從20世紀60年代至今，發(fā)達國家率先向深海大洋進軍，深海探測技術發(fā)展迅速。調(diào)查船、鉆探船（平臺）、各類探測儀器、裝備，無人／載人／遙控深潛器、水下機器人、取樣設備、海底監(jiān)測網(wǎng)等相繼問世，探測廣度和深度不斷刷新。在深海極端環(huán)境、地震機理、深海生物和礦產(chǎn)資源，以及海底深部物質(zhì)與結(jié)構(gòu)等領域取得一系列重大進展和新發(fā)現(xiàn)。
1美國：首開鉆探深海底美國是世界上最早進行深海研究和開發(fā)的國家。早在1957年，美國科學家就曾提出莫霍計劃，試圖鉆穿洋殼最薄處，獲取地殼深部和地幔物質(zhì)樣品。后因鉆探技術和經(jīng)費問題而中途夭折。1964年，為進一步解決深海鉆探問題，美國三大海洋研究所和邁阿密大學海洋與大氣學院聯(lián)合提出“深海鉆探計劃”（DSDP）。科學家為了得到整個洋殼6km的剖面結(jié)構(gòu)，從而獲取地殼、地幔之間物質(zhì)交換的第一手實際資料，美國自然科學基金會從1966年開始籌劃“深海鉆探計劃”，“格羅瑪·挑戰(zhàn)者”號深海鉆探船首次駛進墨西哥灣，開始了長達15年的深海鉆探。該船所收集多達百萬卷的資料數(shù)據(jù)已成為地球科學的寶庫，其研究成果證實了海底擴張，建立了“板塊構(gòu)造學說”，為地球科學帶來了一場震撼世界的“地學革命”。同時創(chuàng)立了一門研究中生代以來古環(huán)境變化的新興學科“古海洋學”。在兩大國際合作計劃中，美國也以其先進的技術處于領導地位。除了深海鉆探船、深潛器、水下機器人、液壓活塞取心器（HPC）、延伸式巖心筒（SCB）、Seabeam測深系統(tǒng)和Towcam深拖系統(tǒng)外，美國領先于世界的最先進技術是深?？茖W觀測光纜。這一技術則是將觀測平臺放置海底，通過海洋研究交互觀測網(wǎng)絡（ORION）向各個觀測點供應能量、收集信息，可以進行多年連續(xù)的自動化觀測?？茖W家可以在陸地研究基地通過網(wǎng)絡實時監(jiān)測自己的深海實驗，指令實驗設備監(jiān)測風暴、海流、波浪、潮流、藻類勃發(fā)、地震、濁流等各類突發(fā)事件的發(fā)生。美國擁有“阿爾文”號深潛器。1976年，美國海洋科學家在東太平洋和加拉帕戈斯斷裂帶水深2.5km處發(fā)現(xiàn)海底熱液噴溢口；1978年，美法聯(lián)合使用Cyana號，在東太平洋海隆首次發(fā)現(xiàn)熱液硫化物；1979年，美國Alvin號再度下潛，發(fā)現(xiàn)了“黑煙囪”及其噴溢口周圍呈環(huán)帶狀存活的生物群落。在載人深潛器技術上雖然落后于日本、法國、俄羅斯，但在AUV無人無纜水下機器人方面處于國際領先地位，應用于大深度、長航程和遙控遙測及軍用，其代表產(chǎn)品是藍鰭金槍魚-21型自主式水下航行器，是美國軍方研發(fā)的一種專業(yè)水下搜尋設備，它可以潛入水下4500m深處，在配置相關聲吶后能以最高7.5cm的分辨率搜尋水下物體，在失聯(lián)馬航客機搜索中開始嶄露頭角。
２日本：最先進的深海鉆探船日本在深潛器技術和運載系統(tǒng)方面居世界領先地位。日本的“地球”號是目前世界上最先進的深海鉆探船（見上圖）。“地球”號（5.7萬噸級）能向海面下伸長1萬米，在2.5～3km水深海域也能鉆探到海底地殼下約7km處的地幔。船上配備先進的設備，如Deep Tow深海曳航照相／聲吶系統(tǒng)，可進行海底地形、地質(zhì)、熱液、資源等走航探測；液壓活塞取樣系統(tǒng)從海底鉆取的巖心，就可以現(xiàn)場分析巖心的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。“地球”號除了幫助人們探究地球形成和大地震發(fā)生的機理，通過分析地幔的物質(zhì)成分來預測地震外，還擔負著研究地下生物圈以探索生命起源，以及追蹤過去氣候變化的痕跡的任務。日本引以自豪的載人深潛器（HOV,Shinkai 深海6500）和水下機器人技術（AUV，ROV）也廣為應用于深海探測中。自治式深海探測器“浦島”號可根據(jù)內(nèi)置計算機預先設定的程序，計算自己的定位，自行走航。“浦島”能夠在更廣闊的海域范圍內(nèi)自動收集研究全球氣候變暖機制所必需的海水鹽分濃度、水溫等數(shù)據(jù)。萬米級遙控無人探測器“海溝”號在建造完成后不久，于1995年3月就成功潛航至馬里亞納海溝10911m的深處，確認了海溝斷崖和存活在3.5～10987m的深海極端環(huán)境下的6種有孔蟲，并在馬里亞納海溝底部發(fā)現(xiàn)了約180種微生物。日本的區(qū)域性實時地球監(jiān)測網(wǎng)（ARENA），可為研究地殼變動、地震機理、古環(huán)境和生命基因等提供實際的資料。為調(diào)查其專屬經(jīng)濟區(qū)的海底資源，日本正在研發(fā)新一代無人深海探測器，作業(yè)深度可達2.5和4.5km。它可按照預先設定的路線程序潛入海里，在離海底50m的高度使用聲波掃描地形，獲取精確數(shù)據(jù)。近年來投入使用的2臺水下機器人除了探測海底熱液礦床外，還可以對Cu、Zn、Au、Ag、Ge、Fe、Mn、Co、Ni等礦物資源進行探測。有望在大洋海底發(fā)現(xiàn)錳、鈷、鉛、鋅和其他稀有／稀土金屬礦。
３巴西：一流的深海油氣勘探開發(fā)技術巴西可用于3km水深的半潛式鉆井綜合平臺已研制成功，這意味著大部分陸坡地區(qū)可以進行深水油氣勘探開發(fā)。目前巴西國內(nèi)開采的石油80%來自海上油氣田，其中絕大部分集中在東南部里約熱內(nèi)盧州沿海的坎普斯海盆，東北部桑托斯盆地鹽下層系和鄰近海域（占巴西國內(nèi)石油產(chǎn)量的85%）。近年由于在鹽下層系發(fā)現(xiàn)豐富的油氣藏，估計巴西石油儲量在500～800億桶之間，將足夠開采50年。經(jīng)過多年的發(fā)展，巴西國家石油公司在深海和超深海勘探開發(fā)領域具備了世界頂尖的技術水平。該公司不斷刷新世界深海油氣勘探開發(fā)的水深紀錄（最深達3051m）。如利用3D地震技術陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了大批深水油田，其中有4個是可采儲量大于1億噸的大型油田，可采儲量共達13.51億噸。為了提高自身在＞1km水深級別的石油勘探和生產(chǎn)技術的國際競爭力，巴西國家石油公司于1986年推出了第1個深海石油技術發(fā)展計劃（PROCAP）。目前水深2km以下海底石油商業(yè)性開采已經(jīng)實現(xiàn)，水下機器人可將采油設備運到海底安裝，輸油管將油井與海面上的油船連接，開采出來的原油就源源不斷地輸送到海面上的油艙。 2007年11月，巴西國家石油公司成功研發(fā)出一種新型的海底原油開發(fā)技術，可使深水重油開采量提高近140%。這項“海底離心泵系統(tǒng)”新技術可日均產(chǎn)出2.4萬桶原油，而利用常規(guī)技術（采油樹）時其產(chǎn)量僅為1萬桶。這種離心泵系統(tǒng)還可延伸到傳統(tǒng)技術無法觸及的小型、邊緣和深水域的油氣田。
４俄羅斯：深海載人潛水器有優(yōu)勢俄羅斯的載人深潛器一直處于比較領先的地位。前蘇聯(lián)就已擁有深海運載器和平1號、和平2號（見上圖）、Pisces和MT-88自治水下機器人。近20年來，MIR-Ⅰ和MIR-Ⅱ在太平洋、印度洋、大西洋和北極海區(qū)共進行了20余次科學考察，包括對失事核潛艇“共青團員”號核輻射的定期監(jiān)測、泰坦尼克號沉船的海底調(diào)查和洋中脊水溫場地熱流的測量，MT-88探測器曾多次下潛到太平洋5.2km大洋盆地對多金屬結(jié)核礦區(qū)進行勘查。和平1號潛水器最深達水下6.17km，可持續(xù)作業(yè)14h，和平2號潛水器可深潛6.12km。俄羅斯的2臺潛水器可以放在同一條科考船上進行必須由2臺潛水器操作的科考活動，這是其他國家無法實現(xiàn)的。2007年8月，俄羅斯北極科考隊使用深潛器，在北極點下潛至超過4km深的海底，安插了一面金屬制作的俄羅斯國旗，充分顯示了俄在深海潛水技術上的優(yōu)勢。俄羅斯還打算在6km深海載人潛水器的基礎上，進一步研發(fā)水下超萬米的探測器。1991年，俄羅斯建造了“北冰洋陸架號”第1艘海上鉆探船，用于海上油氣勘探開發(fā)活動。隨后又建造了可在2～3km水深作業(yè)鉆探平臺，用于勘探開發(fā)深海油氣資源。2000～2005年，俄建造了5艘5萬噸級雙殼體深海地質(zhì)勘探船和2艘2.5萬噸級深海礦物探測船，并裝配有探測海底硫化物的遙控水下機器人。俄研制的海底采礦和揚礦樣機已進行了200m水深的海上試驗，深海試驗的集礦機模型和管道提升試驗在室內(nèi)進行了6km壓力試驗。此外，還進行了用于海底山鈷結(jié)殼采礦機的研制。
５歐洲各國：深海技術各有特長在深海勘探和開發(fā)領域技術領先的國家遠不止美、日、巴、俄4國，一些西歐和北歐的國家也各有擅長之處。在深海石油勘探開發(fā)方面，英國和挪威的鉆采平臺自給率達到80%，雖然平臺裝備的鉆井、井探、固控等設備及海底完井設備大部分來自美國、法國和巴西，但他們分別在定位技術、鉆機頂部驅(qū)動技術方面具有領先優(yōu)勢。英國的深海采礦技術主要為試驗性開采系統(tǒng)，主要由泵吸采礦機、吊桶鏈或無人遙控潛水器組成。對大洋多金屬結(jié)核主要采用3種采礦方法，即連續(xù)鏈斗法、水力升舉法和空氣升舉法。通過進行比較研究和現(xiàn)場試驗，認為空氣升舉法是開采結(jié)核的較好方法（每天可提升礦石產(chǎn)量達1萬噸）。同時，還對紅海金屬軟泥進行大量的調(diào)查研究。此外，英國研制的遠程側(cè)掃聲吶GLORIA測繪系統(tǒng)處于世界領先地位。它在5km水深測量時，側(cè)掃寬度可達60km，每個工作日可探測海底2萬km2，是一種有效的大面積快速海底地形地貌探測工具，已廣泛用于世界各深海大洋海底調(diào)查，并發(fā)現(xiàn)了一些新的海底峽谷、海底山和火山。法國的高壓石油軟管制造技術，半潛式、自升式鉆井平臺建造技術和深潛技術等著稱全球。法國擁有載人的深潛器鸚鵡螺號、La Cyana、ROV探測器Epaulard和Victor自治水下機器人。Nautiie先后下潛過700余次，Cyana也有1500次的深潛紀錄，Epaulard完成了150個航次下潛。先后共同完成了大洋多金屬結(jié)核區(qū)域、海溝、海底火山、洋脊熱液和深海生態(tài)的等調(diào)查或探測。德國擁有的“北極星”（見上圖）、“流星”和“太陽”號都是常年在世界深海大洋作業(yè)的調(diào)查船，可從事海洋、地質(zhì)、大氣等領域研究。其中“太陽”號是第1艘具有動力定位系統(tǒng)的調(diào)查船，船上裝備包括回聲測深儀、沉積物探測儀、衛(wèi)星導航系統(tǒng)、聯(lián)網(wǎng)的計算機系統(tǒng)、熒光分光光度計、衍射儀等，可同步進行海洋地質(zhì)、地球物理、地球化學等方面的綜合性調(diào)查。德國的石油鉆井設備制造技術及儀器儀表技術亦堪稱世界一流水平。歐洲意大利的海底鋪管技術、管線涂敷技術，瑞典的動力定位海底鋪管技術，荷蘭的大噸位海上浮吊技術及海底工程地質(zhì)調(diào)查技術等均可稱冠于世界前列。英、德、法等國制定了“歐洲海底觀測網(wǎng)計劃（ESONET）”進行長期海冰變化，生物多樣性和地震活動觀測。
６韓國：深海石油鉆探船技術領先韓國于2007年6月使用“探海2號”船，在其附近海底采到“可燃冰”，成為繼美國、日本、印度和中國之后第5個采集到實物樣的國家。目前韓國正在研發(fā)6km深海探礦機器人。韓國三星重工業(yè)公司擁有建造深海石油鉆探船的獨到技術。迄今為止，全球共發(fā)出17艘深海石油鉆探船的訂單，三星獲得其中的11艘，其競爭實力可見一斑。不久前，韓國工程師設計開發(fā)了一款巨型螃蟹機器人Crabster CR200（上圖所示），是當今世界上個頭最大的深水行走機器人。能夠勝任諸如海底地貌勘測、水下管道架設等普通設備難以完成的工作，而6條巨大而堅固的機械腿將讓其有能力在起伏不平的海底保持平衡與移動能力。配備有高清彩色攝像機、聲納探測以及一根500米長的控制線纜等多種探測設備。未來科學家計劃將其投放到黃海水域以探測并發(fā)現(xiàn)處于200米水下的12世紀沉船。
來源：溪流的海洋人生
