中国科学院院士谈“梦想”号:是机遇也是挑战(2)

2024-11-18 11:38  光明日报

1."什么时候我们能拥有属于自己的大洋钻探船?"

"人类对海底的认识,并不比对月球更深刻。"谈到建设"梦想"号的初衷,中国科学院院士、地球物理学家朱日祥这样说。

水深超过2000米的深海,占据着地球表面超过一半的面积,然而,那里黑暗无光、低温高压,一直是人类难以到达的神秘之境。从地质学角度看,海底却是探索地球内部结构最近的地方--经探测,大陆地壳平均厚度达35公里,大洋地壳平均厚度却仅为7公里。因此,想研究地球板块运动规律,了解地球内部构造的奥秘,到深海底部进行探索十分必要。而在深海地壳薄弱处打穿地壳与地幔的分界面--莫霍面,取得上部地幔的样品,直接了解地球内部,更成为全球科学家的共同梦想。此外,深海蕴藏着极为丰富的矿产、油气和生物资源,亟待人类共同探索。

因此,数十年来,科学家建立了探索深海的三大手段--深钻、深潜、深网,即依靠深潜器进行科学考察、国际大洋钻探和国家海底科学观测网建设。"三深"之中,深钻肩负着从深海海底向下钻探的重任。自20世纪60年代起,世界各国共同合作,开始支持钻探船在全球海域钻探获取深海样品,即岩心。通过分析岩心,来研究海洋与气候变化、地球深部动力、深部生命和地质灾害等问题。

在这个计划中,中国属于后来者。20世纪90年代,我国加入国际大洋钻探计划,中国科学院院士汪品先等专家在南海取得高质量连续岩心共计5500米,为南海演变和东亚古气候研究取得了3200万年的深海记录。随后,中国科学家参与了多个国际大洋钻探航次。

然而,从数千米的深海海底向下钻探,作业环境特殊,是对钻探平台的极高考验,背后更是各国深海科技实力的较量。此前,具备如此能力的大洋钻探船,仅有美国的"决心"号和日本的"地球"号。中国科学家若想上船参与研究,需要缴纳高额费用,也无法自主组织航次。一位参与过国际钻探航次的中国科学家向记者感叹:"工欲善其事,必先利其器。那时,我们都在想,什么时候我们能拥有属于自己的大洋钻探船,从'参与者'转变为'主导者',从而在国际大洋钻探中发挥更重要的作用?"

"拥有自己的大洋钻探船",承载着中国科学家梦想的"梦想"号计划,就此起航。

2."梦想"号"中国造"

2017年底,"梦想"号大洋钻探船建设项目任务正式获批,研发设计的重任落在了中国船舶集团第七〇八研究所。

"这是对我们研发设计能力的信任!"中国船舶集团第七〇八研究所"梦想"号总设计师张海彬说。的确,深海钻探被誉为海洋科技领域的"皇冠",超深水钻探装备的设计建造也考验着一个国家船舶行业发展的综合水平。此前,我国在许多高端船舶和海洋工程装备的基本设计上,仍一定程度依赖国外公司。而"梦想"号则是完全由中国的研发和建造团队自主设计建造。

在研发设计之初,团队就对标全球仅有的"决心"号和"地球"号大洋钻探船,力求让"梦想"号达到"小吨位、多功能、模块化"的综合目标。

"针对以上日常运营和国际大洋钻探的现实需求,我们在研发时,就注重以'小吨位'来控制钻探船的建造和运营成本,同时运用'模块化'的灵活设计,实现大洋科学钻探、深海油气钻探和天然气水合物勘查试采等多种功能。通过船舶'减肥瘦身'设计,让'梦想'号的可变载荷达到最高15000吨,并通过'模块化'切换搭载,让它能'变身'成不同功能的船舶。"张海彬说。

为了完成这一综合目标,研发设计和建造团队集智攻关,突破了10大类50余项关键核心技术,完成了创新船型方案、新型连体双月池等多项国际首创设计,研发了具有完全自主知识产权的大洋钻探船,实现了综合性能的大幅提升和运营成本的有效控制。

例如,为了满足承载大洋科学钻探、天然气水合物勘查试采、海洋油气勘探等多种功能的同船融合设计,团队充分考虑到不同科考的操作方式和装备特点,在全球首次将科考船中央的月池部分设计为一大一小的连体双月池模式;为了适应不同的钻探需求,设计上将船上的主体钻机固定,配以可拆卸、可切换的灵活钻台,以满足4种不同的钻探作业模式;为了保障大洋钻探的高稳定性,船体动力定位系统采用全球首创的DP3(蓄能智能闭环电网),在节能环保的同时,也能保证在16级超强台风下的安稳和安全……

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