在廣州南沙區(qū)廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局的科考碼頭，一場(chǎng)別開生面的火種采集儀式為第十五屆全國(guó)運(yùn)動(dòng)會(huì)及全國(guó)第十二屆殘疾人運(yùn)動(dòng)會(huì)暨第九屆特殊奧林匹克運(yùn)動(dòng)會(huì)拉開了序幕。與往屆不同，此次儀式上點(diǎn)燃的“源火”取自南海北部海域1522米深處的可燃冰，開創(chuàng)了全球首次在深海海底原位采集運(yùn)動(dòng)會(huì)火種的先河。

可燃冰，學(xué)名天然氣水合物，是由天然氣與水在高壓低溫環(huán)境下形成的類冰狀物質(zhì)。這種物質(zhì)可直接燃燒，且燃燒后幾乎無殘留，污染遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)化石能源，被視為綠色清潔的高效能源。我國(guó)在可燃冰領(lǐng)域已取得顯著成果，2017年和2020年先后成功實(shí)施兩輪試采，創(chuàng)造了多項(xiàng)世界紀(jì)錄。

然而，要在1500多米深的海底采集、分解并點(diǎn)燃可燃冰，絕非易事。自2024年7月起，廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局聯(lián)合浙江大學(xué)海洋學(xué)院、海洋精準(zhǔn)感知技術(shù)全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室及東海實(shí)驗(yàn)室，啟動(dòng)了基于“海馬”號(hào)ROV（無人遙控潛水器）的海底可燃冰氣泡原位保壓采集與引燃系統(tǒng)研發(fā)項(xiàng)目。

接到任務(wù)后，浙江大學(xué)海洋學(xué)院牽頭，聯(lián)合其他科研機(jī)構(gòu)組建了源火采集裝置攻關(guān)團(tuán)隊(duì)。團(tuán)隊(duì)成員介紹，可燃冰采集后需經(jīng)過降壓分解、氣體凈化干燥等步驟，才能具備點(diǎn)燃條件。在深海高壓環(huán)境下，團(tuán)隊(duì)通過太陽能發(fā)電、光電復(fù)合纜傳輸電能，最終利用電阻絲發(fā)熱觸發(fā)甲烷燃燒，實(shí)現(xiàn)了“引光入海、燃冰成炬”的技術(shù)突破。

經(jīng)過多輪迭代優(yōu)化，攻關(guān)團(tuán)隊(duì)成功開發(fā)出可燃冰氣泡保壓采集艙、雙組氣體流量微調(diào)控閥組、無霧透明燃燒艙等關(guān)鍵技術(shù)組件。浙江大學(xué)海洋學(xué)院博士后葛勇強(qiáng)表示，團(tuán)隊(duì)通過大量實(shí)驗(yàn)室和壓力艙測(cè)試，攻克了海底可燃冰氣泡保壓收集、氣體流量動(dòng)態(tài)控制、燃燒環(huán)境維持等難題。

深海1500米處，水壓高達(dá)15兆帕，相當(dāng)于兩個(gè)成年人站在指甲蓋上的壓力。與此同時(shí)，甲烷的易燃易爆特性更增加了任務(wù)難度。關(guān)鍵在于“海馬”號(hào)與采集裝置的協(xié)同配合——去年11月，陸上原理樣機(jī)完成水池試驗(yàn)，具備遠(yuǎn)程點(diǎn)火能力；12月，第一代海試樣機(jī)研發(fā)成功，實(shí)現(xiàn)深海采火功能。

2015年，“海馬”號(hào)曾在瓊東南盆地發(fā)現(xiàn)巨型活動(dòng)性冷泉，該區(qū)域因此被命名為“海馬冷泉”。今年9月18日，團(tuán)隊(duì)搭乘“海洋地質(zhì)二號(hào)”科考船抵達(dá)此處開展采火作業(yè)。隨著“海馬”號(hào)攜帶傳感器、測(cè)量裝置及采集工具下沉至1500米海底，科考船甲板上的操作人員緊張待命。

采集裝置的引燃室中，甲烷噴嘴、氧氣噴嘴與引燃棒呈三角排列，分別對(duì)應(yīng)燃燒三要素中的可燃物、助燃物和引火源。當(dāng)各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)標(biāo)后，操作人員按下按鈕，太陽能光伏裝置產(chǎn)生的電能經(jīng)電纜傳送至海底，引燃棒尖端逐漸發(fā)紅，最終噴出躍動(dòng)的火苗。全球首次深海海底原位獲取運(yùn)動(dòng)會(huì)“源火”的任務(wù)圓滿完成。

東海實(shí)驗(yàn)室副主任陳家旺指出，可燃冰原位保壓采集與海底引燃技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，是我國(guó)海洋科技實(shí)力的集中體現(xiàn)。他透露，團(tuán)隊(duì)下一步將聚焦海底可燃冰的直接利用研究，解決科考活動(dòng)的能量自給問題。“海底蘊(yùn)藏著無數(shù)未知的寶藏和物種，等待我們?nèi)ヌ剿鳌！?/p>