海底，埋藏著地球的秘密和寶藏。

那里記載著過去，也蘊含著現(xiàn)在和未來。

那里蠢動著風(fēng)險、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。因為眾所周知，潛得越深，光線越暗，溫度越低，更重要的是越深處水的壓強就越高。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軍，因為海底仍然是研究地球秘密的“捷徑”。

鉆探海底能獲得的信息太多了，來自文獻冉皞,張濤.近十年大洋科學(xué)鉆探進展與未來重點發(fā)展方向[J].中國地質(zhì), 51(3):1091[2024-12-18].

“大洋鉆探”為何重要？

粗略地講，地球最外層是堅硬的地殼，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動的規(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 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，就能到達地幔，這個深度，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，這就需要先進強大的大洋鉆探船。

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)計建造的首艘大洋鉆探船“夢想”號已經(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、自然資源部申報立項，自然資源部中國地質(zhì)調(diào)查局負責(zé)具體組織實施，聯(lián)合中國船舶集團等多家單位設(shè)計建造，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)家進一步探索和揭開地球深處的奧秘，早日實現(xiàn)“打穿莫霍面，直達上地?！钡娜祟惪茖W(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”號更是保障國家能源資源安全和支撐海洋強國建設(shè)的“核心利器”，標志著我國深?？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”號都有哪些“絕活”呢？下面就簡單介紹一下。

“鉆得深”

既然叫大洋鉆探船，擔(dān)負著人類探索地底深處的重任，鉆探能力自然至關(guān)重要?！皦粝搿碧柺状闻渲昧巳蚴着_兼具油氣鉆探和巖心鉆取功能的液壓升舉鉆機最先進的綠色環(huán)保全液壓提升鉆機，頂驅(qū)舉力達到 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)。

“立得穩(wěn)”

一提起“鉆探”，我們往往會首先想到高大的井架穩(wěn)穩(wěn)立于堅實的大地之上，鉆井工作有條不紊地進行。然而在大海上，船只沒法做到“腳踏實地”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，對有些朋友這可能會帶來暈船的困擾，但對鉆探來說，這會直接影響任務(wù)的成敗。

而“夢想號”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)、運動參考系統(tǒng)（MRU)等傳感器計算外界環(huán)境力，由動力定位系統(tǒng)自動向 3 臺 4000kW 全回轉(zhuǎn)主推和 3 臺 3500kW 全回轉(zhuǎn)伸縮推以及 1 臺 1500kW 側(cè)推發(fā)出逆向推進指令，讓船穩(wěn)如泰山地執(zhí)行鉆探任務(wù)。這讓“夢想”號能夠在 6 級海況下正常作業(yè)，有效延長作業(yè)的窗口期。而 6 級海況大致相當(dāng)于浪高 4~6 米，風(fēng)力 7 級，已經(jīng)能嚴重威脅小船的安全了。

“功能全”

“夢想”號實現(xiàn)了我國多功能船載實驗室自主設(shè)計的突破，打造了全球面積最大、功能最全、流程最優(yōu)的“海上移動實驗室”，總面積超 3000 平方米，可滿足基礎(chǔ)地質(zhì)、古地磁、無機地球化學(xué)、有機地球化學(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)科實時研究需求；全球首次配置巖心自動傳輸系統(tǒng)，可實現(xiàn)巖心采集、輸送到存儲的全過程自動化作業(yè)；國內(nèi)首次建設(shè)船載古地磁實驗室，內(nèi)部平均磁場小于 150Nt；微生物實驗室潔凈度達萬級。

圖片來自央視新聞

“電力足”

“夢想”號搭載全球最先進的新型 30 兆瓦蓄能閉環(huán)電網(wǎng)，不僅能為海上鉆探作業(yè)提供了強有力的保障，而且使全船綜合能耗降低 15%，提升系統(tǒng)運行經(jīng)濟性、安全性。該智能電站由 6 臺功率為 5000kW 柴油發(fā)電機組、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，在動力定位工況下，船上電力系統(tǒng)可分 3 個分區(qū)獨立運行，也可閉環(huán)運行。

閉環(huán)模式下，全船的電力供應(yīng)就可以實現(xiàn)共享，最少僅需 2 臺主發(fā)電機同時在網(wǎng)，即可滿足作業(yè)要求，避免了能源浪費；當(dāng)一個分區(qū)發(fā)生短路后，其它分區(qū)也不會受到影響，不會發(fā)生像百姓家庭一處短路、全家斷電的情況。該船電池儲能系統(tǒng)在船上用電量少時可以存儲多余電能，在用電量多時可以釋放能量，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，電池系統(tǒng)還能維持船舶動力系統(tǒng)短時運行。

“智能化”

“夢想”號作業(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)測點位超過兩萬個，能通過實驗室信息化、鉆采作業(yè)監(jiān)控、水合物作業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)對船上三大作業(yè)區(qū)域進行統(tǒng)一管理；通信保障系統(tǒng)負責(zé)對外溝通交流，保障通訊安全；智能安全管控系統(tǒng)對全船區(qū)域進行實時視頻監(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，對數(shù)據(jù)進行整合處理；綜合調(diào)度系統(tǒng)協(xié)調(diào)各系統(tǒng)進行統(tǒng)一調(diào)度。八大子系統(tǒng)各司其職，成就了船舶界“最強大腦”。

除了前面說的這些，“夢想”號上還搭載了目前世界上最先進的作業(yè)級水下機器人系統(tǒng)和各種先進設(shè)備。而且更可貴的是，如此先進龐大的大洋鉆探船“夢想”號，是在國外技術(shù)壟斷、沒有可參考經(jīng)驗的情況下，研發(fā)團隊創(chuàng)新提出并采用了“小噸位、多功能、模塊化”設(shè)計理念，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合性能水平實現(xiàn)超越，并取得完全自主知識產(chǎn)權(quán)，使我國在海洋科技領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)重大突破。

參考文獻

[1]冉皞,張濤.近十年大洋科學(xué)鉆探進展與未來重點發(fā)展方向[J].中國地質(zhì), 51(3):1091[2024-12-18].DOI:10.12029/gc20240418001.

[2]程醉.“夢想”號:我國首艘大洋鉆探船[J].新教育, 2024(21).

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責(zé)編丨丁崝

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