第15章_海洋技术与空间技术[1]

3、海水化学资源综合利用技术，是从海水中提取各种化学元素 （化学品）及其深加工技术。主要包括海水制盐、苦卤化工，提 取钾、镁、溴、硝、锂、铀及其深加工等，现在已逐步向海洋精 细化工方向发展。
（二）矿产资源

1．石油、天然气。据估计，世界石油极限储量1万亿吨，可采 储量3000亿吨，其中海底石油1350亿吨；世界天然气储量255～ 280亿立方米，海洋储量占140亿立方米。上世纪末，海洋石油 年产量达30亿吨，占世界石油总产量的50%。由于发现丰富的 海洋油气资源，中国有可能成为世界五大石油生产国之一。
·15.3.2 海洋生物资源的开发和利用
海洋水产养殖与捕捞业是 历史悠久的生长活动，但它们 在新技术革命和新产业浪潮中 正经历着深刻的变化。现代海 洋水产业的主要方向首先是开
发海洋“牧场”使各种人类需
求 的海洋动植物资源人工化，其次，利用先进的技术发现、
开辟新的海洋渔业资源，改造和反展传统捕捞业。图为海上
优点：海水运动的能量巨大、可再生能源、且没有污染。 不足：海洋能源能量密度小，开发利用它们，需特殊的能量转换装 置，工程投资大、效益也不高。 目前具有商业开发价值的是潮汐发电、波浪发电。

（五）海洋药物

长期以来，人类防病治病多依赖于陆地上的生物。如今随着 科技的不断进步，科学家胶越来越关注起具有特殊功能和结 构的海洋生物，开发新药的焦点已开始转向浩瀚、富饶的海 洋。 海洋药物的发现和使用在我国约始于公元前一世纪以前， 在古籍《神农本草经》上，就有海洋生物入药的记载。到了 16世纪至18世纪出版的《本草纲目》和《<本草纲目>拾遗》 这两本书中，记载的海洋药物已达70多种，如海参、海马、 海带、海龟板等。近代从海洋生物中提取的鱼肝油、琼胶、 精蛋白、胰岛素等也是疗效很好的海洋药物。 人类大规模地开发海洋生物资源、研制新药，是从本世纪 70的年代开始的，并取得了一些成果。

2．煤、铁等固体矿产。已发现的海底固体矿产有20多种。中国 大陆架浅海区广泛分布有铜、煤、硫、磷、石灰石等矿。
3．海滨砂矿。海滨沉积物中有许多贵重矿物，如：含有发射火 箭用的固体燃料钛的金红石；含有火箭、飞机外壳用的铌和反应 堆及微电路用的钽的独居石；含有核潜艇和核反应堆用的耐高温 和耐腐蚀的锆铁矿、锆英石；某些海区还有黄金、白金和银等。 中国近海海域也分布有金、锆英石、钛铁矿、独居石、铬尖晶石 等经济价值极高的砂矿。
海洋空间资源的类型
可利用空间包括：海上、海中、海底 海上：港口码头、船舶、航海 运河、桥梁、机场 海底：隧道、管道 电站、工业人工岛、石油城、 海洋牧场 围海造陆 海底电缆
①交通运输空间
②生产空间资源 ③通讯电力输送 ④储藏空间资源 ⑤文娱设施空间 ⑥土地资源
海底货场、海底仓库、海上油井、 废物处理场 海洋公园、海滨浴场、海上运动区
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第十五章 海洋技术与空间技术
§15.1 方兴未艾的海洋技术
15.1.1 海洋与海洋资源
人类赖以生存和发展的宇宙 幸运之舟——地球是一个几乎 被汪洋大海包围的水球。陆地 面积仅占总面积的29%，而海 洋则占到71%。地球海洋是生 命的摇篮，人类认识和利用海 洋有着悠久的历史。
达德
另一位先驱者是德国科学家
奥伯特。1923年，他发表《飞向行
星际空间的火箭》一书，创立了计 算多级火箭推理的数学理论。
奥伯特
第二次世界大战期间，德国
秘 密研制了V－2导弹，从而促进了火 箭 技术的快速发展。战后，美国和原 苏 导
V－2导弹
联出于军事目的，竞相发展自己的
弹系统。并先后成功爆破原子弹和
载人潜水器下潜深度大，速 度较低；机动性能好，并安装有 供观察的舷窗和进行采样和水下 施工的多种机械手。 上图为我国的7000米载人浅 水器，左图是美国“阿尔文”号。
无人浅水器全部由母船控制，大体分为如下四类：


缆绳式自由航行无人浅水艇 拖曳式无人潜水艇 无缆式遥控浅水器 海底爬行无人潜水器
太空中拍摄的地球照片
海洋是生命的摇篮，这不仅是说地球上最早的生 物出现在海洋，而且指目前地球上80%的生物资源
在海洋中。浩瀚的海洋，被誉为生命的摇篮，资源
的宝库。——“天然的鱼仓”、“蓝色的煤海”、“
盐类的故乡”、“能量的源泉”、“娱乐的胜地”
等, 充分说明海洋资源的丰富。 海洋资源：海洋中可以被人类利用的物质、能量 和空间。按其属性分为海洋生物资源、海底矿产资 源、海水资源、海洋能源和海洋空间资源；
·15.2.1 海洋科学考察船 海洋科学考察船又称海洋 调查船，专供对海洋进行水 文、气象、生物、矿产资源和 物理、化学性质的调查研究。
西班牙赫斯皮里蒂斯号 赴南极执行考察任务
源自文库
随着空间技术的发展，人们 开始利用人造地球卫星从太空 中观测海洋，海洋探测技术跨入 了卫星时代。 目前，各国发身的海洋卫星 大致分为两类：一类是地球同
步卫星，另一类是太阳同步极
我国发射了第一 颗海洋1号卫星
地轨道卫星，前者可定点观测地球，后者可定时对海洋 表面某一区域进行连续监测。现在，这两种卫星作为海
洋探测技术不可或缺的重要手段，发挥着重要作用。
·15.2.3 潜水器
潜水器既是海洋探测工具， 又是进行水下工程的重要设备。 可分为载人潜水器和无人潜水器 两种。
利用海洋中的潮汐、波浪、海流、海 水温度差等所蕴藏的丰富能量的技术。
海洋能源储量大、无污染，又是再生
能源，其发展前景引人注目。提高经 济效益是未来海洋能源开发技术发展 的关键。
BD102A型航标灯用波浪发电装置
§15.4 空间与空间技术
·15.4.1 空间：人类的第四环境 进入空间需要克服的难关：
技术的三大支柱。
右图为运载火 箭升空。
§15.5 运载火箭
·15.5.1 航天之父：齐奥尔科夫斯基 出生于俄罗斯的齐奥尔科 夫
斯基1883年便提出了宇宙飞船 的 运动必须利用喷气推进原理， 并 画出了飞船的草图。1903年他 发 表了《利用喷气工具研究宇宙 空 齐奥尔科夫斯基
·15.5.2 火箭技术的发展 第一个成功发射液体火箭的人 是美国的达德教授，这枚装有液氢和 汽油的火箭于1926年发射成功。
（一）水资源

加强对海水资源的开发利用，是解决沿海和西部苦咸水地区淡水 危机和资源短缺问题的重要措施，是实现国民经济可持续发展战 略的重要保证。 1、海水淡化，是开发新水源、解决沿海地区淡水资源紧缺的重要 途径。 2、海水直接利用技术，是以海水直接代替淡水作为工业用水和生 活用水等相关技术的总称。包括海水冷却、海水脱硫、海水回注 采油、海水冲厕和海水冲灰、洗涤、消防、制冰、印染等。


（三）食物资源

海洋可以为人类提供更多的食物,它是食物资源的最大潜在 源泉,它所储存的蛋白质、维生素、无机盐等营养的数量不 亚于陆地,而且还要胜过陆地。一世界海洋的面积占地球表 面的71%还多。海洋中大约生存着18万种动物,1.7万种植 物,鱼2万种,虾(小虾、螯虾、龙虾、蟹、海参等)几千种， 此外，还有许许多多其它海洋动物。 仅位于近海水域自然生长的海藻，年产量已相当于目前世 界年产小麦总量的15倍以上，如果把这些藻类加工成食品， 就能为人们提供充足的蛋白质、多种维生素以及人体所需 的矿物质，海洋中还有丰富的肉眼看不见的浮游生物，加 工成食品，足可满足300亿人的需要，海洋中还有众多的 鱼虾，真是人类未来的粮仓。
石油天然气开发 的三大阶段
普查性的地球物理 勘探，寻找可能储 油、气的地质构造
在找到的构造上打 勘探井，查明类型 储量等情况，以便 制定开采方案
打生产井进行石油的 采集、初步加工、存 储等生产手段的建设 以及进行生产
多少世纪以来，人们
对石油的开发仅仅限于陆 地。最初开发海洋石油气 资源是在紧靠海边的海滨 钻斜井。后来又曾先后出 现土堤法和海水中修栈桥 的办法。为了在更深更远 的海水中开发油气，又发 明了与岸无引桥相连的孤立在海中的海上井场——海上固定平台。 为了适应钻勘探井对流动性的要求，在固定平台的基础上又出现了 一种主要用于钻勘探井的移动平台，先后有：坐底式平台、自升式 平台、钻井船和半潜式平台。海洋石油和天然气开发技术在当代海 洋技术中占据极重要的位置，并有辉煌的前景。
无人潜水器
§15.3 海洋资源开发技术
·15.3.1 海洋石油和天然气开发技术 石油是人类社会发展的一种不可缺少的动力资源， 随着陆地石油资源的耗尽，人们开始把眼光转向了海 洋。人们发现，不仅在大陆向海洋延伸的地区即大陆架 蕴藏着丰富的油气资源，而且在许多深水的小洋盆或洋 盆边缘也都找到了油气矿床。
氢
弹。
由于核武器加上强
大的火箭就是军事威慑力
美国原子弹爆炸成功
·15.5.3 现代运载火箭的结构 现在，世界各国已研制 出几十种运载火箭，用于发射 航天器的现代运载火箭大多分 为三级：
1. 2. 3.
箭体结构 推进系统 指导系统 右图为我国研制的运载
火箭。
§15.6 人造地球卫星
·15.6.1 众星熠熠 美国早在1946年就提 出了发射人造地球卫星的可 行性报告，然而由于原苏联 在大型运载火箭上的优势，


克服地球甚至太阳系引力
克服真空 适应剧烈变化的温度环境

防止有害辐射
正是因为这些困难，人类进入外层空间经历了一个 漫长和艰苦的过程。
·15.4.2 空间技术：铺向通天路
空间技术是一门探索、开发和利用太空以及地球 以外天体的综合性技术。 通常人们认为， 航天器、运载器、和 地面测控技术是空间
围海造田
·15.1.2
1.
崛起的海洋技术
海洋探测技术 海洋探测技术包括海面、海底探测技术，目的是探明海 洋资源的分布情况，为海洋资源的开发利用奠定基础。
2.
海洋资源技术开发
海洋蕴涵着丰富的资源，因此，开发技术涉及的领域非 常广泛，如矿产资源开发技术，生物资源开发技术，化 学资源开发技术等等。
§15.2 海洋探测技术

海上钻井平台
深海锰结核
拖网获取 锰结核矿

4．多金属结核和富钴锰结壳。多金属结核含有锰、铁、镍、钴、铜 等几十种元素。世界海洋3500～6000米深的洋底储藏的多金属结核 约有3万亿吨。其中锰的产量可供世界用18000年，镍可用25000年。 5．热液矿藏。是一种含有大量金属的硫化物，海底裂谷喷出的高温 岩浆冷却沉积形成，已发现30多处矿床。仅美国在加拉帕戈斯裂谷 储量就达2500万吨，开采价值39亿美元。 6．可燃冰。是一种被称为天然气水合物的新型矿物，在低温、高压 条件下，由碳氢化合物与水分子组成的冰态固体物质。其能量密度 高，杂质少，燃烧后几乎无污染，矿层厚，规模大，分布广，资源 丰富。据估计，全球可燃冰的储量是现有石油天然气储量的两倍。 在上世纪日本、前苏联、美国均已发现大面积的可燃冰分布区。中 国也在南海和东海发现了可燃冰。据测算，仅中国南海的可燃冰资 源量就达700亿吨油当量，约相当于中国目前陆上油气资源量总数的 1/2。在世界油气资源逐渐枯竭的情况下，可燃冰的发现又为人类带 来新的希望。

（六）海洋空间资源：
1、海洋空间包括海面、海底、海洋水体和海岸地带。 2、海洋空间的开发利用：交通运输、生产、通讯、储藏、 旅游等。海洋工程，例如日本神户人工岛、英吉利海峡海底隧 道、荷兰填海造陆等。 3、分类： ①交通运输空间
②生产空间资源
③通讯电力输送 ④储藏空间资源 ⑤文娱设施空间 ⑥土地资源
捕鱼的现场。
·15.3.3 海水淡化技术
今天，地球上可供 人们利用的淡水资源非常 有限，人们采取淡化海水 的方法解决人类水资源匮 乏的局面。到目前为止，
淡化海水的蒸馏法、电渗
析法都已达到了工业生产
海水淡化工厂
的规模，目前也较为成熟的海水淡化技法还有：冷冻
法。
·15.3.4 海洋能源开发技术
海洋能源开发技术是指开发

向 日 葵 海 星
蝎子鱼
水母
（四）海水能源


由于海水运动产生海洋动力资源，主要有潮汐能、波浪 能、海流能及海水因温差和盐差而引起的温差能与盐差 能等。估计全球海水温差能的可利用功率达100×10^8 千瓦，潮汐能、波浪能、河流能及海水盐差能等可再生 功率在10×10^8千瓦左右。 海水不但可以通过其热能和机械能等给我们电能，从海 水中还可提取出像汽油、柴油那样的燃料——铀和重水。