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可下五洋捉鳖——记国家“863”计划海洋技术领域主题专家、“蛟龙”

作者:文\邹平辉 沈剑奇 来源:党委宣传部 | 来源: | 发布日期:2013-06-23

 

  “可上九天揽月,可下五洋捉鳖。”——是毛泽东同志的豪迈诗句,也是老一辈党和国家领导人对我国科技现代化的殷切期望。

 

  如今,“神舟”五号遨游太空、“蛟龙”号深潜海底,终于实现了全国人民盼望已久的科技发展梦想。这一伟大的科技创新成就,凝聚了我国几代科学家的心血。在这些令人敬仰的科学家中,就有我校老师的身影。

 

  他是载人深潜器“蛟龙”号的项目技术咨询专家及“岩芯取样器”的研制者;

 

  他是国家“863”计划海洋技术领域第一位来自内陆省份的主题专家、我国第一台深海钻机的缔造者;

 

  他将自己最擅长的探矿机械深入到海洋矿产资源勘探中,一做就是27年,仍然满怀热情孜孜不倦地探寻着埋藏在海洋深处的宝藏;

 

  他就是我校海洋资源勘探技术研究所所长——万步炎教授。

 

  为“蛟龙”打造“利爪”

 

  今年6月,中国载人深潜器“蛟龙”号7000米级海试最大下潜深度达7062米,创造了世界作业级载人深潜新深度记录。“蛟龙”号是我国首台自主设计、自主集成研制的作业型深海载人潜水器,也是目前世界上下潜能力最深的作业型载人潜水器,吸引了世界的瞩目。

 

  作为“蛟龙”号项目技术咨询专家组成员,万步炎教授直接参与了“蛟龙”号多项重大技术问题的决策。

 

  除了参与技术咨询外,万步炎所领导的研究团队还承担了一项专项任务,即“蛟龙”号进行海底硬岩岩芯取样的配套作业工具“岩芯取样器”的研制。“蛟龙”入海,“岩芯取样器”就像是“蛟龙”伸入深海的“利爪”,通过它进行的深海硬岩岩芯采样为“蛟龙号”研究和评估海洋环境及探测资源提供了必不可少的技术手段。而要达到7000米以上的下潜深度,拥有潜入全世界99.8%海底的能力,钻机所要承受的水压可想而知。“利爪”如何在深海中游刃有余地工作,成了摆在万步炎面前的一道难题。

 

  “第一个吃螃蟹”的万步炎需要严格控制钻机的尺寸、重量,平时几吨重的海底钻机必须被控制在100公斤以内。万步炎和他的同事们感到棘手,如此缩小版的钻机是他们从未曾接触过的。但他还是凭借自己丰富的经验,对于钻机进行了前所未有的轻量化设计,同时采用轻金属材料。经无数次毫不气馁地试验,新的钻机终于成功制作出来了——96公斤!钻机重量是原来的十几分之一,万步炎和他的同事们打了个漂亮仗!

 

  我国第一台深海钻机出自他手

 

  海底勘探最重要的一个环节就是钻探,就像勾画藏宝图,通过钻探可以确定矿藏的储量、品位和埋藏形态,日后的开采则只需按图索骥。

 

  然而2000年以前,我们国家没有能力研制任何大型深海机电装备,海洋勘探取样只能靠大面积海底拖网,耗费人力物力不说,往往只能在海底不确定的地点采到一些海底表层的样品。

 

  为了开展研究,只好租用深海钻机。1999年,中国大洋矿产资源研究开发协会(以下简称“大洋协会”)为了有效开展大洋富钴结壳资源调查,从俄罗斯租用了一台深海钻机配备在“大洋一号”远洋科学考察船上,没想到,重金租来的这台钻机却中看不中用,试用一个多月一个样品也未能成功取得。考察人员也只能暗自气愤。通过这次事件,大洋协会深感只有拥有核心技术,才能在激烈的海洋资源争夺中拥有话语权。为此,大洋协会决定全力支持研制我国自己的深海钻机,而这一艰巨的挑战就落在了万步炎的肩上。

 

  从接到任务起,万步炎一刻也不敢懈怠,全身心投入于中国第一台深海钻机的研制上。

 

  2002年,第一台样机出炉,却因重量太重而未能下海试验。“一定要减轻重量!”不服输的万步炎没有灰心,而是反复琢磨反复试验,终于找到了减轻重量的办法,并重新制作了设计图和样机。

 

  2003年,我国第一台深海浅地层岩芯取样钻机诞生,并成功从海上钻出第一个样品。紧接着的几年中,万步炎带着自己研制出的钻机,多次参加科考活动。

 

  2005年4月2日,“大洋一号”科学考察船从青岛起航,开始执行我国首次横跨三大洋的环球科学考察任务。而万步炎作为深海潜钻装置的主要负责人,跟随“大洋一号”一同开启了环游地球的旅程。

 

  如果将神舟五号称为“遨游太空、上九天揽月”的话,那深海钻机要完成的任务就是“下五洋捉鳖”。深海钻机是用于海底资源评价最重要的工具,在整个全球航程中,有三分之一的工作量由该设备完成。当时能够研制深海钻机的只有美国、俄罗斯、澳大利亚和中国4个国家。

 

  临行前,万步炎特意给家人打电话道别。他戴的帽子上签满了朋友和同事的名字,他说,航行当中,所有的祝福他都会随时携带。

 

  漫长的海上航行开始了,伴随的却是难以名状的孤独。长达四五十天不能靠岸,很多时候一整天看不到一座岛屿甚至一艘船舶。而且,大海瞬息万变,表面的平静下却涌动着波澜。当船行驶至墨西哥港口不远处时,突遇12级台风。高达一二十米的巨浪不断袭来,像群山一样将科考船紧紧包围,5600吨的“大洋一号”仿佛是大海中的一片树叶,只能任凭海浪冲击。危机整整持续了24小时!

 

  “那次真的很险,”万步炎至今回忆起来仍然心有余悸,“很多人也许一辈子都不会有这样的经历,让人刻骨铭心。”

 

  这次环球考察,万步炎在海上持续工作了153天,环绕地球一周。这153天里,他每天24小时待命,随时准备设备的保障和维修,经常在夜里2、3点熟睡之时被叫醒。

 

  从1999年第一次踏上太平洋时整整晕船一个星期无法起身、呕吐不止,到如今每年都要在海上工作1-2个月,几乎走遍了太平洋的所有小岛,万步炎成为了一名真正的“水手”。而深海钻机已经先后勘探过20多座海山,钻下1000多个孔,钻孔深度也从最初的1-2米达到20多米,其技术水平已经超越了俄罗斯等国家,位于世界前列。

 

  陆上研究到海上情缘

 

  万步炎一开始并没有想到自己会接触到大海。“我从农村出来,当时没条件自由选择专业。其实我喜欢的是天文,但是录取通知书来了,却是地质。连地质是干什么的都不知道,只想着快点跳出农村,就去报到了。”万步炎笑着说,没想到一直干到了现在,更没想到的是自己会与深海结缘。

 

  上世纪60年代末,世界各国开始涉足海洋资源的勘探和开采。根据联合国海洋法公约,各国专属经济区之外的国际海底区域赋存的海底矿产资源属全人类共有财产,实行谁投资谁开发谁收益的政策。因此,海洋矿产资源勘探实则是维护一个国家海洋权益的重要方式。万步炎看到了海洋领域研究的广阔前景,当时又恰逢他所在的长沙矿山研究所刚刚成立海洋采矿研究室,万步炎便决定尝试改变研究方向。

 

  然而,当时我国海洋勘探开发刚刚起步,没有自主技术,经费严重不足。在1985年至1992年的这段时期,海洋采矿研究室虽然挂着“海洋”之名,其实主要阵地依然是在陆地,从事诸如矿产资源的管道运输研究等工作。主攻探矿机械的万步炎在陆地上也闯出了名堂,他和同事在小铁山矿克服万难修建了一条充填尾矿石上坡输送管道,全长13.6km,成为当时国内最长的上坡输送管道,解决了矿山尾矿充填料的运输难题。

 

  1990年,海洋采矿研究室终于等来了施展拳脚的机会。中国大洋协会成立,国家开始重视海洋这个巨大的资源宝库。1992年2月,万步炎受到日本政府邀请,到位于筑波的日本国通商产业省工业技术院资源环境技术综合研究所进行了为期一年的合作研究。

 

  万步炎终于开始有机会真正接触到海洋领域,但是一切却要从零开始。他擅长的陆地管道输送技术虽然和海洋采矿管道输送技术一脉相通,但是海洋的环境更为复杂,学科的交叉性更强。

 

  怎么办?万步炎只好自学。通讯数据传输、供电、测控、声学等这些之前不曾深入研究的领域,都被他慢慢攻克。

 

  除了得益于自学能力强,万步炎还另有诀窍。他常常带着问题,在实践中探寻答案。“边学边用,才能让知识真正刻在脑子里。”如今,在许多万步炎没有系统学习过的学科,如电力传输、自动化仪表等,万步炎也成了不折不扣的专家。

 

  今年年初,万步炎教授被聘任为“十二五”国家“863计划”海洋技术领域深海探测与作业技术主题专家组专家,成为第一位进入海洋技术领域的内陆省份专家。