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擁有自己的大洋鉆探船,這曾是中國科學家遙不可及的夢想,也飽含著一段中國海洋科研的“憋屈”過往。日前,在上海李政道研究所舉行的“為國擔當 勇為尖兵”先進事跡報告會科技專場上,我國“夢想”號大洋鉆探船總設計師張海彬,用“工科男”平淡如水的理性敘述開啟了 中國自主創新深海鉆探的傳奇故事。這背后有我國大洋鉆探船“夢想”號設計者和建造者們,以“十年”為計時單位的習以為常與默默奉獻,有他們為打造中國大洋鉆探科學平臺的不滅夢想,更有幾代造船科研人員為海洋強國建設注入的磅礴動力。
破局之需:中國科研不能“看別人臉色”
2024年11月17日,我國自主設計建造的大洋鉆探船“夢想”號在廣州南沙正式建成入列。這艘具備11000米深水鉆探能力的“深海利器”,總長179.8米、寬32.8米,總噸達33000,續航力可達15000海里,能在全球絕大多數海域航行作業。它搭載了全球面積最大、功能最全、流程最優的船載實驗室,標志著我國大洋鉆探事業、海洋科學研究及深海資源探索邁入全新階段,更將助力全球科學家實現探索地球深部的科學夢想。
當“夢想”號即將入列時,見證了它從夢想到成真全過程的張海彬,撫摸著船身上的鋼板,感覺它就像自己長大的孩子一般,既熟悉又陌生。這位扎根船舶設計二十余載的總設計師,用十年光陰帶領團隊攻堅克難。團隊里的年輕人,換了好幾茬,有的換了新賽道,有的成長為年輕的帶頭人,只有他和副總設計師趙建亭一道全程陪伴,讓我國首艘自主設計建造的大洋鉆探船從圖紙躍入深海,打破了國際技術壟斷。
我國早在1998年就加入國際大洋鉆探計劃,但彼時全球僅有美國“決心”號和日本“地球”號兩艘具備深海鉆探能力的大洋鉆探船。受限于沒有自主裝備,中國科學家迄今為止進行的四次大洋科學鉆探,都只能租借美國的“決心”號完成。那種被動局面,至今難忘!“我們支付了上千萬美元的費用,卻要接受嚴格的上船科學家名額限制,而且鉆取的巖心也不能拿回自己的國家。中國科學家必須在船上爭分奪秒地開展科學實驗,那種要看人臉色的滋味,讓我們下定決心:必須造出屬于中國自己的大洋鉆探船。”
2015年,國家正式啟動“夢想”號立項論證工作,并明確了走國內獨立自主的研制路線。這個消息讓張海彬和團隊激動萬分,但挑戰也隨之而來:國際技術封鎖嚴密,技術資料不對我國開放;國內無任何同類船設計建造經驗,而美國“決心”號(1978年建成)僅能完成一些淺層的鉆探,日本“地球”號(2005年建成)作業能力強,噸位更大,但運營成本過于高昂。“我們的目標很明確,既要避開它們的短板,又要實現‘用得起、用得好’,打造一艘綜合性能領先的中國船。”
攻堅之路:“從0到1”的十年技術突圍
常規船舶設計可借鑒既有經驗優化改進,但“夢想”號的研發是真正的從0開始。“用得起、過得去、裝得多、跑得快、穩得住、鉆得深、測得準”,這些看似簡單的要求,每一條都是技術難關。其中,僅控制船舶總高這一項挑戰,團隊就足足攻堅了兩年。
“夢想”號出海作業時需要通過深中大橋,水面以上高度被嚴格限制在76.5米——這個標準對搭載高聳井架的鉆探船來說極為苛刻。最初,團隊研討過是采取折疊井架、還是降低井架高度的方式來控制船舶總高度,甚至打算將井架內預接存儲的三根鉆桿改為兩根等犧牲作業效率的方案,討論持續了兩年仍無定論。船東甚至表示“可以接受作業效率降低,優先滿足通航要求”,但船舶設計團隊不甘心:“海上作業窗口期轉瞬即逝,錯過一次可能要再等上一年,甚至更久,我們不能讓中國科學家的鉆探夢想,卡在‘效率’這道坎上。我們的目標不僅僅是有和無的突破,更是要造出更好的大洋鉆探船,絕不能在關鍵性能上留下遺憾!”
轉機來自鉆井專業一位年輕人的創新想法:“不降低井架,能不能向下拓展空間,把井架下的月池做成下沉式?”這個全球無先例的設計概念讓團隊看到希望,卻也引發爭議——船體結構設計師直言,此舉可能破壞船體結構強度。陷入困境的團隊沒有放棄,而是開啟了數百次仿真模擬試驗,無數次論證研討,用扎實的數據反復推敲結構安全性,最終證明下沉式月池設計完全可行。
這一突破不僅滿足了深中大橋的通航要求,更讓“夢想”號的作業效率比國際同類船高出40%。而這只是“夢想”號數百項技術突破的縮影:它搭載全球首臺兼具油氣勘探和巖心鉆取功能的液壓鉆機,實現巖心采集全流程自動化;創新采用30兆瓦閉環環網電站和電池蓄能技術,全船綜合能耗降低15%;建有全球規模最大的綜合信息系統,可實時匯聚分析2萬余個監測點數據。最終,這艘船實現了“鉆探能力更強、實驗功能更全、智能化水平更高、運營成本更低”的目標,全面超越國際上其他的大洋鉆探船。
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凝聚舉國之力的藍色征程
十年,在許多人的字典里,是一個虛數,但是在張海彬的工作臺上,則是日歷卡上無數個會議備忘,與團隊在一起熬過的N個通宵。 “十年時間,我們團隊分解出10大類50余項核心關鍵技術,聯合全國150多家參研參建單位協同攻關,繪制了上千套設計圖紙,進行了百次以上的設備及系統試驗,終于實現了‘小噸位、多功能’的突破。”張海彬說, “夢想”號的成功,不僅使我國超深水鉆探裝備從“依賴國外基本設計”躍升至“完全獨立自主設計”,更讓我國在國際大洋鉆探領域擁有了自主話語權。
張海彬解釋,“夢想”號的核心設計理念,正是“小噸位、多功能、模塊化”,而要在總噸降低40%以上,實現超越日本“地球”號的多功能需求,難度堪比“螺螄殼里做道場”。“噸位越小,建造成本和運營成本越低,但要集成大洋科學鉆探、深海油氣勘探、天然氣水合物勘查試采等多種功能,技術挑戰呈幾何級數增加。”
在穩性和結構安全性設計上,“夢想”號更是精益求精。為了應對深海惡劣海況,團隊采用數值仿真分析和水池模型試驗等技術手段,對船型尺度、水動力性能和結構性能進行了數十次迭代優化,確保船舶在16級超強臺風中能安全生存。船舶配備的DP-3級動力定位控制系統,結合北斗衛星、GPS定位系統和超短基線聲學定位系統,能實現高精度定位,在9級風下可360度全方向保持船舶位置,在12級臺風下能通過調整船首方向保持穩定,作業海況比國外先進船只提升40%。
如今,“夢想”號已在南海完成驗證性試驗,成功取出深海巖心樣本。望著這艘承載著幾代海洋人夢想的巨輪,團隊每一個人心中充滿更多期待:接下來,“夢想”號將按計劃執行深海能源資源勘查和大洋科學鉆探等工作任務,并大力推動高水平對外開放,拓展國際海洋合作,服務全球科學家探索地球奧秘,讓人類更好地認識、開發和保護地球家園。
原標題:《中國科研不能“看別人臉色” “夢想號”打造屬于自己的大洋鉆探科學平臺》
欄目編輯:陸梓華
本文作者:新民晚報 馬亞寧
題圖采訪對象供圖





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