对“十五”“区域”资源勘探技术发展的探讨
一、 海洋勘查技术发展趋势
1、“21世纪是海洋的世纪”,海洋问题历来是国家战略问题
海洋领域的争夺出现控制海上交通线、争夺海洋资源、海洋权益争端的多元化趋势。认识、开发、利用海洋的关键是海洋科技的发展。海洋科技是当今世界三大尖端科技之一,海洋高科技的发展已成为体现一个国家综合国力和当代科技发展水平的重要特征。如今,世界各国在海洋上的竞争比历史上任何时期都要激烈,而这个竞争实质上就是高新技术的竞争、比拼。美国、日本、俄罗斯、法国、英国等许多国家都把海洋开发定为基本国策,竞相制定海洋科技开发规划、战略计划,优先发展深海高新技术,以加快本国海洋开发的进程、力度。20世纪50年代以后,人类开发利用海洋的步伐加快,海洋产业逐步增多,目前海洋产业已经成为包括20多个产业门类的产业群。海洋经济已经成为世界经济的重要新增长点。
2、 全球性大型科研计划促进海洋技术的发展,海洋技术促进科学新发现
(1)西欧各国为保持现有的经济实力,为在高技术领域内增强与美、日等发达国家的竞争力,迎接新兴工业国的挑战,走联合、优势互补、克服国家小、资源和资金不足、市场狭小、国力有限的弱点,他们制定了尤里卡计划。尤里卡的海洋计划(EUROMAR)的原则之一:加强企业界和科技界在开发海洋仪器和方法中的使用,提高欧洲海洋工业的生产能力和在世界市场上竞争能力。1986年启动的和已完成项目中的海洋环境遥控测量综合探测(MERMAID)与实验性海洋环境监视和信息系统(SEAWATCH)已向我国推销,SEAWATCH在世界市场海洋仪器设备产品中已得到数千万美元的经济效益。尤里卡海洋计划第二期海洋科学技术的海洋技术项目中水声应用部分主要有:水下图像传输技术、长距离声通讯技术、用声学技术研究沉积物的现场特性,用SAR和回声测深仪研究浅海水下地形的动态特征并开发海底地形测绘技术等既先进又实用的技术。
(2)美国在晶体管、计算机、集成电路、激光、同步加速器、人工中子、生物工程、载人登月、通信卫星、航天飞机、海洋技术等领域一直处于领先地位。在海洋技术方面,美国继续保持在海洋探测、水下声通讯和深海矿产资源勘探、开发方面的领先地位。
(3)日本在海洋方面重点在深海潜器计划,其水下技术更是处于世界领先水平,国家投入巨资支持其国家的水下技术中心(JAMSTC)发展。该中心的无人遥控潜水深度达到11000米,是目前世界最高纪录。
(4)在美国的Woods Hole、Scripps、法国的IFREMER等世界著名的海洋研究所周围集聚了一大批国际知名的海洋仪器设备公司(象美国的RDI公司、Benthos 公司、SAIC 公司、OCEAN DATA公司、SEABEAM公司、法国的THOMSON公司、Oceano 公司等),这些研究所与各公司紧密合作,为各海洋仪器公司提供人才、技术和市场。各公司首先满足各研究所的急需,为各研究所服务。实际上许多公司的企业主或雇员就是研究所的原雇员或兼职科研人员,他们最了解海洋市场的急需,他们本身就是用户。可以看到各国包括美国、法国等先进的市场化国家,对本国的海洋技术也带有明显的扶持,象法国的深海技术难以打入美国市场就是一个例子。
(5)全球海洋观测系统(GOOS)计划、深海钻探计划、热液作用及其生态系统(HOPE)、大型海洋研究计划IMBER(Integrated Marine Biogeochemistry and Ecosystem Research)等国际海洋计划都需要发展新的技术手段来支撑。
4、 深海资源勘查与评价对勘查技术的依赖程度越来越高
海洋开发要依靠最先进的科学技术推动。深海资源勘查与评价领域的发展对科学技术进步的依赖程度从未像现在这样迫切。新技术新方法的引进和应用使深海勘查取得实际样品和资料的质量与效率大为提高,为资源评价和解释地质问题提供了更坚实的基础。一些新技术、新方法的产生和应用往往可以改变深海资源勘查的方向和进程。深海资源勘查中重大技术的资金与知识密集程度越来越高,一国独立建立一个全面完整的深海资源勘查与评价技术体系的思想正受到冲击,国际合作、共享设备、共享成果的思想正在走向实践。同时深海资源勘查的发展也向现代科学技术提出了新的要求,提供了新的机遇,已经并将继续推动技术的发展和进步。
国际海底区域活动形势急需海洋高科技的储备与提高。2001年5月18日国际海底管理委员会提出的“Unofficial Advance Text”:《Considerations Relating to the Regulations for Prospecting and Exploration for Hydrothermal Polymetallic Sulphides and Cobalt-rich Ferromanganese Crusts in the Area》文件对钴结壳和热液硫化物提出了新的规则,对勘查精度、勘查技术、勘查手段上提出了更高的要求,现有的勘查技术难以适应当前的需要,对我国深海资源矿区(如结壳、硫化物等)的勘查和申请十分不利,这对我国深海技术提出了严峻的挑战。
二、大洋深海勘查技术发展现状
1、“大洋一号”船现状
为了适应中国大洋资源研究开发从单一的多金属结核资源向多种资源的战略转变,以顺利完成“十五”计划所提出的新任务,在国家综合部门的大力支持下,经过充分论证,中国大洋协会于2002年对“大洋一号”进行了现代化改装。改装的重点内容是:增装动力定位系统和关键调查设备;更新甲板收放设备;改善生活及安全设施;对实验室进行统一布局和建设;构建现代化船舶网络系统;提高通信、导航和驾驶能力。
经过改装,“大洋一号”成为了一艘国际先进的,能在未来10~15年期间满足我国在国际海底区域资源研究开发需求的,面向国内外开放的科学调查与深海设备试验相结合的综合性海洋调查船。
主要实验室:
网络中心
多波束和浅剖实验室
重力和ADCP实验室
深拖和超短基线实验室
ROV和AUV实验室
地震空压机室
磁力实验室
地震实验室
水文实验室
化学和生物实验室
地质实验室
生物基因实验室
X荧光分析实验室
甲板试验室2、“十五”期间引进的先进调查设备
为了适应热液硫化物等新资源勘查和“大洋一号”船的增改装需求,从2001年开始,在协会的组织下,进行了大量的技术需求分析和国内外调查技术市场调研,经过在北京、上海、杭州等地十几次专家会议和厂商介绍,最后选定了如下设备:
(1)新引进的主要技术设备:
·动力定位系统;
·长程超短基线定位系统;
·浅地层剖面仪;
·声学深拖系统(侧扫、浅剖和深水多波束组合系统);
·走航式ADCP(38kHz和150kHz);
·ROV系统;
·光缆绞车系统;
·A字架和折臂吊;
·有缆遥控潜器(ROV);
·声呐同步器系统。
(2)前引进设备升级改造:
·SeaBeam2112.360系统;
·高精度铯光泵磁力升级为梯度仪。
(3)立足依赖国内力量进行改造的设备:
·交大光学深拖系统;
·Simrad光学深拖系统。
(4)国内配套设备:
·地震空压机系统;
·大型折臂吊。
上述国际先进调查设备的引进,将大大提高“大洋一号”科学考查船的综合调查能力。
3、“十五”期间已立项的研发技术
从技术基础上,目前大洋协会具有科学的管理体制和优秀的管理团队,拥有世界一流的勘查装备和可依托与信赖的调查力量,同时还在各单位培养了一批深海技术开发、应用技术人员,并且在海上调查、产品研制、海上试验、产品改进等方面形成了一批团队。大洋协会在常规地质取样器、水下光学拖体、深水浅钻、水下摄像、水下保真取样、基础加工工艺、信号处理与通讯、图像处理、二次开发等方面已形成了一定的技术储备。同时协会与国家“863”合作在研和已研制成功了多项深海高科技项目。
2002年度,深海技术发展项目分别于杭州、长沙、北京、青岛四次组织了深海技术发展项目研讨会,资源勘查与评价项目、环境评价项目和生物基因资源开发技术子项目等方面专家对我国深海勘查技术的现状和需求,深海勘查子项目与其他技术发展子项目的结合,深海勘查子项目立项与国家“863”项目立项的关系等问题进行了研讨,于2002年7月提出深海勘查技术立项指南,2002年9月由协会发布,11月初进行了专业技术评审,11月底进行了综合评审。经评审,共有12个项目进入合同签订阶段,该12个项目涉及到海底观测取样、水体环境调查、船载勘查信息集成系统开发及勘查新方法、新技术研究等多个方面。
子项目分类 申请课题 船截科学调查信息集成系统开发 导航定位子系统 地球物理等调查资料处理解释技术 海底勘探技术装备虚拟试验系统 海底自动成图与潜在功能技术开发 海底取样技术研究与开发 深海悬浮颗粒物和浮游生物浓缩保真取样技术 重锤式结壳取样器方案研制 勘查新方法、新技术研究 X荧光分析技术对结壳晶位快速测试研究 结核与热液硫化物的物性快速测试分析技术 海底热液硫化物高密度电法高效、快速探测技术研究 水体环境调查技术研究开发 深海综合锚系的研制 小型底栖生物标本自动分离系统研制 深海高压、厌氧环境模拟设备的研制及应用 模拟深海极端环境的船载微生物培养装置 ROV研发 光学拖体改造 4、“大洋一号”船网络与信息集成系统建设
2003年3月完成的“大洋一号”船舶网络系统采用了目前先进的千兆/百兆网网络技术,组建了一套包含218个网络节点的大型网络系统,具有数据采集、共享、实时发布、转发集成等初步功能的数据集成系统。可控的INTERNET访问和Email收发,和科学考察报表系统、船务管理系统和动态公共信息管理系统。
5、国家“863”计划立项的研发技术
“十五”期间大洋协会匹配经费的“863”项目主要有:
a) 深海彩色数字摄像技术
b) 多钻头结壳潜钻技术
c) 洋底成矿环境及异常条件传感器技术
d) 定点长期观测技术
e) 走航式连续探测技术
f) 电视抓斗(GTV)技术
g) 热液保真采样技术
h) 高分辨率测深侧扫声呐系统
i) 超宽频海底剖面仪
j) 数字海底技术等
部分课题如电视抓斗、深海彩色数字摄像技术等已通过“大洋一号”船海试。
三、大洋深海勘查技术发展的对策与思路
根据“有限目标,突出重点”的指导方针,结合大洋协会“十一五”的重大科研计划,以关键技术、急需技术和前瞻性技术为研究与开发重点,力争实现高新技术及时跟踪,关键技术有所突破,通过急需技术的示范与推广,带动相关领域海洋科技进步,为持续开展的资源调查提供保障,通过成果转化发展海洋技术产业。
(1)满足大洋“十五”、“十一五”计划的任务需要,紧密结合国家需要。
(2)以资源调查促使勘查技术的发展,以勘查技术发展提高调查效率。
(3)以大科学思想来引导深海勘查技术的规划与发展。
(4)以产业化目标为契机促进勘查技术研发体制创新。
(5)与国家“863”计划和国家地方任务结合,发展通用海洋技术。
(6)走国际合作道路,发展技术培养人才,实现技术资源共享。
(7)寻找我国技术发展的优势所在,进行重点发展。
四、“十一五”资源勘查技术发展的战略重点和主要任务
《全国海洋经济发展规划纲要》规定:“加强海洋科技能力和基础设施建设,不断提高海洋科技的创新开发能力。国家科技计划中用于海洋科技方面的经费,重点围绕我国确有优势的基础研究领域、关系国家安全和具有战略意义的高技术领域,安排全局性、前瞻性、战略性项目。瞄准国际海洋科学技术发展的大方向,开展创新研究,力争在我国有优势的领域有所突破,提高国际竞争能力。”规定要加大“政府对海洋科技能力建设的投入”,重点支持:对海洋经济有重大带动作用的海洋生物、海洋油气勘探开发、海水利用、海洋监测、深海探测等技术的研究开发。实施海洋人才战略,培养海洋科技人才、经营管理人才和高素质的海洋产业大军。
在大洋协会“十五”期间的“持续开展深海勘查、大力发展深海技术、适时建立深海产业”的工作方针的继续指导下,拟重点发展以下主要研发任务:
1、建立海洋勘探技术体系,成为全国海洋技术的研发中心
2、建立国际合作与资源共享的平台
紧跟国际勘查技术前沿,广泛开展国际合作,建立调查船、调查技术设备合作开发平台。
3、深海勘查技术的延拓
将深海勘查技术应用到水下勘查技术,进行通用海洋技术的开发。追踪海洋科技国际前沿领域中的新技术研究进展,结合区域海洋资源环境状况,通过技术集成与创新,培植海洋勘查新技术和新产业。拓宽大洋协会的职能。
4、先进调查船建设
继续完善“大洋一号”调查技术系统。鉴于大洋协会目前和将来会承担越来越多的科研调查任务,建议大洋协会在“十一五”期间规划建造一条新的科学考察船——“大洋二号”科学考察船。
5、调查设备系统集成与信息融合技术开发
在“大洋一号”网络系统基础之上,将地质、地球物理、地球化学、水文气象、生物、工程地质等各种地形、地层、海水、大气信息、遥感进行信息融合和可视化,为科学考察提供生动直观的手段。使“大洋一号”考察船的各项调查任务高效综合和调查水平的国际化。开发多种调查设备的集成技术和信息融合、信息提取技术。
6、关键/特殊调查技术研发
通过对“十一五”大洋资源调查任务的技术需求,确立关键/特殊调查技术的研发。拟重点进行:
海底探测取样技术的研发
深海传感器技术的研究与开发
水下潜器与配套技术研发
深海技术标准化质量体系
海底载人活动研究与海底表面下探测技术研究
7、加强科学实验室和科学实验技术建设
强化调查船实验设备和陆地实验室设备的装备、管理和能力建设。加强科学实验技术发展。
8、勘查技术的产业化
通过引进、消化、自我维护、仿制、关键技术引进,系统集成,开发核心技术、自我研制、提高大洋协会持续发展能力和国际竞争力。集中国内深海技术研究、开发力量和成果,形成一个辐射全国的深海技术产业化孵化基地。作为大洋协会的技术支撑点,培育协会自身发展能力,发展中国深海技术和民族深海产业,实现中国大洋协会的第二次创业,使大洋协会在资源上为国家圈地的同时,在国际深海技术上能力争占领制高点。
9、人才队伍培养
通过大洋任务和国际合作,定期对技术骨干进行业务培训、技术交流、学术访问,建立一支高素质稳定的属于大洋协会的深海科研技术骨干队伍。
(陶春辉)
摘自《国际海底开发动态》2004年第一期《战略论坛》