水下考古不是简单的“海底捞”，硬核科技赋能“长江口二号”水下考古

当一艘船沉入海底，它带着怎么样的未解之谜？时隔150多年重见天日，“长江口二号”如何浮出水面？让失落的水底遗珍重见光明，水下考古又催生多少“黑科技”？

 

2022年11月21日零时许，长江口横沙水域见证了中国水下考古新的历史性突破，22根巨型弧形梁组成的长48米、宽19米、高9米、重约8800吨的沉箱装载着古船，经过4个多小时的水下持续提升后，在打捞工程船“奋力轮”中部月池缓缓露出水面，古船桅杆清晰可见，古船时隔150多年重见天日。几天后，长江口二号古船将被“奋力轮”带入杨浦上海船厂旧址1号船坞，开启文物保护与考古发掘新阶段。

 

11月21日拍摄的长江口二号古船桅杆出水画面。图/新华社

 

长江口二号古船是目前国内乃至世界上发现的体量最大、保存最为完整、船载文物丰富的古代木质沉船之一，填补了我国清代晚期大型木帆船研究空白。同时，长江口二号也是水下考古工作者在全国水下文物普查期间首次主动发现并进行考古调查的古船，船体的完整性和丰富的船载文物，对中国乃至世界的造船史、航运史、陶瓷史、经济史等研究具有十分重要的意义。

 

古船模拟图

 

长江口二号古船从发现到水下调查、再到整体打捞，科技赋能始终是推动古船考古与文物保护工作的重要方式和核心动力。

　　量身打造“保护罩”

 

水下考古环境复杂、难度极大。长江口二号古船经过水下150多年的盐蚀和海洋生物侵袭，残存的木质船体和部件强度降低，给考古团队带来了巨大挑战。

 

弧形梁穿梁现场

 

在国家文物局同意采取整体打捞方式对长江口二号古船进行保护后，上海市文物局会同交通运输部上海打捞局，集成当前世界最先进的打捞工艺、技术路线、设备制造，最终研究并形成了世界首创的“弧形梁非接触文物整体迁移技术”来打捞这艘古船。

 

该项技术是大胆进行科研和技术创新的基础上而提出的全新打捞解决方案，创造性地融合了核电弧形梁加工工艺、隧道盾构掘进工艺、沉管隧道对接工艺，并运用液压同步提升技术、综合监控系统等目前全球最为先进的高新技术。

 

其中，由上海市科委项目资助的交通运输部上海打捞局牵头的大吨位水下沉船免触碰微损伤整体打捞技术，创新性地提出采用水下曲线顶管底幕法的免触碰、微损伤大吨位沉船整体打捞技术，保护了沉船及其附近遗址的原生性、完整性和安全性，为水下考古等领域免触碰微损伤整体打捞提供源头保护。

 

该项目针对大吨位水下沉船整体打捞重大需求，通过自主技术创新和装备研发，全新研发曲线顶管底幕法整体打捞工艺与装备，揭示水下小曲率半径曲线顶管底幕法“机-土-船”耦合体系整体稳定性机理，提出曲线顶管智能顶进控制方法和技术，研究大吨位水下沉船免触碰微损伤整体打捞仿真技术，研发大吨位水下沉船整体打捞提升技术，进而形成智能、高效和经济安全的水下沉船整体打捞共性关键核心技术，并在长江二号古船打捞任务中进行示范。该技术可适用于整体打捞沉没于水下的不同规模和任意形状物体，包括打捞船舶、飞行器、货物等。该项目的实施为我国乃至国际水下打捞技术的突破提供了技术支撑，同时还将提升我国在水下考古等领域免触碰微损伤整体打捞源头保护的国际地位及影响力。

 

　　科学家们跨界“组团出击”

 

图片

 

今年9月6日，长江口二号古船整体打捞工程主作业船“大力号”到达古船所在水域，正式开展古船整体打捞和考古保护工作。

 

9月12日，古船整体打捞专用“端板-纵梁”组合框架沉放至设计位置。

 

9月29日，海上施工进入安装弧形梁阶段，正式下穿22组弧形梁中的第1组。

 

11月15日，第22组弧形梁穿梁到位。

 

11月17日，专用工程船“奋力轮”到达古船所在水域，整体打捞出水进入关键阶段。

 

11月21日，经过77天的海上施工奋战，古船成功整体打捞出水。

 

21日零时40分，长江口二号古船的桅杆率先出水。图/央视新闻

 

古船遗址水域打捞现场

 

在寻找和打捞长江口二号古船过程中，科学家们跨界“组团出击”，以硬核科技赋能中国水下考古，催生出不少技术创新：“精海”系列无人艇，智能探测长江口二号古船位置、掩埋情况、周围环境；采集海底极其微弱的“波浪能”，为长时间监测保护长江口二号古船及船载文物的水下装备充电；用计算机模拟长江口水域的“沧海桑田”，尝试解密长江口二号古船沉没原因……

 

古船遗址水域打捞现场

 

能够在2022年内顺利实施长江口二号古船整体打捞，一方面依赖的是上海的高端制造能力和高效的组织能力，另一方面也证明了首创的弧形梁打捞技术的先进性、稳定性和安全性。这些首次应用于考古与文物保护领域的技术，充分体现了文物保护与科技创新融合发展，为水下考古整体打捞模式提供了新方法、开辟了新思路、增加了新案例，为世界水下考古提供了中国理念、中国经验。