باعتبارها واحدة من البنيتين التحتية العلمية والتكنولوجية الوطنية الرئيسية في نظام منصة الابتكار العلمي والتكنولوجي "5 + 0 + N" في قوانغتشو ، بدأ جهاز أبحاث النظام البيئي للزنبرك البارد (المشار إليه فيما يلي باسم "معدات الزنبرك البارد") في البناء مؤخرا. يقود المنشأة معهد بحر الصين الجنوبي لعلم المحيطات التابع للأكاديمية الصينية للعلوم ويتولى البناء ، ومن المخطط أن يكتمل في غضون 0 عام. لماذا الدولة على استعداد للاستثمار كثيرا في تصميم وبناء محطات الينابيع الباردة؟ ما هي الاستخدامات العلمية للأجزاء الرئيسية الثلاثة للجهاز ، وهي "مختبر الغواصات الفرعي العام" و "درجة الدقة الفرعية بشكل عام" و "دعم الفرع العام"؟ في هذا العدد من مجلة العلوم والتكنولوجيا الأسبوعية ، سنكتشف ذلك.

درجات فئة الإخلاص بشكل عام

محاكاة بيئة أعماق البحار في مختبر بري

إن دقة محطة التسرب البارد هي المختبر الوحيد الذي تم بناؤه على الأرض ، والذي سيبني أكبر نظام بيئي للتسرب البارد على نطاق واسع في العالم وجهاز تجريبي لمحاكاة تعدين تراكم الجليد القابل للاحتراق ، ويحاكي بيئة أعماق البحار في المختبر لدراسة النظام البيئي للتسرب البارد.

قال تشانغ شين ، عضو لجنة مستخدم جهاز أبحاث النظام البيئي للينابيع الباردة من معهد علم المحيطات التابع للأكاديمية الصينية للعلوم ، للصحفيين: "إن درجة الدقة الإجمالية هي في الواقع إعادة العينة الإجمالية للنظام البيئي للينابيع الباردة إلى المختبر البري سليمة ، وإعادة الطين والماء والكائنات الحية والكائنات الحية الدقيقة والنظم البيئية والجليد القابل للاحتراق وما إلى ذلك في النظام البيئي للينابيع الباردة بطريقة "الإخلاص". بالإضافة إلى ضمان بقاء درجة الحرارة والضغط في هذه العملية ثابتين ، بعد الانتقال إلى المختبر البري ، سيحاكي المختبر أيضا بيئة درجات الحرارة المنخفضة والضغط العالي في أعماق البحار ، وذلك لزراعة ومراقبة النظام البيئي للتسرب البارد لفترة طويلة. ”

قدم تشانغ شين أنه بعد نقل النظام البيئي للينابيع الباردة إلى مختبر محاكاة الإخلاص ، يمكن للمجربين تغيير البيئة العامة للمختبر لمراقبة حدود النظام البيئي للينابيع الباردة. على سبيل المثال ، زيادة مستوى الميثان إلى مستوى عال جدا ، أو خفضه إلى مستوى منخفض جدا ، أو تغيير قيمة الأس الهيدروجيني للماء ، وتغيير درجة الحرارة ، وما إلى ذلك ، لمعرفة كيف ستؤثر هذه التغييرات في البيئة الخارجية على النظام البيئي للتسرب البارد في المختبر. "ما إذا كان بإمكانه تحمل هذا التغيير ، وإلى أي مدى ، من المهم جدا بالنسبة لنا استغلال واستخدام الموارد مثل الجليد القابل للاحتراق."

قدم فنغ جينغتشون ، كبير تقنيي جهاز التسرب البارد ، أن درجة الدقة مقسمة بشكل أساسي إلى جزأين: كبسولة التسرب البارد وكبسولة الجليد القابلة للاحتراق ، من بينها ، يبلغ ارتفاع الجسم المائي لكبسولة التسرب البارد 6 متر ، ويبلغ ارتفاع الجزء الداخلي من كبسولة الثلج القابلة للاحتراق 0.0 متر.

تنقسم مختبرات الغواصات إلى مجموعات

العديد من تقنيات دعم الحياة مشابهة لتلك الموجودة في المحطة الفضائية

يتكون مختبر قاع البحر بشكل أساسي من مختبر يمكن أن يتمركز في أعماق البحار لفترة طويلة. يتكون الجزء الداخلي من مختبر الغواصة من 5 قذائف مقاومة للضغط من سبائك التيتانيوم متصلة في سلسلة ، بعمق عمل أقصى يبلغ 0 متر ، وإزاحة حوالي 0 طن ، وبحد أقصى 0 فرد (0 طيار ، 0 باحث علمي). بالإضافة إلى ذلك ، تم تجهيز مختبر الغواصات أيضا بحجرة بطارية وكابينة مراقبة في الموقع ووحدة تحويل رطبة وجافة. هذه المجالات الترادفية 0 لها وظائف مختلفة ، بما في ذلك كابينة التجربة العلمية ، وكابينة التحكم في الملاحة والتشغيل ، وكابينة الكشف متعددة الوظائف ، وكابينة معيشة الأفراد ، وغرفة المحرك الكهربائي والمساعدة.

علم المراسل أنه في السابق ، من أجل تحقيق أقصى عمق يبلغ 2000 متر في قاع البحر لفترة طويلة ، قام الباحثون بالكثير من التحقق التجريبي ، واخترقوا تحضير مواد سبائك التيتانيوم واسعة النطاق ، والتشكيل عالي الدقة للأغلفة الكروية الكبيرة من سبائك التيتانيوم ، واللحام الفعال والموثوق به للألواح السميكة من سبائك التيتانيوم وغيرها من التقنيات الرئيسية ، والتحقق من السلامة الهيكلية وعملية التصنيع لهذه المجالات.

تم تجهيز المختبر تحت سطح البحر أيضا بأغلفة متعددة لحجرة البطارية ، وستوفر بطاريات الليثيوم أيون في حجرة البطارية الطاقة والطاقة للمختبر. تضع الإقامة طويلة الأمد في أعماق البحار متطلبات عالية لأداء وسلامة بطاريات الليثيوم. في الوقت الحاضر ، تم التحقق من وحدات بطارية الليثيوم أيون التي تتحمل الضغط الرطب والمخطط لاستخدامها في مختبر الغواصات من خلال تجارب الشحن والتفريغ الآمن في Deep Sea Warrior and Fightr.

من أجل ضمان أن الباحثين العلميين يمكنهم الهروب بسرعة في بيئة الطوارئ ، صاغ مختبر الغواصات خطة إنقاذ طارئة متعددة وكافية ومنهجية. على سبيل المثال ، توجد غرفة هروب للطوارئ فوق مختبر الغواصة ، ويمكن لغرفة الهروب أن تحمل 3 شخص ، في بيئة ضيقة ، يمكن أن توفر غرفة الهروب هذه ما لا يقل عن 0 ساعة من الهواء ، بعد هروب الأفراد إلى البحر ، يتم إعداد غرفة الهروب أيضا ب 0 يوم من المياه العذبة والطعام ، حتى يتمكنوا من انتظار الإنقاذ.

“在這個海底實驗室內，供氧、供水、二氧化碳消除方案等相關的生命支持系統均借鑒了潛艇和空間站的相關技術，它也可以類比作一個海底‘空間站’。”張鑫說，“冷泉生態系統最早發現於20世紀70年代的墨西哥灣，在沒有陽光的深海，它顛覆了‘萬物生長靠太陽’的一般認知，這個系統主要依靠海底的甲烷、硫化氫等物質提供能量。它是如何形成，又是如何運作的，國際上雖然有很多科學家都在開展研究工作，但因缺乏深海原位實驗室，科學家一直無法掌握其形成過程與機制，因此，冷泉裝置才必須建立這一海底實驗室，方便科學家原位進行觀察。”

"في المستقبل ، في هذا المختبر تحت سطح البحر ، لا يمكننا فقط ترتيب العلماء للعمل في قاع البحر ، ولكن أيضا ترتيب بعض التجارب العلمية التي يتم التحكم فيها بالكامل بواسطة الآلات ، ويحتاج العلماء فقط إلى الذهاب إلى قاع البحر بانتظام لمراقبة تقدم التجربة." قال تشانغ شين إنه في الوقت الحالي ، يبلغ عمق العمل النهائي لمختبر الغواصة 1800 متر ، بينما في بحر الصين الجنوبي ، يتراوح العمق المعروف لمنطقة التسرب البارد بين 0 و 0 متر ، "مختبر الغواصات متحرك ، ويمكن نشره في مواقع مختلفة وفقا لاحتياجات التجربة". لذلك ، يمكن لمختبر الغواصات المتنقل هذا تحقيق تغطية أساسية للتسربات الباردة للغواصات في بحر الصين الجنوبي. ”

ينقسم دعم الضمان إلى عام

الدعم السطحي للسفينة الأم لحملها واستلامها

يتكون الدعم بشكل أساسي من جزأين: السفينة الأم لدعم السطح ، والبحث والتطوير ومركز الإدارة الذكي. تتميز السفينة الأم للدعم السطحي بوظائف مختبر الغواصات ، والنقل البحري والإفراج عنه ، والدعم السطحي وتحت الماء الشامل ، والإنقاذ في حالات الطوارئ للأفراد. يشتمل مركز البحث والتطوير والإدارة الذكية بشكل أساسي على البيانات العلمية ومركز خدمة العينة ، ومركز الإرسال الذكي ، وما إلى ذلك. مسؤول عن إدارة التشغيل والصيانة اليومية لمعدات الزنبرك البارد ، والقيادة عن بعد عند الذهاب إلى البحر ، إلخ.

قدم تشانغ شين أنه في البحر ، يعتمد مختبر الغواصة والسفينة الأم الداعمة الموجودة على سطح البحر على بعضهما البعض ويرتبطان ببعضهما البعض ، ويمكن للسفينة الأم حمل مختبر الغواصة إلى الموقع ذي الصلة ، وبعد ذلك سيتم إنزال المختبر إلى قاع البحر لتحقيق جمع ومختبر الغواصة وإصداره.

عندما يحتاج مختبر تحت سطح البحر إلى البقاء في الموقع لفترة طويلة ، يمكن للمختبر تحت سطح البحر إعادة الشحن تحت الماء ويمكنه نقل العلماء والعينات الرئيسية بواسطة غواصة مأهولة. "السفينة الأم هي في الواقع مختبر ، وهناك العديد من التجارب التي يمكن إعادتها إلى السفينة للقيام بها أولا ، مثل علامات التوقيع والتحرير الجيني لبعض كائنات الربيع الباردة."

تستخدم وحدات التسرب البارد في مجموعة واسعة من التطبيقات

من وجهة نظر البحث العلمي ، يلعب جهاز التسرب البارد دورا مهما في دراسة أصل الحياة على الأرض. من وجهة نظر صناعية ، سيلعب بناء وتشغيل مصنع الينابيع الباردة دورا إيجابيا في تعزيز تطوير الصناعات مثل تصنيع الجليد القابل للاحتراق ، واستخدام الموارد البيولوجية البحرية ، وتصنيع المعدات البحرية ، ويمكن أن يعزز بشكل كبير قدرات الابتكار العلمي والتكنولوجي في الصين في أعماق البحار. على سبيل المثال ، يمكن أن يساعد جهاز التسرب البارد البشر على فهم التغيرات البيئية والتأثيرات البيئية للجليد القابل للاحتراق قبل وأثناء وبعد التعدين ، والمساعدة في التنمية الخضراء واستخدام الجليد القابل للاحتراق. سيكشف جهاز الزنبرك البارد بعمق عن آلية عزل الكربون البيولوجي لتخليق الطاقة الكيميائية ، ويفحص السلالات عالية الكفاءة ، ويساعد في تحقيق هدف "الكربون المزدوج".

بالإضافة إلى ذلك ، يمكن تطبيق التكنولوجيا التجريبية للإقامة المأهولة طويلة الأجل في أعماق البحار في الموقع لبناء معدات الإقامة في أعماق البحار من سلالات مختلفة ، وسيتم استخدامها على نطاق واسع في تطوير النفط والغاز في أعماق البحار ، وعقيدات الحديد والمنغنيز وغيرها من الموارد المعدنية في المستقبل.

قدم Feng Jingchun أن جهاز الزنبرك البارد يتضمن أبحاثا متطورة في العديد من المجالات مثل أصل الحياة ، والمعدات البحرية ، والطاقة البحرية ، والبيانات الضخمة ، والبيئة البيئية. في المستقبل ، ستستخدم قوانغتشو ، كناقل مهم للابتكار العلمي والتكنولوجي الدولي ، جهاز الزنبرك البارد لتنفيذ المشاريع العلمية الدولية الكبرى ذات الصلة ، ودعوة كبار العلماء الدوليين لاكتشاف وحل المشكلات العلمية ذات الصلة.

دخول المختبر تحت سطح البحر يجب أن يمر الحاجز النفسي

تشبه مختبرات الغواصات المحطات الفضائية ، فما هي الاستعدادات التي يحتاج الباحثون إلى القيام بها لدخول مختبر الغواصات ، وهل يحتاجون إلى الخضوع لتدريب خاص؟

وفقا ل Feng Jingchun ، في الوقت الحاضر ، ممثلة ب "Jiaolong" ، كانت تقنية الغوص العميق المأهولة في الصين ناضجة للغاية. البيئة المعيشية في مختبر الغواصة في درجة حرارة الغرفة والضغط الجوي والجافة ، والتي لا تختلف عن تلك الموجودة في المختبرات البرية العادية ، باستثناء أن المساحة ستكون أضيق من تلك الموجودة في المختبرات البرية.

في قاع البحر ، لا داعي للقلق بشأن الأضرار الإشعاعية مثل رواد الفضاء ، ولا داعي للقلق بشأن انعدام الوزن. "بالنسبة للعلماء ، ما يحتاجون إليه هو التدريب النفسي ، وسيكون لدينا أيضا تدريب مماثل ، وبعد تلقي التدريب النفسي ذي الصلة ، يمكنهم بشكل عام تحقيق إقامة طويلة الأمد في قاع البحر." قال فنغ جينغتشون.

ما هو الربيع البارد؟ النظم البيئية المباركة للميثان

تشير "التسربات الباردة" إلى نشاط الغازات مثل الميثان وكبريتيد الهيدروجين وثاني أكسيد الكربون تحت قاع البحر التي تفيض في مياه البحر مدفوعة بالتغيرات في التركيب الجيولوجي أو الضغط. يشير النظام البيئي للتسرب البارد إلى استخدام المواد الكيميائية التي تتسرب من الكائنات البحرية كطاقة لتخليق الطاقة الكيميائية ، ويتطور إلى نظام بيئي فريد في العالم المظلم لقاع البحر ، بخصائص فيزيائية وكيميائية مثل الظلام والضغط العالي والأكسجين المنخفض ، ويستخدم الميثان المتحلل بواسطة الجليد القابل للاحتراق كعنصر مصدر ، والذي يزدهر إلى ما لا نهاية من خلال تخليق الطاقة الكيميائية ، ويعرف باسم "واحة أعماق البحار". لذلك ، هناك علاقة اقتران قوية بين النظام البيئي للتسرب البارد والجليد القابل للاحتراق في قاع البحر.

توفر التسربات الباردة مصادر الكربون والطاقة للمواد الكيميائية ذاتية التغذية ، وتحافظ على الكائنات الحية المتسربة الباردة القائمة على الكائنات الكيميائية ذاتية التغذية كسلسلة غذائية ، وتصبح منتجين أساسيين. على هذا الأساس ، يتم تربية الديدان الأنبوبية والمحار وبلح البحر والقشريات ومتعددة الأشواك ونجم البحر وقنافذ البحر وسرطان البحر والشعاب المرجانية في المياه الباردة والأسماك وغيرها من الميتازوان لتشكيل مجموعة كاملة من النظم البيئية في أعماق البحار القائمة على المغذيات الكيميائية. حاليا ، وجد العلماء أكثر من 600 نوع من الكائنات الحية في النظام البيئي للتسرب البارد.

يحمل النظام البيئي للينابيع الباردة رمز دورة الكربون في الجزء العميق من الأرض ، وهو مكان استراتيجي لدراسة آلية التكيف مع الحياة في البيئات القاسية واستكشاف موارد بيولوجية جديدة. تعد دراسة النظام البيئي للتسرب البارد أفضل نقطة دخول للتنمية الخضراء لموارد أعماق البحار مثل الجليد القابل للاحتراق والبحث العلمي في أعماق البحار. سيوفر جهاز التسرب البارد وجهات نظر ووسائل تقنية جديدة لدراسة النظم البيئية للتسرب البارد ، وتسريع تقدم البحث العلمي في المجالات ذات الصلة ، ووضع معيار جديد للبحث في مجال العلوم والتكنولوجيا البحرية.

العلماء يفهمون الحدود

تشاو بين ، مدير قسم العلوم والتكنولوجيا في المسح الجيولوجي البحري في قوانغتشو: حاولت قوانغتشو مرتين تعدين الجليد القابل للاحتراق

احتياطيات الجليد القابلة للاحتراق في بحر الصين الجنوبي وفيرة للغاية ، وقد أكملت هيئة المسح الجيولوجي البحرية في قوانغتشو بنجاح جولتين من اختبار التعدين الجليدي القابل للاحتراق في بحر الصين الجنوبي في 2020 و 0 سنوات.

قدم تشاو بين ، مدير العلوم والتكنولوجيا في قسم العلوم والتكنولوجيا في منطقة قوانغتشو للمسح الجيولوجي البحري ، أن الجولة الأولى من الإنتاج التجريبي في 12 سنوات أنشأت رقمين قياسيين عالميين لمدة الإنتاج التجريبي وإجمالي إنتاج الغاز ، وسجلت الجولة الثانية من الإنتاج التجريبي رقما قياسيا عالميا جديدا لمتوسط إنتاج الغاز اليومي وإجمالي إنتاج الغاز. وقد عزز هذا المكانة "الرائدة" الدولية للصين في مجال علوم الجليد القابل للاحتراق والابتكار التكنولوجي ، وشكل 0 تقنيات رئيسية ، وطور 0 معدات أساسية ، وقام في البداية ببناء نظام معدات تقنية لاستكشاف وتطوير الجليد القابل للاحتراق في أعماق البحار.

قال تشاو: "هدفنا هو تحقيق التعدين الصناعي للثلج القابل للاحتراق في أسرع وقت ممكن". الإنتاج التجريبي لمدة 2020 عام هو تعدين آبار عمودي استكشافي ، والإنتاج التجريبي لمدة 0 عام هو تعدين تجريبي للآبار الأفقية ، وفي الخطوة التالية ، سيستكشف إنتاجنا التجريبي نموذجا جديدا ، وهو أيضا خطوة مهمة قبل تصنيع الجليد القابل للاحتراق. ”

نص / وو وي

(قوانغتشو ديلي)