技经观察丨深海前沿装备发展概述

当前，面对陆上和沿海资源日趋枯竭的局面，世界发展重心逐渐转向深海领域。但由于深海高压、黑暗、低温、高盐、剧毒等极端环境条件的限制，对深海资源的开发利用一直以来都存在着较大的限制。而随着现代化高新技术的进步和深海装备的飞速发展，大规模的深海资源开发利用成为了可能。作为深海开发的基础支撑，深海装备的种类繁多。其中，深海载人潜水器、深海空间站和水下机器人最具代表性，其水平可以体现出一个国家材料、控制、海洋学等领域的综合科技实力。多年以来，世界各主要国家纷纷在相关领域取得了一定的成就。

一、深海载人潜水器

作为国之重器，深海载人潜水器可以将科学研究人员、工程技术人员和各种机械电子装置快速、精确地运载到目标海底环境，是深海进入、探测、开发和保护的重要技术手段和装备，代表了海洋科技研发的制高点。早在20世纪60年代，世界各主要国家就开始在该领域开展前沿性研究。发展至今，中国、美国、法国、俄罗斯、日本等国已具备深海载人潜水器的自主研发能力。

美国“的里雅斯特Ⅱ”号深海载人潜水器

在国家层面，美国是世界上最早进行深海载人潜水器研究的国家之一，整体水平处在世界首位。美国海军于1960年首次将采购自瑞典的“的里雅斯特”号（Trieste）下潜至10913米深的马里亚纳海沟，自此拉开了向深海进军的序幕。在“的里雅斯特”号之后，美国相继研发出2000米级“阿尔文”号（Alvin）、4600米级“铝合金”号（Aluminaut）以及6100米级“的里雅斯特Ⅱ”号（Trieste Ⅱ）等多型深海载人潜水器。其中，“阿尔文”号真正开启了人类深海科学研究的活动，并成为了迄今为止世界上下潜次数最多的深海载人潜水器。除美国外，其他主要国家从20世纪80年代开始也逐步加快在深海载人潜水器领域的探索，并在计算机、材料学、水声学等前沿技术进步的加持下取得了多项突破。日本的“深海6500”（DSV Shinkai 6500）能够搭载3人，水下作业时间8小时，曾下潜至6527米深的海底，目前已经下潜了1000余次。法国的“阿基米德”号（Bathyscaphe Archimede）是第一个到达大西洋最深处的潜水器，直达波多黎各海沟9560米处。俄罗斯的“勇士”号（Vityaz）于2020年5月首次潜入马里亚纳海沟，下潜深度达10028米，其人工智能控制仪器可以自动避开障碍，在有限空间中寻找出路并找到其他智能解决方案，整体技术水平较为先进。

在企业层面，美国同样走在世界前列，拥有一部分极具代表性的商业型深海载人潜航器。其中，加拿大导演詹姆斯·卡梅隆定制的“深海挑战者”号（Deepsea Challenger）于2012年成功坐底10908米，美国富豪探险家维克托·韦斯科沃自己投资建造的“限制因子”号（Limiting Factor）于2019年两次坐底马里亚纳海沟，最高下潜深度为10925米。此外，美国OceanGate公司完成了“泰坦”号（Titan）深海载人潜水器的建造，可搭载5人潜入4000 米水深，主要用于深海的商业探索和研究冒险。同时，该公司还计划新建两艘6000米级“独眼巨人”号（Cyclops）载人潜水器。Triton Submarines公司建造的“哈达尔探险”（Triton 36000/2）私人全海深载人潜水器可搭载2人，能够在2.5小时内到达马里亚纳海沟的底部，最高可下潜至11000米，商业前景明朗。虽然目前多数商业型载人潜水器下潜深度指标一般，但在材料、总体结构、生命支持和应急自救等方面均有新的突破，能够为未来商业型深海载人潜水器的发展提供经验参考。

二、深海空间站

相比深海载人潜水器，深海空间站的空间更大，水下工作时间更长，并能够携带多种类型的水下机器人、水下机械臂及水下起重起吊装置，研发难度更高，涉及的产业领域也更广，目前除了中美俄等几个少数国家外，还未有其他国家掌握此项技术。近年来，以美俄为代表的各大海洋强国均把深海空间站技术视为重要战略发展方向，将具备人员进入深海、实施工程施工的能力视为取得海洋科学、经济、军事竞争战略主动权的重要举措之一。

Proteus Ocean Group公司深海空间站概念图

在国家层面，美俄两国继承了冷战时期的技术优势，深海空间站技术处在世界前沿水平。美国在深海空间站方面已有50多年的发展历史，其已退役的NR-1型深海空间站执行过多种不同类型的任务，包括海洋研究、地质勘探、水下搜索、打捞回收、水下维护安装设备和绘制海底地图等。目前，美国正在建造千吨级NR-2型深海空间站，除了执行军事任务外，NR-2还将承担海洋工程安装、维护和维修等9类民用任务，自持力有望达到90天。俄罗斯最新型的深海核动力空间站近年在北极地区进行了为期20天的考察活动，获取500公斤大陆架岩样，科考结果有力支撑了俄罗斯对莱蒙诺索夫和门捷列夫山脊等北极海底地区领土所有权的主张。此外，俄罗斯正在建造一艘新的通用型深海空间站。除美俄等国外，其他国家也在积极进行深海空间站方面的研究。挪威研发了北冰洋水下工作站，首次采用了常规动力，可潜深450米。日本目前正在研制潜深500～2000米的移动式深海空间站，法国和英国的深海空间站项目则均处于概念设计阶段。

在企业层面，深海空间站因高投入、高风险、高技术等特点难以实现商业化应用，但也有部分企业积极寻求突破。如法国潜水员法比安·库斯托创建的海底技术公司Proteus Ocean Group正计划研制一款名为“普罗透斯”（Proteus）的国际深海空间站，并积极吸引各国的政府机构、科学家和私营部门参与到项目中，整个项目预计耗资1.35亿美元，旨在探索深海空间站的商业前景。相关分析表示，该项目落实后将进一步推动深海空间站技术的发展，并有望开拓出深海空间站发展的新模式。

三、水下机器人

水下机器人是一种工作于水下的极限作业机器人，主要分为自主水下机器人（AUV）和遥控水下机器人（ROV），能够在极端海洋环境下工作，到达人类难以到达的海区，是人类探索海洋、认识海洋的先进技术手段之一。近年来，随着自主航行控制、导航定位通信、能源动力推进等高新技术的不断突破，水下机器人技术愈发成熟，有效推动了海洋环境观测、深海资源探测和开发、深渊和极地的科学考察等领域的进步。与此同时，水下机器人也开始在专业市场、潜水、娱乐等大众消费领域广泛应用，商业模式逐渐成熟。

法国ECA集团H2000型ROV

在国家层面，美国在水下机器人研发方面具有绝对的优势，日法两国紧随其后。目前，美国已经开发了多种型号的水下机器人系统，工作能力涵盖安全搜救、科学研究、资源开发和水下工程等多个领域，其Oceaneering公司是世界上最大的工作类水下机器人运营商和制造商，该公司开发的额定潜水深度4000米的Millennium工作系统和额定潜水深度8000米的超深水系统均处于世界领先水平。日本十分重视发展水下机器人，已将其列入日本高级机器人发展计划，其东芝公司研发的水下机器人在福岛核电站后续的清理工作中作用巨大，参与打捞了丢失的燃料棒。法国在水下机器人领域同样处于领先地位，将其视为重要战略发展领域，法国ECA集团以在机器人、自动化系统、模拟和工业过程方面的专业知识而闻名，该集团开发的H2000型水下机器人，是法国海军2000米水深进行沉船和失事飞机调查和打捞指定用水下机器人。

在企业层面，美西方国家相关企业凭借技术优势占据了水下机器人市场发展先机。目前，全球有上百家ROV制造商，正在使用的ROV数以千计，而且还在继续增长。其中，美国、加拿大、英国、法国和日本等国家在ROV领域处于领先地位，占据了绝大部分的商用市场份额。与此同时，AUV的商业化趋势也在不断加强，涌现出多型产品化AUV，如美国Hydroid公司的Bluefin系列、挪威Kongsberg公司的Remus系列与Hugin系列、美国Teledyne公司的Gavia系列等，标志着AUV的消费级市场已趋向成熟。

四、结语

随着海洋经济的发展和军事需求的增加，深海装备的整体技术日趋成熟，并且在市场需求的驱动下，其商业化程度也在不断提高，正朝着专业化、智能化和协同化等方向发展。不过，深海装备与技术快速发展的背后也存在着一定的风险与挑战。一方面深海装备投入巨大，短期内难以产生回报，企业参与度有限。尤其在深海载人潜水器和深海空间站方向，非国家主导的项目存在着较大的失败风险，企业参与度难以提升，对技术进步的推动作用有限。另一方面则是深海生态环境相对脆弱，海洋环境保护问题愈发严峻。现阶段，水下机器人等市场需求下衍生出的众多企业在技术水平和环保意识等方面水平相差较大，部分产品可能会对海洋的生态环境造成污染，环保规范缺失等问题亟待解决。

我国在深海装备领域起步相对较晚，目前仍处在战略机遇期，尽管在一些领域已经处于国际领先水平，但仍有较大提升空间。在此背景下，我应进一步提高对深海战略新空间开发的重视程度，密切关注世界深海开发高技术尤其是核心关键技术研究的前沿发展态势，并加强深海领域国际合作交流，依托重大科技项目和重大工程，带动提升国内深海装备的技术进步。

参考文献

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作者简介

宗山雨 国务院发展研究中心国际技术经济研究所研究四室，三级分析员

研究方向：海洋和核领域形势跟踪及关键核心技术、前沿技术研究

联系方式：[email protected]

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编辑丨郑实

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