11月17日,“梦想”号正式入列。
由我国自主设计建造的首艘大洋钻探船,将带领科学家们走向深海更深处,让我们离“打穿地壳、进入地球深部”的梦想更近一步。
“梦想”号入列活动现场。王少勇 摄
建造一艘属于中国人自己的大洋钻探船
地球,这颗蓝色星球,从地壳、地幔到地核,由浅及深,深藏着无数秘密和未解之谜。至今,人类的活动和科学探索,仅能到达地壳表层。而位于更深部的地幔,是探究地震、火山活动等重要地质过程的关键,也是地球物质循环的重要环节,但人类探测还从未直接触及。
自地壳与地幔之间的分界面——“莫霍面”被发现以来,20世纪50年代后期,科学家们就梦想打一口超深的钻井,一直打到“莫霍面”,看看原位的地幔长什么样。由于“莫霍面”出现的深度在大陆之下30千米~40千米,而在大洋之下仅6千米~7千米,因此,钻探“莫霍面”的最佳地点在大洋。
半个多世纪以来,国际上开展了几百个大洋钻探计划航次,我国由于没有自己的大洋钻探装备,只能购买“船票”,才能参与其中。
向海图强,逐梦深蓝。中国迫切需要一艘属于自己的大洋钻探船。
经自然资源部、国家发展改革委、科学技术部等七部委共同谋划,大洋钻探船的建造于2020年5月完成初步设计,2021年年底正式启动。由国家发展改革委、自然资源部负责建设,自然资源部中国地质调查局负责具体组织实施,联合中国船舶集团等多家单位完成设计建造任务。
大洋钻探船建造聚焦“打穿‘莫霍面’”这一科学目标,要满足大洋科学钻探、深海油气勘探和天然气水合物勘查试采等多项功能,还要能经济运行。在无先例可循的情况下,诸多自主研发设计、建造的难题迎面而来。
由于缺专业技术人员、缺钻采系统使用经验、缺项目运行机制,眼见时间一点点流逝,钻探船建造却没有进展。
关键时刻,中国地质调查局聚集13家局属单位,广州海洋地质调查局加强组织力量,从全局抽调50多名精干人员,联合国内优势装备企业,引进优秀人才,内外协同,全力推进。
时间紧、任务重,传统的建造模式行不通。建造团队就打破传统的单线建造模式,建立了设备采购、生产设计、船舶建造“三驾马车”并驾齐驱的工作方式,突破困局,钻探船的建造加速推进。
但难题接踵而至。国产高压泥浆泵首次上船“水土不服”、泥浆混合设备布置不下,电缆长度从800千米增加到1200千米……每一个难题,都可能导致整体设计推倒重来;每一个改变,都牵一发而动全身。
逢山开路,遇水架桥。在中国地质调查局组织下,12个攻坚团队一步一个脚印,啃下一块又一块硬骨头。以团队为关键节点,国内外150多家参建单位协同攻关,点对点交流,集智聚力,破难冲关。
历时一年,各参研参建单位团结协作,攻坚克难,完成主船体结构制作、搭载,保证了2022年年底主船体如期贯通。
为缩短建造周期,工程技术人员把大洋钻探船划分为17个总段、280个分段,分艏、艉两个巨型总段进行分区域建造。
2023年10月25日13时20分,伴随着一阵鞭炮声,中船集团黄埔文冲船舶有限公司的大吊机缓缓吊起钻探船核心部件——井架,准备搭载上船;16时,60多米高、400多吨的井架被成功吊装至指定位置,打破了国外供应商关于井架整体吊装必将导致“散架”的论断。自此,280个分段搭载完成,钻探船全船成型。一块块钢板华丽变身成总吨约33000,总长179.8米、型宽32.8米、总高84.98米,设计吃水9.2米,最大排水量42600吨的钢铁巨轮。
2023年12月18日,这艘大洋钻探船拥有了一个响亮的名字——“梦想”号。
破解大洋钻探既下海又入地的双重难题
在陆地上实施千米钻探都绝非易事,更何况在茫茫大海之上,穿越几千米海水层,再钻向海底深部并取回岩心,面临的是既下海又入地的双重困难。
在150多家参研参建单位的共同努力下,“梦想”号采用“模块化”设计理念,以“小吨位”实现“多功能”,钻采系统、科考实验功能和信息化水平均处于国际领先。经海试验证,“梦想”号主要性能指标均优于设计要求。
11000米钻探能力,续航力达15000海里,自持力120天,可在6级海况下正常作业、16级超强台风下安全生存,具备全球海域无限航区作业能力……“‘梦想’号的多个‘超能力’,让进入地球深部的科学梦想有了实现的可能。”中国地质调查局装备部一级巡视员、“梦想”号指挥部主要负责人周昶表示。
硬核设备——全球最先进的新一代液压钻机。
“梦想”号配备的全球首台兼具油气勘探和岩心钻取功能的液压举升钻机,由我国科研机构联合国际顶级油气钻机企业共同研制,具备4种钻探模式和3种取心方法,最大钻深可达11000米。
“定海神针”——DP-3级动力定位系统。
“梦想”号不仅能在全球海域无限航区作业,还能抵御16级超强台风,具备很强的综合能力。这得益于其拥有DP-3级动力定位系统。该系统通过灵敏的传感器迅速感知水流、风向等环境因素,计算机精准计算,控制推进器精准发力,令船舶如“定海神针”般稳定,为海上作业提供坚实保障。
海上移动实验室——多功能船载实验室。
“梦想”号还建有总面积超3000平方米的船载实验室,涵盖基础地质、古地磁、无机地化、有机地化、微生物、海洋科学、天然气水合物、地球物理、钻探技术九大实验室,配置世界一流的磁屏蔽室、超净实验间和全球首套船载岩心自动传输存储系统,打造了海上移动科学实验室。
“智慧大脑”——船岸一体信息系统。
“梦想”号的信息化系统整合了弹性网络、云数据服务、通信传输保障、智能安全管控、综合调度、作业监控、实验室信息管理等九个子系统,采用超融合、云服务、数据中台、数字孪生等关键技术,在全船覆盖超2万个监控点,可实现作业智能监测、实验智能协同、健康智能保障、船岸智能融合,被视为“梦想”号的“智慧大脑”。
为地球系统科学贡献更大力量
而今,我国有了自主设计建造的大洋钻探船“梦想”号,这意味着我国将和美国、日本一样具备自主组织航次的实力,有望更好地为地球系统科学贡献更大力量。
国际大洋钻探最早由美国于1968年发起,共经历了深海钻探计划(DSDP,1968~1983)、大洋钻探计划(ODP,1985~2003)、综合大洋钻探计划(IODP,2003~2013)、国际大洋发现计划(IODP,2013~2024)4个阶段。我国起步较晚,于1998年正式加入ODP计划,成为ODP历史上第一个参与成员,2013年正式加入IODP,在南海先后实施了4个由中国科学家设计和领导的ODP/IODP航次。
深海研究是国际地球科学的突破口,是探索新资源的前沿。“梦想”号入列后,将成为我国保障国家能源安全的“国之重器”和支撑海洋强国建设的“核心利器”,也将为全球科学家开展大洋科学钻探研究提供平台支撑。对此,院士专家们都寄予厚望。
中国科学院院士翦知湣表示,如今,新一轮国际大洋钻探计划即将启动。我们有了自己的大洋钻探船,借助这一“国之重器”,中国科学家要努力加强原创性引领性深海科技攻关。
中国科学院院士王成善建议,以“梦想”号大洋钻探船能力为核心,建立全球认可和积极参与的科学规划,发起由中国牵头的新一轮国际大洋钻探大科学计划,凝聚全球科学家的力量,使“梦想”号成为改变人类地球科学进程的利器。
我们期待,搭载“梦想”号,开启探索深海奥秘的新航程,人类探向地球深部的脚步将走得更深更远。