挺進陸海更深處

深地、深海、深空（簡稱“三深”）是人類孜孜以求探索的領域，開發“三深”空間和資源是人類的夙願。近年來，中國在推進對月球、火星等深空領域探索的同時，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、深地鑽探計劃、大洋鑽探計劃等一系列重大科技項目，研製出幫助人類實現深海進入、深地進入和空間利用與資源開發的重大裝備，獲得日益豐富的科學發現和應用成果。

2024年，中國在上述領域繼續取得重大突破，特別是建成了一批有代表性的深地工程項目、服務於大洋鑽探和海底資源開發的重大海工裝備，在有代表性地質區域鑽出多口創深度紀錄的探井，揭示了更多陸海深處的秘密。

接連鑽出創紀錄深井

中國今年在深地鑽探領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錄的深地塔科1井、國內首口超5000米深層地熱科學探井——福深熱1井、刷新中國湖泊鑽探最深紀錄的納木錯湖底鑽井。

3月4日，新疆維吾爾自治區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井鑽探深度突破1萬米，成為中國首口萬米科學探索井，也是亞洲第一、世界陸上第二的垂直深井，在深地科學研究和超深層油氣勘探領域具有里程碑意義。深地塔科1井從2023年5月30日開鑽，歷時9個多月就超過萬米深度。如此高的鑽探作業效率得益於中國自主研發的全球首台1.2萬米特深井自動化鑽機和適應超高温、超高壓地層的國產鑽井液等。

福深熱1井位於海南海口，是國家重點研發計劃項目“深層地熱資源探測評價關鍵技術研究”的配套工程，旨在揭示區域深層地熱形成與富集機理，探測深層高温地熱資源潛力，驗證探測評價關鍵技術。4月8日，在開鑽月7個月後，福深熱1井成功鑽探至5200米。11月，該井正式完工，成為中國首口超5000米深層地熱科學探井，實現了探測海口地區深層地熱資源潛力的目標，進一步深化了深層高温地熱形成與分佈的理論認識，也實現了華南地區尋找深層高温地熱資源的突破。

7月17日，經過42天的艱苦努力，第二次青藏科考重要科考任務之一、納木錯國際大陸科學鑽探計劃順利完成，科考隊共從納木錯湖底鑽取了7個鑽孔。其中一個孔的鑽探深度達到510.2米，刷新了中國湖泊鑽探紀錄。在鑽探作業中，科考隊員克服了大風大浪等惡劣天氣，有效解決了遇到的砂質層、含水層、硬泥層等帶來的鑽探技術困難，共計完成了1400多米的鑽探深度，取得近1000米長的有效巖芯，可用於青藏高原古氣候學、湖泊古生態與演化等多學科研究，將為開展青藏高原過去百萬年以來氣候環境變化研究提供新的科學證據。

攜手探秘爪哇海溝

“奮鬥者”號萬米級載人潛器是中國深海科考的“超級明星”，從研製階段起就備受矚目，特別是4年多前，在太平洋馬裏亞納海溝進行萬米海試期間，“奮鬥者”號下潛連續突破萬米深度，最終成功坐底，創下10909米下潛深度紀錄，成為享譽世界的全海深載人潛器。

“奮鬥者”號在2024年不僅繼續發揮重大深海科考裝備的作用，而且成為促進大洋科考國際合作的重要平台，成為中外科學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合科考。

本次聯合科考是中國科學院深海科學與工程研究所與印度尼西亞國家研究創新署共同發起。

兩國科研人員藉助“奮鬥者”號全海深載人潛水器，完成了在爪哇海溝的22個潛次任務，其中14次下潛超過6000米，最深下潛至7178米，創造了印尼深海下潛新紀錄。本次科考獲得了一批寶貴的大型底棲生物、岩石和沉積物等樣品，以及高清視頻和照片，共採集大型底棲生物200餘個，包含了多個深淵新物種，為兩國海洋科學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，盛讚此次聯合科考為兩國海洋合作開啓了新篇章，期待未來兩國在海洋科技領域進一步深化拓展合作；不僅展示了中國深海科技的先進實力，也為印尼培養了更多優秀的科學家和工程師，對推動兩國藍色海洋經濟和可持續發展具有重要意義。

值得一提的是，中國和印尼科學家此次聯合行動是國際上首次在爪哇海溝開展大範圍、系統性的載人深潛科考，是中國科學院深海所發起的“全球深淵深潛探索計劃”的重要組成部分，將進一步加深對全球深淵地質生命過程與地球系統演化的認識，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

突破山海阻隔，編織便捷交通網絡，一直是人們追求的目標。工程科技工作者不僅設計、建造了各種橋樑，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新成果。

深江高鐵是中國“八縱八橫”高鐵網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，隨着“深江1號”盾構機順利完成3590米既定掘進任務，深江高鐵珠江口隧道施工順利抵達水面下106米深處，這是中國大型盾構機水下掘進的最深紀錄，也是世界高鐵盾構海底隧道掘進的最深紀錄。

由於隧道要下穿多條主航道，貫通多種地層結構包括硬巖區和斷裂帶等，地質和水文環境異常複雜，施工難度極大。尤其是隧道盾構段最低點位於珠江口水面下106米，盾構機最大承受巨大水土壓力，在國內尚無同等條件的工程經驗和設計標準可供參考。

為確保完成海底隧道建設任務，施工項目團隊量身定製了“深江1號”盾構機，開挖直徑達13.42米的，併為其配置了常-帶壓重型複合刀盤、可伸縮主驅動、雙層殼體，同時集成了高精度大流量環流、高效重載物料運輸、隧道通風製冷等一系列智能化系統，確保盾構機在超高水壓、超大埋深、裂隙發育的複雜地質段實現了連續、穩定、安全掘進。

根據計劃，深江高鐵將於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”號鑽探船入列

從一定意義上來説，人類對大洋洋底及其之下地層的認識並不比對月球的認識更深刻。地球上水深超過2000米的大洋佔地球面積超過一半，洋底黑暗無光、低温高壓，一直是人類難以到達的神秘之境。洋底之下的地質結構更是幾乎不為人類所知，然而對於我們研究地球板塊運動規律等具有極其重要的意義。另一方面，根據已探知的數據，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，因此到大洋深處進行鑽探研究是科學家尤其是地質科學家的夙願。

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

11月17日，中國自主設計建造的首艘大洋鑽探船“夢想”號正式入列。

該船長179.8米、寬32.8米，排水量42600噸，續航力15000海里，可變載荷達到最高15000噸，具備全球海域無限航區作業和海域11000米鑽探能力，能在6級海況下正常作業、16級颱風下安全生存。該船科學實驗功能全，建有全球面積最大、功能最全、流程最優的船載實驗室，可滿足基礎地質、古地磁、無機地球化學等海洋全學科即時研究需求。

超深水鑽探裝備的設計建造是對一個國家船舶行業發展的綜合水平的考驗。據“夢想”號總設計師張海彬介紹，研發設計和建造團隊集智攻關，突破了10大類50餘項關鍵核心技術，完成了創新船型方案、新型連體雙月池等多項國際首創設計。經過不到數年的潛心施工建造，該船順利完工並於2023年底進行了首次試航。

深海採礦機器初顯身手

海底藴藏着富鈷的鐵錳結核殼、多金屬結核、多金屬硫化礦等豐富的礦產資源，富含的關鍵金屬對現代工業發展，特別是電子產品和電池製造等至關重要，如何將其成功而高效率開採出來是人類面對的一大難題。多年來，像很多國際同行一樣，中國科學家一直致力於研製用於海底尤其是深海底礦產開採的特種裝備並取得豐碩成果，開發出包括深海重載作業採礦車“開拓二號”在內的深海採礦機器。

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殼與結核海區，成功開展了海底行進、礦物開採、布放回收等全系統聯調聯試，連續完成5次下潛，着底水深首次突破4000米，取回200多公斤多金屬結殼與結核等各類深海礦產樣品，創下中國深海採礦領域多項紀錄。

海試期間，“開拓二號”在4級海況、6級風條件下，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，創國內深海採礦紀錄，向設計作業水深6000米連續挺進。據“開拓二號”首席科學家楊建民介紹，突破水下4000米，意味着“開拓二號”基本可以達到海底採礦需要的深度。深海礦產資源一般賦存在2000米至6000米深海海底，其中多金屬結殼與硫化物主要分佈在4000米水深以內。

在海底，“開拓二號”的表現堪稱優秀，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“灘塗”，它都能順利行進、爬坡和原地迴轉，其四條履帶能即時調整方向和狀態，適應海底複雜地形行走的需要。楊建民解釋説，“開拓二號”優秀的表現得益於多個首創技術，其中包括深海複雜海底地形高機動行進技術、深海多礦類複合鑽採技術、深水重載作業智能精細控制技術、非金屬纜深海重載布放回收技術和深海環境擾動監測評估技術。