Sebagai salah satu dari dua infrastruktur ilmiah dan teknologi nasional utama dalam sistem platform inovasi sains dan teknologi "5+0+N" Guangzhou, Perangkat Penelitian Ekosistem Mata Air Dingin (selanjutnya disebut sebagai "Perangkat Mata Air Dingin") baru-baru ini memulai pembangunan. Fasilitas ini dipimpin oleh Institut Oseanologi Laut Cina Selatan dari Akademi Ilmu Pengetahuan Cina dan melakukan konstruksi, dan direncanakan akan selesai dalam 0 tahun. Mengapa negara bersedia berinvestasi begitu banyak dalam desain dan konstruksi pabrik mata air dingin? Apa kegunaan ilmiah dari tiga bagian utama perangkat, yaitu "laboratorium sub-kapal selam", "sub-keseluruhan simulasi kesetiaan", dan "sub-keseluruhan pendukung"? Dalam edisi Science and Technology Weekly ini, kita akan mengetahuinya.

Skor analog Fidelity secara keseluruhan

Mensimulasikan lingkungan laut dalam di laboratorium darat

Komponen simulasi kesetiaan dari pabrik rembesan dingin adalah satu-satunya laboratorium yang dibangun di darat, yang akan membangun perangkat eksperimental terbesar di dunia untuk simulasi ekosistem rembesan dingin dan penambangan akumulasi es yang mudah terbakar, dan mensimulasikan lingkungan laut dalam di laboratorium untuk mempelajari ekosistem rembesan dingin.

Zhang Xin, anggota Komite Pengguna Perangkat Riset Ekosistem Mata Air Dingin dari Institut Oseanologi Akademi Ilmu Pengetahuan China, mengatakan kepada wartawan: "Simulasi kesetiaan sebenarnya untuk membawa kembali sampel keseluruhan ekosistem mata air dingin ke laboratorium darat secara utuh, dan membawa kembali lumpur, air, organisme, mikroorganisme, ekosistem, dan es yang mudah terbakar di ekosistem mata air dingin dengan cara 'kesetiaan'." Selain memastikan suhu dan tekanan dalam proses ini tetap konstan, setelah pindah ke laboratorium darat, laboratorium juga akan mensimulasikan lingkungan laut dalam suhu rendah dan bertekanan tinggi, sehingga dapat mengolah dan mengamati ekosistem rembesan dingin dalam waktu yang lama. ”

Zhang Xin memperkenalkan bahwa setelah ekosistem mata air dingin dipindahkan ke laboratorium simulasi kesetiaan, para eksperimen dapat mengubah lingkungan laboratorium secara keseluruhan untuk mengamati di mana batas ekosistem mata air dingin berada. Misalnya, meningkatkan kadar metana ke tingkat yang sangat tinggi, atau menurunkannya ke tingkat yang sangat rendah, atau mengubah nilai pH air, mengubah suhu, dll., untuk melihat bagaimana perubahan di lingkungan eksternal ini akan mempengaruhi ekosistem rembesan dingin di laboratorium. "Apakah itu dapat menahan perubahan ini, dan sejauh mana, sangat penting bagi kami untuk mengeksploitasi dan memanfaatkan sumber daya seperti es yang mudah terbakar."

Feng Jingchun, kepala teknolog perangkat rembesan dingin, memperkenalkan bahwa simulasi kesetiaan terutama dibagi menjadi dua bagian: kapsul rembesan dingin dan kapsul es yang mudah terbakar, di antaranya, badan air kapsul rembesan dingin setinggi 6 meter, dan bagian dalam kapsul es yang mudah terbakar setinggi 0,0 meter.

Laboratorium kapal selam dibagi menjadi beberapa kelompok

Beberapa teknologi pendukung kehidupan mirip dengan stasiun luar angkasa

Dalam instalasi rembesan dingin, laboratorium bawah laut terutama terdiri dari laboratorium yang dapat ditempatkan di laut dalam untuk waktu yang lama. Bagian dalam laboratorium kapal selam terdiri dari 5 cangkang tahan tekanan paduan titanium yang dihubungkan secara seri, dengan kedalaman kerja maksimum 0 meter, perpindahan sekitar 0 ton, dan maksimal 0 personel (0 pilot, 0 peneliti ilmiah). Selain itu, laboratorium kapal selam juga dilengkapi dengan kompartemen baterai, kabin observasi in-situ, dan modul konversi basah-kering. 0 bola tandem ini memiliki fungsi yang berbeda, termasuk kabin eksperimen ilmiah, modul kontrol navigasi dan operasi, kabin deteksi multi-fungsi, kabin hidup personel, kabin mesin listrik dan tambahan.

Reporter mengetahui bahwa sebelumnya, untuk mencapai kedalaman maksimum 2000 meter di dasar laut untuk waktu yang lama, para peneliti telah melakukan banyak verifikasi eksperimental, dan telah menerobos persiapan bahan skala besar paduan titanium, pembentukan presisi tinggi cangkang bulat paduan titanium besar, pengelasan pelat tebal paduan titanium yang efisien dan andal dan teknologi utama lainnya, dan memverifikasi keamanan struktural dan proses pembuatan bola ini.

Lab bawah laut juga dilengkapi dengan beberapa cangkang kompartemen baterai, dan baterai lithium-ion di kompartemen baterai akan memberikan daya dan daya ke lab. Tempat tinggal jangka panjang di laut dalam mengedepankan persyaratan tinggi untuk kinerja dan keamanan baterai lithium. Saat ini, modul baterai lithium-ion toleran tekanan basah yang direncanakan oleh laboratorium kapal selam telah diverifikasi dengan eksperimen pengisian dan pemakaian yang aman di Deep Sea Warrior and Struggler.

Untuk memastikan bahwa peneliti ilmiah dapat melarikan diri dengan cepat di lingkungan darurat, laboratorium kapal selam telah merumuskan rencana penyelamatan darurat yang ganda, memadai, dan sistematis. Misalnya ada ruang pelarian darurat di atas laboratorium kapal selam, ruang pelarian dapat mengangkut 3 orang, di lingkungan yang terbatas, ruang pelarian ini dapat memberikan udara tidak kurang dari 0 jam, setelah personel melarikan diri ke laut, ruang pelarian juga disiapkan dengan air tawar dan makanan 0 hari, sehingga mereka dapat menunggu penyelamatan.

“在这个海底实验室内，供氧、供水、二氧化碳消除方案等相关的生命支持系统均借鉴了潜艇和空间站的相关技术，它也可以类比作一个海底‘空间站’。”张鑫说，“冷泉生态系统最早发现于20世纪70年代的墨西哥湾，在没有阳光的深海，它颠覆了‘万物生长靠太阳’的一般认知，这个系统主要依靠海底的甲烷、硫化氢等物质提供能量。它是如何形成，又是如何运作的，国际上虽然有很多科学家都在开展研究工作，但因缺乏深海原位实验室，科学家一直无法掌握其形成过程与机制，因此，冷泉装置才必须建立这一海底实验室，方便科学家原位进行观察。”

"Di masa depan, di laboratorium bawah laut ini, kita tidak hanya dapat mengatur para ilmuwan untuk bekerja di dasar laut, tetapi juga mengatur beberapa eksperimen ilmiah yang sepenuhnya dikendalikan oleh mesin, dan para ilmuwan hanya perlu pergi ke dasar laut secara teratur untuk mengamati kemajuan percobaan." Zhang Xin mengatakan bahwa saat ini, kedalaman kerja akhir laboratorium kapal selam adalah 1800 meter, sedangkan di Laut Cina Selatan, kedalaman area rembesan dingin yang diketahui adalah antara 0 dan 0 meter, "Laboratorium kapal selam bergerak, dan dapat dikerahkan di lokasi yang berbeda sesuai dengan kebutuhan percobaan." Oleh karena itu, laboratorium kapal selam bergerak ini dapat mencapai cakupan dasar rembesan dingin kapal selam di Laut Cina Selatan. ”

Dukungan jaminan dibagi menjadi umum

Dukungan permukaan untuk kapal induk untuk dibawa dan menerima

Dukungan terutama terdiri dari dua bagian: kapal induk dukungan permukaan, R&D dan pusat manajemen cerdas. Kapal induk pendukung permukaan memiliki fungsi laboratorium kapal selam, transportasi dan pelepasan laut, dukungan permukaan dan bawah air yang komprehensif, dan penyelamatan darurat personel. Pusat R&D dan manajemen pintar terutama mencakup data ilmiah dan pusat layanan sampel, pusat pengiriman pintar, dll. Bertanggung jawab atas operasi harian dan manajemen pemeliharaan peralatan pegas dingin, komando jarak jauh saat pergi ke laut, dll.

Zhang Xin memperkenalkan bahwa di laut, laboratorium kapal selam dan kapal induk pendukung yang terletak di permukaan laut saling bergantung dan terhubung satu sama lain, dan kapal induk dapat membawa laboratorium kapal selam ke lokasi yang relevan, dan kemudian laboratorium akan diturunkan ke dasar laut untuk mewujudkan pengumpulan dan pelepasan laboratorium kapal selam.

Ketika laboratorium bawah laut perlu tinggal di tempat untuk waktu yang lama, laboratorium bawah laut dapat mengisi ulang di bawah air dan dapat mengangkut kembali para ilmuwan dan sampel kunci dengan kapal selam berawak. "Kapal induk sebenarnya adalah laboratorium, dan ada banyak eksperimen yang dapat dibawa kembali ke kapal untuk dilakukan terlebih dahulu, seperti penanda tanda tangan dan pengeditan gen dari beberapa organisme musim semi dingin."

Unit rembesan dingin digunakan dalam berbagai aplikasi

Dari sudut pandang penelitian ilmiah, perangkat rembesan dingin memainkan peran penting dalam mempelajari asal usul kehidupan di Bumi. Dari sudut pandang industri, konstruksi dan pengoperasian pabrik mata air dingin akan memainkan peran positif dalam mempromosikan pengembangan industri seperti industrialisasi es yang mudah terbakar, pemanfaatan sumber daya hayati laut, dan pembuatan peralatan kelautan, dan dapat sangat meningkatkan kemampuan inovasi ilmiah dan teknologi laut dalam China. Misalnya, perangkat rembesan dingin dapat membantu manusia memahami perubahan lingkungan dan efek ekologis dari es yang mudah terbakar sebelum, selama, dan setelah penambangan, dan membantu pengembangan hijau dan pemanfaatan es yang mudah terbakar. Perangkat pegas dingin akan secara mendalam mengungkapkan mekanisme penyerapan karbon biologis dari sintesis energi kimia, menyaring strain efisiensi tinggi, dan membantu mencapai tujuan "karbon ganda".

Selain itu, teknologi eksperimental tempat tinggal berawak jangka panjang in-situ laut dalam dapat diterapkan pada konstruksi peralatan tempat tinggal laut dalam dari garis keturunan yang berbeda, dan akan banyak digunakan dalam pengembangan minyak dan gas laut dalam, nodul besi-mangan dan sumber daya mineral lainnya di masa depan.

Feng Jingchun memperkenalkan bahwa perangkat pegas dingin melibatkan penelitian mutakhir di banyak bidang seperti asal usul kehidupan, peralatan lepas pantai, energi bawah laut, data besar, dan ekologi lingkungan. Di masa depan, Guangzhou, sebagai pembawa penting inovasi ilmiah dan teknologi internasional, juga akan menggunakan perangkat pegas dingin untuk melaksanakan proyek ilmiah besar internasional yang relevan, dan mengundang ilmuwan internasional top untuk menemukan dan memecahkan masalah ilmiah terkait.

Memasuki laboratorium bawah laut harus melewati penghalang psikologis

Laboratorium kapal selam seperti stasiun luar angkasa, jadi persiapan apa yang perlu dilakukan peneliti untuk memasuki laboratorium kapal selam, dan apakah mereka perlu melalui pelatihan khusus?

Menurut Feng Jingchun, saat ini, yang diwakili oleh "Jiaolong", teknologi penyelaman dalam berawak China telah sangat matang. Lingkungan hidup di laboratorium kapal selam berada pada suhu kamar, tekanan atmosfer dan kering, yang tidak berbeda dengan laboratorium darat biasa, kecuali ruangnya akan lebih sempit daripada laboratorium darat.

Di dasar laut, para ilmuwan tidak perlu khawatir tentang kerusakan radiasi seperti astronot, dan mereka tidak perlu khawatir tentang tanpa bobot. "Bagi para ilmuwan, yang mereka butuhkan adalah pelatihan psikologis, dan kami juga akan memiliki pelatihan yang sesuai, dan setelah menerima pelatihan psikologis yang relevan, mereka umumnya dapat mencapai tempat tinggal jangka panjang di dasar laut." Kata Feng Jingchun.

Apa itu mata air dingin? Ekosistem yang diberkati metana

"Rembesan dingin" mengacu pada aktivitas gas seperti metana, hidrogen sulfida dan karbon dioksida di bawah dasar laut yang meluap ke air laut yang didorong oleh perubahan struktur atau tekanan geologis. Ekosistem rembesan dingin mengacu pada penggunaan zat kimia yang diresap keluar oleh organisme laut sebagai energi untuk sintesis energi kimia, dan berkembang menjadi ekosistem unik di dunia dasar laut yang gelap, dengan karakteristik fisik dan kimia seperti kegelapan, tekanan tinggi, dan oksigen rendah, dan menggunakan metana yang terurai oleh es yang mudah terbakar sebagai elemen sumber, yang tumbuh subur tanpa henti melalui sintesis kemoenergi, dan dikenal sebagai "oasis laut dalam". Oleh karena itu, ada hubungan kopling yang kuat antara ekosistem rembesan dingin dan es yang mudah terbakar di dasar laut.

Rembesan dingin menyediakan sumber karbon dan energi untuk kemoautotrof, mempertahankan biota rembesan dingin berdasarkan kemoautotrof sebagai rantai makanan, dan menjadi produsen utama. Atas dasar ini, cacing tubular, kerang, kerang, krustasea, polychaetes, bintang laut, bulu babi, kepiting, karang air dingin, ikan, dan metazoa lainnya dibiakkan untuk membentuk satu set lengkap ekosistem laut dalam berdasarkan kemonutrien. Saat ini, para ilmuwan telah menemukan lebih dari 600 spesies organisme dalam ekosistem rembesan dingin.

Ekosistem mata air dingin membawa kode siklus karbon di bagian dalam bumi, dan merupakan tempat strategis untuk mempelajari mekanisme adaptasi kehidupan di lingkungan ekstrem dan mengeksplorasi sumber daya hayati baru. Studi tentang ekosistem rembesan dingin adalah titik masuk terbaik untuk pengembangan hijau sumber daya laut dalam seperti es yang mudah terbakar dan penelitian ilmiah laut dalam. Perangkat rembesan dingin akan memberikan perspektif baru dan sarana teknis untuk studi ekosistem rembesan dingin, mempercepat kemajuan penelitian ilmiah di bidang terkait, dan menetapkan tolok ukur baru untuk penelitian di bidang ilmu dan teknologi kelautan.

Para ilmuwan memecahkan perbatasan

Zhao Bin, direktur departemen sains dan teknologi Survei Geologi Kelautan Guangzhou: Guangzhou telah dua kali mencoba menambang es yang mudah terbakar

Cadangan es yang mudah terbakar di Laut Cina Selatan sangat melimpah, dan Survei Geologi Kelautan Guangzhou telah berhasil menyelesaikan dua putaran penambangan uji es yang mudah terbakar di Laut Cina Selatan dalam 2020 dan 0 tahun.

Zhao Bin, direktur sains dan teknologi Departemen Sains dan Teknologi Survei Geologi Kelautan Guangzhou, memperkenalkan bahwa putaran pertama produksi uji coba dalam 12 tahun menciptakan dua rekor dunia untuk durasi produksi uji coba dan total produksi gas, dan putaran kedua produksi uji coba mencetak rekor dunia baru untuk rata-rata produksi gas harian dan total produksi gas. Hal ini semakin meningkatkan posisi "terkemuka" internasional Tiongkok di bidang inovasi sains dan teknologi es yang mudah terbakar, membentuk 0 teknologi utama, mengembangkan 0 peralatan inti, dan awalnya membangun sistem peralatan teknis untuk eksplorasi dan pengembangan es yang mudah terbakar di laut dalam.

"Tujuan kami adalah untuk mencapai penambangan industri es yang mudah terbakar sesegera mungkin," kata Zhao. Produksi percobaan 2020 tahun adalah penambangan sumur vertikal eksplorasi, dan produksi percobaan 0 tahun adalah penambangan sumur horizontal eksperimental, dan pada langkah selanjutnya, produksi percobaan kami akan mengeksplorasi model baru, yang juga merupakan langkah penting sebelum industrialisasi es yang mudah terbakar. ”

Teks/Wu Wei

(Harian Guangzhou)