先进设备支撑深海考古！广州海洋科研能力走向世界一流
先进设备支撑深海考古！广州海洋科研能力走向世界一流
深水考古发掘的背后，是我国海洋尖端科技的大幅进步。广州海洋地质调查局（以下简称“广州海洋局”）将派出科考船，搭载着我国自主研发的首台4500米级有缆深海遥控作业系统（ROV）“海马”号、6000米级无缆无人自主潜航器（AUV）等系列深海装备，在珠江口外海域对一艘明代沉船进行系统性考察。考察航次相关设备的研发和准备工作正如火如荼进行中。相关技术负责人向记者介绍了广州在深海考古以及其他深海科研领域的创新力量。
有缆深海遥控作业系统（ROV）“海马”号
古船魅影，深海寻踪。近年来，考古人员发现，作为“海上丝绸之路”起点的广州，在前往东南亚地区的古代商业航线之下，有不少船只埋藏在伸手不见五指的深海中。
深海，通常是指200米以下的水域，是一片低温、高压、常年暗无天日的深邃之地。在这样的极端环境下，发现沉船并安全打捞出船上的文物，在以往属于天方夜谭。但如今，依靠高科技设备的帮助，深海考古正成为现实。
广州海洋局在深海搜索到的部分文物
2022年9月和2023年9月，广州海洋局分别在南海东沙海域与神狐海域水深约300米处发现了两处沉船遗址，获取了部分文物样品。经国家文物局考古研究中心和广东省文物考古研究院专家初步鉴定，两处均为明代沉船遗址。下一步，广州海洋局将带领全新打造的深海利器，对神狐海域沉船进行系统性考古研究。
深海AUV：
“化零为整”编制海底航海图
广州海洋局方法所高级工程师冯强强表示，深海考古，首先是要确定沉船和文物分布的范围。这时，广州海洋局首台根据海洋地质作业需求定制化设计的6000米级AUV就能派上用途。
冯强强介绍，广州海洋局的AUV续航能力能达到40小时。根据前期考察，他们发现有一艘沉船的埋深大概为350~500平方米。利用这台AUV，未来经过持续两天的声学扫描，基本就可以精准定位文物的分布范围，构建出一套沉船文物的“三维数字孪生模型”。数字孪生模型不仅让考古人员了解文物所在位置的状况，还为接下来其他科学仪器的行进路线提供规划依据。
无缆无人自主潜航器（AUV）
深海ROV：
超柔性机械手轻抓轻放
AUV完成使命后，“主角”4500米级“海马”号ROV（有缆无人遥控潜水器）便可以开启它的深海考古之旅。
近日，在广州海洋局科考队员的带领下，记者登上了“海洋地质六号”科考船，实地见到停靠在甲板上检修的“海马”号。这台机器整体重量为6吨左右，长3米，高2.2米，宽1.8米，尽管在甲板上显得有点笨重，但在水下，依托本体浮材和4个垂直推进器，“海马”号能基本保持零浮力状态，还有4个水平推进器，可以帮助它在深水中游动。
机械手搜寻文物
配置金属锌耐腐蚀
深海环境往往高盐、高压、低温，对设备材料构成很大的考验。冯强强告诉记者，“海马”号上几乎所有装置都拥有高强度抗压能力；而为了防止海水锈蚀，“海马”号会装上化学性质比较活跃的金属锌。这样，海水就会先锈蚀锌，从而保护其他部件；另外，每次上岸，科研人员都会对“海马”号进行淡水冲洗。
“蘑菇头”接“脐带缆”连接母船
“海马”号的顶端有一个“蘑菇头”，“蘑菇头”外接一条长长的缆绳，连接船舶和“海马”号，通过缆绳内的光纤、电线等，母船上的科研人员便能实时看到“海马”号高清摄像机拍摄的海底画面，并即时进行相关操控。
因为这条缆绳关系重大，犹如连接母亲和婴儿的脐带，科研人员形象地称之为“脐带缆”，有了它，“海马”号便可以24小时不间断地进行海底作业。
高清、广角摄影设备
“海马”号配有广角摄像机、高清摄像机（如图）和照明设备。冯强强告诉记者，为了这次深海考古，“海马”号全新升级了高清摄像机，画质达到8K，从而实现水下高清晰度的拍摄，为精准操作提供更理想的视觉环境。
有效利用采样篮空间
尽管“海马”号下方装有采样篮，但容量比较有限。冯强强透露，为了安全获得更多文物，团队设计了两套方案。一是对采样篮进行柔性改造，将文物放入采样篮，之后与“海马”号一起回到水面；第二套方案是同步在相关海域下沉一个大型采样设备。“海马”号搜集到文物后，统一放入采样设备中，再由采样设备带回水面。
灵活机械手防止掐碎文物
“海马”号前端有两个灵敏度极高的灵活机械手。2018年，“海马”号的机械手曾与我国另一艘“深海勇士”号载人潜水器的机械手，在1410米深海完成国旗交接仪式。当时，“深海勇士”号机械手紧握国旗传递给“海马”号，“海马”号则稳稳地接住了国旗，赢得了船上科研人员的热烈掌声。
但面对深海考古的新任务，机械手不仅需要有精度，更需要轻柔并握得住文物。冯强强表示，广州海洋局联合浙江大学开发完成了一款柔性机械手，主要由硅胶等柔性材质构成，不但能准确抓取文物，内部还装有力度传感器，船上人员可以把控手指的实施力度，以防把文物按碎。操作时，“海马”号会一手取样，另一只手紧紧握着一个网兜。柔性机械手握住文物后，就放到网兜里。
“目前，柔性机械手已在实验室条件内取得成功，我们也将在下一次任务中首次实践它在实际作业中的效果。”冯强强说。
2024广州新质生产力
广州海洋科研能力走向世界一流
聚集58个涉海科研机构、42个省部级以上海洋科学实验室
汇聚10个国家级海洋科技创新平台
拥有海洋领域两院院士7位，18所高校设立涉海专业
广州海洋科研设备的水平也保持着世界领先地位。即将建成入列的“梦想”号将成为全球最先进的大洋钻探船，设计排水量达4.25万吨，续航能力达到15000海里，具备全球海域无限航区作业能力和超过11000米的钻探能力，“梦想”号上还建有全球面积最大（超3000平方米）、功能最全、流程最优的船载实验室，在船上就可进行基础地质、微生物、海洋科学等九大领域的研究。
“梦想”号大洋钻探船
冷泉的研究、冷泉装置的建设和使用，将为可燃冰开发提供全生命周期的观测、为人类安全、环保、经济、科学地利用可燃冰资源提供基础保障。此外，研究冷泉还将为人类探索地球生命起源起到重要作用。
除了深海考古，“海马”号ROV、6000米级AUV等广州深海科研设备还有很多“主业”，比如建设冷泉生态系统装置、可燃冰探查、大洋矿产调查等。