中国航海日｜“科学”号科考船：驰骋深海大洋的移动实验室

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上天、入地、下海，是全人类共同的梦想。海洋是地球上覆盖面积最大的区域，却是人类认知最少的区域，我们对海洋的探测和研究区域只占整个海洋的5%左右，逊于对空间的认知。

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对海洋的探索和研究，没有现代化的海洋装备，只能是“望洋兴叹”。从郑和下西洋、哥伦布开启大航海时代，到英国“挑战者”号环球海洋考察、“阿尔文”号载人深潜器进行深海探测，再到“奋斗者”号载人潜水器成功坐底马里亚纳海沟，人类探索海洋的脚步从未停止。

“工欲善其事，必先利其器”。科学考察船作为海洋探索与研究的重要平台，在海洋综合探测与研究中起着不可替代的作用。党的十八大作出建设海洋强国的重大战略部署，开启了海洋科技发展的新时代，党的十九大提出要“坚持陆海统筹，加快建设海洋强国”。

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“科学”号科考船作为海洋科学考察大国重器，见证了新时代我国海洋科技迅猛发展的光辉历程，书写了驰骋深海大洋波澜壮阔的新篇章。

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“科学”号乘风破浪 （图片来源：中科院海洋所）

继往开来 新时代科学考察船“长子”

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“科学”号服役之前，我国海洋科学考察船船型并无特殊设计，船艏多为直立型或直线前倾型，船体较瘦长，如“金星”号、“科学一号”等科学考察船多为船舶改造，涉海考察活动尚处于“有什么用什么”的阶段。

随着我国综合国力的不断提升及海洋强国战略的部署落实实施，对深远海科学考察能力也提出了更高的要求。围绕深远海科学考察活动，打造新一代远洋综合科考船的需求愈发迫切，在这样的时代背景下，“科学”号应运而生成为了新一代科学考察船的“探路人”。

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“科学”号画龙点睛蓄势待发 （图片来源：中科院海洋所）

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方案设计阶段，设计团队容纳了出海经验丰富的科考船船长和科学家，由其提出科研需求，中国船舶及海洋工程设计研究院将这些需求转化为船舶参数进行设计，最终拿出了一套专为深海科学考察设计的“短宽型”船型方案，并由武昌船舶重工有限责任公司2010年开工建造，2012年正式交付使用。

“科学”号海洋科考船被称为新中国划时代海洋综合考察船的“长子”，承载了几代中国海洋科技工作者的梦想。“科学”号投入运行后，优秀的性能表现得到了业内人士的一致认可，随后“科学”号的姊妹船[1]“向阳红01”、“向阳红03”、“东方红3”等科学考察船舶相继建造下水投入使用，为我国海洋科学考察能力的跨越提升作出了重要贡献。

性能优秀 构建海上科学实验室

“科学”号总长99.80米、型宽17.80米、型深8.90米，总吨位4711，续航力15000海里，定员80人，具备全球航行能力及全天候观测能力，满足无限航区需求，是我国综合性能最先进的科考船。

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“科学”号采用吊舱式电力推进系统，配置2台艏侧推、360度环视驾驶台、无人机舱及一人驾驶桥楼。先进的吊舱式电力推进系统与两台艏侧推配合，组成了国内第一套应用于科学考察船的DP-1动力定位系统，具备卓越的操纵性能，大大提高了科学考察活动的精度。

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“科学”号吊舱式电力推进系统 (图片来源：中科院海洋所)

针对水下声学探测行为，“科学”号在设计中优化了球鼻艏，配备了升降鳍板和艏侧推槽道口封盖，可以提供低噪声的声学探测环境。“科学”号拥有约500平方米的后甲板，可以轻松搭载各种科学调查设备，为深远海科学考察提供了更多可能，也为多学科综合调查活动提供了平台基础。

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“科学”号上搭载的“发现”号水下缆控机器人 (图片来源：中科院海洋所)

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前后甲板可提供5个集装箱位，有力推动了科学调查设备的模块化发展，缩短了船舶备航和设备调试时间，提高了单位时间内的科学考察效率。

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“科学”号集成水体探测系统、大气探测系统、海底探测系统、深海极端环境探测系统、遥感信息现场印证系统、船载实验、船载网络等七大系统，搭载了4500米“发现”号ROV等多种国际先进的探测设备，具备高精度长周期的动力环境、地质环境、生态环境等综合海洋观测、探测以及现场取样和分析能力，被誉为“海上移动实验室”。

“科学”号船载探测与试验系统示意图 (图片来源：中科院海洋所)

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实力团队 打造优质深海调查平台

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与普通船舶不同[2]，“科学”号上共有三个部门：甲板部、轮机部及船载实验室。

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甲板部犹如人的大脑，担负着船舶航行指令的制定和执行，并配合完成海上科学调查活动，由船长、政委、大副、二副、三副、值班水手以及厨房部组成。

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轮机部犹如人的双腿，配合船舶航行指令，为船舶航行提供动力，为全船机械、电气设备提供维护保养和技术支持，由轮机长、大管轮、二管轮、三管轮、电子电气员以及值班机工组成。

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船载实验室犹如人的双手，依靠“科学”号搭载的先进科学调查设备完成航次科学考察任务，由首席科学家、船载实验室主任、工程技术人员以及出海队员组成。

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“科学”号各部门剪影 (图片来源：中科院海洋所)

中科院海洋所科考船队率先提出了“海上调查活动中专业人做专业事”的口号，多年来培养了一支甲板部、轮机部及船载实验室密切配合，技术过关、作风硬朗的科学调查队伍，形成了由工程技术人员完成科学调查过程中调查设备的操作和基础样品采集工作，出海科学家更多精力投入样品处理的高效工作模式，为海洋科学考察及探测研究提供了坚实的技术支撑。

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“科学”号工作人员合影（图片来源：中科院海洋所）

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十年运行 深海调查硕果累累

运行十年来，“科学”号科考船承担了多项国家重大科研项目，重点关注深海探测研究、关键核心技术和重大科学问题执行近50个深远海调查航次，十次跨越赤道，累计安全航行2000余天，航程三十多万海里，为全国几十家高校、科研院所提供1500多人次航次搭载，为开展深远海研究、维护国家海洋权益、探索深水资源提供了重要的海上技术支撑平台，促进了我国海洋科学考察能力和研究水平步入世界前列。

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“发现”号ROV开展深海科学探测 (图片来源：中科院海洋所)

依托“科学”号科考船，中科院海洋所率先构建了国际一流的深远海综合探测与研究体系，突破了10000米深海定点探测、6000米深海探测与采样、4500米深海精准探测与取样、1000米水体剖面走航探测、深海30米长沉积物取芯和20米长岩石取芯等关键技术，实现了“下得去、看得清、采得上、测得准、功能全、用得起”的目标。

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国内首次建立了“宏观与微观、走航与定点、梯度与原位相结合”的探测技术体系，具备立体同步精准开展深海地形地貌、海底环境、水体环境的综合探测和样品采集能力，深海近海底地形探测分辨率达到厘米级，实现“室内模拟实验→海洋移动实验室→深海原位实验室”的跨越；成功开展深海极端环境探测、深海现场试验、海底培养实验及深海原位长期连续探测，实现了“将实验室搬到海底”的科学创想，引领我国深远海探测与实验能力跨入世界先进国家行列。

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“科学”号开展深海生物原位固定实验 （图片来源：中科院海洋所）

以“科学”号为平台，聚焦西太平洋冷泉、热液、海山等深海极端环境的重大科学问题，取得了一系列原创成果和重大突破。攻克深海潜标数据实时传输的世界难题，建成国际最大规模的西太平洋实时科学观测网，使深海探测由“录像回放”变为“现场直播”。

“发现”号拍摄的海底热液喷口 （图片来源：中科院海洋所）

国际上率先开展热液喷口流体温度梯度原位探测，获取了30余个热液喷口的温度剖面（最高温度383.3℃），在我国南海首次发现裸露在海底的“可燃冰”。共采集6000余号700多种深海大型生物样品，发现1个新科、1个新亚科、13个新属、128个新种，获取8000余株深海微生物（含46个细菌新种），建成了我国迄今样品量最大、物种数最多的深海大型生物样品库和唯一深海大型化能营养生物活体库。

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“科学”号采集的深海生物样品 (图片来源：中科院海洋所)

采集深海地质样品逾3吨，获得国内首个具有姿态和方位信息的超长沉积物柱状样品（16.01米），推动我国深海大洋研究跻身世界前沿。

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“科学”号进行深海潜标布放作业 (图片来源：中科院海洋所)

在国际社会，“科学”号跨越赤道的海洋科考也受到高度关注，其中，《Nature》杂志两次报道和评述“科学”号及我国海洋科学考察能力的提升，赞誉为“郑和下西洋600年后又一壮举”。借助于“科学”号这一大国重器，科研人员跨越赤道、走向深海，不断扩展着对西太平洋海域的认知水平,向更广阔的海域前进。

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出品：科普中国

作者：姜汝翰 王敏（中国科学院海洋研究所）

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监制：中国科普博览

备注：

[1] 姊妹船是与另一艘船只有着相同的类型，或者有着几乎相同的设计的船。这些船只有着一个近乎相同的船体及上层建筑布局、相似的排水量及大致相当的功能及设备。

[2]货运船舶船上多分为甲板部和轮机部。

中国科普博览是中科院科普云平台，由中科院计算机网络信息中心主办，依托中科院高端科学资源，致力于传播前沿科学知识，提供趣味科教服务。

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