大洋鉆探船“夢(mèng)想”號(hào)上的新型連體雙月池 資料圖片

大洋鉆探船“夢(mèng)想”號(hào)的鉆探設(shè)備 新華社發(fā)

大洋鉆探船“夢(mèng)想”號(hào) 新華社發(fā)

大洋鉆探船“夢(mèng)想”號(hào)上的工作場(chǎng)景 資料圖片

大洋鉆探船“夢(mèng)想”號(hào) 資料圖片

【記者觀察】

深海探測(cè)又添“國(guó)之重器”！

2024年11月17日，我國(guó)自主設(shè)計(jì)建造的首艘大洋鉆探船“夢(mèng)想”號(hào)在廣州正式入列。

這艘海上鉆探“大家伙”總長(zhǎng)179.8米、寬32.8米，排水量42600噸，由國(guó)家發(fā)展改革委、自然資源部申報(bào)立項(xiàng)，自然資源部中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局負(fù)責(zé)具體組織實(shí)施，聯(lián)合中國(guó)船舶集團(tuán)等多家單位設(shè)計(jì)建造，具備全球海域無(wú)限航區(qū)作業(yè)和海域11000米鉆探能力，有望幫助科學(xué)家進(jìn)一步探索和揭開(kāi)地球深處的奧秘，早日實(shí)現(xiàn)“打穿莫霍面，直達(dá)上地?！钡娜祟惪茖W(xué)之夢(mèng)。

作為面向全球海洋領(lǐng)域科學(xué)家開(kāi)放共享的大型科學(xué)研究裝置，“夢(mèng)想”號(hào)更是保障國(guó)家能源資源安全和支撐海洋強(qiáng)國(guó)建設(shè)的“核心利器”，標(biāo)志著我國(guó)深?？辈樘綔y(cè)能力和裝備現(xiàn)代化建設(shè)邁出關(guān)鍵一步。

1.“什么時(shí)候我們能擁有屬于自己的大洋鉆探船？”

“人類對(duì)海底的認(rèn)識(shí)，并不比對(duì)月球更深刻?！闭劦浇ㄔO(shè)“夢(mèng)想”號(hào)的初衷，中國(guó)科學(xué)院院士、地球物理學(xué)家朱日祥這樣說(shuō)。

水深超過(guò)2000米的深海，占據(jù)著地球表面超過(guò)一半的面積，然而，那里黑暗無(wú)光、低溫高壓，一直是人類難以到達(dá)的神秘之境。從地質(zhì)學(xué)角度看，海底卻是探索地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)最近的地方——經(jīng)探測(cè)，大陸地殼平均厚度達(dá)35公里，大洋地殼平均厚度卻僅為7公里。因此，想研究地球板塊運(yùn)動(dòng)規(guī)律，了解地球內(nèi)部構(gòu)造的奧秘，到深海底部進(jìn)行探索十分必要。而在深海地殼薄弱處打穿地殼與地幔的分界面——莫霍面，取得上部地幔的樣品，直接了解地球內(nèi)部，更成為全球科學(xué)家的共同夢(mèng)想。此外，深海蘊(yùn)藏著極為豐富的礦產(chǎn)、油氣和生物資源，亟待人類共同探索。

因此，數(shù)十年來(lái)，科學(xué)家建立了探索深海的三大手段——深鉆、深潛、深網(wǎng)，即依靠深潛器進(jìn)行科學(xué)考察、國(guó)際大洋鉆探和國(guó)家海底科學(xué)觀測(cè)網(wǎng)建設(shè)?！叭睢敝?，深鉆肩負(fù)著從深海海底向下鉆探的重任。自20世紀(jì)60年代起，世界各國(guó)共同合作，開(kāi)始支持鉆探船在全球海域鉆探獲取深海樣品，即巖心。通過(guò)分析巖心，來(lái)研究海洋與氣候變化、地球深部動(dòng)力、深部生命和地質(zhì)災(zāi)害等問(wèn)題。

在這個(gè)計(jì)劃中，中國(guó)屬于后來(lái)者。20世紀(jì)90年代，我國(guó)加入國(guó)際大洋鉆探計(jì)劃，中國(guó)科學(xué)院院士汪品先等專家在南海取得高質(zhì)量連續(xù)巖心共計(jì)5500米，為南海演變和東亞古氣候研究取得了3200萬(wàn)年的深海記錄。隨后，中國(guó)科學(xué)家參與了多個(gè)國(guó)際大洋鉆探航次。

然而，從數(shù)千米的深海海底向下鉆探，作業(yè)環(huán)境特殊，是對(duì)鉆探平臺(tái)的極高考驗(yàn)，背后更是各國(guó)深?？萍紝?shí)力的較量。此前，具備如此能力的大洋鉆探船，僅有美國(guó)的“決心”號(hào)和日本的“地球”號(hào)。中國(guó)科學(xué)家若想上船參與研究，需要繳納高額費(fèi)用，也無(wú)法自主組織航次。一位參與過(guò)國(guó)際鉆探航次的中國(guó)科學(xué)家向記者感嘆：“工欲善其事，必先利其器。那時(shí)，我們都在想，什么時(shí)候我們能擁有屬于自己的大洋鉆探船，從‘參與者’轉(zhuǎn)變?yōu)椤鲗?dǎo)者’，從而在國(guó)際大洋鉆探中發(fā)揮更重要的作用？”

“擁有自己的大洋鉆探船”，承載著中國(guó)科學(xué)家夢(mèng)想的“夢(mèng)想”號(hào)計(jì)劃，就此起航。

2.“夢(mèng)想”號(hào)“中國(guó)造”

2017年底，“夢(mèng)想”號(hào)大洋鉆探船建設(shè)項(xiàng)目任務(wù)正式獲批，研發(fā)設(shè)計(jì)的重任落在了中國(guó)船舶集團(tuán)第七〇八研究所。

“這是對(duì)我們研發(fā)設(shè)計(jì)能力的信任！”中國(guó)船舶集團(tuán)第七〇八研究所“夢(mèng)想”號(hào)總設(shè)計(jì)師張海彬說(shuō)。的確，深海鉆探被譽(yù)為海洋科技領(lǐng)域的“皇冠”，超深水鉆探裝備的設(shè)計(jì)建造也考驗(yàn)著一個(gè)國(guó)家船舶行業(yè)發(fā)展的綜合水平。此前，我國(guó)在許多高端船舶和海洋工程裝備的基本設(shè)計(jì)上，仍一定程度依賴國(guó)外公司。而“夢(mèng)想”號(hào)則是完全由中國(guó)的研發(fā)和建造團(tuán)隊(duì)自主設(shè)計(jì)建造。

在研發(fā)設(shè)計(jì)之初，團(tuán)隊(duì)就對(duì)標(biāo)全球僅有的“決心”號(hào)和“地球”號(hào)大洋鉆探船，力求讓“夢(mèng)想”號(hào)達(dá)到“小噸位、多功能、模塊化”的綜合目標(biāo)。

“針對(duì)以上日常運(yùn)營(yíng)和國(guó)際大洋鉆探的現(xiàn)實(shí)需求，我們?cè)谘邪l(fā)時(shí)，就注重以‘小噸位’來(lái)控制鉆探船的建造和運(yùn)營(yíng)成本，同時(shí)運(yùn)用‘模塊化’的靈活設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)大洋科學(xué)鉆探、深海油氣鉆探和天然氣水合物勘查試采等多種功能。通過(guò)船舶‘減肥瘦身’設(shè)計(jì)，讓‘夢(mèng)想’號(hào)的可變載荷達(dá)到最高15000噸，并通過(guò)‘模塊化’切換搭載，讓它能‘變身’成不同功能的船舶?！睆埡１蛘f(shuō)。

為了完成這一綜合目標(biāo)，研發(fā)設(shè)計(jì)和建造團(tuán)隊(duì)集智攻關(guān)，突破了10大類50余項(xiàng)關(guān)鍵核心技術(shù)，完成了創(chuàng)新船型方案、新型連體雙月池等多項(xiàng)國(guó)際首創(chuàng)設(shè)計(jì)，研發(fā)了具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的大洋鉆探船，實(shí)現(xiàn)了綜合性能的大幅提升和運(yùn)營(yíng)成本的有效控制。

例如，為了滿足承載大洋科學(xué)鉆探、天然氣水合物勘查試采、海洋油氣勘探等多種功能的同船融合設(shè)計(jì)，團(tuán)隊(duì)充分考慮到不同科考的操作方式和裝備特點(diǎn)，在全球首次將科考船中央的月池部分設(shè)計(jì)為一大一小的連體雙月池模式；為了適應(yīng)不同的鉆探需求，設(shè)計(jì)上將船上的主體鉆機(jī)固定，配以可拆卸、可切換的靈活鉆臺(tái)，以滿足4種不同的鉆探作業(yè)模式；為了保障大洋鉆探的高穩(wěn)定性，船體動(dòng)力定位系統(tǒng)采用全球首創(chuàng)的DP3（蓄能智能閉環(huán)電網(wǎng)），在節(jié)能環(huán)保的同時(shí)，也能保證在16級(jí)超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)下的安穩(wěn)和安全……

3.國(guó)際領(lǐng)先的海上移動(dòng)“國(guó)家實(shí)驗(yàn)室”

要實(shí)現(xiàn)全球最強(qiáng)的鉆探能力和科研功能，“夢(mèng)想”號(hào)上必須有“絕活兒”。

廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局研究員孫珍介紹，設(shè)計(jì)建造團(tuán)隊(duì)研制了全球首臺(tái)兼具油氣勘探和巖心鉆取功能的液壓舉升鉆機(jī)，集成四種鉆采作業(yè)模式和三種取心方式，綜合鉆探效率、硬巖鉆進(jìn)能力較傳統(tǒng)電驅(qū)鉆機(jī)提升40%以上，可實(shí)現(xiàn)不同地層和巖體持續(xù)鉆進(jìn)取心，最大鉆深可達(dá)萬(wàn)米。其中，深水無(wú)隔水管泥漿循環(huán)系統(tǒng)（RMR）也是我國(guó)自主研發(fā)的驕傲，這種作業(yè)方式泥漿不排海，可實(shí)現(xiàn)海底零排放，同時(shí)降低鉆探成本。

登上“夢(mèng)想”號(hào)，寬敞明亮的九大功能實(shí)驗(yàn)室令人眼前一亮。為了滿足各種大洋科考需求，船上建有總面積超過(guò)3000平方米的實(shí)驗(yàn)室群，面積比“地球”號(hào)提高三分之一，包含地球物理實(shí)驗(yàn)室、古地磁實(shí)驗(yàn)室、微生物實(shí)驗(yàn)室、基礎(chǔ)地質(zhì)實(shí)驗(yàn)室、無(wú)機(jī)地球化學(xué)實(shí)驗(yàn)室、海洋科學(xué)實(shí)驗(yàn)室、有機(jī)地球化學(xué)實(shí)驗(yàn)室、天然氣水合物實(shí)驗(yàn)室和鉆探技術(shù)實(shí)驗(yàn)室。

朱日祥告訴記者，這里配備了世界一流的磁屏蔽室、潔凈等級(jí)達(dá)萬(wàn)級(jí)的地質(zhì)微生物潔凈間和全球首套船載巖心自動(dòng)傳輸存儲(chǔ)系統(tǒng)，可滿足多學(xué)科綜合研究要求，一些實(shí)驗(yàn)條件比陸地上的實(shí)驗(yàn)室還好。在實(shí)驗(yàn)室的流程優(yōu)化上，巖心出心與實(shí)驗(yàn)室被設(shè)計(jì)在同一傳輸層，并通過(guò)裝備實(shí)現(xiàn)自動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)?？梢哉f(shuō)，深鉆獲得的深海巖心一出水，就可以快速被傳送到船上實(shí)驗(yàn)室，方便科學(xué)家切割、采樣、實(shí)驗(yàn)，開(kāi)展研究。為了保證未來(lái)船上實(shí)驗(yàn)功能的進(jìn)一步拓展，還專門(mén)預(yù)留了實(shí)驗(yàn)室升級(jí)拓展空間和公用系統(tǒng)接口。

“夢(mèng)想”號(hào)還擁有全球規(guī)模最大、最先進(jìn)的科考船綜合信息化系統(tǒng)。為了實(shí)現(xiàn)智能化，船上建成了全國(guó)首個(gè)科考船舶數(shù)字孿生系統(tǒng)，覆蓋全船2萬(wàn)多個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)全船態(tài)勢(shì)綜合感知、鉆采作業(yè)全過(guò)程監(jiān)測(cè)、實(shí)驗(yàn)智能協(xié)同及船岸一體化，信息化水平國(guó)際領(lǐng)先。為了確保智能化的持續(xù)領(lǐng)先，“夢(mèng)想”號(hào)還參考頂尖艦船設(shè)計(jì)，預(yù)留了大量的升級(jí)接口，以備未來(lái)及時(shí)優(yōu)化。

4.有望助推地球系統(tǒng)科學(xué)變革

有了“夢(mèng)想”號(hào)，我們能做什么？對(duì)此，孫珍回答：“面向重大科技前沿，推動(dòng)地球系統(tǒng)科學(xué)變革是我們的首要目標(biāo)?！?/p>

具體而言，“夢(mèng)想”號(hào)具備萬(wàn)米以下的鉆探能力，令科學(xué)家看到了“打穿莫霍面，直達(dá)上地幔”的希望。屆時(shí)，隨著國(guó)家重大科技項(xiàng)目和國(guó)際大科學(xué)計(jì)劃的實(shí)施，大洋鉆探深度不斷推進(jìn)，科學(xué)家將能更好地回答地球內(nèi)部是如何運(yùn)行、地球生命是如何產(chǎn)生、地球磁場(chǎng)倒轉(zhuǎn)的原因是什么等重要科學(xué)問(wèn)題。目前，深鉆是唯一能夠進(jìn)入地球深部獲得直接證據(jù)的手段，因此，“夢(mèng)想”號(hào)也將助力科學(xué)界在多圈層上和多學(xué)科上研究范式的變革。

作為大洋鉆探科考船，“夢(mèng)想”號(hào)也將服務(wù)于國(guó)家“雙碳”戰(zhàn)略和防災(zāi)減災(zāi)。例如，在二氧化碳海洋地質(zhì)的碳封存研究方面，以往缺乏技術(shù)裝備來(lái)取得相應(yīng)的深海樣品，如今這艘船具備了相應(yīng)的采樣能力。而在研究地震、海底滑坡等地質(zhì)災(zāi)害歷史記錄方面，“夢(mèng)想”號(hào)也將發(fā)揮重大作用。

“‘夢(mèng)想’號(hào)還能夠帶動(dòng)相關(guān)裝備產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，助力制造強(qiáng)國(guó)建設(shè)?！睂O珍告訴記者，在具體實(shí)施科考計(jì)劃中，科學(xué)家們將面臨許多諸如高溫高壓等極端環(huán)境的考驗(yàn)，這將推動(dòng)鉆頭、鉆桿等新材料的研發(fā)，加快井口裝置設(shè)備國(guó)產(chǎn)化替代，使得海工裝備制造升級(jí)，同時(shí)也會(huì)推動(dòng)水下信息通信裝備的技術(shù)進(jìn)步。

此外，當(dāng)前新十年階段的國(guó)際大洋鉆探計(jì)劃即將啟動(dòng)。具有國(guó)際領(lǐng)先性能的“夢(mèng)想”號(hào)入列，由中國(guó)牽頭的新一輪國(guó)際大洋鉆探計(jì)劃有望由此發(fā)起?！皦?mèng)想”號(hào)將為我國(guó)自主組織航次提供關(guān)鍵裝備保障，將推動(dòng)我國(guó)大洋鉆探由參與向主導(dǎo)的跨越式轉(zhuǎn)變。借助“夢(mèng)想”號(hào)先進(jìn)的科考能力，也將推動(dòng)我國(guó)與其他國(guó)際大科學(xué)計(jì)劃的深度合作，促進(jìn)更多層面的國(guó)內(nèi)外科學(xué)交流，為人類共同探索海洋與地球的奧秘貢獻(xiàn)中國(guó)智慧和中國(guó)力量。

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