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摘要：海洋科考装备是发展海洋科学的重要基础。近年来我国自主研发的海洋科考装备接连取得突破，部分装备已达到国际 先进水平，但依然存在诸多技术问题。本文以海洋科考装备发展战略需求为导向， 围绕科考船、潜水器、浮标潜标、海洋传 感器和海洋观测系统等调研国内外海洋科考装备发展现状；分析我国海洋科考装备技术发展在关键组件、技术发展、数据管 理、基础保障、需求匹配等方面遇到的问题；总结面向深远海和极地的绿色化、无人化、智能化、协同化的未来发展趋势； 梳理总体和各分类装备发展中需要注重的关键核心技术。在此基础上，从梳理短板技术重点突破、加强统筹协同提高保障能 力、完善创新机制促进多学科交叉融合、强化市场思维推动产业化进程、依托先进科考平台拓展国际合作等方面提出发展建 议，以期为进一步推动海洋科考装备快速发展提供参考。5 G8 s' e- Q+ r- c2 G) W6 [
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一、前言' t, B- T$ e5 J" ?' I0 o
海洋蕴含着丰富的油气资源、矿产资源、生物 资源、化学资源、空间资源和可再生资源。在气候 变化、人口增长、陆地资源枯竭以及生态和环境破 坏等大背景下，发展海洋是必然趋势。海洋占到全 球面积的71%，但目前人类对海洋的认知还远远不 够。十八大以来，“建设海洋强国”成为重要的国 家战略目标，十九大提出“陆海统筹，加快建设海 洋强国”的战略部署，二十大再次强调要“加快建 设海洋强国”。海洋科学技术的进步，是推动新时 代海洋事业高质量发展、加快海洋强国建设的重要 支撑。对海洋的探索和研究， 围绕海洋暖化、海洋 酸化、深海研究、北极研究等全球重大海洋问题开 展科学考察工作，需要依托功能强大的海洋科考装备。
: N7 k' T7 e4 Q* H海洋科考装备具有高精尖技术集成度高，多学 科交叉紧密，在海洋装备中具备前瞻性和引领性等 特点。海洋科考装备能够衡量海洋科研创新技术 水平，反映科研基础设施建设能力，该类装备的技 术突破将带动其他海洋装备创新发展， 以满足海洋 防灾减灾、海洋环境保护、海洋资源开发、海洋安 全保障等相关领域需求。
$ i9 D# W& u9 o8 ]海洋科考装备经历了从“机械装备为主”到 “计算机和自动化为主”再到“逐步迈向集成化、 无人化、智能化和网络化”发展阶段。其覆盖的 种类多样，分类方式不一， 既包含各种运载平台， 如科考船、潜水器和浮标潜标，也包含了实现具体 科考功能的各类探测设备和传感器。此外由多种装 备共同组成的观测网络系统也属于海洋科考装备的 范畴。# [ A# b8 f8 D h# X+ {: ]
目前在国际上，海洋科考装备仍由欧美国家、 日本、俄罗斯等海洋强国所领先。近年来，我国 自主研制的各类海洋科考装备接连取得重大突破， 部分装备已达到国际领先水平 ，可更好地服务科 学认知海洋、开发利用海洋、积极保护海洋和有效 管控海洋等方面需求。从整体来看，我国海洋科考 装备在装备级和部件级上进展较快，但在核心部件 和元器件层面上突破不够，在材料、能源、通信、 智能、工艺等方面依然存在诸多短板，受制于国外。6 p! K* G* j. W! J
装备的整体性能和先进水平与关键核心技术的 掌握程度息息相关，往往由于某些技术短板而导致装备无法满足现实需求， 与国外领先水平产生差 距。《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四 个五年规划和2035 年远景目标纲要》中指出围绕海 洋工程、海洋资源、海洋环境等领域要突破一批关 键核心技术。我国要推动海洋科技实现高水平自立 自强，加强原创性、引领性科技攻关，把装备制造 牢牢抓在自己手里，需要不断推动海洋科考装备关 键核心技术攻关，提升自主创新能力。
# f0 L3 @3 j8 O当前我国海洋科考装备已进入发展的新阶段， 尽快突破关键核心技术是实现海洋科考装备自主可 控的重要前提。本文围绕科考船、潜水器、浮标潜 标、海洋传感器和海洋观测网络系统等海洋科考装 备，对国内外发展现状进行调研、梳理技术发展趋 势和关键核心技术、总结装备发展面临的新需求新 问题，并提出相应的发展建议， 以期为进一步推动 海洋科考装备快速发展提供参考。" Q2 [5 ^& ?: u+ ?. O3 C9 m
二、国际海洋科考装备发展现状
" w7 H. l7 o! h" }(一) 科考船
+ ]' `8 C9 K$ u6 Y8 P目前全球拥有较大规模、具备多功能多用途的 海洋科考船的国家主要有美国、俄罗斯、英国、德 国、日本、挪威等海洋科研强国。其中科考船队 实力最强的是美国，拥有 70 余艘长度大于 30m 的 船舶。欧洲也拥有数量众多的科考船，其中 8 艘 科考船可在深海部署全套深海探测设备， 9 艘科 考船具备破冰能力，24 艘科考船可在冰区航行。 日本的科考船主要集中在日本海洋科学技术中心 (JAMSTEC)， 该中心拥有全球级 / 大洋级海洋科 考船6 艘，包括一艘深海钻探船“地球号”，该船曾 创下 7740 m 世界最深海底钻探纪录 。俄罗斯对 北极科考给予重点关注，拥有先进的极地科考船。2020 年俄罗斯新型北极科学考察船“北极”号在圣 彼得堡海军部造船厂下水，该船特殊的外形和功能设计，使其具备强大的北极长期观测能力。
?7 V) w7 Z2 j5 n- f- m1 s(二) 潜水器
/ w. u1 X' j3 Y3 U2 N+ X潜水器按是否载人可以分为两大类：载人潜水 器(HOV) 和无人潜水器(UUV)。无人潜水器种类 较多，可进一步细分为有缆遥控水下机器人(ROV) 和自主水下机器人(AUV)、水下滑翔机(UG) 和 近年新出现的自主遥控潜水器(ARV) 等。
# r3 K" Q8 c: A% J& X8 [2 k在载人潜水器方面，从 1960 年第一艘载人型潜 水器“曲斯特I”号研制以来， 国际上已研发多类 型、具备全海深下潜能力的载人潜水器。美国、俄 罗斯、日本、欧洲等国家和地区均建造了先进的载 人潜水器， 如美国的“阿尔文”号、“极限因子” 号，俄罗斯的MIR 系列，日本的“深海6500”号和 法国的“鹦鹉螺”号等。国外目前拥有万米载人潜 水器的国家仅有美国， 日本正在规划建造万米级载 人潜水器。' s o, W' P/ i
在无人潜水器方面，美国、俄罗斯、日本、欧 洲等国家和地区的技术较为成熟，并形成系列化产 品。ROV 是最早得到开发和应用的无人潜水器，其 商业化水平最高， 欧美开展业务化的ROV 已达到 6000 m。在AUV 领域，多潜深多用途的AUV 已获 得广泛发展，俄罗斯、法国等少数国家AUV 业务化 能力达到3000m，其中俄罗斯建造的“勇士”号于 2020 年下沉至马里亚纳海沟的底部，成为世界上第 一个到达海洋最深处的AUV。而ARV 技术相对领 先的国家有美国、英国、法国， 以美国的伍兹霍尔 海洋研究所最具代表性，其研制的ARV “Nereus” 号， 潜深可达 11 000 m，具有 AUV 、ROV 两种作 业模式。水下滑翔机概念最早由美国提出，发展及应用主要集中于美国、法国、英国和澳大利亚等国家 。 目前斯洛库姆 (Slocum)， 斯普雷 (Spray) ， 西格莱德(Seaglider) 三型水下滑翔机是当前应用 最多的水下滑翔机产品。
6 Q5 R: d0 n6 i4 R! D(三) 浮标潜标
e& F8 z% q o. L8 E3 I- q# s浮标和潜标是海洋观测系统中的重要组成部 分，相对其他海洋科考装备在观测时间和空间上具 有优势。目前在全球范围内发展最快、应用最广的 是Argo 浮标。Argo 地转海洋学实时观测阵计划由 美国和日本于 1998 年推出， 当前已在全球布设超 4000 枚Argo 浮标， 能实现2000m 水深内的海水温 度、盐度和深度全球观测。潜标相对浮标更加隐 蔽， 以自容式观测仪器组成监测平台系统，相关先 进技术当前主要由加拿大、美国、德国、英国等西方 国家掌握，实现了水下测量数据实时下载和传输。4 o1 i* e) D, k y! F# T" |- G+ b
(四) 海洋传感器# _$ s/ g5 |; _4 E8 c) X. A) B
自20 世纪 90 年代以来， 国际海洋传感器技术 取得了长足的进步。海洋传感器功能强大，种类繁多。常见的海洋传感器包括声学多普勒流速剖面仪 (ADCP)、温盐深传感器 (CTD)、潮位仪、测波 仪、生物化学传感器(pH、溶解氧、硝酸盐、叶绿 素、浊度) 等，是海洋观测不可或缺的基础设备。 海洋传感器也是市场化最深的海洋科考装备。在温 盐深传感器方面，美国海鸟(Sea-Bird) 公司的产 品一直居于全球市场主导地位；美国洛克马丁斯皮 坎公司和日本鹤见精机公司联合，垄断了投弃式剖 面测量设备的市场。当前海洋传感器主要市场在欧 美国家， 占比近 95%。但现在国际上海洋传感器 已经近20 年没有更新，亟待开发新一代海洋传感 器设备。
& ~% R' p7 [3 ]5 [% ]# e0 b J(五) 海洋观测系统
6 l$ e% p& p& [( S: W科考船、潜水器是单点海洋科考装备， 由多 种装备组成的海洋观测系统则是全方位、立体化对 海洋进行探索和观测。美国是最早开展海洋观测 系统建设的国家，2009 年美国通过了“海洋观测 行动”(Ocean Observatories Initiative) 计划， 旨在 收集至少 25 年的海洋数据，该计划系统由多装备 组成， 同时观测多海洋要素。国际上其他国家 也建立了各自的海洋观测网络，如加拿大海底观测 网(ONC)、欧洲海底观测系统(EMOS)、日本海 底观测网(DONET 和 S-net) 等。在极地观测方 面， 美国经多年积累开始研发北极移动观测系统 (AMOS)。另外，俄罗斯于2012 年启动研发“北极 综合监测系统”。+ h: ]7 F/ D2 _% O
三、我国海洋科考装备发展现状$ e0 J* D9 g/ B! _
(一) 科考船
8 _# z, t- S5 B+ D0 q/ I2 t* Q. z近年来，我国建造了一批具有强大海洋科研能 力、达到国际先进水平的科考船，其中大部分由我 国 自主设计建造 ，如综合科考船 “ 嘉庚 ”号、 “东方红 3”号、“中山大学”号，新型地球物理综 合科考船“实验6”号，极地科考船“雪龙2”号以 及全球首艘智能型无人系统母船“珠海云”号等。 这些科考船在搭载装备、功能实现、环境影响等方 面均与国际先进水平看齐，如“东方红 3”号是国 内首艘获得水下辐射噪声最高静音科考级的科考 船，“中山大学”号配备最新科考设备并具有Ⅰ类无 限航区全球航行能力。在组织运营方面， 我国于2012 年正式成立国家海洋调查船队， 统筹协调船 只。成立之后不断加入新建造的科考船，调查船队 整体向着综合化、大型化、谱系化发展。
$ q4 J7 p: q! I8 @: r: G' ^% s8 P, N j+ ](二) 潜水器
9 `1 L. N8 T. T& i* F! U在潜水器方面，我国自主发展突破显著， 已初 步形成“蛟龙”“潜龙”“海龙”三龙系列和“海 马”“海星”“海斗”“海翼”“海燕”五海系列。 潜水器国产率不断提升， 突破了一系列关键技术。 针对不同科考环境，在多个潜深研发对应装备，如 我国首台用于冷泉科考的国产AUV “探索4500”。 不论是载人潜水器还是无人潜水器，均建造有实现 万米潜深的装备，如“奋斗者”号、“海斗”号和 “悟空”号等。目前我国已具备进入世界海洋最深 处进行科考和作业的能力。此外，通过成功建造 “奋斗者”号，并已开展常态化深海载人科考作业， 使我国成为当前世界上万米下潜次数和人数最多的 国家。
. m# p! I7 _4 U! M/ `% E: C1 C: n(三) 浮标潜标
$ `6 b9 c9 u* u! d我国开展海洋浮标技术研究较早，通过不断摸 索逐渐走向了满足业务应用的成熟阶段，并已构造浮标业务化网络，正在运行的超200 套，浮标型号以 FZF3- 1、SBF3-2 和 FZF4- 1 为主， 包括大、中 、 小圆盘浮标以及波浪浮标等，构成了世界第二大锚 系浮标监测网络。另外，通过在缅甸海布放我国第一个进入全球海洋观测系统的7000 米级浮标“白龙”，打破了美国和日本的技术垄断。在环境恶劣的西风带海域，我国浮标可实现在位连续运行20 个 月。在小型化浮标领域，我国创新研制了“蓝海星” 系列漂流式海气界面浮标，该浮标成本低、可靠性 好，具备了全球业务化观测能力。在潜标研究方面， 虽然我国研制起步较晚，但发展迅速， 已能够建造 实现6000m 实时数据传输的海底潜标系统， 目前 还有多款潜标设备正在海上试验。) {9 H% @8 [, \) n- P% Z% c% G( ^
(四) 海洋传感器
]( j- F: o! n5 `. B进入21 世纪以来，在国家高技术研究发展计划 和国家重点研发计划等项目的支持下，我国物理海 洋传感器技术得到了快速发展，突破了高精度CTD 测量、海流剖面测量及海面流场测量等关键技术， 取得了一批具有世界先进水平的高技术成果，并初步实现了产品化。当前已成功研制了“OST”全系 列温盐深测量仪，可适用于多种应用平台和海区， 包括南北极海域、万米级深海海域，基本实现部件 级的全国产化。“定点式温盐深测量系统”应用海 试突破5915m，创造了国产高精度温盐深测量仪最 大试验水深记录。此外，在波浪传感器方面， 已 成功研制“前哨”系列波浪传感器，实现对波浪方 向谱的观测。
: i# W; {6 D+ Z- R% ?4 K- X(五) 海洋观测系统 c: I- ^. i9 C
相比于欧美等发达国家和地区，我国的海洋观 测网发展时间较短，经历了“十一五”时期规划， “十二五”时期建设，“十三五”时期拓展的发展过 程。我国于 2017 年开始建设国家海底科学观测 网，将在东海和南海典型海域实现从海底、水层到 海气界面的长期实时立体综合观测。此外，我国 基于自主开发的潜标在南海构建潜标观测网，并以 此为基础发展“南海立体观测网”，已成为世界上 规模最大的区域海洋观测系统。在全球海洋观测 方面， 自然资源部国家海洋技术中心正在建设“国 家全球海洋立体观测网”。中国科学院海洋研究所 自主建成西太平洋实时科学观测网并实现稳定运 行，已成功获取多年温度、盐度和海流等数据。' ~% o: ^+ G) Q s
四、我国海洋科考装备发展新需求新问题
" @6 t# B* ?! n(一) 国产关键组件精度和可靠性有待提升
. }5 S7 {& |5 t5 t+ i$ R当前我国海洋科考装备已取得举世瞩目的进 展，部分装备已达到国际先进水平， 国产化水平不 断提高。但也应该看到我国海洋科考装备主要在装 备级和部件级上突破较快， 如科考船、载人潜水 器、浮标潜标等。而在核心部件和元器件层面上， 突破不够，还大量依赖进口，如载人潜水器使用的 大深度水密连接件、核心的导航定位元件，海洋传 感器所用到的模拟数字(A/D) 转换器、单片机芯 片、紫外探测光电二极管等。部分原因是因为国内 暂未研发对标产品，但更多的是目前国内已有产品 无法达到装备要求的精度和可靠性能。: y* N8 E+ v: h; d d
(二) 各项技术发展参差不齐，短板技术亟需突破/ P, q) ~' Y( \$ ]! [
装备的整体先进水平会受制于处于短板的技 术， 目前我国在材料、能源、通信、结构、软件、工艺等方面的技术发展参差不齐，一批关键技术和 基础技术与国际先进水平仍有差距，亟需突破。如 载人潜水器的耐压壳体建造方面，在材料上我国已 取得很大突破， 已研究出 1000 MPa 、 1200 MPa 级 别强度的高强韧钛合金材料，然而目前在制备工艺 技术上未能跟进，加工制造存在困难，制约了其在 载人潜水器上的应用。# R; h q" H1 s" L! [+ Q# T
(三) 海洋大数据获取、处理和管理发展需求紧迫
* c# S# }$ f" r+ B1 Y" j海洋科考装备正向体系化、网络化发展，世界 各海洋强国均在构造海洋观测网络。要实现“透明 海洋”，需要依托足量的信息和数据。当前我国自 主获取的海洋数据总量严重不足，区域碎片化、信 息单一化、时空分辨率低、数据传输延期等问题显 著。在增加数据获取的同时， 随着装备智能化水 平的推进，数据的处理、存储、传输等多方面能力 需要大幅提升。在数据管理方面，我国已建立如国 家海洋科学数据中心等数据库，但远远不足以满足 需求，更多的数据还分散在各个高校、研究机构、 企业，并且公开数据集较少，共享程度不够。
2 x& u2 g+ @6 B5 H- c( s(四) 能源供给和作业保障能力还需加强
# d8 d8 k- s" T* |* W面向深远海和极地开展海洋科考工作，如何延 长在更加恶劣的海洋环境条件下的科考作业时间， 以实现更加长期的海洋观测，是各类海洋科考装备 都要面临的问题。例如，延长科考船单航次续航能 力，在功能提升能耗增加的背景下保证远海大型浮 标的能源供应， 建造深海空间站实现水下长期驻 留，构建水下观测网络开展业务化观测，这些均需 要可靠的能源供给与保障相关技术。
y9 I6 `5 O( w(五) 装备研发与实际需求不匹配$ {: p) z. S& e( G' e) \$ I
近年来，我国各类海洋科考装备层出不穷，但 也同时存在粗放式发展、重复建造等问题。自上而 下的统一规划和资源调度需要进一步强化，装备发 展与实际的科研需求、市场需求存在脱节。如科考 船， 国内诸多涉海单位已建造大量科考船，科考功 能涵盖多学科领域，然而当前船舶能力和用船需求 之间的供需不平衡问题依然突出。再如潜水器， 目 前国内潜水器的谱系化比较混乱，从研发到应用以 及产业化出现断层，产业生态体系建设不足，不利 于配套零部件的生产以及对接市场。
P$ v! _" b$ U8 B/ p, O0 j& K; S五、海洋科考装备未来发展趋势及关键核心 技术+ @8 R# w/ E) Q# b$ y7 p; r
(一) 海洋科考装备技术未来发展趋势
3 E( C( ?% |( o ]1. 无人化
* e0 n4 h0 _; _* y- ^随着海洋科考逐渐走向深海和极地，面对更加 恶劣的科考环境，在北极冰下、深海热液等极端环 境， 人类科考作业时间十分有限， 也无法出舱作 业。海洋面积广阔，平均水深超 3800 m，要实现 “透明海洋”目标需要更长期和广泛的观测。在深 海探索方面， 目前万米级载人潜水器仅能乘载2~3 人， 水下作业时间不超过 1 天 ，科考效率较低， 成本较高。而无人潜水器能以低得多的代价执行长 时间的任务。无人化海洋科考装备在恶劣环境中 作业具有优势。
! U" [, k2 ^1 K2 \& G! M2. 智能化
' \' v5 L) ^* [随着海洋科学的不断发展， 科考任务更加复 杂。智能化一方面能够辅助科考船、载人潜水器的 操作人员，另一方面可以强化浮标潜标、AUV、水 下滑翔机等无人装备的自主工作能力。智能化的海 洋科考装备能够自动感知装备自身、周边环境、协 同装备的信息，并实时做出处理分析。这在构造更 加庞大复杂的海洋观测网络中显得极为重要。随着 人工智能算法、新型传感技术的发展，各海洋科考 装备的智能化程度不断发展，正在逐渐实现观测网 络从“自动化”向“智能化”的升级换代。. v* ^& n) t) q
3. 绿色化% F* A3 N$ X1 D1 }# ?5 o! @
在全球变暖、气候变化的大背景下，随着投入 更多的科考装备以及开展更加频繁的科考活动，人 们对科考装备在绿色环保、低碳高效、环境友好方 面提出了更高的要求。以海洋科考船为例，先进科 考船应围绕环境、安静、洁净的“一体化设计新理 念”，达到生命周期中以绿色环保、节能减排为原 则的“绿色船舶”要求 ，符合 ICES CRR209 和 DNV Silent Class Notation 对水下噪声的限制。未 来将在节能高效、减少排放、新能源、新材料等方 面开展更多的研究。例如，德国于2022 年建造了一 艘甲醛动力科考船“Uthörn”号，美国威斯康辛大 学苏必利尔湖研究所(LSRI) 准备建造一种新型低 排放电池混合动力科考船，美国斯诺公司正在建造 插电式混合动力科考船等。
/ Q8 g8 @2 |: ^5 B: q ^4. 协同化
. j# t3 d9 R! G% I8 u( d- V目前海洋科考观测已由点向面再向立体化方向 发展，未来将形成“海陆空天潜”协同的立体观测 网络，这使得单一的科考装备不能满足需求。不同 装备定位功能不同，需要更多的装备协同作业，构 造更加强大的海洋观测系统， 以完成科考任务目 标。如以科考船为信息中心，连接海洋卫星、水上 无人机、沿岸台站、海面浮标、水下潜水器和海底 观测网络，协调组织各装备，形成从天空至海底的 立体海洋观测网络。当前已有多种科考装备协同作 业的实践和经验，如美国和俄罗斯均已开展双载人 潜水器水下协同作业；2018 年，“深海勇士”号与 “海马”号 ROV 开展有人/无人协同作业， 共同对 “海马冷泉”区开展科学考察；2020 年“奋斗者” 号与“沧海”号着陆器开展联合作业等。5 P; c- l {, r& Q7 y. S
(二) 海洋科考装备关键核心技术; c+ _5 a) L7 O2 G
为了推进深海、极地等海洋环境研究，构造全 方位立体化的海洋调查能力，需要更加先进、功能 更加强大的海洋科考装备。海洋科考装备种类众 多，各类科考装备既有普遍应用的通用技术，又有 实现特定功能的专用技术，但未来无疑将从绿色、 智能、设计制造等方面进行突破。在绿色低碳方 面，需要开发节能技术、新能源利用技术、燃气排 放处理技术、水下辐射噪声控制技术等。在无人 化、智能化方面， 在加强数据收集和共享的基础 上，搭建大数据平台，从而推进深度学习技术、人 工智能技术、各设备集成互联技术、仿真模拟技 术、人机交互技术、数字孪生技术等在海洋科考装 备中的应用。在发展硬件技术的同时，也应当重视 发展程序、算法等软件技术，如浮体和锚系流固耦 合动力响应分析技术、基于运动传感器的波浪反演 技术、极区作业海洋科考装备的冰水动力学与结构 性能分析技术等。当前我国在理论、设计、材料等 方面已积累一定经验，部分已达国际先进水平，但 受限于某些高端制造工艺能力不足， 制造未能跟 上， 因此相关的配套技术也需要给予关注和推进。 各分类装备关键核心技术梳理如下。9 ~( R) F6 p; t
1. 科考船
7 d: I6 |) t! L/ f在可预见的未来，科考船将继续在海洋科学研 究、观测和监测中发挥关键作用，将向稳定可靠、 环境友好、无人智能等方向发展，进一步集成更多的科研仪器和设备，增强其在海洋科考中所起到的 中枢作用。在数据收集和采样、自动化及人工智能 等新技术迅速发展的背景下，可能会从根本上改变 海洋研究的方式，朝着碳中和的方向发展也将改变 科考船的设计方向。未来新建造的科考船将具备更 多功能，配备更强大的科学仪器和设备，数据处理 和数据传输能力更高，水下噪声特征降低，大型仪 器的部署和回收能力增强。相应的海洋科考船总体 设计技术、作业保障技术(动力定位技术、高精度 航行控制技术、数据处理和通信技术等)、极端环 境(如极地) 作业技术等方向需要重点发展。' z8 z4 ~( f( H }
2. 潜水器3 D0 r" Y3 L2 A' }/ G& I
我国已初步建立全海深和谱系化的不同类型深 海潜水科考装备。随着观测深度和广度以及功能的 拓展，潜水器装备和技术将不断革新。当前载人潜 水器能够搭载人员较少，水下作业时间较短，未来 将向多舱多人的大型化、延长生存作业能力等方向 发展，如可供科研人员长期停驻的深海空间站。无 人潜水器将从专业化、模块化、集群化、智能化等 方面进一步发展。此外，为便于投放和布置，轻量 化设计对于潜水器的运输方式以及工作方式可能产 生变革性影响。从核心关键技术看，大深度水密连 接器技术、潜水器轻量化设计与材料技术、多人多 舱技术、载人无人潜水器协同作业技术、高速水声 通信技术、极端环境下通信和精确导航技术、深海 驻留技术、复杂环境智能感知技术等将是未来发展 的前沿方向。* q5 e s1 \1 j" ]' L* j
3. 浮标潜标
5 J2 {: d- j$ X! I, e& U) c$ u我国虽在近海建设了国家业务化海洋环境浮标 监测网，但与发达国家相比，布网密度相对较低， 且在智能化、网络化、全球化等方面存在很大的差 距。目前Argo 浮标阵列只能对浅于2000m 的海洋 进行观测，在极区还不具有智能探测海冰的能力， 无法实现在非冰区上浮并与卫星的通信。面向深海 和极地，迫切需要智能化、精细化的新一代海洋潜 浮标装备，未来潜浮标技术将朝着生存能力更强、 测量参数更多、智能化水平更高等方向发展，能源 供给和数据传输能力需要跟进，包括海洋综合信息 的智能传感测量技术、海洋环境智能感知技术、浮 标的自主驱动智能应用技术、多源互补大功率供电 技术、数据实时传输技术、自主组网与协同观测技 术、深海大型浮标系留技术、数据压缩处理与加密技术等。
, E) [6 Z {2 @ a6 t2 O6 n4. 传感器! i+ X" k5 v, ^8 v$ S
当前国际上海洋传感器已经近二十年没有更新 换代，但是在过去二十年，材料技术、信息技术、 集成电路技术等都取得了很大的进步，可预想海洋 传感器的重大突破将要来临。未来海洋传感器将向 多参数化、小型化、模块化、智能化等方向发展。 当前我国研发的传感器在部件级已取得较大突破， 国产率不断上升，但用到的元器件依然大量依赖进 口，并且在精度和稳定性方面需要进一步提升。其 对应的重要技术有传感器长期稳定性技术、传感器 材料及加工技术、传感器防污涂料涂层技术、高耐 久度敏感材料制备技术、高集成度芯片级传感技 术、光学多参数传感技术、传感器原始输出数据在 线质量控制技术等。
/ g+ C* G1 S/ t. y5. 海洋观测系统* Y; f+ X$ {" G' D: }9 m M, F3 T5 I- N
海洋观测系统是现代海洋技术的集大成者，未 来我国海洋观测系统将包括天基观测网，全球海气 界面观测网，深远海水体观测网和海底观测网四个 层次， 形成对全球及核心海区海洋环境信息的实 时、立体、高分辨率、多要素获取能力。这需要在 能源、通信和材料等方面给予可靠保障。具体在新 型海洋观测集成技术、海面移动和定点平台互连观 测与探测技术、海底接驳盒技术、海底高效率高压 高频电能变换技术、海底高稳定高压广域直流输电 技术、海底工程布设技术、海底广域实时信息传输 与精确时间同步技术、水下可插拔连接器应用技术 等方面给予重点关注。
' _! Q E9 n* l. f( J5 D0 t六、我国海洋科考装备技术发展建议
' f0 f0 v$ U6 a ]7 f1 {; u! A党的二十大要求以国家战略需求为导向，集聚 力量进行原创性引领性科技攻关，坚决打赢关键核 心技术攻坚战。当前我国海洋科考装备发展面临的 技术问题众多，应当发挥社会主义制度优势，统筹 资源配置，走中国式海洋科考装备关键技术突破道 路。通过完善科技创新体制机制，强化顶层设计和 组织形式， 明确海洋科考装备总体和各分类装备的 关键技术优先级，基于不断健全的新型举国体制， 集合高校、研究院所、企业等创新力量，加大经费 投入，着重培养海洋交叉学科复合型人才， 以国家 重大工程与专项开展系统性攻关。
% {4 k3 m: o2 F( k6 s2 |' W7 S(一) 梳理短板技术，重点突破关键问题. Z7 }/ C* @9 I
针对深海和极地等极端科考环境，应当定期对 各科考装备研发过程中遇到的“卡脖子”或发展瓶 颈技术进行摸底，找出制约海洋装备发展的关键核 心技术问题， 同时关注相应的配套技术能否满足要 求，依托国家重点研发计划等国家项目和企业自主 研发项目，整体推进海洋科考装备技术水平。& ^5 [! Y+ ^8 P4 E- e4 N8 {
(二) 加强统筹协同，提高基础保障能力
& p8 i+ u$ ]. Y& l2 Y" e在国家层面，加强各海洋科考装备发展的顶层 设计，对装备需求组织常态化调研，加强标准规范 的制定，对装备产业链上、中、下游中的薄弱环节 给与重点支持。在基础保障方面，建立国家级的海 上试验场，强化国家海洋数据中心职能和海洋大数 据管理，加强科考装备的基地建设。5 w3 G0 S* B) m3 K' _ w; ^
(三) 完善创新机制，促进多学科交叉融合
8 C z% V; V+ l* A. t/ v/ a经过多年发展，我国在海洋科考装备方面已逐 渐从模仿追赶转向自主发展，应当继续鼓励创新， 完善创新体制机制。海洋科考装备的开发是一项系 统工程，未来构造更加复杂的海洋观测系统需要更 多领域的技术支撑，加强绿色、智能、无人、大数 据、通信、网络、核能、遥控、材料、工艺等各种 新技术融合。
; N% l: l% B* H(四) 强化市场思维，以产品和服务为导向 U3 Q5 F* j8 M# |+ @; z
鼓励高校、研究院所与企业之间开展切实的 “产学研”合作， 以开发产品为目标，注重高效成 果转换，将技术研发落实为稳定可靠的海洋科考装 备， 不以论文论， 而以产品论。以市场需求为导 向，探索多种商业模式，前期加强推广，做好售后 与服务，积累装备使用的反馈，优化装备性能，促 进科考装备的良性循环发展。
G; |. g4 I- ^. B) j2 t2 D; j(五) 依托先进科考平台，拓展国际合作9 V; X1 |4 z7 ?3 V _, f! f
当前我国已拥有世界领先水平的先进科考船队 和深海载人潜水器，可集中优势，依托先进装备开 展面向全球开放的海洋科考项目，拓展与国际间的 合作。在合作中了解国际海洋科考的最新需求，交 流海洋科考装备的发展趋势。通过在国际上引领重 大海洋科学问题的研究 ， 实现海洋科学的信息 共享。
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5 F& F% a$ c8 T% i$ }信息来源：中国工程科学. 2023,25(03) 原题：海洋科考装备技术发展战略研究。文献略，请查看原文。
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