「サイエンス」研究船：深海を航行する移動式実験室

制作：中国科学普及協会

著者: 江如漢、王敏 (中国科学院海洋研究所)

プロデューサー: 中国科学博覧会

空へ、大地へ、そして海へ昇ることは、全人類の共通の夢です。海は地球上で最も広い領域ですが、人類に最も知られていない領域でもあります。我々の海洋の探査・研究領域は海洋全体の約5％に過ぎず、宇宙に対する我々の理解に比べると劣っています。

近代的な海洋設備がなければ、海洋の探査や研究は無駄になるだけです。鄭和の西洋への航海、コロンブスによる大航海時代の幕開け、イギリスのチャレンジャー号の世界海洋探検、アルビン有人潜水艇による深海探検、そしてストラッグラー号のマリアナ海溝底への着陸成功に至るまで、人類は海洋の探検を決してやめませんでした。

有人潜水艇「ストラグラー」（写真提供：中国船舶重工集団）

「仕事をうまくやりたかったら、まず道具を研がなければなりません。」科学調査船は海洋探査と研究のための重要なプラットフォームとして、総合的な海洋探査と研究においてかけがえのない役割を果たしています。中国共産党第18回全国代表大会は、海洋強国建設に向けた重要な戦略的取り決めを行い、海洋科学技術の発展の新たな時代を先導した。中国共産党第19回全国代表大会は「陸と海の協調的発展を堅持し、海洋強国の建設を加速する」ことを提言した。

海洋科学調査のための国家の主要なツールとして、「サイエンス」調査船は、新時代における我が国の海洋科学技術の急速な発展の栄光の道程を目撃し、壮大な深海と大洋を駆け巡る新たな一章を記しました。

映像出典：中国科学院海洋研究所、編集：中国科学技術による海の印象

「サイエンス」号が波間を航行する（写真提供：中国科学院海洋研究所）

1. 過去を引き継ぎ、未来へ向かう、新時代の科学調査船「長子」

「サイエンス」が就航する前は、我が国の海洋科学調査船のための特別な設計は存在しませんでした。船首は大部分が直立しているかまっすぐ前傾しており、船体は比較的細身でした。 「ビーナス」や「サイエンス1号」などの科学調査船は改造船が中心で、海洋研究活動は依然「あるものを活用する」段階だった。

我が国の総合的な国力が継続的に向上し、海洋強国戦略が展開・実行されるにつれ、深海科学探査能力に対する要求はますます高まっています。深海科学調査を実施するためには、新世代の海洋総合科学調査船を建造する必要性がますます高まっています。このような背景から、「サイエンス」号が誕生し、新世代の科学調査船の「先駆者」となりました。

サイエンス号は最終仕上げを終えて出発の準備が整った（写真提供：中国科学院海洋研究所）

設計段階では、豊富な航海経験を持つ科学研究船の船長や科学者が設計チームに参加し、科学研究のニーズを提案しました。中国船舶海洋工学設計研究院は、これらのニーズを船舶の設計パラメータに変換し、最終的に深海科学探検用に特別に設計された「短くて幅の広い」船型のソリューションを考案しました。 2010年に武昌造船重工業株式会社によって建設が開始され、2012年に正式に使用が開始されました。

海洋調査船「サイエンス」号は、中国の海洋科学技術分野の何世代にもわたる人々の夢を背負った、新中国の画期的な総合海洋調査船の「長男」として知られています。 「科技」が運用開始されてから、その優れた性能は業界関係者の間で満場一致で認められました。その後、「科雪」の姉妹船[1]である「向陽紅01号」、「向陽紅03号」、「東方紅3号」が相次いで建造、進水、運用され、我が国の海洋科学探査能力の飛躍的向上に重要な貢献を果たした。

2. オフショア科学実験室の建設に優れた性能

「サイエンス」は全長99.80メートル、全幅17.80メートル、深さ8.90メートル、総トン数4711トン、航続距離15,000海里、定員80名で、無制限の航行エリアのニーズを満たすグローバルナビゲーションと全天候観測機能を備えています。総合的な性能において我が国の最先端の科学調査船です。

「サイエンス」はポッド型電気推進システムを採用しており、2つの船首スラスター、360度パノラマ制御プラットフォーム、無人キャビン、1人乗りの操縦ブリッジを装備している。先進的なポッド型電気推進システムと2つの船首スラスターは、科学調査船に使用される国内初のDP-1動的船位保持システムを構成します。操縦性に優れ、科学研究活動の精度を大幅に向上します。

サイエンス号のポッド型電気推進システム（写真提供：中国科学院海洋研究所）

水中音響探知を行うために、サイエンス号の球状船首は設計が最適化され、揚力フィンと船首スラスタースロットカバーが装備され、低騒音の音響探知環境が実現されています。 「サイエンス」は約500平方メートルの後方デッキを備えており、さまざまな科学調査機器を容易に搭載できるため、深海科学探検の可能性が広がり、多分野にわたる総合調査活動のプラットフォーム基盤が提供されます。

「サイエンス」号に搭載されたケーブル制御式水中ロボット「ディスカバリー」（写真提供：中国科学院海洋研究所）

前部デッキと後部デッキには5つのコンテナを収容できるスペースがあり、科学調査機器のモジュール化開発を効果的に推進し、船舶の準備と機器の試運転の時間を短縮し、単位時間あたりの科学調査の効率を向上させました。

「サイエンス」は、水体検知システム、大気検知システム、海底検知システム、深海極限環境検知システム、リモートセンシング情報現地検証システム、船上実験、船上ネットワークなど7つの主要システムを統合しています。 4,500メートルの無人探査機「ディスカバリー」など、世界最先端の探査機器を多数搭載しています。海洋の動態環境、地質環境、生態環境などに対する高精度かつ長期的な総合的な海洋観測、検出、現地でのサンプリング、分析機能を備えており、「海上の移動実験室」として知られています。

「サイエンス」搭載探知・試験システムの概略図（写真提供：中国科学院海洋研究所）

3. 強力なチームが高品質の深海調査プラットフォームを構築

通常の船舶[2]とは異なり、サイエンス号にはデッキ部門、エンジン部門、船内実験室の3つの部門があります。

デッキ部門は人間の脳のようなものです。船舶の航行指示の策定と実行、海洋科学調査活動の完了への協力を担当します。船長、政治委員、一等航海士、二等航海士、三等航海士、当直船員、厨房部門で構成されています。

機関室部門は、船の航行指示に協力し、船の航行に必要な電力を供給し、船の機械・電気設備の保守や技術サポートを行う、人の足のような部門です。主任技師、二等技師、三等技師、電子・電気担当者、当直整備士で構成されています。

船上の研究室は人間の手のようなものです。航海の科学調査ミッションを完了するために、「サイエンス」が搭載する高度な科学調査機器に依存しています。主任科学者、船上研究所所長、エンジニアリングおよび技術担当者、航海チームのメンバーで構成されています。

「科学」の各部門のシルエット（写真提供：中国科学院海洋研究所）

中国科学院海洋研究所の科学調査船団は、「海洋調査活動において専門的業務を遂行する専門家」というスローガンを最初に提唱した。長年にわたり、当社は甲板部、機関部、船上実験室が緊密に連携し、強力な技術力と厳しい仕事スタイルを備えた科学調査チームを育成してきました。科学調査期間中、工学技術者が調査機器の操作と基本的なサンプル収集作業を完了し、海上の科学者がサンプル処理にさらに多くのエネルギーを注ぐという効率的な作業モードが形成され、海洋科学調査と探査研究に強力な技術サポートを提供しています。

科学研究員の集合写真（写真提供：中国科学院海洋研究所）

4. 10年間の深海調査の実りある成果

過去10年間の運航で、「サイエンス」研究船は、深海探査研究、重要な中核技術、主要な科学的問題に重点を置いた、数多くの主要な国家科学研究プロジェクトを実施してきました。これまでに約50回の深海調査航海を実施し、赤道を10回横断し、2,000日以上の安全航海を積み重ね、30万海里以上を航海しました。これまで、全国の数十の大学や研究機関に1,500回以上の航海を提供し、深海研究の実施、国家の海洋権益の保護、深海資源の探査のための重要な海洋技術支援プラットフォームを提供し、我が国の海洋科学調査能力と研究レベルを世界の最先端に押し上げました。

ディスカバリーROVが深海科学探査を実施（写真提供：中国科学院海洋研究所）

中国科学院海洋研究所は、「科博」号研究船を頼りに、世界クラスの総合的な深海探査研究システムの構築を先導し、深海1万メートル定点探査、深海6000メートル探査・サンプリング、深海4500メートル精密探査・サンプリング、水体1000メートルプロファイル航行探査、深海30メートル堆積物コアリング、長さ20メートル岩石コアリングなどの主要技術で画期的な進歩を遂げ、「潜ることができ、はっきりと見え、採掘でき、正確に測定でき、機能が充実し、余裕がある」という目標を達成した。

中国で初めて、「マクロとミクロ、ナビゲーションと定点、勾配と現場」を組み合わせた検出技術システムが確立されました。深海の地形、海底環境、水環境を三次元的、同期的、精密に総合的に検出し、サンプルを採取する能力を有します。深海海底地形検出の解像度はセンチメートルレベルに達し、「室内シミュレーション実験→海洋移動実験室→深海現場実験室」への飛躍を実現しました。深海極限環境探査、深海現地試験、海底耕作実験、深海原位置長期継続探査などを成功裏に実施し、「実験室を海底に移す」という科学的理念を実現し、我が国の深海探査・実験能力を世界の先進国レベルに引き上げました。

「サイエンス」は深海生物の現場固定実験を実施している（画像提供：中国科学院海洋研究所）

私たちは「サイエンス」をプラットフォームとして、冷水湧出帯、熱水流体、西太平洋の海山など深海の極限環境における主要な科学的課題に焦点を当て、一連の独創的な成果と大きな進歩を達成しました。深海ブイデータのリアルタイム伝送という世界最大の難題を克服し、西太平洋に世界最大のリアルタイム科学観測ネットワークを構築し、深海探査を「動画再生」から「ライブ中継」へと変えました。

ディスカバリー号が撮影した海底熱水噴出孔（写真提供：中国科学院海洋研究所）

世界で初めて熱水噴出孔流体の温度勾配の現場検出を実施し、30箇所以上の熱水噴出孔の温度プロファイル（最高温度383.3℃）を取得し、南シナ海の海底に露出した「可燃性氷」を初めて発見しました。合計700種を超える深海大型生物の6,000点以上のサンプルが採取され、1つの新科、1つの新亜科、13の新属、128の新種が発見されました。 8,000 種以上の深海微生物（46 種の新細菌を含む）が得られました。現在までに、我が国最大の深海大型生物標本ライブラリが構築されており、サンプル数と種の数では国内最大であり、唯一の深海大型化学栄養生物の生きたライブラリでもあります。

「サイエンス」が採取した深海生物サンプル（写真提供：中国科学院海洋研究所）

3トン以上の深海地質サンプルが採取され、姿勢・方位情報付きの国内初となる超長大堆積柱サンプル（16.01メートル）も得られ、我が国の深海海洋研究は世界の最先端へと押し上げられた。

「サイエンス」号が深海ブイ展開作業を実施（写真提供：中国科学院海洋研究所）

国際社会では、「サイエンス」の赤道越え海洋科学調査も大きな注目を集めている。その中で、「ネイチャー」誌は「サイエンス」と我が国の海洋科学探査能力の向上について2度にわたり報道・論評し、「鄭和の西域航海から600年後のもう一つの偉業」と称賛した。科学研究者たちは、国家の武器である「科学」の力を借りて、赤道を越えて深海へと向かい、西太平洋への理解を継続的に広げ、より広い海へと進んでいった。

述べる：

[1] 姉妹船とは、他の船と同じタイプ、またはほぼ同一の設計の船のことである。これらの船舶は、船体と上部構造のレイアウトがほぼ同じで、排水量も似ており、機能と装備もほぼ同等でした。

[2] 貨物船は通常、甲板部と機関室部に分かれています。