官方网站-首页
2025-02-20 18:03:38
海(hǎi)底(dǐ)，埋(mái)藏(cáng)着(zhe)地(de)球(qiú)的(de)秘(mì)密(mì)和(hé)宝(bǎo)藏(cáng)。
那(nà)里(lǐ)记(jì)载(zài)着(zhe)过(guò)去(qù)，也(yě)蕴(yùn)含(hán)着(zhe)现在和未来。
那里蠢动着风险、也孕育着生命和资源。
所有这一切，都吸引着人类将目光投向深海，然而探索深海的难度甚至超过把人类送往太空。因为众所周知，潜得越深，光线越暗，温度越低，更重要的是越深处水的压强就越高。种种恶劣条件，给深海作业的设备和技术提出了更严苛的要求，极大限制了人们探索的脚步。即便条件如此恶劣，人类却仍然不屈不挠向着海底进军，因为海底仍然是研究地球(qiú)秘(mì)密的“捷径”。
钻(zuān)探(tàn)海(hǎi)底(dǐ)能(néng)获(huò)得(de)的(de)信(xìn)息(xi)太(tài)多(duō)了(le)，来(lái)自(zì)文献(xiàn)冉(rǎn)皞(hào),张(zhāng)涛(tāo).近(jìn)十(shí)年(nián)大(dà)洋(yáng)科(kē)学(xué)钻(zuān)探(tàn)进(jìn)展(zhǎn)与(yǔ)未(wèi)来(lái)重(zhòng)点(diǎn)发(fā)展(zhǎn)方(fāng)向(xiàng)[J].中(zhōng)国(guó)地(de)质(zhì), 51(3):1091[2024-12-18].
“大(dà)洋钻探”为何重要？
粗略地讲，地球最外层是坚硬的地壳，再往里就是地幔，地壳与地幔的分界面，则被称为“莫霍面”。如果能够钻透地壳突破莫霍面，获取地幔的一手资料，不仅能帮我们弄清板块运动的规律，能帮我们更深入地了解地震、火山爆发的原理甚至提升地震预报的可能性，也能让我们初窥地球内部的奥秘。
然而，钻透地壳绝不是一件容易的事，在典型的大陆上，地壳厚度可达 20~90 千米，而我们现在还不具备钻透如此深度的能力。而在海底，仅需钻透 5~10 千米，就能到达地幔，这个深度，就在人类钻探能力范围之内了。不过，也别忘了，要钻探海底，还必须穿过数千米的海水，并克服深海带来的种种困(kùn)难(nán)，这(zhè)就(jiù)需(xū)要(yào)先(xiān)进(jìn)强(qiáng)大(dà)的(de)大(dà)洋(yáng)钻(zuān)探(tàn)船(chuán)。
所(suǒ)谓(wèi)“大(dà)洋(yáng)钻(zuān)探(tàn)”，简(jiǎn)单(dān)地(de)说(shuō)就(jiù)是(shì)利(lì)用(yòng)特(tè)殊(shū)的(de)船(chuán)搭(dā)载(zài)钻(zuān)探(tàn)设(shè)备(bèi)，从(cóng)水(shuǐ)深(shēn)几(jǐ)百(bǎi)米(mǐ)到(dào)几(jǐ)千(qiān)米(mǐ)的(de)洋(yáng)面(miàn)上(shàng)钻(zuān)进海底数十米(mǐ)到(dào)数(shù)千(qiān)米(mǐ)的(de)深(shēn)度(dù)取(qǔ)得(de)样(yàng)品(pǐn)。说(shuō)着(zhe)容(róng)易(yì)做(zuò)着(zhe)难(nán)，要(yào)想(xiǎng)成(chéng)功(gōng)完(wán)成(chéng)使(shǐ)命(mìng)，需(xū)要(yào)克(kè)服(fú)大量困难。好消息是，2024 年 11 月 17 日，我国自主设计建造的首艘大洋钻探船“梦想”号已经在广州正式入列。
图(tú)片(piàn)来(lái)自(zì)中国地质调查局网站
这艘海上钻探“大家伙”总长 179.8 米、宽 32.8 米，排水量 42600 吨，由国家发展改革委、自然资源部申报立项，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设计建造，具备全球海域无限航区作业和海域 11000 米钻探能力，有望帮助科学家进一步探索和揭开地球深处的奥秘，早日实现“打穿莫霍面，直达上地幔”的人类科学之梦。
作为面向全球海洋领域科学家开放共享的大型科学研究装置，“梦想”号更是保障国家能源资源安全和支撑海洋强国建设的“核心利器”，标志着我国深海勘查探测能力和装备现代化建设迈出关键一步。
那么“梦想”号都有哪些“绝活”呢？下面就简单介绍一下。
“钻得深”
既然叫大洋钻探船，担负着人类探索地底深处的重任，钻探能力自然至关重要。“梦想”号首次配置了全球首台兼具油气钻探和岩心钻取功能的液压升举钻机最先进的绿色环保全液压提升钻机，顶驱举力达到 1000 吨，具备 11000 米钻探能力（与马里亚纳海沟的深度相当）。
国际首次实现“传统隔水管、传统无隔水(shuǐ)管、轻型隔水管、无隔水管泥浆闭式循环”等4种作业模式和“绳索取心、提钻取心、气举反循环取心”等 3 种取心方式，大幅提升了硬岩持高效续钻进能力，钻探效率提升 40%；搭载了自主研发的无隔水(shuǐ)管(guǎn)泥(ní)浆(jiāng)循(xún)环(huán)系(xì)统(tǒng)和(hé)水(shuǐ)合(hé)物(wù)试(shì)采专(zhuān)用(yòng)测(cè)试(shì)系(xì)统(tǒng)。
“立(lì)得(de)稳(wěn)”
一(yī)提(tí)起(qǐ)“钻(zuān)探(tàn)”，我(wǒ)们(men)往(wǎng)往(wǎng)会(huì)首(shǒu)先(xiān)想(xiǎng)到(dào)高(gāo)大(dà)的(de)井(jǐng)架(jià)稳(wěn)稳(wěn)立(lì)于(yú)坚(jiān)实(shí)的(de)大(dà)地(de)之(zhī)上(shàng)，钻(zuān)井(jǐng)工(gōng)作(zuò)有(yǒu)条(tiáo)不(bù)紊(wěn)地(de)进(jìn)行(xíng)。然(rán)而在大海上，船只没法做到“脚踏实地”不说，还得应付风、浪、流、涌的影响，表现出来就是停泊中的船会在外力的作用下左摇右晃上下颠簸，甚至漂离当前的位置或转圈，对有些朋友这可能会带来晕船的困扰，但对钻探来说，这会直接影响任务的成败。
而“梦想号”除了拥有 42600 吨的大吨位作为稳定的基础，更可以通过卫星定位、声呐定位、罗经、运动参考系统（MRU)等传感器计算外界环境力，由动力定位系统自动向 3 台 4000kW 全回转主推和 3 台 3500kW 全回转伸缩推以及 1 台 1500kW 侧推发出逆向推进指令，让船稳如泰山地执行钻探任务。这让“梦想”号能够在 6 级(jí)海(hǎi)况(kuàng)下(xià)正(zhèng)常(cháng)作(zuò)业(yè)，有(yǒu)效(xiào)延(yán)长(zhǎng)作(zuò)业(yè)的窗口期。而 6 级海况大致相当于浪高 4~6 米，风力 7 级，已经能严重威胁小船的安全了。
“功能全”
“梦想”号实现了我国多功能船载实验室自主设计的突破，打造了全球面积最大、功能最全、流程最优的“海上移动实验室”，总面积超 3000 平方米，可满足基础地质、古地磁、无机地球化学、有机地球化学、微生物、海洋科学、天然气水(shuǐ)合(hé)物(wù)、地(de)球(qiú)物(wù)理(lǐ)、钻(zuān)探(tàn)技(jì)术(shù)等(děng)海(hǎi)洋(yáng)全学(xué)科(kē)实(shí)时(shí)研(yán)究(jiū)需(xū)求(qiú)；全球(qiú)首(shǒu)次(cì)配(pèi)置(zhì)岩(yán)心(xīn)自(zì)动(dòng)传(chuán)输(shū)系(xì)统(tǒng)，可(kě)实(shí)现(xiàn)岩(yán)心(xīn)采集、输(shū)送(sòng)到(dào)存(cún)储(chǔ)的(de)全过(guò)程(chéng)自动化作业(yè)；国(guó)内(nèi)首(shǒu)次(cì)建(jiàn)设(shè)船(chuán)载(zài)古(gǔ)地(de)磁(cí)实(shí)验(yàn)室(shì)，内(nèi)部(bù)平(píng)均(jūn)磁(cí)场(chǎng)小(xiǎo)于(yú) 150Nt；微(wēi)生(shēng)物(wù)实(shí)验(yàn)室(shì)洁(jié)净(jìng)度(dù)达(dá)万(wàn)级(jí)。
图(tú)片(piàn)来(lái)自(zì)央(yāng)视(shì)新(xīn)闻(wén)
“电(diàn)力(lì)足(zú)”
“梦想”号搭载全球最先进的新型 30 兆瓦蓄能闭环电网，不仅能为海上钻探作业提供了强有力的保障，而且使全船综合能耗降低 15%，提升系统运行经济性、安全性。该智能电站由 6 台功率为 5000kW 柴油发电机组、1100kWh 三元锂电池组和电池管理系统组成。采用闭环电网方案，在动力定位工况下，船上电力系统可分 3 个分区独立运行，也可闭环运行。
闭环模式下，全船的电力供应就可以实现共享，最少仅需 2 台主发电机同时在网，即可满足作业要求，避免了能源浪费；当一个分区发生短路后，其它分区也不会受到影响，不会发生像百姓家庭一处短路、全家(jiā)断(duàn)电(diàn)的(de)情(qíng)况(kuàng)。该(gāi)船(chuán)电(diàn)池(chí)储(chǔ)能(néng)系(xì)统(tǒng)在(zài)船(chuán)上(shàng)用(yòng)电(diàn)量(liàng)少(shǎo)时(shí)可(kě)以(yǐ)存(cún)储(chǔ)多(duō)余(yú)电(diàn)能(néng)，在(zài)用(yòng)电(diàn)量(liàng)多(duō)时(shí)可(kě)以(yǐ)释(shì)放(fàng)能(néng)量(liàng)，起(qǐ)到(dào)削峰填谷的作用；在船上电网出现短暂失电故障时，电池系统还能维持船舶动力系统短时运行。
“智能化”
“梦想”号作业工况复杂，高精尖设备多，为了更好地协调指挥诸多工作系统，由 701 所牵头研发了该船综合信息化系统。系(xì)统(tǒng)由(yóu) 8 大(dà)子(zi)系(xì)统(tǒng)组(zǔ)成(chéng)，全船(chuán)监(jiān)测(cè)点(diǎn)位(wèi)超(chāo)过(guò)两(liǎng)万(wàn)个(gè)，能(néng)通(tōng)过(guò)实(shí)验(yàn)室(shì)信(xìn)息(xi)化(huà)、钻(zuān)采作(zuò)业(yè)监(jiān)控(kòng)、水(shuǐ)合(hé)物(wù)作(zuò)业(yè)监(jiān)控(kòng)系(xì)统(tǒng)对(duì)船(chuán)上(shàng)三(sān)大(dà)作业区域进行统一管理；通信保障系统负责对外沟通交流，保障通讯安全；智能安全管控系统对全船区域进行实时视频监控，保障所有作业可视化；弹性网络系统联通各个子系统，保障各系统交流顺畅；云数据系统为各系统提供软件支撑，对数据进行整合处理；综合调度系统协调各系统进行统一调度。八大子系统各司其职，成就了船舶界“最强大脑”。
除了前面说的这些，“梦想”号上还搭载了目前世界上最先进的作业级水下机器人系统和各种先进设备。而且更可贵的是，如此先进庞大的大洋钻探船“梦想”号，是在国外技术垄断、没有可参考经验的情况下，研发团队创新提出并采用了“小吨位、多功能、模块化”设计理念，突破新一代液压钻井系统装船及多功能集成、最新一代 30 兆瓦蓄能闭环电网应(yīng)用(yòng)等(děng)8项关键技术，首次完成大洋钻探装备的自主研制，船舶尺度规模控制和综合性能水平实现超越，并取得完全自主知识产权，使我国在海洋科技领域实现重大突破。
参考文献
[1]冉皞,张涛.近十年大洋科学钻探进展与未来重点发展方向[J].中国地质, 51(3):1091[2024-12-18].DOI:10.12029/gc20240418001.
[2]程醉.“梦想”号:我国首艘大洋钻探船[J].新教育, 2024(21).
策划制作
联合出品丨中国科协科普部
中国地质调查局
监制丨中国地质调查局广州海洋地质调查局
中国地质调查局地学文献中心
策划丨丁崝
责编丨丁崝
审校丨徐来、林林
本文封面图片及文内图片来自版权图库
转载使用可能引发版权纠纷
400-86503662
我们的中国“芯”
