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  1月19日,荣获“国家卓越工程师”称号的湖南科技大学海洋实验室主任万步炎,搭乘最后一趟航班,从北京匆匆赶回湖南。第二天,他要去实验室忙他的“新目标”——“海牛Ⅲ号”。

  时间回到1978年,刚满14岁的万步炎以优异的成绩考入了中南矿冶学院(现中南大学)地质系探矿工程专业,1985年,万步炎研究生毕业,听说长沙矿山研究院要组建国内第一个海洋采矿研究室到海底去采矿,21岁的他第一个报了名。

  1985年,国内第一个海洋采矿研究室在长沙矿山研究院成立。央视《时代楷模发布厅》节目视频截图

  “我小时候看过一本书叫《小黑鳗游大海》,它是借着一条海鳗在大海里巡游,然后在路上见到各种各样的生物。”但是当时的万步炎可能没有想过,自己有一天能“钻透”世界深海纪录。

  2021年4月7日23时左右,湖南科技大学领衔研发的中国首台“海牛Ⅱ号”海底大孔深保压取芯钻机系统,在南海超2000米深水成功下钻231米,刷新世界深海海底钻机钻探深度,成为人类迄今为止在海底钻进的最深深度,成为中国刷新世界深海海底钻机钻探纪录的“中国深度”!

  2022年8月23日,“海牛Ⅱ号”再出征,奔赴南海探索海底原位地层信息,执行海底式工程地质钻孔取样以及海底原位CPT探测作业。同年10月6日,“海牛Ⅱ号”完成本航次全部海底工程地质勘察任务,再次告捷!2023年5月,“海牛Ⅲ号”作为国家重点研发计划项目正式启动。

  2023年5月22日,中央宣传部授予“海牛号”首席科学家万步炎“时代楷模”称号。同年9月22日,教育部、科技部、自然资源部、湖南省委联合印发《关于开展向万步炎同志学习活动的决定》。

  从推开深海一条门缝,到打开深海一扇大门,从事科研30多年来,万步炎带领团队一次次刷新海底钻机钻深纪录,克服重重困难,在深海勘探领域,冲出了一条属于中国人自己的路。

  海洋中有一种体形巨大又颇为可爱的哺乳类动物,被称为海牛。海牛至今已有2500万年的海洋生存史。而目前,海牛已被世界自然保护联盟列为易危物种,在中国海域更是难寻踪迹。而另一头让世界瞩目的“海牛”横空出世,能够窥探深海的奥秘,被誉为“深海神兽”,它就是大国重器——“海牛号”海底钻机。

  2021年4月,搭载“海牛Ⅱ号”的海洋地质二号科考船,正从广州港口缓缓驶出。船上的海工吊机、科考绞车高大威武,船尾摆放着许多用于科考的集装箱。甲板上,万步炎凝望着大海涌起的波浪,目光坚定。作为国家重点研发计划项目“海牛Ⅱ号”海底大孔深保压取芯钻机系统研制的项目负责人,他深知此次海试作业使命光荣、责任重大。

  万步炎与他的团队,早已记不清这是多少次出海。这些年,他去过南海、东海、太平洋、大西洋,去到大海的更深、更远处。他熟悉海的表情、气息以及海底深处的秘密。

  “海牛Ⅱ号”是目前中国水下重量最大的地质勘探科考设备,它由海底钻机本体、甲板操控系统、移动式海底钻机配套收放系统等部分组成,八边形橙色的钢质构造,高7.6米、“腰围”10米,体重达12吨。

  “海牛Ⅱ号”看似笨重,可当它稳稳当当坐底,完成姿态调平后,在海底干起活来却如泥鳅般灵活。它的“武器”是身上的78根钻杆,每根3米长,像左轮的一样排列在圆盘之上。操作时,通过圆盘旋转,机械手取杆上膛,把钻杆一根根钻进岩层。钻头相当于“海牛Ⅱ号”的犄角,由金刚石和硬质合金等材料制成。不同种类的钻头,有的针对硬岩地层,有的适用于沉积岩软岩地层。这种多功能钻头,是“海牛”团队的首创。

  “海牛Ⅱ号”身上有上百个传感器,如同人的“眼睛”,靠着传感器传送的信息,它可根据地层性状情况,快速自动判断并自适应调整钻进模式与参数,大幅提高钻探效率、取芯率和取芯质量。并且,“海牛Ⅱ号”实现了全智能化,一个人就可轻松操作,按一个按键便可执行一套指令。“海牛Ⅱ号”不仅可以钻孔取芯,它还能“兼职”对海底地层的电阻率、测摩阻力、孔隙水压力进行原位探测,以及给孔内周边岩石拍照。

  万步炎稳练操控,他最熟悉眼前这个大设备,也是最懂钻机的人。控制室的工作紧张、重复、枯燥,但不能松懈半分。十几个小时过去,万步炎目不转睛地在电脑前操控,毫无倦意。助手金永平博士在一旁协助,团队的每一位成员,都在自己的岗位上,紧张而有序地忙碌着。

  随着钻探一点点深入,显示屏的数字,不停地跳动,0到3,3到6,6到9……到228米,直到231米!

  那一刻,万步炎长长地舒了一口气,做了一个表示顺利的手势,“太好了,我们成功了。”然后身子微微倾斜,后背靠在了椅子上。

  “太厉害了,破了世界记录了!”在场的人们,一起欢呼。大家相互握手表示祝贺,几个年轻的队员,更是激动地拥抱了起来。

  “海牛Ⅱ号”这个高大、精密、神秘的“大国重器”,在南海2000米的水下,成功下钻231米,保压取到了天然气水合物(可燃冰)。这一深海试验的成功,填补了中国海底钻探深度大于100米、具备保压取芯功能的深海海底钻机装备的空白,也标志着中国在这一技术领域已达到世界领先水平。

  落日余晖下,“海牛Ⅱ号”这个大功臣静静地躺在甲板上,闪耀着橙色的光芒。然而,每个队员都不会忘却上一次联调联试时的惊魂48小时。

  在1000米水深联调联试顺利完成作业,开始回收钻机时,突然,“啪”的一声巨响,不好!进口的配套收放绞车系统出了大问题,绞车负责排缆的丝杠和传动机构严重损坏,丝杠从轴承座中脱出,减速箱箱体破裂,端盖碎成了好几片。

  此时,“海牛Ⅱ号”悬吊在近1000米水下,离海底约6米,并且“海牛Ⅱ号”加上放出去的1000米脐带缆的总重量有15吨左右,收,收不回,放,又放不下。

  紧接着,团队成员都来到了甲板上,焦急地看着碎成了几块的减速箱,一时都愣住了。万步炎闻声赶到甲板上,皱着眉头说:“怎么会出现这样的故障?”

  这套绞车系统使用多年,从没出现过任何问题,而且为了保证这次海试顺利完成,还专门花费20多万元请代理商给这台绞车做了一次全面的检查和维护保养。

  更为严峻的是,根据天气预报,48小时后,强台风将会经过这片海域。如果两天内不能把钻机回收上船,为确保大家安全,只能砍断钻机脐带缆,把价值几千万元的“海牛Ⅱ号”丢弃在海底。但如果这样的话,项目无法验收,国家蒙受损失,团队几年来没日没夜的心血,将在顷刻之间化为乌有。

  万步炎沉思着,在经过短暂的不安后,迅速调整心态,开始从容应对。“马上联系厂家进行抢修!”随即拨打了丹麦厂家电话进行求助,时间已经是半夜,万步炎与金永平同厂家沟通,然而得到的答复却是:抱歉!厂家也从来没有碰到这种绞车事故,并且他们此刻身处海上,厂家表示无能为力。

  海浪声声,翻涌不息,在摇摇晃晃的甲板上,他爬上梯子对设备进行检查。那一刻,他果断做出了一个决定:“我们自己修!大家齐心协力,一定能成功!”

  他开始尝试各种方法试图修复损坏的部件,然而每次尝试都宣告失败,这让他明白在船上现有条件下去修复是不可能的,要另辟蹊径。

  在推翻了维修、夹缆等无效方法后,万步炎当即决定,构建一套液压排缆系统,来替代原有电动排缆系统。

  时不待人,万步炎做出设计,画了一张草图。要临时构建一套液压排缆系统很不容易,幸好,还有一个备用油缸可用,其他得充分利用船上所带的备件,如果没有,就从现有系统上拆卸一切可用的零件,或找到可替代的。团队每个人心中仿佛擂响了阵阵战鼓,马不停蹄地与时间赛跑。

  焊接工作台,制作液压油缸固定基座,拆卸零部件,调试操作器,制作用于把液压油缸和固定基座一起吊到4米多高收放绞车上的提升系统,打磨液压排缆系统安装位置与收放绞车原排缆机构存在干涉的地方......团队成员几乎彻夜不眠,花了近30个小时,搭建安装好了一套临时液压排缆系统。

  万步炎搬着20多斤重的沉稳操作,全神贯注,满头大汗,操作过程得小心翼翼,必须要配合绞车排缆速度,否则缆绳排空、卡住,就会前功尽弃。就这样,经过团队完美配合,将悬在深海中46小时的钻机完好无损地救上了船。

  为了“海牛Ⅱ号”这231米的中国深度,万步炎带着团队,从0开始,努力了30多年。每往前一步,都是一个全新的挑战,都有着里程碑的意义。

  1998年,34岁的万步炎随国家科考船“大洋一号”进行海上科考,登上远洋科考船的他发现,船上几乎所有钻探装备,小到样品管,大到取样器、绞车,全是“洋品牌”。中国海洋采矿技术几乎空白,这深深刺痛了他。一腔爱国情感被点燃,激励了他进行海洋研究的决心。

  没有任何可借鉴参考的技术资料,没有深海锂电池技术,没有深海控制与视频图像传输技术,没有深海液压技术、电机与变电技术、传感器技术,没有……

  那段时间里,有着湖南人特有的“霸得蛮,耐得烦,吃得苦”精神的他边学边干,自学机械设计、电子技术、自动控制、计算机软件等知识,反复试验、失败、再试验……从黎明到深夜,从深夜到黎明,五六人的团队,经常干到次日凌晨二三点,整机到部件完全自主创新,自己画图,自己生产,自己加工,自己组装,自己调试。倾注了无数心血的他们,终于,在2001年,造出了中国第一台海底钻机。

  然而,当万步炎把第一台自主研发的4.5吨的海底钻机,准备运到太平洋上进行海试时,却上不了船、下不了海。原来这艘国外购买的科考船,说明书上说可以承载5吨的重量,实际只能承载2.5吨。

  钻机必须“瘦身”!这可是一个极大难题,既要一个零部件都不少,又要减去2吨重量。并且减重的同时,还要保证机械的各项数据稳定,确保作业时的灵敏机动。这是对整个钻机架构的彻底颠覆,相当于重新再做一套设备。而此时距离项目规定验收的时间,只有两年。这么短的时间,钻机的高度、宽度、厚度能减多少?这都需要经过大量的仿真计算、大量的试验。

  当钻机进行海试时,逆变器过热,自动停机。当时大家都觉得这次海试没什么希望,准备打道回府。但是,万步炎没有放弃,他想到了一个非常大胆的计划。他制作了一个散热器,并找到了一桶变压器油,倒进装着逆变器的耐压桶里,把热量扩散到海里去。当时所有人都有点担心,包括他自己,心里没底。但以科学的方式冒险,是唯一的出路。

  2003年4月,经过反复调试的减重后的钻机,按照约定拉到海上进行海试,因为有了之前的经验,这一次他小心翼翼,必须要做到万无一失。

  钻探的过程持续了整整半个小时,所有人紧张地盯着控制室的操控屏,尽管这台海底钻机在数千米的海底地层钻进深度只有0.7米,但这是中国人自己研发的第一台海底钻机在太平洋上打出的第一个孔!并且取到了第一份海底岩芯样品!

  那一刻,队员们抱在一起欢呼。为了这一刻,为了这海底下钻出的0.7米,他们奋斗了多少个日日夜夜。一次次从零出发,又一次次归零重启,终于在黑暗幽深的海底,“钻”出了一条“前无古人之路”。

  0.7米、2米、5米、20米、60米、231米……“我们的目标是向着更深、更远、更广阔的海域挺进!”

  20米钻机研发成功后,万步炎被湖南科技大学聘请为教授,进入高校继续进行研究,培养新一代的国家海洋人才。万步炎在钻研设备的过程中,也意识到,国家海洋领域的进步,不仅在技术上,更在人才的培养上。

  “海牛”团队中,不乏一群学历高、理论扎实,又能实践操作“养”牛的博士和“大国工匠”师傅。因为在万步炎的团队里,无论是博士研究生,还是工人师傅,都要能独当一面。博士除了写论文,还能拿起扳手,和工人师傅一起干活,在车间里、在大海上、在实践中去练本事。一年有两三个月生活在海上,万步炎和团队成员的精力几乎都投入到了科研。

【全文完】

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