11月17日拍摄的靠泊在广州海洋地质调查局科考码头的大洋钻探船“梦想”号。(新华社记者刘大伟摄)
假如将地球想象成一枚鸡蛋,那么人类至今还不知道蛋清是生的还是熟的。“打穿地壳、进入地球深部”,这是人类长久以来的科学梦想。如今,中国最新入列的科考船有望将这一梦想变成现实。
17日,拥有最大11000米的钻深能力、我国自主设计建造的首艘大洋钻探船“梦想”号在广州正式入列。
现在,“梦想”号作为承载着人类探索地球深部奥秘梦想的“国之重器”,像一根锋利的针,正准备以其全球领先的综合性能,带我们了解鸡蛋内部的样子。
能干啥
从深海向下穿透地壳获取地球深部岩心样品
向地球深部挺进有多难地壳的平均厚度约为17千米——与地球约6371千米的半径相比微不足道。有科学家形象地说,如果把地球比喻成一个鸡蛋的话,目前人类对地球的研究,仍还在“蛋壳”上。
穿透地壳,才能接触到地幔——占地球体积的4/5、质量的3/4的地幔,是地球最大的“化学储库”,充满未解之谜。而被称为“莫霍面”的地幔和地壳分界面,在大陆之下约30至40公里,在大洋之下约6至7公里。也就是说,从深海向下钻探,更容易达到和突破“莫霍面”。
海风猎猎,迎接梦想起航。全长179.8米,宽32.8米的“梦想”号,整装待发,像一根锋利的针,正准备着以其全球领先的综合性能,带我们了解地球这枚“鸡蛋”内部的样子。
作为我国深海探测关键技术装备领域的重大突破,这艘大国重器被寄予厚望。“梦想”号大洋钻探船承担着深海资源勘探、大洋科学钻探和深远海科学考察等多项使命,对服务国家能源资源安全保障、推动深海关键技术攻关、发展海洋新质生产力具有重要意义。
“同时,‘梦想’号获取的地球深部岩心样品,可为全球科学家了解地球板块构造、大洋地壳演化、古代海洋气候和生命演化等提供最直接的证据,帮助人类更好地认识海洋、保护海洋、开发海洋。”自然资源部中国地质调查局广州海洋局局长许振强说。
“‘梦想’号汇聚了海洋、地质等多个领域最顶尖的科技成果,是一个极其复杂的巨系统,工程量和工程难度远超普通船舶。”中国船舶黄埔文冲总经理罗兵说。
有多强
能钻上万米4种钻探模式和3种取心方式
这艘排水量42600吨的庞然大物,不仅续航力达到了15000海里,更是拥有11000米深的钻探能力。它是我国目前吨位最大的科考船,续航力15000海里,自持力120天,载员180人。
“梦想”号配制了全球首台兼具油气勘探和岩心钻取功能的液压举升钻机,顶驱的举力达到907吨,具备4种钻探模式和3种取心方式,可满足大洋钻探取心和深海大洋矿产资源勘探开发等不同作业需求,综合钻探效率、硬岩钻进能力大幅提升,钻采系统国际领先。
中国船舶第七〇八研究所“梦想”号总设计师张海彬说,“梦想”号采用模块化设计理念,攻克多项世界级船舶设计难题,国际首次创新集成大洋科学钻探、深海油气勘探和天然气水合物勘查试采等多种功能,构建起我国自主的超深水钻探装备设计建造技术体系。经两轮海试验证,“梦想”号主要性能指标优于设计要求。
作为全球领先的深海作业平台,“梦想”号堪称海上移动的“国家实验室”,科考实验功能和信息化水平国际领先。全船建有基础地质、古地磁、无机地化、有机地化、微生物、海洋科学、天然气水合物、地球物理、钻探技术等九大功能实验室,总面积超3000平方米,配置有全球首套船载岩心自动传输存储系统,可满足海洋领域全学科研究需求。
有多稳
三级动力定位系统发威如定海神针般稳定
为了实现“挺进”地球深部这一伟大愿景,“梦想”号要具备远超一般科考船的极强性能,它的稳性和结构强度按16级超强台风安全要求设计,可在6级海况下正常作业,具备全球海域无限航区作业能力。
“梦想”号能有如此强大的稳性,得益于其较低的重量重心和精心设计的船型,更重要的是,其拥有三级动力定位系统(DP-3)。DP主要用于稳定船只位置,船上的传感器能迅速感知水流、风向等环境因素,推进器精准发力,船舶如定海神针般稳定,为海上作业提供坚实保障。
动力定位系统因其不依赖抛锚或系缆、部署和撤离迅速、对水深不敏感等优点,被广泛应用在深海油气开发、潜水作业、海底管道和电缆敷设及科学考察等方面。它的工作原理是,计算机通过控制推进器的推力大小和方向,以对抗由风、浪、流等造成的外部作用力,从而使船体位置和船头朝向保持不变,保证船体稳稳地保持在同一个定位。
据介绍,在“梦想”号上,动力定位控制系统中的传感器、位置参考系统和控制器均采用冗余设计,动力和辅助系统分布在三个防火分隔区域。“这样设计的优势是,任何单个舱室的动力系统一旦发生故障,其他舱室的依然能发挥作用,这就是三级动力定位系统。”
精确的位置测量是动力定位系统的基础。“梦想”号安装了6套位置参考系统,分别基于卫星和声呐等两类不同的工作原理,包括3套差分全球卫星定位系统、1套北斗卫星定位系统、2套超短基线声呐定位系统。所有系统的位置测量精度都达到分米级别,并不受作业区域的影响,任何一套位置参考系统都能满足定位要求,大大提升了动力定位系统的可靠性。
有多灵
特殊推进器驱动灵活如汽车还有“蟹行模式”
广州海洋地质调查局胡琳介绍,“梦想”号有着几组特殊的推进器:3个尾部全回转推进器、3个首部可伸缩式推进器、1个首侧推进器。
尾部全回转推进器就像汽车的后驱,可以让水里的大船如汽车一般行驶灵活,甚至能够做到原地打转;首部可伸缩式推进器相当于汽车的前驱,可以在必要时伸出,帮助大船在恶劣的天气和海况下稳稳地停靠在一个地方;首侧推进器设计在船头,它可以在船体靠近码头时伸出来,帮助大船平稳地靠岸或者离开,相当于给汽车多加了一个横向的“侧驱”,以保证在泊位空间有限的情况下也能够轻松进出码头。
“像这种几万吨重的大家伙,一般都需要小拖船帮忙拖进拖出码头,而‘梦想’号却像一辆拥有‘蟹行模式’的汽车,依靠自身动力就可以实现停进或开出码头的泊位。”胡琳说。
“梦想”号上还有很多巧妙的设计和构思,置身于船中你总能惊叹其装备技术的先进和各项功能的强大。在可预见的未来,承载着全人类认识海洋、保护海洋和开发海洋共同梦想的“梦想”号,不仅会在中国海洋科考进程中发挥关键作用,也将在全球海洋探索中承担重任。(综合新华社、央视新闻、新京报等报道)
原标题:“挺进”地球深部!我国首艘大洋钻探船“梦想”号正式入列