萬(wàn)步炎 逐夢(mèng)深海的勘探先鋒

高達(dá)夫

從0.7米到231米，從推開(kāi)深海一條門縫，到打開(kāi)深海一扇大門，從事科研30多年來(lái)，萬(wàn)步炎帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)一次次刷新海底鉆機(jī)鉆深紀(jì)錄，克服重重困難，在深?？碧筋I(lǐng)域，沖出了一條屬于中國(guó)人自己的路。

他像“海牛”的鉆頭一樣，鉆透一切困難。他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)，實(shí)現(xiàn)了我國(guó)海底鉆機(jī)裝備與配套地質(zhì)鉆探技術(shù)的突破。

從0.7米到231米，從推開(kāi)深海一條門縫，到打開(kāi)深海一扇大門，從事科研30多年來(lái)，他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)一次次刷新海底鉆機(jī)鉆深紀(jì)錄，克服重重困難，在深?？碧筋I(lǐng)域，沖出了一條屬于中國(guó)人自己的路。

他，就是湖南科技大學(xué)教授、“海?！表?xiàng)目首席科學(xué)家萬(wàn)步炎。

2023年5月22日，中宣部向全社會(huì)宣傳發(fā)布萬(wàn)步炎同志先進(jìn)事跡，授予他“時(shí)代楷?！狈Q號(hào)。

“國(guó)家的需要就是我的研究方向”

1964年1月，萬(wàn)步炎出生在洞庭湖畔的湖南省岳陽(yáng)市華容縣。外公是紅軍烈士，“家國(guó)”二字從小就深深刻印進(jìn)萬(wàn)步炎的心里。

1978年，14歲正讀高一的萬(wàn)步炎提前參加高考，填的志愿全是名校的航空航天和天文學(xué)專業(yè)。后來(lái)萬(wàn)步炎卻被調(diào)劑到了中南礦冶學(xué)院地質(zhì)系探礦工程專業(yè)，這一“鉆地”，就是7年。1985年，萬(wàn)步炎從中南礦冶學(xué)院地質(zhì)系探礦工程專業(yè)研究生畢業(yè)，被分配到長(zhǎng)沙礦山研究院從事陸地礦產(chǎn)的勘探開(kāi)發(fā)工作。

“上天”“鉆地”是“陰差陽(yáng)錯(cuò)”，“入?！眳s是主動(dòng)抉擇。根據(jù)聯(lián)合國(guó)海洋法公約規(guī)定，公海礦產(chǎn)資源誰(shuí)有能力先勘探，誰(shuí)就具有優(yōu)先開(kāi)發(fā)權(quán)。彼時(shí)，發(fā)達(dá)國(guó)家在四大洋“跑馬圈地”，我國(guó)卻因海洋技術(shù)落后，只能望洋興嘆，甚至對(duì)自己領(lǐng)海內(nèi)的海底資源儲(chǔ)量和分布都知之甚少。

為了擺脫在這一研究領(lǐng)域的窘境，長(zhǎng)沙礦山研究院開(kāi)始組建海洋采礦研究室，并找到萬(wàn)步炎，問(wèn)他有沒(méi)有興趣加入?！皣?guó)家的需要就是我的研究方向，雖然我沒(méi)有干過(guò)，但是我愿意試一下?！本瓦@樣，沒(méi)能“上九天攬?jiān)隆钡娜f(wàn)步炎有了“下五洋捉鱉”的機(jī)會(huì)。

不過(guò)雄心勃勃“下了?！保瑓s未曾看到一朵“浪花”。限于當(dāng)時(shí)的研究條件，他只能做些海洋采礦的理論研究。

1992年3月，萬(wàn)步炎得到機(jī)會(huì)去日本進(jìn)修，學(xué)習(xí)海洋采礦揚(yáng)礦技術(shù)。那時(shí)，我國(guó)的海洋研究和人才培養(yǎng)才剛剛起步?！叭毡救硕加X(jué)得中國(guó)來(lái)的學(xué)者不行，即便看到我交出的成果很好，也經(jīng)常說(shuō)‘你只是一個(gè)特例，中國(guó)人整體水平還是不行?！边@段經(jīng)歷，深深刺痛了萬(wàn)步炎。

憑借獨(dú)特的創(chuàng)新見(jiàn)解和超強(qiáng)的動(dòng)手能力，在進(jìn)修結(jié)束時(shí)日方愿以高薪挽留他：“你很優(yōu)秀，可惜你們國(guó)家海洋技術(shù)研究整體實(shí)力薄弱，留下來(lái)吧。”

“中國(guó)人為什么不行，憑什么說(shuō)不行？我不認(rèn)為我比他們差，甚至我感覺(jué)可能比他們還優(yōu)秀一點(diǎn)。”萬(wàn)步炎心里極不服氣，沒(méi)有絲毫猶豫，毅然回國(guó)，并暗暗發(fā)誓：一定要努力，讓海洋勘探技術(shù)趕超國(guó)外。

回國(guó)后的一次科考，更徹底影響了他的科研路徑。

“既然別人‘卡脖子，我們就闖出新路子”

1998年，34歲的萬(wàn)步炎終于第一次登上遠(yuǎn)洋科考船“大洋一號(hào)”，協(xié)助開(kāi)展設(shè)備海試。整整一周時(shí)間，暈船的他吐得昏天暗地。比暈船更讓他難受的，卻是眼前看到的景象：小到塑料取樣管、大到絞車，竟然都是從國(guó)外進(jìn)口的。令人更為沮喪的是，國(guó)家花重金從國(guó)外租的海底鉆機(jī)，試驗(yàn)鉆探整整一個(gè)航次，結(jié)果顆粒無(wú)收。

“如果一直應(yīng)用國(guó)外的設(shè)備，我們就永遠(yuǎn)無(wú)法走出‘科技自強(qiáng)的腳步?！泵鎸?duì)國(guó)家需要和受制于人的不甘，萬(wàn)步炎下定決心：科技的進(jìn)步、國(guó)家的強(qiáng)大，要靠我們自己，必須研制出我國(guó)自己的深海鉆探設(shè)備?！凹热粍e人‘卡脖子，我們就闖出新路子！”

在深海探測(cè)領(lǐng)域，海底鉆機(jī)相當(dāng)于天文學(xué)家的天文望遠(yuǎn)鏡。它雖然只是一個(gè)工具，卻直接關(guān)系著人類對(duì)海洋的探索能走多遠(yuǎn)。西方不賣海底鉆機(jī)，租的又不中用，痛定思痛，我國(guó)決定自主研發(fā)深海鉆探設(shè)備。1999年，經(jīng)過(guò)公開(kāi)招標(biāo)，萬(wàn)步炎所在團(tuán)隊(duì)接下了任務(wù)。

然而，研發(fā)過(guò)程困難重重。在水深大于3000米的海底，一塊指甲大小的面積就要承受300千克的壓力，鉆機(jī)如何承受如此高壓？重達(dá)數(shù)噸的鉆探設(shè)備放入海底，看不見(jiàn)摸不著，鉆機(jī)靠什么去“看”？海底地形復(fù)雜，巖層有的硬、有的軟，鉆機(jī)怎么鉆取巖芯，保證樣品的精確性？

為此萬(wàn)步炎一天只休息三四個(gè)小時(shí)，不是在書房就是在實(shí)驗(yàn)室，自學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)、電子技術(shù)和自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)軟件等知識(shí)，邊學(xué)邊干，從原理到零部件設(shè)計(jì)，再到制作成型，試驗(yàn)、失敗、再試驗(yàn)……

“難題不解決，晚上就不回去”，深海鋰電池技術(shù)、深海控制與視頻圖像傳輸技術(shù)、深海液壓技術(shù)、深海電機(jī)與變電技術(shù)，萬(wàn)步炎一項(xiàng)一項(xiàng)逐漸掌握了深海鉆機(jī)制造的“密碼”。

2001年，中國(guó)人自己制造的第一臺(tái)海底鉆機(jī)誕生了。帶著4.5噸的樣機(jī)，萬(wàn)步炎和團(tuán)隊(duì)成員意氣風(fēng)發(fā)地登上科學(xué)考察船，準(zhǔn)備第一次下鉆作業(yè)。不過(guò)難題又來(lái)了，樣機(jī)上了船卻下不了海。科考船是從國(guó)外買的，說(shuō)明書說(shuō)其收放架可承載5噸的重量，誰(shuí)知到了船上一測(cè)，只能承載2.5噸，已經(jīng)運(yùn)到太平洋的樣機(jī)因超重?zé)o法下海。

4.5噸的設(shè)備要減掉2噸，其難度不亞于重新做一個(gè)。萬(wàn)步炎咬著牙，經(jīng)過(guò)1000多個(gè)日夜的科研攻關(guān)，最終在2003年夏天海試成功——我國(guó)首臺(tái)深海淺層巖芯取樣鉆機(jī)在海底下鉆0.7米，打下第一個(gè)“中國(guó)孔”，取回了礦石樣本。

“面向大海，腳踏實(shí)地”

中國(guó)海底鉆機(jī)邁出了挺進(jìn)深海的第一步，但對(duì)萬(wàn)步炎來(lái)說(shuō)，這還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，他希望下鉆距離深一些，再深一些。

第一臺(tái)鉆機(jī)放下去，只能鉆一個(gè)孔取一次芯。2005年，萬(wàn)步炎團(tuán)隊(duì)成功研制出世界首臺(tái)“一次下水多次取芯”的富鈷結(jié)殼專用鉆機(jī)，從海底傳回的圖像也由黑白升級(jí)為彩色。

2007年，研制出2米深海鉆機(jī)；2010年，研制出20米深海鉆機(jī)；2015年6月，研制出的深海鉆機(jī)在3000米深的海底下鉆60米，突破了國(guó)際公認(rèn)難以跨越的50米難關(guān)，我國(guó)成為世界上第4個(gè)擁有該項(xiàng)技術(shù)的國(guó)家。在黑暗幽深的海底，萬(wàn)步炎走出了一條從未有人走過(guò)的中國(guó)道路。

“當(dāng)時(shí)上海交通大學(xué)研制的水下機(jī)器人叫‘海馬，我們就給鉆機(jī)取名‘海牛?！比f(wàn)步炎風(fēng)趣地說(shuō)。

海底地形復(fù)雜，巖層有的硬，有的軟。萬(wàn)步炎讓“海?！薄伴L(zhǎng)”出3條“腿”，扎進(jìn)巖層，沉穩(wěn)著陸；又配備了3張“嘴”，3種不同類型的鉆頭，既可取硬巖巖芯，也可取海底沉積物，還可進(jìn)行原位探測(cè)。這也是萬(wàn)步炎團(tuán)隊(duì)的首創(chuàng)，就是國(guó)外也無(wú)此項(xiàng)技術(shù)。

以前操作“海牛”，一個(gè)命令一個(gè)按鍵，完成一次作業(yè)需要好幾個(gè)人不眠不休地守著。萬(wàn)步炎琢磨著要給“海?！毖b上“大腦”。

起初，他們將這項(xiàng)工作外包給專門做程序的服務(wù)團(tuán)隊(duì)，但花費(fèi)昂貴，效果也總不如意?！白约焊?！”萬(wàn)步炎買了厚厚一摞書，邊學(xué)編程語(yǔ)言邊自己摸索編程。

“那段時(shí)間，他把臥室變成了辦公室，累了倒頭就睡，醒了埋頭又干。”萬(wàn)步炎的妻子劉淑英回憶。就這樣，不到半年時(shí)間，萬(wàn)步炎成了“編程專家”，親手寫出了幾十萬(wàn)行程序代碼，讓“海牛”擁有了聰明的“大腦”，按一個(gè)按鍵執(zhí)行一套指令，一次作業(yè)一個(gè)人就可輕松操作。

從海底表面至數(shù)百米深度的地層中，深藏著一種極具戰(zhàn)略意義的未來(lái)能源——可燃冰，但其保存條件極為苛刻。彼時(shí)，全世界只有美國(guó)、德國(guó)和澳大利亞3個(gè)國(guó)家的深海鉆機(jī)能夠完成可燃冰的勘探，卻無(wú)法做到全程保壓取芯。因?yàn)橹袊?guó)沒(méi)有相關(guān)技術(shù)，面臨著我國(guó)公海海域可燃冰儲(chǔ)量分布被國(guó)外首先掌握的巨大風(fēng)險(xiǎn)。

“自己國(guó)家的資源，卻沒(méi)有自己的技術(shù)可以開(kāi)采！”面臨窘境，2015年，萬(wàn)步炎把目標(biāo)瞄準(zhǔn)了可燃冰的勘探，著手研發(fā)屬于中國(guó)人自己的，能夠?qū)崿F(xiàn)海底工程地質(zhì)勘探、全程保壓取芯的鉆機(jī)系統(tǒng)——“海牛Ⅱ號(hào)”。

為了摸索出一套創(chuàng)新路徑，萬(wàn)步炎憋著一股勁兒，和團(tuán)隊(duì)成員們?cè)诠S把控每一個(gè)細(xì)節(jié)，一遍遍地進(jìn)行測(cè)試。鉆機(jī)上有上萬(wàn)個(gè)零部件，關(guān)聯(lián)的部件上百個(gè)，萬(wàn)步炎對(duì)每一個(gè)零部件的要求都是必須分毫不差。

其中一個(gè)精密零件在寧鄉(xiāng)一家工廠制作時(shí)，花了三四天，返工了七八次，仍達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。萬(wàn)步炎聽(tīng)說(shuō)后，冒著瓢潑大雨，立馬開(kāi)車從湘潭趕到寧鄉(xiāng)，當(dāng)面指導(dǎo)師傅們?nèi)绾渭庸ぁ?/p>

這次做出來(lái)的零件，精度離設(shè)計(jì)只差兩個(gè)微米，相當(dāng)于頭發(fā)絲的1/50，團(tuán)隊(duì)成員們覺(jué)得差不多了，但萬(wàn)步炎堅(jiān)決不同意：“必須確保水下作業(yè)萬(wàn)無(wú)一失?！彼笇?dǎo)師傅們更換加工方法，在加工了4個(gè)小時(shí)后，終于把零件分毫不差地做出來(lái)。此時(shí)，已經(jīng)是次日凌晨?jī)扇c(diǎn)。

整整6年的時(shí)間，他們嘗試了上百種方法，試驗(yàn)過(guò)26種材質(zhì)，進(jìn)行過(guò)5次迭代升級(jí)，終于為中國(guó)的深海打造出了一只無(wú)與倫比的“海底神獸”——高7.6米、腰圍10米、體重12噸的“海牛Ⅱ號(hào)”。

2021年4月7日晚，“海牛Ⅱ號(hào)”悄然下潛，游至南海2000米的水下，鉆機(jī)成功下鉆231米，保壓取到了可燃冰。這不僅填補(bǔ)了我國(guó)海底鉆深超過(guò)100米、具備保壓取芯功能的深海海底鉆機(jī)裝備的空白，還一舉刷新了世界深海海底鉆機(jī)的鉆深紀(jì)錄。

從0.7米到231米，從推開(kāi)深海一條門縫到打開(kāi)深海大門，從難以望其項(xiàng)背到實(shí)現(xiàn)技術(shù)超越，從此，中國(guó)也具備了海洋資源全覆蓋的勘探能力。廣袤的藍(lán)海，向中國(guó)敞開(kāi)了懷抱。

那一刻，萬(wàn)步炎任幸福的淚水在臉上流淌?！懊嫦虼蠛＃_踏實(shí)地！”萬(wàn)步炎激動(dòng)地說(shuō)道。

“我們要像海牛的鉆頭一樣，鉆透一切困難”

桀驁的大海，喜怒無(wú)常。海試的每一分每一秒，萬(wàn)步炎都如同斗士。

2005年，萬(wàn)步炎率領(lǐng)的科考隊(duì)在墨西哥灣遭遇12級(jí)狂風(fēng)，十幾米高的巨浪，好像隨時(shí)要掀翻科考船?！白尡╋L(fēng)雨來(lái)得更猛烈些吧！”萬(wàn)步炎站在甲板上，大聲呼喊著，和大家斗志昂揚(yáng)地度過(guò)了驚魂動(dòng)魄的一天一夜。

用鋰電池供電鉆機(jī)，取3次芯就沒(méi)電了。2003年，國(guó)內(nèi)科考船上裝備了鎧裝光纖動(dòng)力復(fù)合電纜，但電壓高達(dá)3300伏，不了解其性能，幾年都沒(méi)人敢用。2008年，萬(wàn)步炎第一個(gè)“吃螃蟹”。鉆機(jī)下潛到1000米，絕緣值時(shí)高時(shí)低，隨時(shí)可能漏電?！拔ｋU(xiǎn)！”萬(wàn)步炎拔腿沖向絞車間，發(fā)現(xiàn)是膠帶問(wèn)題，迅速搶修好，順利完成海試。

2021年3月，“海牛Ⅱ號(hào)”在完成一次1000米級(jí)水下測(cè)試后準(zhǔn)備返程。不想，問(wèn)題總比預(yù)料的多。一臺(tái)進(jìn)口配套收放絞車系統(tǒng)出現(xiàn)故障，絞車負(fù)責(zé)排纜的絲杠從軸承座中脫出，減速箱箱體破裂，成了碎片。當(dāng)時(shí)鉆機(jī)懸吊在1000多米深的水下，上不來(lái)也下不去，無(wú)法從水下收回。

屋漏偏逢連夜雨。當(dāng)日氣象預(yù)報(bào)警示臺(tái)風(fēng)即將到來(lái)。這意味著，他們只有48小時(shí)的時(shí)間用于回收設(shè)備，否則只能砍斷纜繩撤離逃生。但后果是“海牛Ⅱ號(hào)”只能石沉大海，將帶來(lái)幾千萬(wàn)元的損失。

絞車是進(jìn)口的，他們緊急向丹麥廠家求助，答復(fù)是“愛(ài)莫能助”；聯(lián)系國(guó)內(nèi)代理商上船修復(fù)，稱“無(wú)能為力”。難道只能砍斷纜繩，把價(jià)值幾千萬(wàn)元的鉆機(jī)丟棄在海底？

“多少大風(fēng)大浪都過(guò)了，我們自己修！”萬(wàn)步炎鎮(zhèn)定自若。

他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)嘗試了各種辦法，最后決定構(gòu)建一個(gè)液壓系統(tǒng)替代原有電動(dòng)系統(tǒng)損壞部件的工作。經(jīng)過(guò)近30個(gè)小時(shí)的奮戰(zhàn)，他們搭建安裝好臨時(shí)系統(tǒng)，在臺(tái)風(fēng)來(lái)襲前兩個(gè)小時(shí)，成功將懸在深海中的鉆機(jī)“救”上船，順利返程。

“我們要像海牛的鉆頭一樣，鉆透一切困難?！比f(wàn)步炎說(shuō)。

國(guó)家專利125項(xiàng)、國(guó)際發(fā)明專利16項(xiàng)……萬(wàn)步炎和他的團(tuán)隊(duì)瞄準(zhǔn)“卡脖子”技術(shù)奮勇攻關(guān)，堅(jiān)持自主之路，將深海鉆機(jī)關(guān)鍵核心技術(shù)牢牢掌握在中國(guó)人自己手中。

“國(guó)之所需，吾之所向！”萬(wàn)步炎又把目光投向了“海牛Ⅲ號(hào)”的研制，“挑戰(zhàn)萬(wàn)米級(jí)水深地質(zhì)鉆探取樣，是我們團(tuán)隊(duì)的下一個(gè)目標(biāo)?！?/p>

“走進(jìn)海洋是專業(yè)課，吃苦耐勞則是必修課”

30余年的科研工作，讓萬(wàn)步炎驕傲的，除了海底鉆機(jī)鉆探深度的一次次突破，還有為我國(guó)海底鉆機(jī)事業(yè)培育了急需的專業(yè)人才。

萬(wàn)步炎有一個(gè)“兩課”理論，他說(shuō)，“走進(jìn)海洋是專業(yè)課，吃苦耐勞則是必修課”。他培養(yǎng)學(xué)生有個(gè)“硬杠杠”：無(wú)論是碩士還是博士，到了海上、進(jìn)了實(shí)驗(yàn)室，都得拿起錘子、扳手、電焊，跟著他像工人一樣干活。

萬(wàn)步炎介紹，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)無(wú)法完美模擬海上現(xiàn)場(chǎng)狀況。每年，團(tuán)隊(duì)都有大量時(shí)間在海上度過(guò)?？蒲性O(shè)備的問(wèn)題，在船上最容易集中顯現(xiàn)。如何在最短的時(shí)間里排除故障，考驗(yàn)學(xué)生的實(shí)踐水平和知識(shí)的遷移運(yùn)用，因此，每每遇到問(wèn)題，萬(wàn)步炎都盡量交給學(xué)生去解決。“細(xì)節(jié)決定成敗”，他常對(duì)學(xué)生說(shuō)，細(xì)節(jié)沒(méi)處理好，實(shí)驗(yàn)結(jié)果可能完全不同。要把細(xì)節(jié)落實(shí)到位，出現(xiàn)問(wèn)題找清楚原因，不要隨便放棄任何一個(gè)方案。

“海洋研究離不開(kāi)大海。每次出海時(shí)間長(zhǎng)，生活艱苦，日子也相對(duì)單一枯燥。我對(duì)學(xué)生最基本的教育，就是要獨(dú)立、不怕吃苦。海上科考不分晝夜，故障出現(xiàn)不挑時(shí)間，所以我們包括學(xué)生，都會(huì)分成幾個(gè)小組連班倒，碰上緊急情況，誰(shuí)都沒(méi)得休息。在海上要克服暈船問(wèn)題，還得像工人一樣該掄起工具時(shí)絕不手軟。”萬(wàn)步炎說(shuō)。

這就是他給學(xué)生上的另一堂“吃苦耐勞”課。

此外，萬(wàn)步炎還有一大愛(ài)好，就是開(kāi)“海上講堂”。通常，出海前，他都會(huì)為學(xué)生準(zhǔn)備講座內(nèi)容，包括海洋研究、天文、量子力學(xué)、相對(duì)論，甚至音樂(lè)，一來(lái)豐富學(xué)生的知識(shí)面，二來(lái)幫助學(xué)生減少海上生活的枯燥感。

截至目前，萬(wàn)步炎團(tuán)隊(duì)培養(yǎng)了8名博士和42名碩士。這些學(xué)生，都已成為“鉆”在我國(guó)海洋事業(yè)上的一顆顆螺絲釘。

“面向大海，腳踏實(shí)地”，這是萬(wàn)步炎的人生信條，也是他對(duì)每一位學(xué)生的要求。2010年，懷揣著為海洋地質(zhì)勘探培養(yǎng)后備人才的初心，萬(wàn)步炎來(lái)到湖南科技大學(xué)擔(dān)任教師。“帶學(xué)生，做項(xiàng)目，我更希望培養(yǎng)他們動(dòng)手解決問(wèn)題的能力?！比f(wàn)步炎說(shuō)，“科研工作者不僅應(yīng)該在基礎(chǔ)研究領(lǐng)域‘顯山露水，也要在國(guó)家富強(qiáng)、民族復(fù)興中體現(xiàn)價(jià)值，把論文寫在祖國(guó)大地上?！?/p>

回顧30余載的科研之路，萬(wàn)步炎把自己全部的心血都放在了祖國(guó)的海洋勘探事業(yè)上，他稱自己是“養(yǎng)牛專業(yè)戶”，他堅(jiān)信：只要中國(guó)的“海?！蹦茉诤５状箫@神威，中國(guó)深?？碧骄湍苷嬲诩夹g(shù)上領(lǐng)先世界、實(shí)現(xiàn)彎道超車。

而談起自己未來(lái)的發(fā)展目標(biāo)，萬(wàn)步炎直言：“牛有鉆勁、有干勁，我這頭牛還要給國(guó)家多作貢獻(xiàn)。”