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萬步炎(中)在湖南科技大學實驗室調試設備。
深海礦藏埋于海底,少則千百萬年,多則數十億年。國際海底資源是人類共同的財產,亦是各國實力的競技場。
湖南科技大學的眾多實驗室里,有一個像工廠的車間。這里是“大國重器”海底地質勘探鉆機“海牛家族”的搖籃,萬步炎教授和他的團隊正是“養!比。
2021年,“海牛Ⅱ”號深海鉆機在2060米海底成功下鉆231米,刷新海底鉆機海上實際鉆探深度世界紀錄。2023年,萬步炎被中宣部評為“時代楷模”,自然資源部發出學習萬步炎先進事跡的通知。
8月4日,記者在暑假中的校園見到了我國海洋地質勘探專家萬步炎。59歲的他,一如少年時,推敲著未知世界的大門,腳踏實地,仰望星空。
海底“放!保@下“中國孔”
——從0.7米到231米
海洋礦產資源調查,是一場海底尋寶的挑戰。根據《聯合國海洋法公約》,公海資源開采權一般遵循誰勘探、誰優先的規則。
以中國大洋礦產資源研究開發協會成立為標志,我國申請國際海底礦區是1990年。那時,一些海洋強國已在公!芭荞R圈地”十余年。
1994年,我國開始大洋富鈷結殼資源調查,由于沒有海底鉆機,只能采用拖網調查,僅能得到一些表面散落的礦巖。1998年,我國租用他國的海底鉆機設備,也沒能獲取巖芯。
那個航次,萬步炎也在船上。第一次出海,比暈船更讓人難受的,是看到科考船上的海洋調查設備,大到絞車,小到一根取樣管,都是進口的。
海洋地質勘探設備成為海底礦產資源調查研究的瓶頸。1999年,中國大洋協會決定面向全國招標,自主研發海底鉆機。時任長沙礦山研究院海洋采礦研究所副所長的萬步炎,帶領團隊一舉中標。
這是一個“從零開始”的任務,要從最基本的原理設計入手,唯一看過的“資料”是那臺租來的國外鉆機。有人勸說萬步炎,新項目能按照國外鉆機的原理做出來,就很不錯了。
“我們的項目是要解決國家面臨的問題,不只是為了交差!笨粗⒉环定的國外設備,萬步炎決定走一條新路,“后發的優勢,就是有后來居上的可能!
放棄“仿制路”,萬步炎決定瞄準國外當時最新的海底鉆機技術,一切從零開始摸索,機械設計、電子技術、自動控制……“要做就做最好的”。
一個個“硬骨頭”,一次次夜以繼日。2001年,中國人的第一臺海底鉆機走出了實驗室。
“第一臺海底鉆機,我們是怎么弄上船,又怎么搬下了船!笔着_鉆機還沒下水便無功而返。提起原因,萬步炎不無遺憾,“國外退役漁船改造的科考船,號稱承重5噸,實際承重只有2.5噸。4.5噸重的鉆機根本無法放入大海。”
“鉆機減重一半,不是‘減肥’,而是‘重生’!碑敃r,離項目驗收只有2年時間,萬步炎團隊爭分奪秒,重新設計、重新制造、重新試驗。
2003年,萬步炎親手操作,將新鉆機一點點向海底鉆進。
這一次,中國深海淺地層巖芯取樣鉆機海試成功——在西太平洋的海底下鉆0.7米,獲取富鈷結殼礦石樣本——中國人用自己的海底鉆機打下了“第一孔”。
這一次,很少喝酒的萬步炎第一次喝醉了。
此后,萬步炎團隊幾乎是奔跑在關鍵技術研發的路上。鉆桿接卸、繩索取芯、機械手、傳感器,一個個突破;鉆機從深海淺地層到深海中深孔,0.7米、2米、20米、60米……
2015年,中國海底鉆機有了自己的愛稱:“海牛Ⅰ”號。此時,我國的海底鉆機技術已經實現了與國際水平的并跑。這一年,萬步炎又接到了新任務。
天然氣水合物,俗稱可燃冰,一般賦存于不超過2000米水深的海底表層0至200多米沉積層中。可燃冰是固體,如未實施保壓取樣,其原有的低溫高壓環境改變后,會迅速揮發。
因此,眾多科學家篤學至技,力求突破“保壓取芯”技術。當時,掌握海底鉆機“保壓取芯”技術的有3個國家,但他們的海底鉆機保壓技術,也只能保壓50米。
2017年至2021年,“海牛Ⅱ”號應運而生。150項國家專利、16項國際專利,以其全孔全程保壓取芯技術領跑世界同類技術水平。
2021年4月7日,是值得“海底養牛人”銘記的日子。這一天,“海牛Ⅱ”號在南海2060米海底成功下鉆231米,刷新原有的147.5米世界紀錄——“中國孔”成為“世界孔”。
這一天,很少流淚的萬步炎任由眼淚流了下來。
如今,中國大洋協會已與國際海底管理局簽訂多個礦區勘探合同,我國海域可燃冰試采成功。從深海到印度洋、太平洋,“海牛家族”耕耘在海底,續寫著海底兩萬里的新傳奇。
家國是根,海洋為魂
——從洞庭湖到大洋
“性格決定命運,細節決定成敗”是萬步炎的微信簽名。這句人們熟知的話,萬步炎有自己的注腳。
大國重器的產生仿佛注定不可能一帆風順。2021年,“海牛Ⅱ”號正在緩緩下水,它需要在科技部驗收前,完成不同海深的海上作業試驗。
“嘭!”一聲巨響,驚住了船上的科考隊員——絞車排纜系統傳動機構整個崩壞。鉆機吊在1000米的水中,距海底只有6米,放不下去,收不上來。
禍不單行。就在萬步炎和同事們大腦飛速轉動,嘗試補救的時候,船上氣象員告知:臺風將在48小時后到達,船要駛離作業海域避風。
這就意味著,“海牛Ⅱ”號收不上來,就要砍纜——國家幾千萬元的投入、團隊20余人4年來的心血,都將沉入海底。
聯系廠家,被告知無法解決。排除故障,多次嘗試沒有效果。很快,9個小時過去了。甲板上只剩下沉默。
“砍纜,是不到最后一刻任誰都無法做出的決定!焙峡萍即髮W海洋實驗室副主任金永平回憶,他一眼望見萬步炎,正在鎮靜地畫著圖紙——液壓系統設計圖!叭f老師想要臨時做一個新的系統。”金永平說,這可真是異想天開,也令人叫絕。
他們請來船長,按照萬步炎的圖紙,或湊或拆,在船上拼齊所有需要的零部件,一起動手做了一套新的系統……最終,“海牛Ⅱ”號在臺風到來的2個小時前,完好無損地回收到甲板。
甲板上,歡呼聲沸騰了。
“我好像是很喜歡這樣的挑戰,困難越大我就越興奮。”生長于湖南岳陽洞庭湖畔的萬步炎,似乎從不缺乏這樣孤注一擲、背水而戰的信心和勇氣。
也許是父母給予的愛與自由。7歲的他,可以撒潑打滾讓母親斥“巨資”給他買一本《新華詞典》,這讓愛讀書的萬步炎更加自如地享受閱讀的快樂。也可以拆掉手搖電話機和手電筒,給自己做一個“電子照明系統”而不會挨打。
也許來自頗為傳奇的成長經歷。1978年,14歲的萬步炎參加高考,順利考入中南礦冶學院地質系探礦專業。21歲研究生畢業時,他就獨立完成了“地質鉆探小口徑繩索取芯沖擊器”項目,并獲得當時的核工業部科技進步三等獎。
1992年,萬步炎作為交流學者,到日本從事海洋采礦揚礦技術研究。日本同行在對他個人能力表示贊賞的同時,也毫不掩飾對中國科技水平的鄙視。
一年后,日方高薪挽留,萬步炎仍選擇了回國:“我覺得自己不比他們差,甚至某些方面可能還要強上一些。憑什么被人瞧不起!”
家國是根,海洋為魂。30年來,萬步炎徜徉在海洋地質勘探領域,與祖國發展的脈動同頻共振,邁上一座座科研高峰,永遠熱愛,永遠年輕。
沾溉后人,其澤也遠
——從科考船到講堂
走進暑氣蒸騰的實驗室,3頭紅色的深海巨獸矗立眼前。2臺不同孔徑的“海牛Ⅱ”號,腰圍10米,高7.5米,正在等待任務整裝出發。另一邊,科研人員正在安裝調試“海牛Ⅰ”號搭載的傳感器。
“‘海牛Ⅰ’與‘海牛Ⅱ’各有所長,活干得很好的。”萬步炎介紹“海牛家族”時的語氣,像是說起自家的娃。
整個實驗室像是一個巨大的車間,除了3頭“海牛”,還有一個10米深的試驗水池,沒空調,濕氣大,蒸騰的水汽肉眼可見。4個集裝箱搭建成“室中室”,里面是各個系統操作平臺,以及“卡脖子”技術的研發樣品。
在學校,萬步炎80%的時間都是在實驗室。“就算沒什么事,我也愛圍著‘海!D上幾圈!
海牛團隊工程師朱偉亞博士與萬步炎是近二十年的同事,從長沙礦山研究院到湖南科技大學,他從萬步炎身上體會到的,是“熱愛”兩個字。
2003年的一次海試中,海底鉆機的水下逆變器因無法散熱自動停機。如果是在陸地,這并不算是問題,只需裝個風扇散熱就行了。但在海底密封艙體內,卻一時讓人束手無策。
萬步炎提出一個大膽的方法:找來一桶變壓器油,倒進裝著逆變器的耐壓筒,讓熱量散到海水里。海試繼續進行。
“萬老師常說,海上科考投入大,船在海上,一天就是幾十萬。我們要盡可能把問題在實驗室解決掉,力求海上作業一氣呵成!敝靷喺f,“他不是一個愛說教的老師,但是無論是同事還是同學,都會被他感染!
為此,海牛團隊成了名副其實的“細節控”。每一次看似小小的改進,都是海底勘探技術的一大步。
“以前鉆機的軟件系統,最初是找的合作方開發編程。后來隨著我們的不斷改進,系統也要隨之重來!敝靷喺f,“可合作方卻因為客觀原因,無法隨時調整。”
怎么辦?萬步炎用3個月時間自學C語言等知識,半年后,他寫出了幾萬行代碼的監控系統程序!跋胱龅氖挛揖湍軐W得特別快。”萬步炎說,自己編程的好處真是太多了,可以隨時按照需要進行調整。
萬步炎的字典里沒有“放棄”兩個字,有的是一名科技工作者應有的質疑與洞見!昂E<易濉钡恼Q生,從來不是模仿和追趕,而是直面問題,找到管用的解決方案,將深海資源與地質鉆探核心技術牢牢掌握在中國人自己手里。
金永平是萬步炎帶的第一位博士研究生。金永平說,“腳踏實地,仰望星空”是萬步炎教給他最好的知識。
“科考船上有開講堂的傳統,萬老師不僅講專業知識,也講天文、講樂理!苯鹩榔接肋h忘不了2018年海上的滿天繁星,“萬老師帶我們在甲板上看星星,教我們辨識星座。他跟我們說,人的一生就是星星眨個眼的時間,在我們有限的生命里,如果我們的‘海!転閲疑詈?碧阶鞒鲆恍┴暙I,那我們經歷的困難挫折都是值得的。我們目光所及是星辰大海,但我們走的每一步路都是腳踏實地!
繁忙的萬步炎并不拒絕與青少年的交流。他會給中小學閱讀教育活動錄制視頻,分享小時候讀過的《小黑鰻游大!贰逗5變扇f里》等書籍,講述自己閱讀的收獲。
近日,“海牛Ⅲ”號深海鉆機項目正式啟動。說到未來,萬步炎滿是壯志豪情:“到更深更遠的海里去打一鉆!”
(來源:《中國自然資源報》)
( 編輯:林燕 送簽:王馨悅 簽發:趙品 )
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