深地、深海、深空（簡稱“三深”）是人類孜孜以求探索的領(lǐng)域，開發(fā)“三深”空間和資源是人類的夙愿。近年來，中國在推進(jìn)對月球、火星等深空領(lǐng)域探索的同時，不斷向深地和深海空間拓展，實施或者參與實施載人深潛工程、深地鉆探計劃、大洋鉆探計劃等一系列重大科技項目，研制出幫助人類實現(xiàn)深海進(jìn)入、深地進(jìn)入和空間利用與資源開發(fā)的重大裝備，獲得日益豐富的科學(xué)發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用成果。

　　2024年，中國在上述領(lǐng)域繼續(xù)取得重大突破，特別是建成了一批有代表性的深地工程項目、服務(wù)于大洋鉆探和海底資源開發(fā)的重大海工裝備，在有代表性地質(zhì)區(qū)域鉆出多口創(chuàng)深度紀(jì)錄的探井，揭示了更多陸海深處的秘密。

　　

　　接連鉆出創(chuàng)紀(jì)錄深井

　　中國今年在深地鉆探領(lǐng)域接連取得多項成就，其中有3口深井頗具代表性：它們是刷新亞洲最深井紀(jì)錄的深地塔科1井、國內(nèi)首口超5000米深層地?zé)峥茖W(xué)探井——福深熱1井、刷新中國湖泊鉆探最深紀(jì)錄的納木錯湖底鉆井。

　　3月4日，新疆維吾爾自治區(qū)沙雅縣塔克拉瑪干沙漠腹地傳來振奮人心的消息，深地塔科1井鉆探深度突破1萬米，成為中國首口萬米科學(xué)探索井，也是亞洲第一、世界陸上第二的垂直深井，在深地科學(xué)研究和超深層油氣勘探領(lǐng)域具有里程碑意義。深地塔科1井從2023年5月30日開鉆，歷時9個多月就超過萬米深度。如此高的鉆探作業(yè)效率得益于中國自主研發(fā)的全球首臺1.2萬米特深井自動化鉆機和適應(yīng)超高溫、超高壓地層的國產(chǎn)鉆井液等。

　　福深熱1井位于海南海口，是國家重點研發(fā)計劃項目“深層地?zé)豳Y源探測評價關(guān)鍵技術(shù)研究”的配套工程，旨在揭示區(qū)域深層地?zé)嵝纬膳c富集機理，探測深層高溫地?zé)豳Y源潛力，驗證探測評價關(guān)鍵技術(shù)。4月8日，在開鉆月7個月后，福深熱1井成功鉆探至5200米。11月，該井正式完工，成為中國首口超5000米深層地?zé)峥茖W(xué)探井，實現(xiàn)了探測海口地區(qū)深層地?zé)豳Y源潛力的目標(biāo)，進(jìn)一步深化了深層高溫地?zé)嵝纬膳c分布的理論認(rèn)識，也實現(xiàn)了華南地區(qū)尋找深層高溫地?zé)豳Y源的突破。

　　7月17日，經(jīng)過42天的艱苦努力，第二次青藏科考重要科考任務(wù)之一、納木錯國際大陸科學(xué)鉆探計劃順利完成，科考隊共從納木錯湖底鉆取了7個鉆孔。其中一個孔的鉆探深度達(dá)到510.2米，刷新了中國湖泊鉆探紀(jì)錄。在鉆探作業(yè)中，科考隊員克服了大風(fēng)大浪等惡劣天氣，有效解決了遇到的砂質(zhì)層、含水層、硬泥層等帶來的鉆探技術(shù)困難，共計完成了1400多米的鉆探深度，取得近1000米長的有效巖芯，可用于青藏高原古氣候?qū)W、湖泊古生態(tài)與演化等多學(xué)科研究，將為開展青藏高原過去百萬年以來氣候環(huán)境變化研究提供新的科學(xué)證據(jù)。

　　攜手探秘爪哇海溝

　　“奮斗者”號萬米級載人潛器是中國深海科考的“超級明星”，從研制階段起就備受矚目，特別是4年多前，在太平洋馬里亞納海溝進(jìn)行萬米海試期間，“奮斗者”號下潛連續(xù)突破萬米深度，最終成功坐底，創(chuàng)下10909米下潛深度紀(jì)錄，成為享譽世界的全海深載人潛器。

　　“奮斗者”號在2024年不僅繼續(xù)發(fā)揮重大深海科考裝備的作用，而且成為促進(jìn)大洋科考國際合作的重要平臺，成為中外科學(xué)家攜手探索深海秘密的科考利器，這方面的例證之一就是中國印尼爪哇海溝聯(lián)合科考。

　　本次聯(lián)合科考是中國科學(xué)院深海科學(xué)與工程研究所與印度尼西亞國家研究創(chuàng)新署共同發(fā)起。

　　兩國科研人員借助“奮斗者”號全海深載人潛水器，完成了在爪哇海溝的22個潛次任務(wù)，其中14次下潛超過6000米，最深下潛至7178米，創(chuàng)造了印尼深海下潛新紀(jì)錄。本次科考獲得了一批寶貴的大型底棲生物、巖石和沉積物等樣品，以及高清視頻和照片，共采集大型底棲生物200余個，包含了多個深淵新物種，為兩國海洋科學(xué)研究提供了豐富資料。

　　本次科考活動得到了印尼方的高度評價，盛贊此次聯(lián)合科考為兩國海洋合作開啟了新篇章，期待未來兩國在海洋科技領(lǐng)域進(jìn)一步深化拓展合作；不僅展示了中國深海科技的先進(jìn)實力，也為印尼培養(yǎng)了更多優(yōu)秀的科學(xué)家和工程師，對推動兩國藍(lán)色海洋經(jīng)濟和可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

　　值得一提的是，中國和印尼科學(xué)家此次聯(lián)合行動是國際上首次在爪哇海溝開展大范圍、系統(tǒng)性的載人深潛科考，是中國科學(xué)院深海所發(fā)起的“全球深淵深潛探索計劃”的重要組成部分，將進(jìn)一步加深對全球深淵地質(zhì)生命過程與地球系統(tǒng)演化的認(rèn)識，推動共建“一帶一路”國家加強國際科技合作與交流。

　　海面106米之下掘進(jìn)

　　突破山海阻隔，編織便捷交通網(wǎng)絡(luò)，一直是人們追求的目標(biāo)。工程科技工作者不僅設(shè)計、建造了各種橋梁，而且為開掘利用包括海底之下的空間資源而不懈努力。2024年，廣東境內(nèi)深圳至江門的高速鐵路珠江口海底隧道工程見證了中國工程科技工作者取得的最新創(chuàng)新成果。

　　深江高鐵是中國“八縱八橫”高鐵網(wǎng)沿海通道的重要組成部分，珠江口海底隧道是其重點控制工程。8月19日，隨著“深江1號”盾構(gòu)機順利完成3590米既定掘進(jìn)任務(wù)，深江高鐵珠江口隧道施工順利抵達(dá)水面下106米深處，這是中國大型盾構(gòu)機水下掘進(jìn)的最深紀(jì)錄，也是世界高鐵盾構(gòu)海底隧道掘進(jìn)的最深紀(jì)錄。

　　由于隧道要下穿多條主航道，貫通多種地層結(jié)構(gòu)包括硬巖區(qū)和斷裂帶等，地質(zhì)和水文環(huán)境異常復(fù)雜，施工難度極大。尤其是隧道盾構(gòu)段最低點位于珠江口水面下106米，盾構(gòu)機最大承受巨大水土壓力，在國內(nèi)尚無同等條件的工程經(jīng)驗和設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)可供參考。

　　為確保完成海底隧道建設(shè)任務(wù)，施工項目團隊量身定制了“深江1號”盾構(gòu)機，開挖直徑達(dá)13.42米的，并為其配置了常-帶壓重型復(fù)合刀盤、可伸縮主驅(qū)動、雙層殼體，同時集成了高精度大流量環(huán)流、高效重載物料運輸、隧道通風(fēng)制冷等一系列智能化系統(tǒng)，確保盾構(gòu)機在超高水壓、超大埋深、裂隙發(fā)育的復(fù)雜地質(zhì)段實現(xiàn)了連續(xù)、穩(wěn)定、安全掘進(jìn)。

　　根據(jù)計劃，深江高鐵將于2028年建成通車，中國高速列車屆時將在百米深的海底之下飛馳。

　　“夢想”號鉆探船入列

　　從一定意義上來說，人類對大洋洋底及其之下地層的認(rèn)識并不比對月球的認(rèn)識更深刻。地球上水深超過2000米的大洋占地球面積超過一半，洋底黑暗無光、低溫高壓，一直是人類難以到達(dá)的神秘之境。洋底之下的地質(zhì)結(jié)構(gòu)更是幾乎不為人類所知，然而對于我們研究地球板塊運動規(guī)律等具有極其重要的意義。另一方面，根據(jù)已探知的數(shù)據(jù)，大洋底地殼平均厚度約為7公里，而大陸地殼平均厚度約35公里，因此到大洋深處進(jìn)行鉆探研究是科學(xué)家尤其是地質(zhì)科學(xué)家的夙愿。

　　工欲善其事，必先利其器。從事大洋深處鉆探研究必須依靠大型海工裝備即大洋鉆探船。長期以來，中國科學(xué)家通過加入國際大洋鉆探計劃，參與多個國際大洋鉆探航次，依靠外國大洋鉆探船獲取的深海巖芯進(jìn)行科學(xué)研究并作出了重大貢獻(xiàn)。他們夢想能擁有自己的大洋鉆探船，自主組織航次，在大洋鉆探和研究領(lǐng)域取得更多更大成果。

　　11月17日，中國自主設(shè)計建造的首艘大洋鉆探船“夢想”號正式入列。

　　該船長179.8米、寬32.8米，排水量42600噸，續(xù)航力15000海里，可變載荷達(dá)到最高15000噸，具備全球海域無限航區(qū)作業(yè)和海域11000米鉆探能力，能在6級海況下正常作業(yè)、16級臺風(fēng)下安全生存。該船科學(xué)實驗功能全，建有全球面積最大、功能最全、流程最優(yōu)的船載實驗室，可滿足基礎(chǔ)地質(zhì)、古地磁、無機地球化學(xué)等海洋全學(xué)科實時研究需求。

　　超深水鉆探裝備的設(shè)計建造是對一個國家船舶行業(yè)發(fā)展的綜合水平的考驗。據(jù)“夢想”號總設(shè)計師張海彬介紹，研發(fā)設(shè)計和建造團隊集智攻關(guān)，突破了10大類50余項關(guān)鍵核心技術(shù)，完成了創(chuàng)新船型方案、新型連體雙月池等多項國際首創(chuàng)設(shè)計。經(jīng)過不到數(shù)年的潛心施工建造，該船順利完工并于2023年底進(jìn)行了首次試航。

　　深海采礦機器初顯身手

　　海底蘊藏著富鈷的鐵錳結(jié)核殼、多金屬結(jié)核、多金屬硫化礦等豐富的礦產(chǎn)資源，富含的關(guān)鍵金屬對現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展，特別是電子產(chǎn)品和電池制造等至關(guān)重要，如何將其成功而高效率開采出來是人類面對的一大難題。多年來，像很多國際同行一樣，中國科學(xué)家一直致力于研制用于海底尤其是深海底礦產(chǎn)開采的特種裝備并取得豐碩成果，開發(fā)出包括深海重載作業(yè)采礦車“開拓二號”在內(nèi)的深海采礦機器。

　　6月22日—26日，“向陽紅03”號科考船搭載“開拓二號”在西太平洋多金屬結(jié)殼與結(jié)核海區(qū)，成功開展了海底行進(jìn)、礦物開采、布放回收等全系統(tǒng)聯(lián)調(diào)聯(lián)試，連續(xù)完成5次下潛，著底水深首次突破4000米，取回200多公斤多金屬結(jié)殼與結(jié)核等各類深海礦產(chǎn)樣品，創(chuàng)下中國深海采礦領(lǐng)域多項紀(jì)錄。

　　海試期間，“開拓二號”在4級海況、6級風(fēng)條件下，共完成5個潛次，其中2000米級4次，4000米級1次，最大水深4102.8米，創(chuàng)國內(nèi)深海采礦紀(jì)錄，向設(shè)計作業(yè)水深6000米連續(xù)挺進(jìn)。據(jù)“開拓二號”首席科學(xué)家楊建民介紹，突破水下4000米，意味著“開拓二號”基本可以達(dá)到海底采礦需要的深度。深海礦產(chǎn)資源一般賦存在2000米至6000米深海海底，其中多金屬結(jié)殼與硫化物主要分布在4000米水深以內(nèi)。

　　在海底，“開拓二號”的表現(xiàn)堪稱優(yōu)秀，無論是坡度陡峭、崎嶇的海山，還是由高黏性稀軟沉積物堆積的海底“灘涂”，它都能順利行進(jìn)、爬坡和原地回轉(zhuǎn)，其四條履帶能實時調(diào)整方向和狀態(tài)，適應(yīng)海底復(fù)雜地形行走的需要。楊建民解釋說，“開拓二號”優(yōu)秀的表現(xiàn)得益于多個首創(chuàng)技術(shù)，其中包括深海復(fù)雜海底地形高機動行進(jìn)技術(shù)、深海多礦類復(fù)合鉆采技術(shù)、深水重載作業(yè)智能精細(xì)控制技術(shù)、非金屬纜深海重載布放回收技術(shù)和深海環(huán)境擾動監(jiān)測評估技術(shù)。

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