业有关的一整套技术，谁率先突破了，谁就在某一个领域抢得先机。
第四个方面，是从“十一五”期间开始备受关注的深海环境技术。环境技术中最时髦的要数海洋碳固定和海洋碳封存。挪威已经有过尝试，欧洲、英国也在作这样的尝试，这种技术逐渐成为除自然封存、水体交换、热水下气、自然吸收碳以外，低碳技术应用于海洋环境的一个重要方面；防灾减灾也是海洋环境的一个重要方面，最终也需要从深海中找到答案。比如，西南太平洋暖池会让中国面临台风威胁，说到底也是海洋水体交换的问题。但是一些深海技术研究的重要方面，涉及到冷热水交换、水团与水动力变化的问题，深海可以作为防灾减灾研究的源。而随着现在全球环境的变化，温度升高、南极冰融，海平面的升降，归根结底是整个海洋影响气候变化的问题。最终的根源就在深海。
最后一个方面，深海产业技术。为什么把21世纪叫做海洋的世纪？最大的变化是由海洋商业文明过渡到海洋工业文明。可以说，今天我们站在海洋工业文明的起跑线上，进入新的转折阶段。靠海吃海，捕鱼捉蟹，当然是在近海，倚仗鱼盐之利。从一开始打鱼、晒盐，经历了最初的原始阶段；再后来有了航运，从哥伦布发现新大陆，一直到上世纪的500年，谈及海洋，就能联想到港口、码头、船舶、运输。海洋给人们的感觉总能与通商口岸相连，说到底，这500年是商业文明，而进入新世纪，商业文明仍然是主题。
但最终人类要靠深海吃饭，就要展开对战略性资源的争夺，那时必然进入了海洋开发的新阶段，也预示着一个新的工业时代的到来。这将伴随着一系列的产业技术需要突破、研究和开发。以矿产资源为例，针对当前的铁锰结核，我们需要考虑如何通过技术手段开采；热硫化物矿床，从矿床勘探到矿床开发都需要一系列的技术支持；当前，各类海底工程以及海水养殖都往深海发展，远洋渔业蓬勃兴起，这一系列都归功于新的产业技术，都属于海洋产业的新时代，所以我们要呼唤深海产业技术。
综上所述，以上5个大方面，我们目前正在起步，也是未来重要发展的宽广的领域。
“蛟龙”号成功完成海试，标志着中国的海洋科技向深海进军，未来深海作为新的研究方向，作为新世纪研究的重点，必将大有作为。而对于青岛，乃至整个山东的海洋科技工作者来说，瞄准深海，就是把握世界海洋科技的发展大潮流，也恰恰是未来我们科研的重点。
《科学时报》 (2011-11-17 B4 专题)
