如何讓“夢(mèng)想”號(hào)鉆探到11000米深地？專訪總設(shè)計(jì)師

2025年01月06日 08:21　來源：央視新聞客戶端

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　　面對(duì)面｜如何讓“夢(mèng)想”號(hào)鉆探到11000米深地？總臺(tái)專訪總設(shè)計(jì)師

　　作為我國自主設(shè)計(jì)建造的首艘大洋鉆探船，“夢(mèng)想”號(hào)總長179.8米、型寬32.8米，高81.2米，相當(dāng)于25層樓房的高度。它配備有最先進(jìn)的液壓舉升式鉆探系統(tǒng)，最大鉆探深度可達(dá)11000米。目前，世界范圍內(nèi)已有的大洋鉆探船除了“夢(mèng)想”號(hào)外，還有美國的“決心”號(hào)與日本的“地球”號(hào)，它們最大的鉆探深度分別為9150米和10000米，而“夢(mèng)想”號(hào)最大鉆探深度可達(dá)11000米，是世界上已有大洋鉆探船所能鉆探到的最大深度。總臺(tái)記者專訪了“夢(mèng)想”號(hào)總設(shè)計(jì)師張海彬，一起看看他與“夢(mèng)想”號(hào)的故事↓↓↓

　　記者：打到11000米深是個(gè)什么概念呢？

　　張海彬：我們大洋鉆探最初的目標(biāo)是要打到地球的莫霍面，莫霍面是地球地殼跟地幔的一個(gè)分界面，實(shí)際上地殼在陸地上和海洋上是厚薄不均的，平均的厚度大概是17公里，但是在陸地上達(dá)到33公里，而在海洋大概只有6公里，所以從海上來說能鉆到莫霍面的難度會(huì)相對(duì)低一些。因此我們大洋鉆探船的一個(gè)目標(biāo)，就是要在海上能達(dá)到鉆到莫霍面的需求。它從海面到莫霍面總的鉆深的距離是在7500到11000米之間，也就是說我們?cè)谀裘驺@探的鉆位選擇上，具有更大的靈活性。

　　地球從內(nèi)至外由地核、地幔、地殼組成。如果把地球比作一個(gè)雞蛋，地殼是蛋殼，地幔是蛋清，地核是蛋黃，莫霍面位于地殼和地幔之間，就像蛋殼和蛋清之間的那層薄膜。上個(gè)世紀(jì)初，科學(xué)家開始重視莫霍面的研究，因?yàn)檫@對(duì)于了解地球的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、地殼均衡狀態(tài)以及火山地震等地殼活動(dòng)具有重要意義，也有助于推動(dòng)地質(zhì)勘探和資源開發(fā)，促進(jìn)地球系統(tǒng)科學(xué)發(fā)展。然而，由于鉆探技術(shù)限制和地球內(nèi)部極端的環(huán)境條件，人類至今未能成功鉆探到莫霍面。而“夢(mèng)想”號(hào)超強(qiáng)的深海鉆探能力，也將有望幫助人類率先實(shí)現(xiàn)鉆達(dá)莫霍面、探索地球內(nèi)部奧秘的夢(mèng)想。

　　張海彬：上面鉆臺(tái)中間是有一個(gè)轉(zhuǎn)盤，將來在鉆探的時(shí)候，鉆桿就是通過這個(gè)轉(zhuǎn)臺(tái)上面連接，通過中間的孔洞伸到海底，每根鉆桿長度是9.5米，需要一千多根，總共是可以達(dá)到11000米。

　　除了大洋科學(xué)鉆探之外，“夢(mèng)想”號(hào)還可以執(zhí)行深海油氣勘探和天然氣水合物勘查試采等國家戰(zhàn)略任務(wù)。天然氣水合物被認(rèn)為是繼石油和天然氣之后的主要替代能源，覆蓋了全球90%的海洋和30%的陸地。據(jù)科學(xué)家預(yù)測(cè)，全球天然氣水合物的儲(chǔ)量約為石油、煤炭、天然氣總和的兩倍，至少能夠供人類使用1000年。也正是基于海洋天然氣水合物開發(fā)需求，中國地質(zhì)調(diào)查局早在2008年就開始醞釀“夢(mèng)想”號(hào)功能定位的論證。

　　記者：當(dāng)時(shí)有沒有可能投入實(shí)踐去做？

　　張海彬：在當(dāng)時(shí)，實(shí)際上我們國家在高端海洋工程裝備領(lǐng)域的自主研發(fā)能力還是比較薄弱的，我們走過了從引進(jìn)消化吸收，再到逐步獨(dú)立自主研發(fā)設(shè)計(jì)的過程。

　　張海彬長期從事船舶與海洋工程裝備研發(fā)設(shè)計(jì)工作，2014年，他曾受邀登上美國“決心”號(hào)大洋科考船參觀，那次參觀讓他深有觸動(dòng)。

　　張海彬：當(dāng)時(shí)我印象最深刻的是船上即將隨船踏上南?？瓶贾玫闹袊茖W(xué)家。因?yàn)樵诟麄兘涣鞯倪^程中，他們對(duì)“決心”號(hào)是非常羨慕的。他們說，如果我們國家能有這樣一個(gè)自己的大洋鉆探船該有多好，這樣我們就不用交著昂貴的會(huì)費(fèi)，用國外的大洋鉆探船去執(zhí)行科考任務(wù)。

　　記者：要交多錢呢？

　　張海彬：如果是執(zhí)行我們國家提出建議書的航次的話，這個(gè)費(fèi)用一次就要超過1000萬美元。

　　在當(dāng)時(shí)，中國科學(xué)家要搭乘外國科考船進(jìn)行科考活動(dòng)，還面臨著諸多制約。

　　記者：如果中國的科學(xué)家搭乘了別的國家的科考船，拿回來的實(shí)驗(yàn)樣品是歸人家的船，還是歸中國科學(xué)家呢？

　　張海彬：它實(shí)際上是歸船，而不是歸中國科學(xué)家。所以只能在船上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析，然后得出一些結(jié)果。但是這個(gè)樣品本身的保存權(quán)不在我們，所以這一點(diǎn)是受制于人的。

　　記者：這個(gè)經(jīng)歷對(duì)于后來很快就到來的這個(gè)設(shè)計(jì)，有什么影響？

　　張海彬：我覺得我們有責(zé)任和使命做這樣的事情，也正是這種責(zé)任和使命，支撐著我們?cè)诤竺娴拇脱邪l(fā)過程中不斷地攻堅(jiān)克難。

　　2017年，在國家發(fā)展改革委、自然資源部申報(bào)下，“夢(mèng)想”號(hào)正式立項(xiàng)籌建，中國船舶集團(tuán)有限公司第七〇八研究所副總工程師張海彬出任“夢(mèng)想”號(hào)總設(shè)計(jì)師。

　　記者：接到這個(gè)任務(wù)的時(shí)候，你們?cè)趺丛u(píng)估這個(gè)任務(wù)？

　　張海彬：當(dāng)時(shí)在超深水鉆探裝備研發(fā)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，我們還是一個(gè)“學(xué)步的孩子”的時(shí)候，就要去完成奔跑，甚至跨越障礙，這的確是非常大的一個(gè)挑戰(zhàn)。大洋鉆探船被譽(yù)為深海科技領(lǐng)域的航空母艦，其中的難度可想而知。實(shí)際上從我們團(tuán)隊(duì)本身來講，還是有信心完成這樣的一個(gè)任務(wù)的。

　　張海彬：因?yàn)槲覀冋麄€(gè)的船舶工業(yè)是在不斷提升的過程中的，我們這個(gè)項(xiàng)目發(fā)揮了全國各個(gè)單位的力量。不僅僅是我們七〇八所，也不僅僅是我們中國船舶集團(tuán)，全國有150余家單位參與進(jìn)來，實(shí)際上這個(gè)項(xiàng)目發(fā)揮了我們舉國體制的優(yōu)勢(shì)。

　　2019年春，“夢(mèng)想”號(hào)獲得可行性研究的批復(fù)，隨后進(jìn)入初步設(shè)計(jì)階段。

　　記者：進(jìn)入哪個(gè)階段的時(shí)候，真正的難就來了？

　　張海彬：我覺得最難的階段，還是初步設(shè)計(jì)階段。初步設(shè)計(jì)階段實(shí)際上就是很多方案的落地，一些創(chuàng)新性的想法都是在這個(gè)階段萌發(fā)的。

　　記者：作為一個(gè)船舶設(shè)計(jì)師，你心目中的夢(mèng)想是什么？做出一個(gè)什么樣的船，目標(biāo)是什么？

　　張海彬：我的夢(mèng)想就是為我們科學(xué)家研發(fā)一艘用得起、用得好的大洋鉆探船。這個(gè)船可以概括來講，就是“三高一低”，高就是我們這個(gè)船舶平臺(tái)本身的綜合性能最高，鉆探作業(yè)系統(tǒng)的鉆探作業(yè)能力最高，船載實(shí)驗(yàn)?zāi)芰ψ罡?。一低就是我們整個(gè)船舶運(yùn)營的成本要最低，這樣才能夠讓我們中國的科學(xué)家，全球的科學(xué)家更愿意用這艘船。

　　那么，如何做到運(yùn)營成本低呢？研發(fā)團(tuán)隊(duì)在對(duì)美國的“決心”號(hào)和日本的“地球”號(hào)的對(duì)比分析中得到了啟發(fā)。

　　張海彬：這里面我們發(fā)現(xiàn)了一個(gè)比較有趣的現(xiàn)象。美國的“決心”號(hào)雖然船齡比較老，作業(yè)功能也有限，但是它實(shí)際上在國際大洋鉆探中，反而使用得非常多，為大洋鉆探服役了整整四十年，直到2024年9月才退役。而日本“地球”號(hào)大洋鉆探船，它的整個(gè)功能更加先進(jìn)，但由于它的噸位比“決心”號(hào)要大很多，差不多是要五倍還要多，整個(gè)運(yùn)營成本非常高，反而在大洋鉆探中使用得不多。我們也了解到，大洋鉆探是一種公益性科學(xué)研究的活動(dòng)，整個(gè)計(jì)劃的實(shí)施也需要各個(gè)參與國提供匹配經(jīng)費(fèi)，對(duì)于大洋鉆探船來說，除了它的作業(yè)功能之外，對(duì)整個(gè)運(yùn)營的經(jīng)濟(jì)性也有非常高的要求。所以我和我的團(tuán)隊(duì)就下定決心，一定要為全球的科學(xué)家研發(fā)一艘用得起的大洋鉆探船。

　　記者：就是說船大可能成本就大，出去一次花的錢可能就多，因此先把它的個(gè)頭弄小，但是個(gè)頭小對(duì)于設(shè)計(jì)者來說是不是就難了？

　　張海彬：是的，因?yàn)槲覀円谶@么小的船型尺度的限制條件下要實(shí)現(xiàn)更多的功能，對(duì)我們來說具有非常大的挑戰(zhàn)性。

　　最終，“夢(mèng)想”號(hào)設(shè)計(jì)噸位為33000噸，不到“地球”號(hào)大洋鉆探船總噸位的60%。雖然個(gè)頭小了，但是它要實(shí)現(xiàn)的功能并沒有減少，以作業(yè)模式為例，“地球”號(hào)大洋鉆探船只有兩種，而“夢(mèng)想”號(hào)卻實(shí)現(xiàn)了四種。

　　記者：這個(gè)難度有多大？

　　張海彬：這對(duì)于我們來說是一個(gè)非常大的挑戰(zhàn)。怎么樣以“小噸位”來實(shí)現(xiàn)“多功能”，包括大洋科學(xué)鉆探、深海油氣資源勘探、天然氣水合物勘查。我們總結(jié)下來，相當(dāng)于是要實(shí)現(xiàn)四種作業(yè)模式，這是在以往的國外的船型中所沒有的。

　　記者：現(xiàn)在沒資料、沒例證，對(duì)你們來說，敢往前走嗎？

　　張海彬：我們必須硬著頭皮往前走，因?yàn)檫@是我們中國科學(xué)家對(duì)這艘船的期盼。我們?cè)谝酝捻?xiàng)目過程中，可能更多采用定性的思維，提出這樣的一個(gè)需求來進(jìn)行功能上的疊加，去滿足這樣的要求。如果我們還是沿用常規(guī)做法，我們這四種作業(yè)模式，實(shí)際上最后做出的方案很可能就是一個(gè)超出日本“地球”號(hào)的船。雖然我們有了這樣一個(gè)大洋鉆探船，但是因?yàn)檫\(yùn)營成本高，科學(xué)家還是用不起，還不是一個(gè)成功的項(xiàng)目。所以說在整個(gè)過程中，就不能用常規(guī)的方法，需要打破常規(guī)的思維定式。

　　研發(fā)團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新提出了“小噸位、多功能、模塊化”設(shè)計(jì)理念，成功解決了大洋科學(xué)鉆探、深海油氣勘探和天然氣水合物勘查試采等多種功能同船融合設(shè)計(jì)的難題，完成了創(chuàng)新船型方案、新型連體雙月池、DP-3級(jí)蓄能閉環(huán)電網(wǎng)等多項(xiàng)國際首創(chuàng)設(shè)計(jì)，研發(fā)了具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的大洋鉆探船，在國際上實(shí)現(xiàn)了船舶尺度規(guī)模控制和綜合性能水平的超越。

　　張海彬：這就是我們配置的全球首套巖心自動(dòng)傳輸存儲(chǔ)系統(tǒng)，它可以把海上鉆上來的巖心自動(dòng)進(jìn)行出入庫，巖心從井架取出來之后，首先是進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室。

　　張海彬：切割完差不多就是1.5米的長度，這個(gè)巖心分剖成兩半之后，其中一半是運(yùn)到船的巖心庫，另外一半就會(huì)運(yùn)到外面的這個(gè)基礎(chǔ)地質(zhì)研究室進(jìn)行分析。

　　張海彬：這個(gè)就是我們基礎(chǔ)地質(zhì)實(shí)驗(yàn)室一個(gè)開放的實(shí)驗(yàn)區(qū)，一半的巖心就會(huì)放在這個(gè)區(qū)域，供科學(xué)家采樣，進(jìn)行相應(yīng)的分析研究工作。

　　記者：那就是隨便在這放開了研究，沒人限制了。

　　張海彬：我們自己的大洋鉆探船，我們中國科學(xué)家有自主權(quán)了。

　　“夢(mèng)想”號(hào)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，可全面滿足海洋領(lǐng)域全學(xué)科實(shí)時(shí)實(shí)驗(yàn)的需求。

　　張海彬：這有個(gè)微生物實(shí)驗(yàn)室，巖心拿到船上之后，可以對(duì)這個(gè)巖心里面的微生物的情況進(jìn)行分析，這有各種分析的設(shè)備。

　　記者：這叫虛位以待，都準(zhǔn)備好了。

　　張海彬：就等著我們正式鉆探取出來巖心之后，在這里進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)分析。

　　據(jù)介紹，“夢(mèng)想”號(hào)續(xù)航力15000海里，自持力120天，載員180人。它的穩(wěn)性和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度按16級(jí)超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)安全要求設(shè)計(jì)，可在6級(jí)海況下正常作業(yè)，具備全球海域無限航區(qū)航行作業(yè)能力。

　　張海彬：我們?cè)谶M(jìn)行鉆探作業(yè)的時(shí)候，比較關(guān)鍵的是要保持船舶位置的穩(wěn)定。如果位置偏移過大的話，很有可能拉斷鉆桿，如果引起更嚴(yán)重的情況，有可能會(huì)損壞井架的頂驅(qū)的設(shè)備。

　　記者：接下來實(shí)踐過程中，如果風(fēng)浪很大，靠什么讓船能巋然不動(dòng)呢？

　　張海彬：這就要靠動(dòng)力定位控制系統(tǒng)了，我們配置最先進(jìn)的DP-3級(jí)的動(dòng)力定位控制系統(tǒng)，來控制這個(gè)船的七臺(tái)推進(jìn)器。船下面的螺旋槳能夠發(fā)出推力，來抵抗外界的風(fēng)浪流載荷。

　　11月17日，經(jīng)過近十年時(shí)間的奮戰(zhàn)，張海彬與上萬名參建者迎來了激動(dòng)人心的時(shí)刻，“夢(mèng)想”號(hào)在廣州正式入列。中共中央總書記、國家主席、中央軍委主席習(xí)近平發(fā)來賀信，指出“夢(mèng)想”號(hào)海試成功并正式入列，標(biāo)志著我國在深海進(jìn)入、深海探測(cè)、深海開發(fā)上邁出了重要一步，是建設(shè)海洋強(qiáng)國、科技強(qiáng)國取得的又一重大成果。在2025年新年賀詞中，國家主席習(xí)近平再次提到了我國自主設(shè)計(jì)建造的首艘大洋鉆探船“夢(mèng)想”號(hào)，展現(xiàn)了我國在深?？萍碱I(lǐng)域的重大突破和逐夢(mèng)深海的豪情壯志。

　　記者：當(dāng)你知道你自己設(shè)計(jì)的船入列的時(shí)候，當(dāng)時(shí)心里是什么想法？

　　張海彬：我們這個(gè)船入列是在17日的下午進(jìn)行的，我提前一天就到達(dá)了廣州，徹夜難眠，第二天早早地來到了入列儀式的現(xiàn)場(chǎng)，迫不及待地等待對(duì)于我和我的團(tuán)隊(duì)來說無比重要的一個(gè)時(shí)刻。當(dāng)宣布 “夢(mèng)想”號(hào)正式入列那一刻，這種激動(dòng)的心情達(dá)到了最高點(diǎn)。當(dāng)時(shí)我的眼睛濕潤了，這十年來我們研發(fā)設(shè)計(jì)和建造團(tuán)隊(duì)在整個(gè)過程中，克服了很多的困難，在那一刻，我們覺得我們所有的辛苦都變得非常有意義，我們中國人完全獨(dú)立自主研發(fā)設(shè)計(jì)和建造的大洋鉆探船，終于夢(mèng)想成真。