深海矿藏埋于海底,少则千百万年,多则数十亿年。国际海底资源是人类共同的财产,亦是各国实力的竞技场。
湖南科技大学的众多实验室里,有一个像工厂的车间。这里是“大国重器”海底地质勘探钻机“海牛家族”的摇篮,万步炎教授和他的团队正是“养牛”人。
2021年,“海牛Ⅱ号”深海钻机在2060米海底成功下钻231米,刷新海底钻机海上实际钻探深度世界纪录。2023年,万步炎被中宣部评为“时代楷模”,自然资源部发出学习万步炎先进事迹的通知。
8月4日,《中国自然资源报》记者在暑假中的校园中,见到了我国海洋地质勘探专家万步炎。59岁的他,一如少年时,推敲着未知世界的大门,脚踏实地,仰望星空。
海底“放牛”,钻下“中国孔”
——从0.7米到231米
海洋矿产资源调查,是一场海底寻宝的挑战。根据《联合国海洋法公约》,公海资源开采权一般遵循谁勘探、谁优先的规则。
以中国大洋矿产资源研究开发协会成立为标志,我国申请国际海底矿区是1990年。那时,一些海洋强国已在公海“跑马圈地”十余年。
1994年,我国开始大洋富钴结壳资源调查,由于没有海底钻机,只能采用拖网调查,仅能得到一些表面散落的矿岩。1998年,我国租用他国的海底钻机设备,也没能获取岩芯。
那个航次,万步炎也在船上。第一次出海,比晕船更让人难受的,是看到科考船上的海洋调查设备,大到绞车,小到一根取样管,都是进口的。
海洋地质勘探设备成为海底矿产资源调查研究的瓶颈。1999年,中国大洋协会决定面向全国招标,自主研发海底钻机。时任长沙矿山研究院海洋采矿研究所副所长的万步炎,带领团队一举中标。
这是一个“从零开始”的任务,要从最基本的原理设计入手,唯一看过的“资料”是那台租来的国外钻机。有人劝说万步炎,新项目能按照国外钻机的原理做出来,就很不错了。
“我们的项目是要解决国家面临的问题,不只是为了交差。”看着并不稳定的国外设备,万步炎决定走一条新路,“后发的优势,就是有后来居上的可能。”
放弃“仿制路”,万步炎决定瞄准国外当时最新的海底钻机技术,一切从零开始摸索,机械设计、电子技术、自动控制……“要做就做最好的”。
一个个“硬骨头”,一次次夜以继日。2001年,中国人的第一台海底钻机走出了实验室。
“第一台海底钻机,我们是怎么弄上船,又怎么搬下了船。”首台钻机还没下水便无功而返。提起原因,万步炎不无遗憾,“国外退役渔船改造的科考船,号称承重5吨,实际承重只有2.5吨。4.5吨重的钻机根本无法放入大海。”
“钻机减重一半,不是‘减肥’,而是‘重生’。”当时,离项目验收只有2年时间,万步炎团队争分夺秒,重新设计、重新制造、重新试验。
2003年,万步炎亲手操作,将新钻机一点点向海底钻进。
这一次,中国深海浅地层岩芯取样钻机海试成功——在西太平洋的海底下钻0.7米,获取富钴结壳矿石样本——中国人用自己的海底钻机打下了“第一孔”。
此后,万步炎团队几乎是奔跑在关键技术研发的路上。钻杆接卸、绳索取芯、机械手、传感器,一个个突破;钻机从深海浅地层到深海中深孔,0.7米、2米、20米、60米……
2015年,中国海底钻机有了自己的爱称:“海牛Ⅰ号”。此时,我国的海底钻机技术已经实现了与国际水平的并跑。这一年,万步炎又接到了新任务。
天然气水合物,俗称可燃冰,一般赋存于不超过2000米水深的海底表层0~200多米沉积层中。可燃冰是固体,如未实施保压取样,其原有的低温高压环境改变后,会迅速挥发。
因此,众多科学家刻苦攻关、不断进取,力求突破“保压取芯”技术。当时,掌握海底钻机“保压取芯”技术的有3个国家,但他们的海底钻机保压技术,也只能保压50米。
2017年至2021年,“海牛Ⅱ号”应运而生。150项国家专利、16项国际专利,以其全孔全程保压取芯技术领跑世界同类技术水平。
2021年4月7日,是值得“海底养牛人”铭记的日子。这一天,“海牛Ⅱ号”在南海2060米海底成功下钻231米,刷新原有的147.5米世界纪录——“中国孔”成为“世界孔”。
这一天,很少流泪的万步炎任由眼泪流了下来。
如今,中国大洋协会已与国际海底管理局签订多个矿区勘探合同,我国海域可燃冰试采成功。从深海到印度洋、太平洋,“海牛家族”耕耘在海底,续写着海底两万里的新传奇。
原标题:万步炎:“到更深更远的海里去打一钻!”(上)