全球首次！引光入海，燃冰成炬，浙大科技在深海海底点燃十五运“圣火”

10月9日上午，第十五届全国运动会和全国第十二届残疾人运动会暨第九届特殊奥林匹克运动会火种采集仪式，在广州市南沙区广州海洋地质调查局科考码头举行。

和以往不同的是，在十五运会火种采集仪式上亮相的“源火”，来自南海北部海域水深1522米海底的可燃冰。这是体育运动史上首次在深海海底原位获取运动会“源火”。

由广州海洋地质调查局联合浙江大学海洋学院、海洋精准感知技术全国重点实验室和东海实验室科研团队共同攻关，通过“引光入海，燃冰成炬”，在我国南海1500多米海底采集到了绿色“火种”。一个月后，全运圣火将在广东省奥体中心体育场点燃。

浙江大学“源火”采集装置科研攻关团队。（浙江大学海洋学院供图）

可燃冰在海底点燃，怎么实现？

可燃冰，学名天然气水合物，是一种由天然气和水在高压低温条件下形成的类冰状结晶物质，可直接点燃，燃烧后几乎不产生任何残渣，污染比煤、石油、天然气都要小得多，是一种绿色清洁的高效能源。我国可燃冰资源丰富、潜力巨大，分别在2017年和2020年成功实施了两轮可燃冰试采，创造了“产气总量”和“日均产气量”等一系列世界纪录。

但要实现可燃冰的海底采集、分解并点燃，并不简单。

自2024年7月起，广州海洋地质调查局联合浙江大学海洋学院、海洋精准感知技术全国重点实验室和东海实验室，开展了基于深海机器人—“海马”号ROV（无人遥控潜水器）的集海底可燃冰气泡原位保压采集与海底引燃系统的技术原理论证和关键技术单元的研制。

接到此次科研任务后，浙江大学海洋学院、海洋精准感知技术全国重点实验室与东海实验室共同成立了源火采集装置科研攻关团队。

“可燃冰采集上来后，需要处理才能点燃。而要在1500米的深海底环境下进行点燃，需要很多条件支撑。但燃烧三要素是我们的自信底气，一定能完成这件光荣而艰巨的任务”。东海实验室副主任陈家旺介绍。这一过程首先需要采集可燃冰，对它进行降压分解，并对分解气体做净化和干燥处理。之后，把船上太阳能转换成电能，通过光电复合缆引至到“源火”引燃舱内。“装置里的电阻丝发热发红后，触发甲烷气体燃点，从而获得火种，这就是‘引光入海、燃冰成炬’。”

团队人员随“海马”号下水作业。（浙江大学海洋学院供图）

攻关团队经过不断迭代优化、测试改进，成功开发出了可燃冰气泡保压采集舱、双组气体流量微调控阀组、无雾透明玻璃制燃烧舱、高灵敏甲烷气浓度检测单元、快速低功耗电阻超高温加热单元、系统控制舱组件、液压管路以及快速响应的上下位机操控等关键核心技术组件单元与软件。

“我们对该创新研制的‘源火’采集装置原理样机进行大量的实验室、压力舱测试，突破了海底可燃冰气泡保压收集、气体燃料/助燃剂流量动态精准控制、燃烧环境维持及废气排出等关键技术。”浙江大学海洋学院博士后、深海“源火”采集装置研发组副组长葛勇强说。

深海跃动的火苗，是我国海洋科技实力的象征

深海1500多米，水压约15兆帕，压力相当于两个成年人的体重集中在一个指甲盖上。同时，甲烷是易燃易爆的气体，在如此环境下，任务难度可想而知。

任务完成的关键，是“海马”号与采集装置的相互配合。在研发组的不断攻关下，采集装置的陆上原理样机于去年11月成功进行了水池试验，具备了水下远程点火能力；第一代海试样机于去年12月成功研发，具备深海采火能力。在完成高压模拟实验后，团队又对多路气体流量及压力调控系统、上下位机远程控制系统等模块进行了优化升级，研制出了第二代样机，并在随后完成了船上联合调试与深海试验测试。

2015年，“海马”号首次在琼东南盆地西部海域，发现了海底巨型活动性冷泉，这个冷泉也被命名为“海马冷泉”。今年9月18日，“源火”采集团队搭乘“海洋地质二号”科考船到达海马冷泉区开展“源火”采集作业。经过科研人员的紧张调试，“海马”号携带各种传感器、原位测量装置、摄像机、采集工具等下沉到1500米水深海底。

在科考船甲板面，工作人员从搭载在“海马”号深海遥控潜水器上的采火装置里取火（9月18日摄）。新华社记者 卢汉欣 摄

采集装置的引燃室中，有三根聚在一起的柱子，分别是甲烷喷嘴、氧气喷嘴和引燃棒，用来实现燃烧三要素中的可燃物、助燃物、引火源。随着各项指标达到采火条件，“采火！”，操作人员按下按钮。甲板上太阳能光伏装置产生的电能经电缆传送至海底引燃棒开始加热。温度逐渐升高，引燃棒的尖端出现红点，随后喷口跳出跃动的火苗。深海“源火”顺利引燃，全球首次在深海海底原位获取运动会“源火”，完成了！

“可燃冰原位保压采集与海底引燃的实现，这也是我国海洋科技实力的象征，我们的创新科研想法也借助十五运会及残特奥会这一重大赛事得以实现。”陈家旺说，下一步，团队将针对海底直接利用可燃冰绿色利用等进行攻关，解决海底科考活动能量自给的问题。“海底有很多未知的宝藏、未知的物种，有待我们去发现。”

团队成员从深海“源火”处引火。（浙江大学海洋学院供图）