中國啟建全球首座深海浮動研究平台

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中國啟建全球首座深海浮動研究平台

上海啟動海洋探索新時代

中國已開始建造一座重新界定海洋探索邊界的研究平台。這座設施名為「遠海浮島」,是全球首座超大型深海浮動研究平台,已於上海正式啟動,列為國家重大科技基礎設施計畫。平台由上海交通大學開發,結合傳統研究船的機動性與固定式海上設施的穩定性,打造新型科學基礎設施,探索深達10,000公尺海域的奧秘。

目錄
  1. 上海啟動海洋探索新時代
  2. 打造海上移動城市
  3. 探測深海,尋找氣候與生命起源的答案
  4. 海床測繪的戰略意涵
  5. 深海採礦與環境利害
  6. 全球海洋科學的透明責任
  7. 重點摘要

平台約有30層樓高,排水量約86,000美噸,甲板面積相當於兩座足球場。半潛式雙船體設計為長期任務提供穩固基礎,可容納最多238名研究人員與支援人員,在不補給的情況下持續約四個月。這種自主能力使平台不再只是運輸船,而是能在偏遠海域進行跨季節觀測的自給自足實驗室。

這項計畫填補了現有海洋研究能力的一項缺口。計畫總工程師肖龍飛表示,中國擁有多種海洋研究設施,包括深海試驗池、研究船與潛水器。然而,過去的選項迫使科學家在速度與穩定性之間取捨。傳統研究船能迅速轉移位置,卻難以在惡劣海況下定點;固定式鑽油平台雖然穩定,卻缺乏機動性。新平台融合這兩類設施的特點,可迅速抵達研究地點,並進行長時間定點作業。

工程預定於2030年前完工,屆時將支援各類科學與產業應用。上海交通大學已成立深海科學與工程專門研究所,統籌相關研究,顯示校方長期投入這項計畫的決心。平台啟用後,將成為遠海試驗場,供無法在近岸環境或實驗室模擬中充分評估的技術進行測試。

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打造海上移動城市

設計這座設施所克服的工程挑戰,展現近幾十年海上建設與船舶工程的進展。半潛式雙船體設計採用與離岸石油平台相似的原理,但經過改良,可在不同研究地點之間航行。工程師開發了可動態調整平台吃水深度的壓載系統。作業時,船體注水,使結構下沉至較深水層,以提升抗浪能力;需要轉移位置時,系統則排出壓載水,使平台升高,像一般船舶一樣航行。

施工前,上海交通大學深水試驗池已對這種雙模式能力進行全面測試。工程師以強度相當於颶風的風浪,以及類似海嘯的波浪測試縮尺模型,驗證平台可抵禦持續風速達每小時250公里(約每小時155英里)的17級颱風。雙船體結構能分散平台承受的應力,減少海上風暴期間常干擾科學工作的縱搖與橫搖。

平台中央設有大型月池,可直接通往水柱。這個開口據稱大到足以容納一頭成年藍鯨,研究人員可透過月池將重達300公噸的設備下放至6,000公尺深處。這項能力可用於測試全尺寸深海採礦系統、遙控載具及其他重型海洋設備;這些設備無法從一般研究船上部署。

這座設施由三套整合系統協同運作。主平台是主要研究中心,船載實驗室則提供額外的機動能力,岸上支援設施構成第三部分,負責物流、資料處理與人員輪調。這種三方架構確保研究團隊無論在海上或陸地工作,研究活動都能持續進行。

上海交通大學研究員楊建民指出,平台的機動性不遜於研究船,能迅速因應新出現的科學研究機會或天候變化。抵達作業位置後,壓載系統可使設施轉為穩定的觀測站,支援長時間精密測量。這種結合能力回應了海洋科學家長期視為海洋研究根本限制的問題:無法在維持地理位置不變的情況下,研究從數日到數季不同時間尺度的動態過程。

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探測深海,尋找氣候與生命起源的答案

這座平台預定執行的科學任務涵蓋基礎研究與實務應用。其標定作業深度達10,000公尺,幾乎可抵達整個海床,包括馬里亞納海溝最深處以外的深海區域。這項能力將讓研究人員得以接觸因技術限制而幾乎未經研究的生態系,包括壓力超過1,000個大氣壓的超深淵帶。

平台上將設置六座主要研究設施,涵蓋海洋災害、氣象觀測、海洋水下物理環境研究及其他專業領域。中國媒體報導指出,研究人員將探討海洋生態系的季節演變模式,或可揭示深海群落如何因應氣候變化。平台也將支援生命起源與演化研究,尋找極端環境生物及地質構造,探索可能揭示早期地球環境的線索。

氣候研究是其中一項尤其迫切的應用。聯合國政府間氣候變遷專門委員會指出,自1980年代以來,海洋吸收了氣候系統中超過90%的多餘熱量,以及人為二氧化碳排放量的20%至30%。增進對海氣交互作用的了解,有助提升颱風預報準確度,讓沿海社區及早收到警報,並更精確掌握風暴路徑。平台能在惡劣天候中維持定點,特別適合研究熱帶氣旋在海洋中形成初期的發展與行為。

除了氣候研究,這座設施也將測試深海採礦設備。隨著陸地礦藏愈來愈難開採,焦點已轉向深海海床上的多金屬結核、富鈷結殼及塊狀硫化物礦床。平台提供獨特的中間測試環境,讓採礦系統從受控的實驗室條件逐步進入全面商業部署。這項測試能力對評估採礦設備在實際海洋壓力、溫度與沉積物條件下的表現至關重要。

然而,這類採礦研究仍處於法規灰色地帶。國際海底管理局持續研擬深海採礦開發規則,商業開採在談判進行期間尚未獲准。環境科學家警告,過早測試與部署可能破壞歷經數百萬年、在穩定、黑暗且寒冷環境中演化的生態系。因此,這座浮動平台支援長期採礦試驗的能力,既帶來產業發展前景,也伴隨環境風險。

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海床測繪的戰略意涵

這座研究平台啟動之際,中國的海洋測繪活動正受到高度關注。路透社近期一項調查記錄了42艘中國研究船在太平洋、印度洋與北極海進行逾五年的系統性海床測繪。調查觀察到的測繪模式,似乎符合在具戰略重要性的海域全面蒐集海底地形資料的特徵。

海軍情報專家指出,詳細的海床測繪具有雙重用途。這類資料固然能支援海洋生態系與地質構造等正當科學研究,也提供潛艦航行、隱蔽,以及可能部署海床感測器或武器所需的資訊。路透社引述美國海軍情報局副局長麥克・布魯克斯少將在國會聽證會上的說法,擴大測繪可提供資料,

讓潛艦得以航行、隱蔽,並協助部署海床感測器或武器。

調查特別指出,研究船「東方紅3號」於2024年與2025年在台灣及美國屬地關島附近執行的任務。這些地區對區域安全具有戰略重要性,詳細的海底地形資料對商業航運與軍事行動都很有價值。北京則表示,其海洋考察以民用為目的,包括礦產勘探、漁業研究與氣候研究。部分測繪活動確實與漁場分析及礦產探勘合約區域相符。

然而,軍民融合的疑慮仍未消退。新浮動平台的工程文件尤其引人關注。《南華早報》報導指出,經同儕審查的計畫論文討論了關鍵艙室的核爆防護,並描述可吸收衝擊波的超材料夾層板。這些規格顯示平台具備抵禦超出一般研究需求的爆炸力道的能力,暗示可能具有軍事用途或應變規畫。

科學與戰略能力重疊,為國際研究合作帶來挑戰。海洋科學向來仰賴資料共享與協作驗證。研究基礎設施若納入針對衝突情境設計的防護能力,資訊透明度便會受到機密管理需求的限制。浮動平台宣稱的民用目的或許真實且重要,但納入軍規強化設計,仍使人質疑某些資料或能力是否會受到限制。

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深海採礦與環境利害

商業利益與環境保護交會之處,也呈現另一個複雜面向。深海採礦是新興產業,可能造成重大環境後果。2025年刊於《海洋科學前沿》的回顧研究,整理了海床開採活動反覆引發的疑慮,包括直接破壞棲地、沉積物羽流擴散及水下噪音污染。

沉積物羽流尤其構成風險。採礦作業若擾動海床,可能形成細微粒子雲,隨水柱飄散,影響距離開採地點甚遠的生態系。如果羽流抵達海面或中層水域,可能衝擊維繫沿海經濟、並為數十億人提供蛋白質來源的漁業。採礦設備產生的水下噪音,也可能干擾海洋哺乳動物的溝通與導航,包括仰賴聲訊進行交配、覓食與遷徙的鯨魚和海豚。

浮動平台測試採礦系統,使其成為這場環境辯論的核心。透過提供真實海洋環境中的設備試驗場,這座設施可能加快商業採礦的時程。保育倡議者對此感到憂心,主張主管機關應在商業開採開始前,訂定完整的環境防護措施。國際海底管理局的開發規則草案仍在協商,而許多深海生態系的基礎資料存在重大缺口,也使界定可接受的影響門檻更加困難。

目前的科學認知顯示,深海生態系受到干擾後復原極為緩慢,甚至可能無法復原。許多深海物種具有特有性,意即在地球其他地方都找不到。採礦公司瞄準的結核往往需歷經數百萬年才能形成,依附其上的群落則包含可能已存活數百年的長壽生物。即使是出於研究目的,在這些原始環境中測試採礦設備,也有造成不可逆損害的風險。

理論上,平台的研究能力可支援生物多樣性基線調查與環境監測,協助填補這些知識缺口。然而,這些效益能否實現,取決於蒐集的資料是否向國際科學界開放,或成為支援商業開採的專有資料。選擇開放科學或產業保密,將決定平台是促進永續海洋管理,還是僅為資源開採提供助力。

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全球海洋科學的透明責任

中國投資興建這座浮動實驗室,反映海洋研究能力持續擴大的趨勢。中國已擁有全球規模最大的民用研究船隊,而這座新平台將研究能力延伸至過去難以進入的領域。其他國家雖也有重要的海洋研究計畫,但少有國家具備同等規模的基礎設施,能同時支援長期深海作業、重型設備測試與人員駐留。

其科學潛力不容小覷。海洋約占地球表面70%,但人類對海洋的測繪與了解仍相當有限。美國國家海洋暨大氣總署指出,許多海床缺乏詳細且現代化的測繪資料,深海海床也占地球可居住空間的相當大一部分。能長期駐留深海的研究平台,或可協助縮小這些知識落差,增進氣候模型、生物多樣性盤點與地質研究。

然而,這類基礎設施的全部科學價值,取決於透明度與合作。海洋研究向來仰賴國際合作,採用共享的資料標準並公開發表研究成果。若研究平台納入明顯具有軍事用途的能力,或在環境防護措施建立前就支援資源開採產業,合作所需的信任便會逐漸流失。

對面臨風暴愈加嚴重與海平面上升的沿海社區而言,改善海洋觀測能帶來實質效益。可在颶風期間持續作業並蒐集資料的平台,有助改善颱風預報、拯救生命並降低經濟損失。了解海洋如何吸收碳與熱,也有助科學家更準確預測氣候變化。要實現這些效益,研究成果必須跨越國界自由流通,而非封閉於國家或企業體系之中。

這座浮島是了不起的工程成就,確實具備推進人類知識的潛力。未來十年平台逐步啟用之際,中國如何在透明度、資料共享與環境保護方面作出選擇,將決定它能否實現這項潛力,還是淪為另一項資源開採與戰略部署工具。

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重點摘要

  • 中國已啟動全球首座超大型深海浮動研究平台的建造,暱稱「遠海浮島」,預定於2030年完工。
  • 半潛式雙船體設計讓平台能像船舶一樣航行,並像鑽油平台一樣保持穩定,可抵禦時速最高250公里的颱風強風,並支援238人駐留數月。
  • 設施可在最深達10,000公尺(32,800英尺)的海域作業,將測試深海採礦設備、研究海洋生態系,並改善颱風預報。
  • 近期調查揭露中國在太平洋、印度洋與北極海進行大規模海床測繪,引發外界對其潛艦航行與水下作戰等軍民兩用目的的疑慮。
  • 工程文件提及核爆防護與超材料板,凸顯平台除民用研究外也可能具有軍事用途。
  • 國際海底管理局仍在研擬深海採礦規則之際,平台開始投入運作;商業開採目前尚未獲准。
  • 環境科學家警告,深海採礦測試可能透過沉積物羽流、棲地破壞與水下噪音污染,損害脆弱的生態系。
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