那些推动海洋研究与开发的前沿科技

每年的6月8日是世界海洋日。海洋事业关系民族生存发展状态，关系国家兴衰安危。海洋是支撑未来发展的资源宝库和战略空间，我国是海洋大国，利用好、保护好海洋资源是推进人与自然和谐共生的现代化的重要任务。今年我国世界海洋日暨全国海洋宣传日主题为“保护海洋生态系统 人与自然和谐共生”。

随着科技的发展，人类探索海洋的能力边界随之得到拓宽，对于海洋的了解越来越多。本期欧时乐活，我们一起来探索那些推动海洋研究与开发的前沿科技，以及背后支撑它们的关键零部件。

水下机器人

水下机器人，包括遥控水下机器人（ROV）和自主水下机器人（AUV）等，已成为深海探索的重要工具。它们能够在极端环境下作业，执行诸如海底地形测绘、矿产勘探、生物研究等任务。例如，我国的“潜龙”系列AUV，能够在数千米深的海底自主航行，收集数据并拍摄高清影像。

水下机器人的核心元件包括：

传感器

用于感知周围环境，如声纳传感器用于探测距离和物体，温盐深传感器测量海水的温度、盐度和深度，为机器人的导航与任务执行提供关键数据。

动力系统

通常采用锂电池或燃料电池，为机器人提供持久的动力，确保其能够在水下长时间作业。

通信系统

对于ROV，通过脐带缆实现与母船的实时通信；AUV则依靠卫星通信或水声通信，尽管数据传输速率有限，但足以支持任务指令的下达与关键数据的回传。

海洋传感器

海洋传感器是获取海洋环境信息的关键。从基本的温盐深传感器，到用于监测海洋生物、化学物质和地质活动的各类专业传感器，它们如同海洋观测的“触角”，为我们提供了关于海洋的详细数据。

国家海洋技术中心研发的系列化温盐深传感器，实现了20余型产品的系列化与产品化，国产化率高，主要指标达到国际同类先进水平。这些传感器广泛应用于浮标、潜标等观测设备，累计海上运行时间超20万小时，为我国海洋观测网的建设提供了坚实支撑。

此外，还有用于监测海洋生物活动的声学多普勒流速剖面仪（ADCP），通过发射和接收声波来测量水流速度和方向，从而推断生物的移动情况；以及监测海洋污染的化学传感器，能够检测海水中的重金属、石油烃等污染物。

深海钻井平台

随着陆地能源资源的逐渐减少，海洋能源开发变得愈发重要。深海钻井平台作为海上油气开采的核心装备，能够在复杂的海洋环境中进行钻探作业。我国的“蓝鲸1号”和“蓝鲸2号”超深水双钻塔半潜式钻井平台，作业水深超3000米，多次刷新行业纪录。

深海钻井平台的关键设备与元件包括：

钻机系统

核心设备之一，大功率驱动变频器则是钻机的“核心中的核心”，直接关系到钻采的效率、稳定性和经济效益。如汇川技术自主研制的钻机变频器，已在我国海上石油钻井平台广泛应用，每套钻机电控系统成本降低约30%，维护服务成本降低超过50%。

定位系统

采用卫星定位与动力定位相结合的方式，确保平台在恶劣海况下仍能保持稳定的钻探位置。动力定位系统通过多个推进器的协同工作，抵消风、浪、流对平台的作用力。

防喷器

作为安全保障的关键设备，能够在紧急情况下迅速关闭井口，防止油气的大量泄漏，保护海洋环境与作业人员的安全。

海洋可再生能源装备

海洋拥有丰富的可再生能源，如风能、波浪能和潮汐能等。近年来，海洋可再生能源装备的发展取得了显著进展。以海上风电为例，我国已建成多个大型海上风电场，如江苏如东海上风场、福建兴化湾风场等。

海上风电装备的核心部件包括：

风力发电机

将风能转化为电能，其叶片、发电机和控制系统不断朝着大型化、高效化和智能化方向发展。变桨驱动器、变桨电机和偏航系统等关键部件实现了国产化，为我国风电行业升级提供了技术支撑。

基础结构

根据水深和地质条件，采用单桩基础、导管架基础或漂浮式基础等形式。漂浮式基础能够适应更深水域的风电开发，为拓展海上风电资源开辟了新的空间。

电力传输系统

通过海底电缆将海上风电场产生的电能传输到陆地电网，海底电缆的技术要求高，需具备良好的绝缘性能和抗海水腐蚀能力。

海洋科技的发展离不开这些先进的装备与关键的零部件。它们不仅推动了海洋科学研究的深入，也为海洋资源的可持续开发利用提供了可能。在未来，随着技术的不断创新，我们有理由期待更多的海洋科技突破，为人类的发展带来新的机遇。