正值4月23日“世界读书日”,《海洋科普教育公益论坛》第2期节目也上线中企视讯直播间,为观众带来精彩的海洋科普“有声书”。正如今年读书日的主旨——“享受阅读带来的乐趣,尊重和感谢为人类文明做出巨大贡献的文学、文化、科学思想大师们”,这场海洋科普教育也充分体现了享受学习乐趣,尊重科学的意义。
本期直播主题为【海洋科普中的“工程技术”】,我们邀请到上海彩虹鱼海洋科技股份有限公司创新中心主任、水下工程事业部负责人高雷先生,分享神奇的水下装备技术。此外,一群来自上海耀华临港校区的初中生也做客直播间,作为青少年代表与彩虹鱼的工程师展开对谈和互动。
为了让抗疫生活更加充实与精彩,《中国企业报》中企视讯与上海国际航运中心发展促进会航运与海洋文化工作委员会共同主办,上海叔同深渊科学技术发展基金会、上海彩虹鱼海洋科技股份有限公司、彩虹鱼儿童美术中心、耀华国际教育学校(上海临港校区)、彩虹鱼深海科普体验基地、彩虹鱼青少年健康成长促进中心、潜行学院、联劝两万里专项公益基金、上海傅利叶教育科技有限公司、青岛西海岸新区中企海洋产业对外合作促进中心协办,彩虹鱼-深渊极客独家承办了本次“抗疫不停工,温暖前行”——海洋科普教育公益论坛系列直播节目。希望通过打开“海洋,这一扇科学之门”,提升青少年及公众的科学素养。
海洋是“油库”“粮仓”“通途”! 高雷先生在直播中分享了一系列精彩内容,包括“人类为什么要走向海洋”,“走向海洋面临的技术问题”,“走向深海面临的技术问题”,“并不神秘的水下机器人”。不仅打开了通向神秘海洋世界的一扇门,还解析技术谜题,带领大家走进深海世界。
在陆地上好好生活着的人类,为何非要跑到海里抢地盘?谈到这个问题,高雷对此做出了生动的比喻——大海是“油库”、是“粮仓”,更是“通途”!他进一步解释道:“人类已探明的石油和天然气,34%在海底,海上采油改变了世界原油供应,然而还远远未到极限,此外,海底的‘可燃冰’,海上的风力发电、波浪发电等都可以带来潜力巨大的能源供应。”
哪怕仅仅只是5%的海洋浮游生物,就可以喂饱300亿人口——丰富的海洋生物和海洋养殖业让海洋成为人类的巨大“粮仓”!此外,全球三分之二的贸易,以及我国绝大部分进出口商务活动,都凭借海运完成,这令海洋成为“通途”。高雷还补充道,海洋有丰富的矿产,也是魅力无穷的旅游风景区,今后我们甚至还可以打造水下“宅基地”!
富含宝藏的海洋如此重要,人类需要坚定勇敢地拥抱海洋,然而,即便是最有勇气的探索者,也面临各种难题。关于走向海洋的技术问题,高雷详细列举,包括水下设备的结构强度、海水的巨大水压、海底定位等问题。并且,人类在陆地上遭遇的工程技术问题,在海上同样要继续面对,甚至还会“变本加厉”,产生更多新问题。“每下潜10米就要承受一个大气压压力,到1万米深度要承受1100个大气压压力,而且在水中的定位和导航更加复杂。”高雷解释道,人类探索海洋的过程,注定是一场艰辛之旅。
挑战深海极限,拥抱更深的蓝 “海洋的重要性驱使着人类一代又一代前仆后继,通过不断地奔赴也在持续征服着海洋的蓝,比蓝更深的蓝。”高雷介绍道,一般超过300到500米范围即可称为“深海”,这里蕴藏着一座巨大的物种和基因宝库,然而受限于技术难题,深海是一个几乎未被挖掘的世界。
人类的肉体极限可以潜入到水下30米左右,而这个深度也会导致出现呼吸困难等状况。高雷继续补充,深海将面临更大的水压问题,此外,还有信号传输,能见度过低,能量续航等多种难题。“深海往往距离陆地更加遥远,要去到深海,抗风力更强、功能更加完善的大型母船就成为了必需品。”
如何走向深海?高雷介绍,用于科考、探测的水下航行器可以分为两类:载人潜水器和无人潜水器。中国有三台载人深潜器:“蛟龙”号、“深海勇士”号、“奋斗者”号。由我国自主设计、自主集成研制的“蛟龙”号于2012年6月在马里亚纳海沟创造了下潜7062米的世界作业型潜水器最大下潜深度纪录。“深海勇士”号最大工作深度4500米;2020年10月27日,“奋斗者”号在马里亚纳海沟成功下潜突破1万米,达到10058米,创造载人深潜的新纪录。
无人潜水器的数量是载人潜水器的几百倍,目前普遍将具备航行能力和各种功能的各类无人潜水器,统称为“水下机器人”。高雷对比了陆地机器人,指出水下机器人并不具备较高智能,“可以把它当成是人类的手脚,以及眼睛、耳朵等五官功能的延伸。”他举例说,机械手可以去抓东西,而摄像机可以代替眼睛去“看”。
高雷在直播间如数家珍般介绍了各种水下机器人,包括观察级及中型、工作级这三大类。他重点讲述了远程遥控水下机器人的故事,作为最早登上历史舞台的水下机器人,曾经协助打捞过一枚丢失的氢弹,保护了西班牙海域的安全,从而立下战功。
播撒科学种子,点燃探索海洋之火 当晚的讲解活泼而生动,以图片、视频等形式,将观众带入奇妙的深海世界,上演了一场科技盛宴。而参与线上互动的临港耀华学子们,更是踊跃提出各种问题,充分展现了这群初中生丰富的想象力和对深海的好奇心。
虽然仅是初中生,但这些孩子所提出的问题却涉及深海领域的方方面面;关于环保,七年级的张思北同学问道:“海洋探索有没有可能对海洋环境带来破坏?”高雷指出,人类在探索和开发海洋过程中,的确对海洋造成一些破坏。例如船舶涂上有毒的涂料做防污漆,防止海洋生物附着,对海洋生态产生了负面影响。然而,随着人类技术进步和认知提升,在探索海洋时尽量避免污染海洋,对环境造成的伤害也在控制和减小。
关于工程技术,九年级的翁世桢同学问及载人潜水器材料焊接的问题:“深海水压巨大,如果焊接有一丝缝隙都可能造成无法挽回的后果,现在的焊接技术如何解决这个难题?”高雷解释,其实并不是所有载人舱都需要焊接,亚克力材料的载人舱并不是金属制造,不用焊接。而金属的材质与焊接技术也分为不同流派,都在进步,“国产的载人舱当前具备最先进的焊接技术,使用电子束焊接,达到原子层面的焊缝操作,形成致密的焊接,保证了不透水性。”而在焊接完成后,还要经历模拟深海的水压测试,确保其安全系数,从而彻底攻克了这个技术难关。
此外,针对人类在海底生活的可能性,如何开采石油和天然气,深海研究中最有意思的事等问题,高雷一一作出了详尽解答,这也更加点燃了学生们热爱海洋探索的小火苗。
这场活动受到上海耀华临港校区的大力关注和支持。正如耀华的校训:“与科技结盟、与文艺结盟,与仁爱结盟”;“与科技结盟”就是学校的“三结盟”之一,旨在带领所有耀华学子“与科技结盟”,培养学生们的科学素养,不断提升孩子们对科学的热爱和探索,积极主动地接受新时代的挑战,“共同建设人类命运共同体”。而为了实现这一目标,学校在丰富多彩的校内课程与活动之外,每学年还开设了近200种CCA(Co-CurricularActivities)联课活动,其中包括学术、艺术、体育等多类课程以提升学生综合素养。从2018年起,学校就与彩虹鱼进行了多元合作,特别是充分利用联课活动,每年从彩虹鱼引入和海洋科普相关的课程,成为提升临港耀华学生科学素养的优秀拓展课程之一。
耀华-彩虹鱼CCA2022年3月8日开班大合照
当晚这群初中生嘉宾其实就是在这个学年选修了彩虹鱼-深渊极客的海洋科普CCA课程:《人类与海洋——“潜入深海,探秘深渊”》。该课程也是上海耀华临港校区与彩虹鱼双方自2018年开展校企课程合作以来的又一课程项目,除此之外,耀华与彩虹鱼还一起开展了多个科学项目:“水之旅”海洋STEAM课程、“科学节”系列活动、深海探索系列科普讲座、高中生学术背景提升项目等等。
相信通过这次线上海洋科普课程直播互动,学生们对海洋的关注和热爱,对深海工程技术的了解都会被进一步加深。而我们也期待着能够在未来看到这群“后浪”投身深海科技研究领域的身影!