站稳11000米 “梦想”号启航！

如果将地球比作苹果，会不会有一艘船能啃穿“果皮”吃到“果肉”？

答案是：可以！

2024年11月17日，我国首艘大洋钻探船“梦想”号正式入列。“梦想”号不仅是国际上最先进的大洋钻探船，也是我国首艘完全自主研发设计和建造的超深水钻探装备。它总长179.8米，型宽32.8米，总吨位约33000吨，最大钻深达11000米，有望助力全球科学家实现“打穿地壳，进入地球深部”的科学梦想。

为什么科学家执着于“钻地”？

如果说登月是科学家探索天上的尝试，那么，穿过莫霍面“钻地”就代表着科学家对深入认识脚下土地的美好愿望。

莫霍面是地球内部最接近地球表面的全球性分界面，与人类的生存环境关系十分密切。穿过莫霍面就可到达占地球体积约4/5的地幔，众多重大科学问题都与地幔息息相关，向下多一点就能让人类对地球内部结构的认识更深入一点。

“梦想”号的建成及成功入列，标志着人类在了解地球的进程中迈出了坚实的一步。

国际最先进

“梦想”号成功解决了大洋科学钻探、深海油气勘探和天然气水合物勘查试采等多种功能同船融合设计的世界级难题，完成了多项国际首创设计。

船舶综合性能国际领先。“梦想”号的稳定性和结构安全性突出，可在16级超强台风下安全运行；动力定位能力突出，可在9级台风下360度全方向保持船舶位置；可变载荷能力突出，最大可变载荷达15000吨，一次出海不补给可以航行作业达120天，比国外大洋钻探船提高了60%；最大航速超13节，比国外最先进的大洋钻探船提高了8%以上。

船载实验能力国际领先。配置了具备海洋领域全学科研究功能的船载实验室，具有基础地质、古地磁、无机地球化学、有机地球化学、微生物、海洋科学、天然气水合物、地球物理、钻探技术等9大实验功能，实验室面积比国外大洋钻探船提高了近40%，是全球面积最大、功能最全、流程最优的“海上移动实验室”，可引领国际海洋领域多学科综合交叉研究发展。值得一提的是，该船在全球首次配置了岩心自动传输存储系统，实现了岩心出入库的自动转运。

成本大降低

船舶建造和运行维护成本的高低与“吨位”密切相关。“梦想”号大洋钻探船的设计总吨位，比曾创下7740米世界最深海底钻探纪录的日本“地球”号大洋钻探船降低了40%以上，使得建造和运维成本大幅降低。

同时，“梦想”号还采取了多种节能措施。例如，在全球首次提出了基于蓄能技术的闭环电网设计方案，不但可以最大程度地减少在网发电机的运行数量，蓄能蓄电池系统还可以自动存储多余的电量，在需要的时候释放出来，以达到节能减排的目的；另外，“梦想”号还大量使用了变频技术、LED照明、舱室绝缘、余热回收等节能措施。通过创新节能设计，“梦想”号大洋钻探船作业能耗降低了15%。

难题巧化解

重量重心关乎“梦想”号总体性能和作业可变载荷指标能否实现，对于没有任何母型船可以借鉴的首制船，特别是配置了复杂的船舶和作业系统来说，难度非常大。在“梦想”号大洋钻探船研发过程中，研发设计团队遇到的最大困难是如何更好地控制重量重心。

国内外有不少钻探装备重量重心控制失败的案例，为了保障稳性安全和维持作业可变载荷，而不得不在船体上增设浮箱。

建造过程中，项目团队安排了3次倾斜试验，对建造过程中的实船空船重量重心进行密切跟踪监控，并及时采取减重措施，最终圆满实现了总体性能和可变载荷指标。

“梦想”号大洋钻探船的高度控制也是一个难题。“梦想”号的母港在广州海洋地质调查局科考码头，出海执行任务时需要通过深中大桥。为满足深中大桥的安全通行要求，船舶在水面以上的高度要在76.5米以内。钻探船上高耸的井架是船舶高度控制的关键，通过对传统电驱钻机和液压举升钻机两种主要深水钻机进行论证分析，研究人员确定了在井架高度和钻探效率均具有优势的液压举升钻机方案，同时创新性提出了井架顶部气液分离器透气管及避雷针的可折叠式设计方案，即使是轻载吃水也可以安全通过深中大桥，通航适应性显著提升。

深海走捷径

地球地壳的平均厚度约17千米，但陆地和海洋地壳厚度分布极为不均，陆地部分平均厚度约33千米，而海洋地壳厚度平均只有6千米。

因此，大洋科学钻探是深海探测最直接、最有效的手段，但这一行动需要先进的大洋钻探船。

为了具备11000米钻探莫霍面的能力，“梦想”号在钻机能力和钻杆存储上做了特别考虑。在钻探能力方面，“梦想”号不仅配置了装机功率小、钻探效率高、补偿能力强、响应速度快的全球最先进液压举升钻机，并且集成了4种钻探模式和3种取心方式，可实现11000米钻杆的高效钻探和取心。

站稳11000米

11000米指的是海水深度和海底以下深度，也可以理解为总的钻杆长度。

截至目前，海上莫霍面钻探最深钻孔位于东太平洋哥斯达黎加断裂带侧翼（称为504B孔），孔深为2111米。该钻探作业是经过8个航次钻探，累计耗时142天才完成的，但距离莫霍面尚有约4000米的距离。因此，即使在海上实施莫霍面钻探，受当前钻探装备和技术的限制，仍然存在巨大困难。

这意味着，为了钻达莫霍面，在船舶设计上，需要自持力长、可变载荷大、海况适应性强、定位能力优、钻探效率高，要尽可能增加作业窗口期。在面对大风大浪时，船要稳，在海况差的情况下，不能“提钻就跑”，要像“定海神针”般坚守。

深海大洋环境条件恶劣，大洋钻探船在钻探过程中需要保持较小的水平偏移和垂向运动，才能避免钻杆过度弯曲或因剪切力过大而被折断，并保持稳定的钻压以执行钻探作业。

当海况过于恶劣，船舶水平偏移和垂向运动超出一定范围时，为保证安全需要停止钻探作业。因此，船舶适应恶劣海况的能力越强，有效作业窗口期就越大，作业能力就越强。只有提高钻探船的作业窗口期，才能尽快实现钻达莫霍面的目标。“梦想”号具备在6级海况（通常伴随着较强劲的风力作用，可能源自飓风、台风或其他极端气候事件）下的钻探作业能力，作业窗口期比国外大洋钻探船显著提升。

“梦想”号不仅仅是一艘船的名字，它更代表着人类渴望探知地球的梦想，在探索地球内部结构的征途上，“梦想”号将不断前行……

（责任编辑 / 王佳璇  美术编辑 / 周游）