向地球深处探秘（硬核科技背后的创新故事）
本报记者 刘以晴
“地壳一号”在执行“松辽盆地国际大陆科学钻探工程”。 吉林大学供图
开栏的话
党的十八大以来，以习近平同志为核心的党中央深入推动实施创新驱动发展战略，提出加快建设创新型国家的战略任务，确立2035年建成科技强国的奋斗目标，不断深化科技体制改革，充分激发科技人员积极性、主动性、创造性，有力推进科技自立自强，我国科技事业取得历史性成就、发生历史性变革。
“嫦娥”揽月，“天和”驻空，“天问”探火，“地壳一号”挺进地球深处，“奋斗者”号探秘万米深海……中国式现代化要靠科技现代化作支撑，实现高质量发展要靠科技创新培育新动能。即日起，本报开设“硬核科技背后的创新故事”栏目，记者深入一线，探秘硬核科技，讲述创新故事，聚焦党的二十届三中全会最新部署，感受科技创新催生出的新产业、新模式、新动能，展现广大科技工作者奋发有为、积极投身科技创新事业的精神面貌。
塔克拉玛干沙漠腹地，“地壳一号”钻声轰鸣，一口8795米深的油气钻井即将顺利完成。
“8000米以上的井不好打。”吉林大学建设工程学院教师范悦帅望着眼前的钻机，给出了解释：“一般的石油钻机，钻探一口五六千米深的石油井，至少需要大半年才能完成，但在‘地壳一号’这里，这口井95天就能完成。”
从过去钻探深度五六千米，到如今的8000米以上；
从过去钻井时间至少大半年，到现在的3个月左右；
从过去的望尘莫及，到刷新亚洲国家实施的大陆科学钻井新纪录；
…………
“地壳一号”，这台高60米、占地超1万平方米、钻深能力达1万米的自主研发科学超深井地表钻机，是如何诞生的？记者进行了探访。
一次次迎难而上——
攻克难关，填补科研领域空白
2014年4月13日零点，“地壳一号”在黑龙江大庆的安达“松科2井”现场开钻。
2015年冬季，“松科2井”钻井现场，“地壳一号”副总设计师、吉林大学建设工程学院教授王清岩，正和几位科研骨干站在“地壳一号”下，边焦急地踱步，边斜向上看着钻机二层台的井架和还未安装到位的自动排管机。
原本一两个小时就可以安装到位的任务，由于井架工人对设备的熟悉程度不够，已经在寒冷的高空折腾了3个多小时。眼看就要天黑了，怎么办？王清岩不顾劝阻，亲自上场，通过吊笼从二层台下部登上安装点位。
“吊车将王教授送上40米高空，相当于十几层楼。天寒地冻，狂风呼啸。吊笼摇摇晃晃，我们也冷汗直冒。”全程参与“地壳一号”万米钻机研发的吉林大学建设工程学院石油工程系主任高科教授说。
赶在太阳落山之际，排管机接口终于对接完成。“安全到达地面后，王教授坦言：咋不害怕，自己本就有些恐高，双腿都发软。但为了快速解决问题，必须亲自上去。”高科回忆。
类似的故事不胜枚举。项目启动之初，为尽快拿出设计方案，“地壳一号”总设计师孙友宏教授经常与众人讨论至深夜。2013年，在生产企业四川宏华石油设备有限公司，为加快研发进度，研究人员蹬着三轮车，载着“地壳一号”部件，在间隔三四公里的生产、质检、调试厂区往返。2013年10月，50余辆大型拖挂卡车装载着被分拆成零件的“地壳一号”，将其从“诞生地”四川广汉运往黑龙江大庆“松科2井”所在地，全程3456.7公里，孙友宏跟随车队，全程指挥运输……
自主研发的关键技术及装备成为“地壳一号”万米钻机的核心。研发团队攻克了深部钻探钻头压力控制精度低、深部钻探装备转盘回转速度低、设备自动化程度低等三大技术难题，突破了高转速全液压顶部驱动钻进、高精度自动化摆排管、高速度钻杆柱自动拧卸输送等多项关键技术。
验收评定时，专家组对“地壳一号”万米钻机给出高度评价：整机集成度高、自动化程度高、运行平稳，填补了我国在超深孔科学钻探钻机领域的空白，全面提升了我国钻机整机及关键部件的设计和加工水平。
6月23日晚上，吉林大学建设工程学院泰来街实践教学基地，灯火通明。
数米长的钻机实物样机正在工作，不同于传统钻机的单钻头钻进，它具有异向回转的双钻头，可实现扭矩动态自平衡。高科和同事带着学生记录数据。
“这是我们独创的仿生自平衡钻具，这种钻进技术不依赖钻机和钻杆就能顺利进行钻进，能够保证钻井质量并减少能量损失，尤其是在深部钻探中效果更加明显。”高科介绍。目前，该项研究已获40余项发明专利授权和5件软件著作权。
一个个科研突破——
自主创新，探求地球深部奥秘
“上天、入地、下海、登极”承载着人类探索自然的伟大壮举。
由于地球深部高温、高压和高地应力等极端条件的制约，人类对自身站立的星球“内核”知之甚少。
从地表往深处挖掘，地球演变的历史就记录在层层叠叠的岩石之中。打一口科学钻探井，获取一段段圆柱形的岩心，如同为神秘的地球深部做一次“微创切片”。
科学钻探是获取地球深部实物信息的唯一手段，取得连续完整的岩心，是“地壳一号”重要的科研使命之一。
为满足地球深部探测工程的重大需求，中国地质调查局启动了“深部探测技术与实验研究专项”，其中一个项目便是“深部探测关键仪器装备研制与实验”，由“时代楷模”、吉林大学已故教授、博士生导师黄大年担任负责人。项目中的课题之一，就是研制“地壳一号”万米科学钻机。
2018年，在“松科2井”现场，“地壳一号”钻至地壳7018米深处，成功取出总长度4014米的连续完整岩心。至此，我国重大钻探装备研发支撑创造了亚洲国家实施的大陆科学钻井新纪录，成为世界上第三个掌握地下万米科学超深井钻探能力的国家。
高科对此记忆犹新：“不同深度岩层的颜色和成分各不相同，黄色的砂岩、黑色的泥岩……它们记载着地球内部的变化和演化过程。”
经过地质科学家们对岩心的矿物成分、沉积构造、同位素测量等分析和研究，还原了白垩纪气候和生物生存场景，直接证明当前对物种大灭绝各种假说的正确性。
除陆地气候研究外，透过“地壳一号”，学者们还看到了科学与工业结合的途径。“松科2井”地处松辽盆地，是我国最主要的含油气盆地之一。钻探过程中，科研人员发现松辽盆地下厚达102米的页岩气层，其中甲烷的平均含量达86%。而在井深4400到7018米处，则发现了具备开发条件的盆地型干热岩地层，可提供稳定且清洁的地热能。
一口口钻井投产——
产研结合，助力产业发展
7月4日，在塔克拉玛干沙漠腹地，“地壳一号”正在忙碌。“本次钻探‘地壳一号’用时95天，单日最高钻井深度达1.6公里，对节本增效帮助很大。”刚从钻探现场回来的范悦帅说。
为加快推进我国油气资源勘探开发战略，“地壳一号”万米钻机在圆满完成“松科2井”任务后，于2019年5月奔赴新疆塔里木盆地开始执行超深层油气钻井工程任务。截至目前，“地壳一号”万米钻机已完成6口井深超8000米和1口井深超9000米的油气钻井工程。
“7口井，每口都打出了油气。”高科语气自豪，“在新疆的5年时间，‘地壳一号’表现优异，没有出现任何大的技术问题。预计明年，‘地壳一号’将回到‘诞生地’，进行一次全方位保养检修。”
高科口中的“诞生地”，正是四川宏华石油设备有限公司。
2023年8月，四川宏华石油设备有限公司召开发布会，推出智能钻机1.0样机。这是公司在“地壳一号”研发基础上，结合市场需求，推出的智能化商用石油钻探设备。智能钻机1.0能够在提钻、排管机、顶驱等石油钻探关键环节，实现一键联动，提高生产效率。“高校原创能力强，企业研发力量大。校企合作，能很好地补齐短板，在推动科技发展的同时，带动装备制造业的发展。”四川宏华石油设备有限公司总经理吕兰说。
“地壳一号”钻机相关技术成果还应用于“极光”号极地钻机，该设备成为我国制造的首台可以在零下55摄氏度环境作业的极地钻机。“极光”号负责执行俄罗斯北极圈亚马尔高寒地区油气勘探作业，这是中俄能源合作的重大项目，也是中国提出“一带一路”倡议后实施的首个海外特大型项目。
本期统筹：杨烁壁
版式设计：张丹峰
《 人民日报 》( 2024年08月04日 04 版)
习近平总书记关切事丨久久为功谋未来——科技创新一线故事
新华社北京2月4日电 题：久久为功谋未来——科技创新一线故事
新华社记者陈国军、张桂林、李晓婷
从东南沿海到江淮大地，自“千湖之省”至巴渝腹地……习近平总书记赴地方考察时，多次提及一个关键词——科技创新。
习近平总书记强调，“推进中国式现代化，科学技术要打头阵，科技创新是必由之路”“在激烈的国际竞争中，我们要开辟发展新领域新赛道、塑造发展新动能新优势，从根本上说，还是要依靠科技创新”。
在研究院所、企业车间，我国一线科研人员牢记总书记嘱托，瞄准科技前沿，以“只争朝夕”的干劲、“久久为功”的韧劲突破层层壁垒，培育壮大新兴产业，竞逐未来产业，为实现高质量发展注入创新活力。
从一台“癌症预警机”，看科技创新“从0到1”
安徽合肥锐世数字科技有限公司展厅内，全数字PET设备的探测器在闪烁。“仅需80秒，就能给人体全身‘癌细胞’拍个照。”企业联合创始人、董事长张博自豪地介绍道。
“癌症之所以被认为是人类健康的一大杀手，一个关键原因是早期诊断率较低。”张博说，PET能对肿瘤、心脑血管疾病等进行早期精准识别，被称为“癌症预警机”。但这项关键核心技术一度被西方垄断，进口设备价格昂贵，造成临床诊断费用居高不下，令不少患者望而却步。
如何让老百姓享受到质优价宜的癌症早筛服务？突破PET技术壁垒是关键一步。2004年，张博所在的华中科技大学谢庆国教授团队率先提出“全数字PET”概念。“西方的‘老路子’阻碍重重，我们就开辟一条原创技术赛道！”张博说。
“传统PET和‘全数字PET’有何不同？这就好比胶片相机之于数码相机。‘全数字PET’扫描更加精准清晰，病变位置、代谢情况一目了然，扫描时间也缩短为过去的1/6甚至更短。”张博介绍。
但在当时，这条新路通不通大家心里也没底。为实现国产全数字PET设备“从0到1”的突破，团队成员日夜不休地工作，难度之大远超想象。
“总书记要求‘持续提升原始创新能力’，原始创新就是我们坚持下去的动力。”张博说，“经历无数次失败，我们终于研发出全球首台临床全数字PET设备，攻克了传统PET测不准、操控难等问题。”
“用气体代替玻璃传输，可使光信号传播速度提升约47%、传输时延降低约30%。”在位于湖北武汉的中国光谷举行的2024中国5G+工业互联网大会上，长飞光纤光缆股份有限公司工作人员介绍的一款自主研发的空芯光纤吸引了往来客商，纤细的光纤中蕴含着满满的科技含量。
作为我国第一根光纤的诞生地，中国光谷曾因远离主城区而被称为“武汉地图外两厘米”的地方，如今，这里已建成全球最大的光纤光缆制造基地，光电子信息产业整体规模超5000亿元，一项项原创性、颠覆性技术转化为“产业加速器”，以武汉产业创新发展研究院为代表的科技成果转化机构，通过打造“政产学研金服用”转化体系，已成功孵化赋能200余家科技企业。
习近平总书记指出，加强关键共性技术、前沿引领技术、现代工程技术、颠覆性技术创新，扩大国际科技交流合作，持续提升原始创新能力。
这些“从0到1”的创新故事正是我国原始创新能力不断提升的一个缩影。凭借不断完善的科技创新和成果转化机制，更多原始创新优势转化为经济发展动能。
从一架“海上大风车”，触摸新兴产业澎湃动能
蓝天下，白色风电塔筒矗立，叶轮扫风面积足足有7个标准足球场大小。长达126米的叶片每旋转一圈，就能产生一个三口之家约7天的用电量。这是中船海装风电有限公司自主研制的18兆瓦海上风电机组，机组于2024年7月在辽宁营口华能仙人岛热电厂成功吊装发电。
2024年4月，习近平总书记走进重庆科技创新和产业发展成果展示厅，听闻中船海装研制的海上风电机组整机国产化率达99%，很是感慨：“当年我在福建工作的时候，中国还没有海上风电。曾几何时啊！”
“我们想和总书记说，现在风电机组国产化率不仅越来越高，咱们的风电单机容量和可靠性也已经领先世界。”全程参与18兆瓦海上风电机组研发的机械传动工程师张佳佳说。
机组发电效率决定产品在全球的竞争优势，但发电效率越高，机组越大，技术难度也越高。
在位于重庆两江新区的中船海装风电有限公司，张佳佳和同事们讨论新项目进度。他指着设计数据介绍，做大“风车”，不是简单地放大尺寸。比40层楼还高的叶片、重达500吨的机舱、极其复杂的内部传动结构，仅是运到海上安装都不容易，更别提还要在复杂的海上环境稳定运行数十年。
怎样才能让这样的“巨无霸”更加轻便可靠？张佳佳所在的团队先后设计了几十套方案，完成数十次试验，最忙时团队成员一年有200多天待在茫茫大海上。
“我们采用了中速全集成传送链。”张佳佳说，相当于把原先几个“各自为政”的系统集中起来管，中间的传动层级减少了，机舱就更轻了。
习近平总书记指出，积极培育具有国际先进水平和竞争力的战略性新兴产业。风电产业“御风而行”，折射我国新兴产业从“跟跑”逐步向“并跑”“领跑”的转变。
重庆两江新区产业促进局局长赖涵表示，中船海装的海上风电机组带动产业链上80多家配套企业，已经形成年产值500亿元风电产业集群。
“今年，更大功率的风电机组就要下线，那将是更为壮观的场景。”张佳佳说。
从一颗“人造太阳”，感受未来科技脉动
四川成都，中核集团核工业西南物理研究院内，我国自主设计研制的可控核聚变大科学装置“中国环流三号”，近年来不断刷新运行纪录。
“中国环流三号”也被称为新一代人造太阳，是模拟太阳发光发热原理，用以探索清洁能源的核聚变装置。谁掌握了可控核聚变，谁便掌握了解决未来能源问题的一把钥匙。
“持续自发的核聚变反应只有在上亿摄氏度的高温等离子体环境下才能实现。”中核集团核工业西南物理研究院聚变科学所总工程师李强说，“我们要驾驭上亿摄氏度的高温粒子，保障装置正常放电运行。”
在实验攻坚阶段，李强和科研团队每天要做40到60次放电实验，每一次实验间隔只有10到15分钟。团队需利用间隙，快速收集和分析大量实验数据。“国内外在核聚变领域竞争不断加剧，大家都想在最短时间突破。”
2022年，面对冲击100万安培等离子体电流放电的艰巨任务，团队吃住都在实验现场，不懈努力下，当年10月“中国环流三号”等离子体电流突破115万安培。一支平均年龄只有33岁的科研团队创造了我国可控核聚变装置运行新纪录。
对核聚变的研究，已在中核集团核工业西南物理研究院持续了近60年。“这些涉及国计民生和国家重大基础科学前沿的研究，需要我们有耐得住寂寞、勇于攻坚克难以及不断求索的创新精神。”李强说。
未来产业代表着科技与产业发展的方向。习近平总书记指出，“前瞻布局未来产业”。
今天的未来产业，就是明天的战略性新兴产业、决胜竞争的支柱产业。“十四五”规划和2035年远景目标纲要提出，在类脑智能、量子信息、基因技术、未来网络、深海空天开发、氢能与储能等前沿科技和产业变革领域，组织实施未来产业孵化与加速计划，谋划布局一批未来产业。
当前，技术创新进入前所未有的密集活跃期，人工智能、量子技术、生物技术等领域前沿技术集中涌现。基层科研人员牢记总书记嘱托，锚定未来产业发展重点方向，持续探索未来产业培育模式，竞逐科技制高点。
参与记者：吴慧珺、王自宸、李力可
海报制作：崔佳一
策划：张晓松
统筹：冷彦彦、刘梓桐
新华社国内部出品
来源： 新华网
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