中国科学院院士谈“梦想”号:是机遇也是挑战(3)

2024-11-18 11:38  光明日报

3.国际领先的海上移动"国家实验室"

要实现全球最强的钻探能力和科研功能,"梦想"号上必须有"绝活儿"。

广州海洋地质调查局研究员孙珍介绍,设计建造团队研制了全球首台兼具油气勘探和岩心钻取功能的液压举升钻机,集成四种钻采作业模式和三种取心方式,综合钻探效率、硬岩钻进能力较传统电驱钻机提升40%以上,可实现不同地层和岩体持续钻进取心,最大钻深可达万米。其中,深水无隔水管泥浆循环系统(RMR)也是我国自主研发的骄傲,这种作业方式泥浆不排海,可实现海底零排放,同时降低钻探成本。

登上"梦想"号,宽敞明亮的九大功能实验室令人眼前一亮。为了满足各种大洋科考需求,船上建有总面积超过3000平方米的实验室群,面积比"地球"号提高三分之一,包含地球物理实验室、古地磁实验室、微生物实验室、基础地质实验室、无机地球化学实验室、海洋科学实验室、有机地球化学实验室、天然气水合物实验室和钻探技术实验室。

朱日祥告诉记者,这里配备了世界一流的磁屏蔽室、洁净等级达万级的地质微生物洁净间和全球首套船载岩心自动传输存储系统,可满足多学科综合研究要求,一些实验条件比陆地上的实验室还好。在实验室的流程优化上,岩心出心与实验室被设计在同一传输层,并通过装备实现自动转运。可以说,深钻获得的深海岩心一出水,就可以快速被传送到船上实验室,方便科学家切割、采样、实验,开展研究。为了保证未来船上实验功能的进一步拓展,还专门预留了实验室升级拓展空间和公用系统接口。

"梦想"号还拥有全球规模最大、最先进的科考船综合信息化系统。为了实现智能化,船上建成了全国首个科考船舶数字孪生系统,覆盖全船2万多个监测点,实现全船态势综合感知、钻采作业全过程监测、实验智能协同及船岸一体化,信息化水平国际领先。为了确保智能化的持续领先,"梦想"号还参考顶尖舰船设计,预留了大量的升级接口,以备未来及时优化。

4.有望助推地球系统科学变革

有了"梦想"号,我们能做什么?对此,孙珍回答:"面向重大科技前沿,推动地球系统科学变革是我们的首要目标。"

具体而言,"梦想"号具备万米以下的钻探能力,令科学家看到了"打穿莫霍面,直达上地幔"的希望。届时,随着国家重大科技项目和国际大科学计划的实施,大洋钻探深度不断推进,科学家将能更好地回答地球内部是如何运行、地球生命是如何产生、地球磁场倒转的原因是什么等重要科学问题。目前,深钻是唯一能够进入地球深部获得直接证据的手段,因此,"梦想"号也将助力科学界在多圈层上和多学科上研究范式的变革。

作为大洋钻探科考船,"梦想"号也将服务于国家"双碳"战略和防灾减灾。例如,在二氧化碳海洋地质的碳封存研究方面,以往缺乏技术装备来取得相应的深海样品,如今这艘船具备了相应的采样能力。而在研究地震、海底滑坡等地质灾害历史记录方面,"梦想"号也将发挥重大作用。

"'梦想'号还能够带动相关装备产业的发展,助力制造强国建设。"孙珍告诉记者,在具体实施科考计划中,科学家们将面临许多诸如高温高压等极端环境的考验,这将推动钻头、钻杆等新材料的研发,加快井口装置设备国产化替代,使得海工装备制造升级,同时也会推动水下信息通信装备的技术进步。

此外,当前新十年阶段的国际大洋钻探计划即将启动。具有国际领先性能的"梦想"号入列,由中国牵头的新一轮国际大洋钻探计划有望由此发起。"梦想"号将为我国自主组织航次提供关键装备保障,将推动我国大洋钻探由参与向主导的跨越式转变。借助"梦想"号先进的科考能力,也将推动我国与其他国际大科学计划的深度合作,促进更多层面的国内外科学交流,为人类共同探索海洋与地球的奥秘贡献中国智慧和中国力量。

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