當前位置: 華文世界 > 科學

珠江科學大講堂第122講:從望洋興嘆到深海探「寶」

2024-08-15科學
文/圖 羊城晚報全媒體記者 何昱 實習生 張柏林
大海底下有什麽?怎樣利用好海洋資源?
近日,由廣州市科學技術局主辦,廣東科學中心、羊城晚報社聯合承辦的,邀請了教授級高級工程師,廣州海洋地質調查局海洋技術方法研究所所長溫明明為大講堂的粉絲們作【從望洋興嘆到深海探「寶」】的科普講座。
接觸海洋,望洋興嘆
地球有71%的面積都被海洋覆蓋,平均水深有3000多米。如果沒有水,地球是什麽樣的?
溫明明說:「在海底有高山、有平原,如果沒有水就可以開著車或者坐著飛機去想去的地方,但是因為有厚厚的一層水阻礙了人類探索海洋的腳步,我們要做的就是怎麽樣克服這個厚厚的水去探索地球的奧秘。」
深海蘊藏著具有豐富價值的資源。
「深海的價值遠遠不止魚鹽之利、舟楫之便,還有好多能源和文物需要我們去探索開發。我們可以利用波浪、潮汐和溫差進行發電,海水還有營養,能夠做食品和化妝品。海底表面有很多文物等著我們去開發和挖掘。還有很多人們賴以生存的資源和能源,石油、天然氣都埋在海底以下。」溫明明介紹,天然氣水合物俗稱可燃冰,是一種高效的清潔能源。它們埋在海底下,每1立方米的可燃冰可以釋放出160立方米的天然氣,利用率非常高,有望成為未來替代石油的新型能源。
海底還富含鈷、鉑、鎳和稀土等稀有金屬。
「我們現在開的電動車裏面用的電池,一些高端的芯片,航天飛船和精密部件上都需要這些東西作為原材料,沒有這些東西新能源汽車無法進一步發展。」溫明明說,「我們如果自己能夠采集這些東西就不再受制於人,就能把關鍵核心技術握在自己手中。」
了解海洋,發展技術
探索海洋首先要知道海到底有多深。
溫明明介紹,早期最簡單探測大海深度的辦法,是拿一根繩拴一個重物放到海底,提上來量一下繩長判斷水深。但是這種方式顯而易見只能適用於水淺的地方,而且存在比較大的誤差,所以人類科學家一直在努力,探索更準確的辦法知道水深。
科學家從蝙蝠和海豚身上獲得靈感,發明了第一套能夠測海洋深度的器材,被稱為測深儀。測深儀利用聲波發和收的時間計算水深。因為一次只發一個聲波,一次只能測一個點,所以它被叫作單波束測深儀。這種測量方法的效率低下,怎麽樣把單個波束串成串變成好多的波束一起發是科學家下一個前進的方向。
20世紀80年代出現了一種新的測深器材,叫多波束測深儀,它可以把很多的波束串在一塊。現在的多波束探測儀已經可以做到同時向左右兩側發出一千多個聲波形成一個面。這使得探測效率和探測精度也大大提高,可以做到全覆蓋的測量。
借助多波束技術,我們用了幾十年的時間探測南海,拿到了中國南海最準確的海底地形圖,並給海底的高山、平原、盆地、峽谷一一命名。
科學家不僅探測地形,還測量記錄海底的溫度差。
為什麽要測溫度差?因為溫度差可以用來發電。溫明明介紹,利用海水的溫度差、鹽度差都可以發電,其中溫度差是發電效率最高的方法,也是最清潔的方法。
「其他的發電裝置基本上要先給電才能幹活,但溫差發電最大的優勢就是不需要外部供電,不需要額外的能源,就是利用溫度差去驅動一個機械。」溫明明說。
去年,由中國地質調查局廣州海洋地質調查局牽頭研發的20kW海洋漂浮式溫差能發電裝置搭載「海洋地質二號」船在南海成功完成海試,返回廣州南沙,這是中國首次在實際海況條件下實作了溫差能發電的原理性驗證和工程化執行。
「20千瓦很小,可能我們的會場都不太夠,但這是我們邁出最堅實的一步,驗證了這個技術是可行的。」溫明明說。
熟悉海洋,展望未來
海水有多深我們了解了,可人類還是下不去要怎麽辦?
「我們利用機器人下去看,這樣才能對海底有哪些東西進行充分的了解。」溫明明介紹,深海探測時用到的潛水器也是一種機器人,雖然沒有人形的外表,但是它跟人一樣,中央控制器就是它的大腦,網絡攝影機就是它的眼睛,它還有機械手可以拿東西、有螺旋槳可以在海底移動。利用這個機器人就可以看見海底的東西到底是什麽樣。
溫明明說:「我是做海洋調查的,我工作20多年出海了2000多天,我的夢想就是未來船舶都是無人的,一艘無人的大型船舶帶了無數的無人探測器材,科技人員坐在辦公室裏面就可以去操控它們,不需要再辛辛苦苦每年那麽長時間在海上。」
溫明明預測,在未來,無人機、無人艇可以自主出海探測海底地形。不用再派遣人員前往海底,在一艘小潛水艇上面裝了各式各樣的探測器材,同樣可以看到海底的世界。
「我們的目標是實作深海深地探測技術的高水平自立自強,實作‘空天海潛地’多維度、立體的探測監測體系。」溫明明說,「讓我們一起擁抱海洋,創新科技,共築夢想之舟,只要努力就能到達勝利的彼岸!」