科研動態

可下五洋捉鱉——記國家“863”計劃海洋技術領域主題專家、“蛟龍”

作者:文\鄒平輝 沈劍奇 來源:黨委宣傳部 | 來源: | 發布日期:2013-06-23

 

  “可上九天攬月,可下五洋捉鱉。”——是毛澤東同志的豪邁詩句,也是老一輩黨和國家領導人對我國科技現代化的殷切期望。

 

  如今,“神舟”五號遨游太空、“蛟龍”號深潛海底,終于實現了全國人民盼望已久的科技發展夢想。這一偉大的科技創新成就,凝聚了我國幾代科學家的心血。在這些令人敬仰的科學家中,就有我校老師的身影。

 

  他是載人深潛器“蛟龍”號的項目技術咨詢專家及“巖芯取樣器”的研制者;

 

  他是國家“863”計劃海洋技術領域第一位來自內陸省份的主題專家、我國第一臺深海鉆機的締造者;

 

  他將自己最擅長的探礦機械深入到海洋礦產資源勘探中,一做就是27年,仍然滿懷熱情孜孜不倦地探尋著埋藏在海洋深處的寶藏;

 

  他就是我校海洋資源勘探技術研究所所長——萬步炎教授。

 

  為“蛟龍”打造“利爪”

 

  今年6月,中國載人深潛器“蛟龍”號7000米級海試最大下潛深度達7062米,創造了世界作業級載人深潛新深度記錄。“蛟龍”號是我國首臺自主設計、自主集成研制的作業型深海載人潛水器,也是目前世界上下潛能力最深的作業型載人潛水器,吸引了世界的矚目。

 

  作為“蛟龍”號項目技術咨詢專家組成員,萬步炎教授直接參與了“蛟龍”號多項重大技術問題的決策。

 

  除了參與技術咨詢外,萬步炎所領導的研究團隊還承擔了一項專項任務,即“蛟龍”號進行海底硬巖巖芯取樣的配套作業工具“巖芯取樣器”的研制。“蛟龍”入海,“巖芯取樣器”就像是“蛟龍”伸入深海的“利爪”,通過它進行的深海硬巖巖芯采樣為“蛟龍號”研究和評估海洋環境及探測資源提供了必不可少的技術手段。而要達到7000米以上的下潛深度,擁有潛入全世界99.8%海底的能力,鉆機所要承受的水壓可想而知。“利爪”如何在深海中游刃有余地工作,成了擺在萬步炎面前的一道難題。

 

  “第一個吃螃蟹”的萬步炎需要嚴格控制鉆機的尺寸、重量,平時幾噸重的海底鉆機必須被控制在100公斤以內。萬步炎和他的同事們感到棘手,如此縮小版的鉆機是他們從未曾接觸過的。但他還是憑借自己豐富的經驗,對于鉆機進行了前所未有的輕量化設計,同時采用輕金屬材料。經無數次毫不氣餒地試驗,新的鉆機終于成功制作出來了——96公斤!鉆機重量是原來的十幾分之一,萬步炎和他的同事們打了個漂亮仗!

 

  我國第一臺深海鉆機出自他手

 

  海底勘探最重要的一個環節就是鉆探,就像勾畫藏寶圖,通過鉆探可以確定礦藏的儲量、品位和埋藏形態,日后的開采則只需按圖索驥。

 

  然而2000年以前,我們國家沒有能力研制任何大型深海機電裝備,海洋勘探取樣只能靠大面積海底拖網,耗費人力物力不說,往往只能在海底不確定的地點采到一些海底表層的樣品。

 

  為了開展研究,只好租用深海鉆機。1999年,中國大洋礦產資源研究開發協會(以下簡稱“大洋協會”)為了有效開展大洋富鈷結殼資源調查,從俄羅斯租用了一臺深海鉆機配備在“大洋一號”遠洋科學考察船上,沒想到,重金租來的這臺鉆機卻中看不中用,試用一個多月一個樣品也未能成功取得。考察人員也只能暗自氣憤。通過這次事件,大洋協會深感只有擁有核心技術,才能在激烈的海洋資源爭奪中擁有話語權。為此,大洋協會決定全力支持研制我國自己的深海鉆機,而這一艱巨的挑戰就落在了萬步炎的肩上。

 

  從接到任務起,萬步炎一刻也不敢懈怠,全身心投入于中國第一臺深海鉆機的研制上。

 

  2002年,第一臺樣機出爐,卻因重量太重而未能下海試驗。“一定要減輕重量!”不服輸的萬步炎沒有灰心,而是反復琢磨反復試驗,終于找到了減輕重量的辦法,并重新制作了設計圖和樣機。

 

  2003年,我國第一臺深海淺地層巖芯取樣鉆機誕生,并成功從海上鉆出第一個樣品。緊接著的幾年中,萬步炎帶著自己研制出的鉆機,多次參加科考活動。

 

  2005年4月2日,“大洋一號”科學考察船從青島起航,開始執行我國首次橫跨三大洋的環球科學考察任務。而萬步炎作為深海潛鉆裝置的主要負責人,跟隨“大洋一號”一同開啟了環游地球的旅程。

 

  如果將神舟五號稱為“遨游太空、上九天攬月”的話,那深海鉆機要完成的任務就是“下五洋捉鱉”。深海鉆機是用于海底資源評價最重要的工具,在整個全球航程中,有三分之一的工作量由該設備完成。當時能夠研制深海鉆機的只有美國、俄羅斯、澳大利亞和中國4個國家。

 

  臨行前,萬步炎特意給家人打電話道別。他戴的帽子上簽滿了朋友和同事的名字,他說,航行當中,所有的祝福他都會隨時攜帶。

 

  漫長的海上航行開始了,伴隨的卻是難以名狀的孤獨。長達四五十天不能靠岸,很多時候一整天看不到一座島嶼甚至一艘船舶。而且,大海瞬息萬變,表面的平靜下卻涌動著波瀾。當船行駛至墨西哥港口不遠處時,突遇12級臺風。高達一二十米的巨浪不斷襲來,像群山一樣將科考船緊緊包圍,5600噸的“大洋一號”仿佛是大海中的一片樹葉,只能任憑海浪沖擊。危機整整持續了24小時!

 

  “那次真的很險,”萬步炎至今回憶起來仍然心有余悸,“很多人也許一輩子都不會有這樣的經歷,讓人刻骨銘心。”

 

  這次環球考察,萬步炎在海上持續工作了153天,環繞地球一周。這153天里,他每天24小時待命,隨時準備設備的保障和維修,經常在夜里2、3點熟睡之時被叫醒。

 

  從1999年第一次踏上太平洋時整整暈船一個星期無法起身、嘔吐不止,到如今每年都要在海上工作1-2個月,幾乎走遍了太平洋的所有小島,萬步炎成為了一名真正的“水手”。而深海鉆機已經先后勘探過20多座海山,鉆下1000多個孔,鉆孔深度也從最初的1-2米達到20多米,其技術水平已經超越了俄羅斯等國家,位于世界前列。

 

  陸上研究到海上情緣

 

  萬步炎一開始并沒有想到自己會接觸到大海。“我從農村出來,當時沒條件自由選擇專業。其實我喜歡的是天文,但是錄取通知書來了,卻是地質。連地質是干什么的都不知道,只想著快點跳出農村,就去報到了。”萬步炎笑著說,沒想到一直干到了現在,更沒想到的是自己會與深海結緣。

 

  上世紀60年代末,世界各國開始涉足海洋資源的勘探和開采。根據聯合國海洋法公約,各國專屬經濟區之外的國際海底區域賦存的海底礦產資源屬全人類共有財產,實行誰投資誰開發誰收益的政策。因此,海洋礦產資源勘探實則是維護一個國家海洋權益的重要方式。萬步炎看到了海洋領域研究的廣闊前景,當時又恰逢他所在的長沙礦山研究所剛剛成立海洋采礦研究室,萬步炎便決定嘗試改變研究方向。

 

  然而,當時我國海洋勘探開發剛剛起步,沒有自主技術,經費嚴重不足。在1985年至1992年的這段時期,海洋采礦研究室雖然掛著“海洋”之名,其實主要陣地依然是在陸地,從事諸如礦產資源的管道運輸研究等工作。主攻探礦機械的萬步炎在陸地上也闖出了名堂,他和同事在小鐵山礦克服萬難修建了一條充填尾礦石上坡輸送管道,全長13.6km,成為當時國內最長的上坡輸送管道,解決了礦山尾礦充填料的運輸難題。

 

  1990年,海洋采礦研究室終于等來了施展拳腳的機會。中國大洋協會成立,國家開始重視海洋這個巨大的資源寶庫。1992年2月,萬步炎受到日本政府邀請,到位于筑波的日本國通商產業省工業技術院資源環境技術綜合研究所進行了為期一年的合作研究。

 

  萬步炎終于開始有機會真正接觸到海洋領域,但是一切卻要從零開始。他擅長的陸地管道輸送技術雖然和海洋采礦管道輸送技術一脈相通,但是海洋的環境更為復雜,學科的交叉性更強。

 

  怎么辦?萬步炎只好自學。通訊數據傳輸、供電、測控、聲學等這些之前不曾深入研究的領域,都被他慢慢攻克。

 

  除了得益于自學能力強,萬步炎還另有訣竅。他常常帶著問題,在實踐中探尋答案。“邊學邊用,才能讓知識真正刻在腦子里。”如今,在許多萬步炎沒有系統學習過的學科,如電力傳輸、自動化儀表等,萬步炎也成了不折不扣的專家。

 

  今年年初,萬步炎教授被聘任為“十二五”國家“863計劃”海洋技術領域深海探測與作業技術主題專家組專家,成為第一位進入海洋技術領域的內陸省份專家。

 


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