大國重器 探秘未來空間(未來產(chǎn)業(yè)面面觀⑤)
未來空間蘊(yùn)含著無限可能。探索未來空間，主要將聚焦空天、深海、深地等領(lǐng)域，研制載人航天、探月探火、衛(wèi)星導(dǎo)航、臨空無人系統(tǒng)、先進(jìn)高效航空器等高端裝備，加快深海潛水器、深海作業(yè)裝備、深海搜救探測(cè)設(shè)備、深海智能無人平臺(tái)等研制及創(chuàng)新應(yīng)用，推動(dòng)深地資源探采、城市地下空間開發(fā)利用、極地探測(cè)與作業(yè)等領(lǐng)域裝備研制。
近年來，中國在探索空天、深海、深地等領(lǐng)域取得諸多新成果，一件件大國重器上天入海，為發(fā)展未來空間奠定了基礎(chǔ)。
奔向太空
近期，中國航天事業(yè)捷報(bào)頻傳。
5月3日，嫦娥六號(hào)探測(cè)器由長征五號(hào)遙八運(yùn)載火箭在中國文昌航天發(fā)射場發(fā)射，之后準(zhǔn)確進(jìn)入地月轉(zhuǎn)移軌道，發(fā)射任務(wù)取得圓滿成功。嫦娥六號(hào)探測(cè)器開啟世界首次月球背面采樣返回之旅，預(yù)選著陸和采樣區(qū)為月球背面南極—艾特肯盆地。此次嫦娥六號(hào)任務(wù)發(fā)射至采樣返回全過程約53天。
4月25日，搭載神舟十八號(hào)載人飛船的長征二號(hào)F遙十八運(yùn)載火箭在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心點(diǎn)火發(fā)射。航天員葉光富、李聰、李廣蘇乘坐載人飛船奔赴太空。這是中國載人航天工程進(jìn)入空間站應(yīng)用與發(fā)展階段的第3次載人飛行任務(wù)，是工程立項(xiàng)實(shí)施以來的第32次發(fā)射任務(wù)，也是長征系列運(yùn)載火箭的第518次飛行。
遙望茫茫宇宙，從1970年第一顆人造衛(wèi)星成功發(fā)射，到建設(shè)成自己的“太空家園”，幾十年間，中國航天攻克一個(gè)個(gè)技術(shù)難關(guān)，開啟一次次光輝航程。如今，中國在載人航天、探月探火等領(lǐng)域勇攀科技高峰，加速從航天大國邁向航天強(qiáng)國。
以中國目前唯一一型可以執(zhí)行載人任務(wù)的長征二號(hào)F運(yùn)載火箭為例，其安全性評(píng)估值達(dá)0.99996，至今保持著100%的發(fā)射成功率。此次神舟十八號(hào)發(fā)射任務(wù)，是長征二號(hào)F火箭第13次執(zhí)行載人發(fā)射任務(wù)。相較上一次任務(wù)，火箭完成了30余項(xiàng)技術(shù)改進(jìn)，進(jìn)一步提高了安全性和可靠性。
由于該火箭承擔(dān)載人發(fā)射任務(wù)，對(duì)安全性、可靠性要求極高，因此它擁有其他火箭所沒有的故障檢測(cè)系統(tǒng)和逃逸救生系統(tǒng)，時(shí)刻保障航天員安全。據(jù)中國航天科技集團(tuán)相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，團(tuán)隊(duì)一直在不斷優(yōu)化火箭發(fā)射流程，啟用了多項(xiàng)數(shù)字化、智能化、前后方聯(lián)動(dòng)數(shù)據(jù)判決技術(shù)，使得整個(gè)發(fā)射流程的可靠性更高。
航天器發(fā)射場同樣堅(jiān)持創(chuàng)新，開展“數(shù)智化建設(shè)”，通過布設(shè)傳感系統(tǒng)，實(shí)時(shí)獲取地面設(shè)施設(shè)備狀態(tài)信息，實(shí)現(xiàn)了加注、發(fā)射時(shí)段的全時(shí)信息采集、全要素態(tài)勢(shì)顯示。
在探月方面，據(jù)中國載人航天工程辦公室副主任林西強(qiáng)介紹，2030年前將實(shí)現(xiàn)中國人登陸月球是載人月球探測(cè)工程登月階段任務(wù)目標(biāo)。
“相比空間站任務(wù)，登月任務(wù)中，航天員需要訓(xùn)練掌握夢(mèng)舟飛船和攬?jiān)轮懫髡Ｒ约皯?yīng)急飛行情況下的操作，月面出、進(jìn)艙，1/6重力條件下負(fù)重行走，月球車遠(yuǎn)距離駕駛，月面鉆探、采樣和科學(xué)考察等技能�！绷治鲝�(qiáng)表示，目前，各系統(tǒng)正按計(jì)劃開展研制建設(shè)。長征十號(hào)運(yùn)載火箭、夢(mèng)舟載人飛船、攬?jiān)略旅嬷懫�、登月服等主要飛行產(chǎn)品均已完成方案研制工作，正在全面開展初樣產(chǎn)品生產(chǎn)和各項(xiàng)試驗(yàn)。
中國航天技術(shù)的發(fā)展，還輻射帶動(dòng)了諸多相關(guān)產(chǎn)業(yè)技術(shù)進(jìn)步。據(jù)統(tǒng)計(jì)，當(dāng)前已有4000余項(xiàng)空間應(yīng)用成果進(jìn)入生物、醫(yī)療等行業(yè)。通信、導(dǎo)航、遙感等商業(yè)航天服務(wù)領(lǐng)域日益廣泛，相關(guān)行業(yè)快速成長。
特別是在中國空間站長期開展有人參與、大規(guī)模的空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)和技術(shù)試驗(yàn)，促進(jìn)了空間科學(xué)、空間技術(shù)和空間應(yīng)用全面發(fā)展。截至目前，中國空間站已在軌實(shí)施了130多項(xiàng)科學(xué)研究與應(yīng)用項(xiàng)目，利用神舟十二號(hào)至神舟十六號(hào)載人飛行任務(wù)下行了5批300多份科學(xué)實(shí)驗(yàn)樣品，先后有國內(nèi)外500余家科研院所參與研究，在空間生命科學(xué)、航天醫(yī)學(xué)、空間材料科學(xué)、微重力流體物理等方向已取得重要成果，在國際一流期刊發(fā)表論文280余篇。
林西強(qiáng)介紹，此次，神舟十八號(hào)航天員乘組將利用艙內(nèi)科學(xué)實(shí)驗(yàn)機(jī)柜和艙外載荷，在微重力基礎(chǔ)物理、空間材料科學(xué)、空間生命科學(xué)、航天醫(yī)學(xué)、航天技術(shù)等領(lǐng)域，開展90余項(xiàng)試(實(shí))驗(yàn)�！氨热纾敬紊裰凼颂�(hào)將上行實(shí)驗(yàn)裝置及相關(guān)樣品，將實(shí)施國內(nèi)首次在軌水生生態(tài)研究項(xiàng)目，以斑馬魚和金魚藻為研究對(duì)象，在軌建立穩(wěn)定運(yùn)行的空間自循環(huán)水生生態(tài)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)我國在太空培養(yǎng)脊椎動(dòng)物的突破。還將實(shí)施國際上首次植物莖尖干細(xì)胞功能在軌研究，揭示植物進(jìn)化對(duì)重力的適應(yīng)機(jī)制，為后續(xù)定向設(shè)計(jì)適應(yīng)太空環(huán)境的空間作物提供理論支撐。”林西強(qiáng)說。
潛入深海
海洋空間廣袤遼闊，資源豐富多樣。近年來，中國在深海探索方面實(shí)現(xiàn)一系列新進(jìn)展。
潛水器持續(xù)探秘萬米深海。
中國船舶科學(xué)研究中心研究員葉聰介紹，中國自主設(shè)計(jì)和研制的“蛟龍”號(hào)、“深海勇士”號(hào)、“奮斗者”號(hào)三臺(tái)潛水器累計(jì)下潛超過1100次，近3年全球一半以上的載人深潛任務(wù)由它們完成。特別是中國首艘萬米級(jí)載人潛水器“奮斗者”號(hào)，4年來，已累計(jì)完成230次下潛，其中深度超過萬米的有25次，讓32人到達(dá)了萬米的海底開展作業(yè)，持續(xù)刷新萬米下潛人次的紀(jì)錄。
大洋鉆探領(lǐng)域迎來新突破。
去年底，中國自主設(shè)計(jì)建造的首艘大洋鉆探船“夢(mèng)想”號(hào)試航成功，近日已進(jìn)入調(diào)試和內(nèi)裝階段，預(yù)計(jì)今年內(nèi)全面建成。
據(jù)悉，“夢(mèng)想”號(hào)總噸約3.3萬，總長179.8米、型寬32.8米，續(xù)航力1.5萬海里，穩(wěn)性和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度按16級(jí)臺(tái)風(fēng)海況安全要求設(shè)計(jì)，具備全球海域無限航區(qū)作業(yè)能力和海域1.1萬米的鉆探能力。
大洋鉆探是深海探測(cè)領(lǐng)域難度最高、挑戰(zhàn)最大、最為關(guān)鍵的核心能力�！般@探的目的是鉆獲地球內(nèi)部的巖心，并獲取其中蘊(yùn)含的地質(zhì)信息，進(jìn)而解開地球深部的奧秘�！敝袊刭|(zhì)調(diào)查局“夢(mèng)想”號(hào)指揮部主要負(fù)責(zé)人周昶介紹，在技術(shù)創(chuàng)新和設(shè)備集成的支撐下，“夢(mèng)想”號(hào)將致力于實(shí)現(xiàn)鉆透地殼、進(jìn)入地幔層的目標(biāo)。
“夢(mèng)想”號(hào)不僅在鉆探設(shè)計(jì)深度上是世界之最，還建有全球面積最大、功能最全的船載實(shí)驗(yàn)室。
船載實(shí)驗(yàn)室總面積超過3000平方米，包括基礎(chǔ)地質(zhì)、古地磁、無機(jī)地球化學(xué)、有機(jī)地球化學(xué)、微生物、海洋科學(xué)、天然氣水合物、地球物理、鉆探技術(shù)等9大功能實(shí)驗(yàn)室，并裝配各種精密實(shí)驗(yàn)儀器超過150臺(tái)(套)。
目前，與“夢(mèng)想”號(hào)配套的鉆探保障船、全球最大的海洋地質(zhì)巖心庫、中國首座深水科考碼頭等均已建成，將為“夢(mèng)想”號(hào)運(yùn)營提供強(qiáng)大岸基支持。
深海資源開發(fā)取得卓越成績。
5月初，中國海洋石油集團(tuán)有限公司宣布，中國首個(gè)自營超深水大氣田“深海一號(hào)”保持高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)運(yùn)行狀態(tài)，累計(jì)產(chǎn)天然氣超80億立方米，生產(chǎn)凝析油超80萬立方米。
“深海一號(hào)”距海南省三亞市150公里，天然氣探明地質(zhì)儲(chǔ)量超千億立方米，最大作業(yè)水深超過1500米，最大井深達(dá)4000米以上。據(jù)中國海油海南分公司相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，“深海一號(hào)”大氣田自2021年6月正式投產(chǎn)，一直保持穩(wěn)定供氣狀態(tài)，持續(xù)向粵港澳大灣區(qū)和海南自貿(mào)港同時(shí)供氣。目前，“深海一號(hào)”二期工程正加緊建設(shè)。作為核心生產(chǎn)裝置，全球首座10萬噸級(jí)深水半潛式生產(chǎn)儲(chǔ)油平臺(tái)“深海一號(hào)”能源站將根據(jù)二期工程建設(shè)需求開展升級(jí)改造。新項(xiàng)目投產(chǎn)后，“深海一號(hào)”氣田整體高峰年產(chǎn)量有望由30億立方米提升至45億立方米。
鉆探深地
除了空天和深海，在深地探測(cè)方面，最新成果也在不斷涌現(xiàn)。
地?zé)崮苁且环N穩(wěn)定可靠、綠色低碳的可再生能源。其中，深層地?zé)醽碜缘氐?000米以下的高溫巖體干熱巖，具有廣闊的開發(fā)應(yīng)用前景。
4月初，中國首口超5000米深層地?zé)峥茖W(xué)探井——福深熱1井成功鉆探至5200米，刷新了中國地?zé)峥茖W(xué)探井的最深紀(jì)錄，并在多個(gè)地層獲得地?zé)豳Y源，標(biāo)志著華南地區(qū)深層地?zé)峥碧饺〉眯峦黄啤?/p>
位于海南省�？谑械母Ｉ顭�1井，采用了“雙驅(qū)鉆井+高壓噴射”等多項(xiàng)自主創(chuàng)新技術(shù)，在3900米附近鉆獲溫度達(dá)150攝氏度的地?zé)豳Y源儲(chǔ)層，在5123米深度鉆獲溫度達(dá)188.71攝氏度的地?zé)醿?chǔ)層。業(yè)內(nèi)專家指出，未來，依托福深熱1井可建成中國華南地區(qū)首個(gè)深層地?zé)岙a(chǎn)學(xué)研一體化現(xiàn)場試驗(yàn)研究平臺(tái)和開發(fā)利用示范平臺(tái)。
深地油氣資源勘探開發(fā)的成績同樣亮眼。
3月初，在新疆塔里木油田，中國石油深地塔科1井鉆探深度突破1萬米大關(guān)，刷新亞洲最深直井紀(jì)錄。
塔里木盆地是中國最大的含油氣盆地，盆地埋深超過6000米的石油和天然氣資源分別占全國的83.2%和63.9%，是中國最大的深地油氣富集區(qū)。當(dāng)前，超深層已成為中國油氣資源增儲(chǔ)上產(chǎn)的主陣地，向地球深部挺進(jìn)是保障能源安全的重大戰(zhàn)略任務(wù)。
近年來，中國已多次刷新深地開發(fā)紀(jì)錄。2023年，塔里木油田完鉆井深超8000米的井就超過70口，約90%的新增儲(chǔ)量從超深地層獲取，開采出的超深層油氣達(dá)1957萬噸。
經(jīng)過270多天奮戰(zhàn)，鉆頭連續(xù)鉆穿十余個(gè)地層，達(dá)到萬米深度。目前，深地塔科1井仍在向著1.1萬米目標(biāo)深度全速鉆進(jìn)。
深地塔科1井抵達(dá)目的層過程中，面臨超深、超高溫、超高壓等多重挑戰(zhàn)�！斑@口井從地表鉆到8000米深度用了近5個(gè)月，而從8000米到萬米，用了4個(gè)多月的時(shí)間�！敝袊退锬居吞锲髽I(yè)首席專家王春生介紹，深地塔科1井的鉆頭鉆至萬米后，地層溫度超過200℃，地層壓力超過130兆帕。每深入地下一米，鉆探難度都會(huì)成倍增加。
為此，深地塔科1井應(yīng)用了200余件國內(nèi)頂尖裝備和技術(shù)。塔里木油田、西部鉆探、寶石機(jī)械等多家單位聯(lián)合攻關(guān)，攻克了超高鉆臺(tái)大載荷提升系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)難題，自主研制了全球首臺(tái)1.2萬米特深井自動(dòng)化鉆機(jī)，創(chuàng)新研發(fā)了220℃超高溫鉆井液、抗高溫螺桿等工藝技術(shù)，萬米取芯及電纜等資料錄取裝備實(shí)現(xiàn)突破，打造形成萬米深井安全高效鉆完井等一批關(guān)鍵核心技術(shù)。
除了尋找油氣資源之外，深地塔科1井作為一座科學(xué)探索井，還肩負(fù)著探索地球演化和氣候變遷等重任。隨后，萬米物理測(cè)井、萬米取芯等一系列科探工作也將陸續(xù)展開。(人民日?qǐng)?bào)海外版 記者 李貞)