海底，埋藏著地球的秘密和寶藏。
那里記載著過去，也蘊(yùn)含著現(xiàn)在和未來。
那里蠢動(dòng)著風(fēng)險(xiǎn)、也孕育著生命和資源。
所有這一切，都吸引著人類將目光投向深海，然而探索深海的難度甚至超過把人類送往太空。因?yàn)楸娝苤瑵摰迷缴?，光線越暗，溫度越低，更重要的是越深處水的壓強(qiáng)就越高。種種惡劣條件，給深海作業(yè)的設(shè)備和技術(shù)提出了更嚴(yán)苛的要求，極大限制了人們探索的腳步。即便條件如此惡劣，人類卻仍然不屈不撓向著海底進(jìn)軍，因?yàn)楹５兹匀皇茄芯康厍蛎孛艿?ldquo;捷徑”。
鉆探海底能獲得的信息太多了，來自文獻(xiàn)冉皞,張濤.近十年大洋科學(xué)鉆探進(jìn)展與未來重點(diǎn)發(fā)展方向[J].中國地質(zhì),51(3):1091[2024-12-18].
一、“大洋鉆探”為何重要?
粗略地講，地球最外層是堅(jiān)硬的地殼，再往里就是地幔，地殼與地幔的分界面，則被稱為“莫霍面”。如果能夠鉆透地殼突破莫霍面，獲取地幔的一手資料，不僅能幫我們弄清板塊運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，能幫我們更深入地了解地震、火山爆發(fā)的原理甚至提升地震預(yù)報(bào)的可能性，也能讓我們初窺地球內(nèi)部的奧秘。
然而，鉆透地殼絕不是一件容易的事，在典型的大陸上，地殼厚度可達(dá)20~90千米，而我們現(xiàn)在還不具備鉆透如此深度的能力。而在海底，僅需鉆透5~10千米，就能到達(dá)地幔，這個(gè)深度，就在人類鉆探能力范圍之內(nèi)了。不過，也別忘了，要鉆探海底，還必須穿過數(shù)千米的海水，并克服深海帶來的種種困難，這就需要先進(jìn)強(qiáng)大的大洋鉆探船。
所謂“大洋鉆探”，簡單地說就是利用特殊的船搭載鉆探設(shè)備，從水深幾百米到幾千米的洋面上鉆進(jìn)海底數(shù)十米到數(shù)千米的深度取得樣品。說著容易做著難，要想成功完成使命，需要克服大量困難。好消息是，2024年11月17日，我國自主設(shè)計(jì)建造的首艘大洋鉆探船“夢想”號(hào)已經(jīng)在廣州正式入列。
圖片來自中國地質(zhì)調(diào)查局網(wǎng)站
這艘海上鉆探“大家伙”總長179.8米、寬32.8米，排水量42600噸，由國家發(fā)展改革委、自然資源部申報(bào)立項(xiàng)，自然資源部中國地質(zhì)調(diào)查局負(fù)責(zé)具體組織實(shí)施，聯(lián)合中國船舶集團(tuán)等多家單位設(shè)計(jì)建造，具備全球海域無限航區(qū)作業(yè)和海域11000米鉆探能力，有望幫助科學(xué)家進(jìn)一步探索和揭開地球深處的奧秘，早日實(shí)現(xiàn)“打穿莫霍面，直達(dá)上地幔”的人類科學(xué)之夢。
作為面向全球海洋領(lǐng)域科學(xué)家開放共享的大型科學(xué)研究裝置，“夢想”號(hào)更是保障國家能源資源安全和支撐海洋強(qiáng)國建設(shè)的“核心利器”，標(biāo)志著我國深?？辈樘綔y能力和裝備現(xiàn)代化建設(shè)邁出關(guān)鍵一步。
那么“夢想”號(hào)都有哪些“絕活”呢?下面就簡單介紹一下。
二、“鉆得深”
既然叫大洋鉆探船，擔(dān)負(fù)著人類探索地底深處的重任，鉆探能力自然至關(guān)重要。“夢想”號(hào)首次配置了全球首臺(tái)兼具油氣鉆探和巖心鉆取功能的液壓升舉鉆機(jī)最先進(jìn)的綠色環(huán)保全液壓提升鉆機(jī)，頂驅(qū)舉力達(dá)到1000噸，具備11000米鉆探能力(與馬里亞納海溝的深度相當(dāng))。
國際首次實(shí)現(xiàn)“傳統(tǒng)隔水管、傳統(tǒng)無隔水管、輕型隔水管、無隔水管泥漿閉式循環(huán)”等4種作業(yè)模式和“繩索取心、提鉆取心、氣舉反循環(huán)取心”等3種取心方式，大幅提升了硬巖持高效續(xù)鉆進(jìn)能力，鉆探效率提升40%;搭載了自主研發(fā)的無隔水管泥漿循環(huán)系統(tǒng)和水合物試采專用測試系統(tǒng)。
三、“立得穩(wěn)”
一提起“鉆探”，我們往往會(huì)首先想到高大的井架穩(wěn)穩(wěn)立于堅(jiān)實(shí)的大地之上，鉆井工作有條不紊地進(jìn)行。然而在大海上，船只沒法做到“腳踏實(shí)地”不說，還得應(yīng)付風(fēng)、浪、流、涌的影響，表現(xiàn)出來就是停泊中的船會(huì)在外力的作用下左搖右晃上下顛簸，甚至漂離當(dāng)前的位置或轉(zhuǎn)圈，對(duì)有些朋友這可能會(huì)帶來暈船的困擾，但對(duì)鉆探來說，這會(huì)直接影響任務(wù)的成敗。
而“夢想號(hào)”除了擁有42600噸的大噸位作為穩(wěn)定的基礎(chǔ)，更可以通過衛(wèi)星定位、聲吶定位、羅經(jīng)、運(yùn)動(dòng)參考系統(tǒng)(MRU)等傳感器計(jì)算外界環(huán)境力，由動(dòng)力定位系統(tǒng)自動(dòng)向3臺(tái)4000kW全回轉(zhuǎn)主推和3臺(tái)3500kW全回轉(zhuǎn)伸縮推以及1臺(tái)1500kW側(cè)推發(fā)出逆向推進(jìn)指令，讓船穩(wěn)如泰山地執(zhí)行鉆探任務(wù)。這讓“夢想”號(hào)能夠在6級(jí)海況下正常作業(yè)，有效延長作業(yè)的窗口期。而6級(jí)海況大致相當(dāng)于浪高4~6米，風(fēng)力7級(jí)，已經(jīng)能嚴(yán)重威脅小船的安全了。
四、“功能全”
“夢想”號(hào)實(shí)現(xiàn)了我國多功能船載實(shí)驗(yàn)室自主設(shè)計(jì)的突破，打造了全球面積最大、功能最全、流程最優(yōu)的“海上移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室”，總面積超3000平方米，可滿足基礎(chǔ)地質(zhì)、古地磁、無機(jī)地球化學(xué)、有機(jī)地球化學(xué)、微生物、海洋科學(xué)、天然氣水合物、地球物理、鉆探技術(shù)等海洋全學(xué)科實(shí)時(shí)研究需求;全球首次配置巖心自動(dòng)傳輸系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)巖心采集、輸送到存儲(chǔ)的全過程自動(dòng)化作業(yè);國內(nèi)首次建設(shè)船載古地磁實(shí)驗(yàn)室，內(nèi)部平均磁場小于150Nt;微生物實(shí)驗(yàn)室潔凈度達(dá)萬級(jí)。
圖片來自央視新聞
五、“電力足”
“夢想”號(hào)搭載全球最先進(jìn)的新型30兆瓦蓄能閉環(huán)電網(wǎng)，不僅能為海上鉆探作業(yè)提供了強(qiáng)有力的保障，而且使全船綜合能耗降低15%，提升系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性、安全性。該智能電站由6臺(tái)功率為5000kW柴油發(fā)電機(jī)組、1100kWh三元鋰電池組和電池管理系統(tǒng)組成。采用閉環(huán)電網(wǎng)方案，在動(dòng)力定位工況下，船上電力系統(tǒng)可分3個(gè)分區(qū)獨(dú)立運(yùn)行，也可閉環(huán)運(yùn)行。
閉環(huán)模式下，全船的電力供應(yīng)就可以實(shí)現(xiàn)共享，最少僅需2臺(tái)主發(fā)電機(jī)同時(shí)在網(wǎng)，即可滿足作業(yè)要求，避免了能源浪費(fèi);當(dāng)一個(gè)分區(qū)發(fā)生短路后，其它分區(qū)也不會(huì)受到影響，不會(huì)發(fā)生像百姓家庭一處短路、全家斷電的情況。該船電池儲(chǔ)能系統(tǒng)在船上用電量少時(shí)可以存儲(chǔ)多余電能，在用電量多時(shí)可以釋放能量，起到削峰填谷的作用;在船上電網(wǎng)出現(xiàn)短暫失電故障時(shí)，電池系統(tǒng)還能維持船舶動(dòng)力系統(tǒng)短時(shí)運(yùn)行。
六、“智能化”
“夢想”號(hào)作業(yè)工況復(fù)雜，高精尖設(shè)備多，為了更好地協(xié)調(diào)指揮諸多工作系統(tǒng)，由701所牽頭研發(fā)了該船綜合信息化系統(tǒng)。系統(tǒng)由8大子系統(tǒng)組成，全船監(jiān)測點(diǎn)位超過兩萬個(gè)，能通過實(shí)驗(yàn)室信息化、鉆采作業(yè)監(jiān)控、水合物作業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)船上三大作業(yè)區(qū)域進(jìn)行統(tǒng)一管理;通信保障系統(tǒng)負(fù)責(zé)對(duì)外溝通交流，保障通訊安全;智能安全管控系統(tǒng)對(duì)全船區(qū)域進(jìn)行實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控，保障所有作業(yè)可視化;彈性網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)聯(lián)通各個(gè)子系統(tǒng)，保障各系統(tǒng)交流順暢;云數(shù)據(jù)系統(tǒng)為各系統(tǒng)提供軟件支撐，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合處理;綜合調(diào)度系統(tǒng)協(xié)調(diào)各系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度。八大子系統(tǒng)各司其職，成就了船舶界“最強(qiáng)大腦”。
除了前面說的這些，夢想號(hào)上還搭載了目前世界上最先進(jìn)的作業(yè)級(jí)水下機(jī)器人系統(tǒng)和各種先進(jìn)設(shè)備。而且更可貴的是，如此先進(jìn)龐大的大洋鉆探船“夢想”號(hào)，是在國外技術(shù)壟斷、沒有可參考經(jīng)驗(yàn)的情況下，研發(fā)團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新提出并采用了“小噸位、多功能、模塊化”設(shè)計(jì)理念，突破新一代液壓鉆井系統(tǒng)裝船及多功能集成、最新一代30兆瓦蓄能閉環(huán)電網(wǎng)應(yīng)用等8項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，首次完成大洋鉆探裝備的自主研制，船舶尺度規(guī)?？刂坪途C合性能水平實(shí)現(xiàn)超越，并取得完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，使我國在海洋科技領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)重大突破。
