正文 第四十章 智能自動化技術的展望(二)(1 / 3)

七、海洋技術

世界海洋的總麵積為3.6億平方千米,占地球總麵積的70以上。海洋的平均深度為3800米,在深廣浩瀚的大海中,蘊藏著極為豐富的資源和能量,據國外普查計算,世界大陸架的石油儲量為7000億桶,天然氣儲量為3000億桶,占世界油、氣總量的1/3。世界采油的重點已逐步由陸地向大海轉移。發展海上石油有很大的價值。海底礦產極為豐富。據估計,世界海底鐵礦總儲量可能達3000億噸,其中含純鐵600億噸;海底的錳礦結核含有錳、鐵、鎳等20多種元素,經濟價值很大,僅太平洋海底就蘊藏含有煉錳鋼用的錳4000億噸,鎳164億噸,鈷58億噸,銅88億噸。據測算,1立方哩海水中含有12800萬噸鹽,1790萬噸石灰,30萬噸溴,100—1200噸碘,45噸銀,10—30噸銅、鋁、錳和鋅,25噸金,12—19噸鈾,7噸礬。可見,海洋蘊藏著多麼豐富的礦藏。不僅如此,海洋還傭有巨大的能量,海浪對海岸的衝擊力一般每平方米達2030噸,據測算,1平方千米的海麵上,波浪運動每秒就有20萬瓦的能量。因此,利用波浪發電有很大的潛力。潮汐發電是利用海洋動力資源的又一種方式,據初步計算,世界海洋潮能約有10億多瓦,每年可發電12400億度。據估計,世界海洋魚貝總量為20—40億噸,若每年捕撈1000萬噸魚,相當於3000萬頭牛或1億頭豬。應大力發展海洋技術,以向海洋要石油、礦石、食物和動力。海洋科學已發展為一門新興的綜合科學。

(一)海洋技術是一門綜合學科的集成

從陸地走向海洋、飛往空間,這是人類的遠大理想。人類開發海洋已有幾千年的曆史了。隨著現代科學與技術的發展,特別是海洋科學與技術的發展,人類與海洋的關係發生了革命性的變化。

海洋人類的第二故鄉,開拓人類生存和發展的空間,在那裏建立起新的文明,是人類曆史的一個重大戰略轉變。生存的壓力使人類日益意識到,要更多的依賴海洋,以減輕陸地的承載力。因此,人類必將大力采用海洋高技術以開發海洋,開拓海洋經濟時代,隻有這樣,才能為人類獲得更大的經濟效益。

人類更以新的眼光重新認識海洋。在21世紀裏,人類活動領域不會僅限於陸地、大氣層和廣闊的空間,而要向靠近陸地的浩瀚的海洋擴展;隻有充分地利用包括海洋在內的整個地球,才能全麵地改善人類在地球上的生活和生產環境,才能完全建立起本星球的文明。

遼闊的海洋是一個富饒而遠未得到開發的寶庫。目前估計,海洋礦產資源,如錳結核礦、磷礦、砂礦、硫化礦等,儲藏量約為6000億億噸;海洋生物資源,如魚、蝦、卩]、藻等,共有20萬種以上;海洋再生能源,如潮汐能、海水溫差能、波浪能等,蘊藏量達1億千瓦;化學資源,如可供提取的化學元素有82種之多;巨大的海洋空間(海上、海中和海底)可資利用,如進行海洋運輸、遊樂等。在世界的石油開采中,海底石油約占總開采量之半,而且人類將越來越依賴於海底石油的開采。

對亍極其豐富的海洋資源,誰有能力開發,淮就能受益;誰早開發,誰就能早得益;誰采用技術進行有效的殲發,準就能獲得最大的利益。基於這些觀點,未來的世紀可以稱為開發“海洋的新世紀”,因而發展海洋技術具有重大的意義。

人類必須進入海洋。為了解決世界麵臨的人口激增、糧食危機、資源不足和人均占有陸地減少等‘係列重大問題,人類必須擴大生存和發展的空間,而開發海洋就成為人類曆史的必然。

一望無際的海洋是一個極其複雜的物質係統,要研究和開發這樣龐大的客體難度很大。因為海洋是臣大的水流體,其運動狀態既受地球內在的作用,又受宇宙能姑的驅動和製約,其過程十分複雜;加之,海洋開發往往是在高壓、強腐蝕等極端惡劣的條件下進行的,因而海洋技術具有許多獨有的特征。

海洋技術的某些性質上,如規模、綜合程度、風險程度等,十分類似於空間技術。海洋技術是在巨大而極其嚴酷、複雜的自然環境中所采用的具有高難度(精密、可靠、耐壓、耐腐蝕等)和高度綜合的技術。因此,它不是陸地上實用技術向海洋的簡單延伸,也不是一般高技術簡單的照搬,而是凝結海洋科學知識並融合其它高技術形成的最有效地開發海洋的技術。

世界上許多國家都在大力發展海洋技術,包括空基海洋遙感技術、深潛技術、油氣開采技術、水聲技術和海洋生物技術。

空基海洋遙感技術由航空和空間遙感技術兩部分組成。由於海洋麵積大,又是運動著的水體,因而采用空基遙感探測具有顯著的優點。該探測技術包括微波海洋遙感技術、海洋環境信息提取技術、海洋水色遙感技術等。

海洋勘探、開發用水聲技術是以聲波為信息載體的遙感技術。由於電磁波在水中衰減嚴重,而聲波在水中可傳播數千千米,因此在水下進行探測、通訊、通航和定位幾乎都要利用到水聲技術,如海底地形精密測量係統、海底地質勘探係統、水聲通訊係統、導航和定位聲納係統、海底礦物和海流測量聲納係統、水聲新技術係統等。

海洋表麵探測技術主要用於探測海洋表麵的變化,如海平麵高度、海氣交換、大洋環流、海洋汙染等,以預測氣候變化,減災防災,滿足海洋工程的應用需求。它主要包括海洋環境探測技術、海洋工程資料探測技術,如岸基雷達測流、浪、冰技術,海上靜力觸探技術。

海洋油氣開采技術主要適用於淺海、深海及周邊海域油氣資源開發。建立無潛入遙控操縱的海底采油水下生產係統所需要的關鍵技術,如海底采油、分離與集輸技術,海底及深海工程結構力、結構響應與穩定性的模擬與預測技術,無潛人遙控操作的深潛航行器技術,深海與海底工程結構損傷與安全預測、自動檢測與監測技術,深海及海底工程結構設計與新型材料技術,海底工程自動控製計算機技術。

海洋生物技術主要是在物種資源保存、育種和人工育苗等方麵所采用的技術,主要用於海洋藥物、生物資源開發,以及保護海洋環境。具體來講是指細胞工程、染色體工程和基因工程在育種、種質保存和種苗生產中的應用技術;從海洋生物中篩選抗癌、抗菌、抗衰老等新的技術;以及開發石油降解菌、發展監測汙染的技術。

海洋資源綜合利用技術是新發展起來的膜技術、海水淡化技術,海水資源提取和海水直接利用技術,高效離子交換劑提取鉀技術,高效無汙染海洋附著生物殺滅技術。

在20世紀90年代之前,少數海洋大國共發射了10多顆海洋衛星,星上載有合成孔徑雷達和散射計等先進設備。在油氣開采方麵,以深海張力腿式平台及浮式結構為代表的表麵係統技術有進一步發展。完全新穎的、無潛入可遙控操作的海底開采技術係統,也有迅速發展。世界上已有數千艘不同功能的潛水器投入使用,最大作業深度可達6000米;水下石油勘探鑽井最大作業水深可達2000米,最大潛深可達12800米。在水聲技術中,水聲通訊係統、聲成像係統和海洋層析技術都有迅速的發展。

在21世紀裏,海洋技術,特別是海洋高技術將朝著更大規模和更加綜合的方向發展。專用海洋衛星的數量將會繼續地增加。如海洋遙感衛星、雷達衛星等的增多。水聲技術將朝著遠距離、大深度、高分辨率、高數據傳輸率和可靠性、智能化方向發展。海麵探測技術將主要發展可靠耐久的傳感器、海上平台、數據采集傳輸係統。油氣資源的開采將重點發展海底開采技術,並進一步適用於深海、淺海和邊界性油田開發。海洋是人類生存和發展的生物資源寶庫,因此海洋生物技術將會得到更大的發展。海洋水產生產農牧化、“藍色革命(宏觀海洋生物技術廣、分子和細胞水平的育種(微觀海洋生物技術廣以及海水農業將成為海洋農業技術的發展方向。陸生植物還可能“重返海洋”,這將給海洋農業帶來美好的前景。