黃大年執(zhí)著一輩子的事：讓中國人看透地球

文/杜樹

他以“千人”的身份，響應(yīng)國家號召，回國效力；他以戰(zhàn)略科學(xué)家的氣魄，為我國地球深部探測技術(shù)運(yùn)籌帷幄。他似一朵浪花撞擊著夢想的礁石，又像熾熱的熔巖沖出地殼，奔涌燃燒，光芒四射直至生命的最后一刻。

他就是黃大年——著名地球物理學(xué)家、吉林大學(xué)地球探測科學(xué)與技術(shù)學(xué)院教授，當(dāng)今中國不可多得的戰(zhàn)略科學(xué)家。

“我們的工作，就好像給地球做CT。”吉林大學(xué)教授黃忠民說。記者在吉林大學(xué)訪問科學(xué)家黃大年的同事，了解到，在黃大年等科學(xué)家?guī)ьI(lǐng)下，近幾年中國地球探測事業(yè)已躋身世界前列。中國目前能用無人機(jī)巡查地下世界，還能夠鉆出萬米深洞了解地球內(nèi)部。

有一句話叫：上天容易，入地難。我們能看到百億光年外的天體，卻不知道腳底10公里的地層是什么結(jié)構(gòu)、什么成分，有太多未證實(shí)的猜想。地表幾百米至兩千米以下，有一個(gè)鮮為人知的世界。看清地下，需要尖端技術(shù)。

青年黃大年

落后年代，他曾用磁力儀找礦

40多年前，中國最需要礦產(chǎn)資源的時(shí)候，找礦技術(shù)卻非常落后。黃大年在考進(jìn)長春地質(zhì)學(xué)院前，曾經(jīng)在廣西的羅屋礦區(qū)參加“找礦大會(huì)戰(zhàn)”。他所在的是磁場測量隊(duì)伍。勘測隊(duì)員要觀測、計(jì)算和記錄垂直分辨率、K值、磁感強(qiáng)度……鐵礦是有磁性的，根據(jù)不同地點(diǎn)的磁力變化，能推斷和猜測鐵礦的位置和規(guī)模。

因?yàn)閮x器水平低，依賴操作者的責(zé)任心和技術(shù)。磁秤儀對溫度濕度敏感，即使很小心也容易有誤差。黃大年每天都要費(fèi)心思，根據(jù)天氣狀況調(diào)整磁秤儀的K值，保證測定格值的精準(zhǔn)度。

事先根據(jù)礦區(qū)特點(diǎn)定線、定點(diǎn)，然后操作員扛著磁秤儀走一條直線，一個(gè)個(gè)測點(diǎn)，翻山涉水，絕不繞道。一般每天測120個(gè)點(diǎn)，記錄好數(shù)據(jù)，再分析地層，算參數(shù)。每天都很辛苦。

黃大年這樣體格健壯的年輕人，也有撐不住的時(shí)候。一次他患感冒，腳上濕疹，為了多測數(shù)據(jù)又去山上，晚上就燒得起不來床。領(lǐng)導(dǎo)要他休息，他卻趴在小桌子上制作表格。黃大年曾經(jīng)創(chuàng)造了一天測160個(gè)點(diǎn)的單位紀(jì)錄。一年后，他因?yàn)楹屯聜儼l(fā)現(xiàn)一座中型鐵礦，獲得了“工業(yè)學(xué)大慶先進(jìn)生產(chǎn)者”稱號。

1977年，黃大年填報(bào)高考志愿前，有師傅告訴他，地質(zhì)方面，物探專業(yè)是尖端的，于是他選擇了長春地質(zhì)學(xué)院物探專業(yè)。在長春地院，他是最優(yōu)秀的學(xué)生之一。

大三時(shí)，一位叫滕吉文的地球物理專家來演講，講的是他剛參加的一次國際會(huì)議。滕老師描述了西方同行的技術(shù)有多先進(jìn)。此時(shí)，出國的人少而又少。黃大年聽了講座，深感自己是井底之蛙，產(chǎn)生了出去看看的念頭。畢業(yè)后，他得到公派留學(xué)的機(jī)會(huì)，前往英國，跟隨航空磁儀物探的權(quán)威專家深造。

中國物探5年走完別人30年的路

黃大年在英國成為物探領(lǐng)域的一流人才。他的助手于平教授曾經(jīng)撰文介紹說，黃大年回國前“主要從事海洋和航空移動(dòng)平臺探測方法、技術(shù)和裝備研發(fā)工作，在快速移動(dòng)條件下探測地下和水下隱伏目標(biāo)。這是一種能夠在海洋和陸地復(fù)雜環(huán)境和條件下，通過快速移動(dòng)方式實(shí)施對地穿透式精確探測的高科技整裝技術(shù)裝備，被廣泛應(yīng)用于油氣和礦產(chǎn)資源勘探，尤其是潛艇攻防和穿透偵察等軍民兩用技術(shù)領(lǐng)域。它是發(fā)達(dá)國家極力爭奪的前沿技術(shù)制高點(diǎn)，是強(qiáng)國實(shí)力展示的重要標(biāo)志”。

于平提到，黃大年經(jīng)過近10年努力，帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)成功研制出航空重力梯度儀系統(tǒng)。“在近10年探明的美國深海大型油田、盆地邊緣大型油氣田以及北美固體礦產(chǎn)等成功實(shí)例中，該系統(tǒng)發(fā)揮了至關(guān)重要的作用，成為‘顛覆性’技術(shù)推動(dòng)行業(yè)突破的典范。該系統(tǒng)可以精確探測位于國界和交戰(zhàn)區(qū)地下隧道以及隱藏在民用建筑物地下的軍事設(shè)施，是中東地區(qū)和‘反恐戰(zhàn)爭’標(biāo)配的‘戰(zhàn)場單向透明’關(guān)鍵技術(shù)設(shè)備。”于平介紹說，黃大年也因此成為行業(yè)內(nèi)的國際著名專家。

航空物探技術(shù)一開始就是軍民兩用，它可以探測鐵礦，也可以探測金屬武器。1936年，蘇聯(lián)應(yīng)用了旋轉(zhuǎn)線圈感應(yīng)式航磁儀；二戰(zhàn)期間，美國發(fā)明了靈敏度更高的磁通門式航磁儀，一開始是為了找潛艇，后來才用于勘探。各國對于航空物探設(shè)備出口都嚴(yán)防死守。黃大年在英國時(shí)參與對水下潛伏目標(biāo)和深水油氣的高精度探測工作，他所在的英國劍橋ARKeX航空地球物理公司長期與美國洛克希德·馬丁公司合作，研發(fā)新一代艦載和機(jī)載快速移動(dòng)探測系統(tǒng)。

黃大年回國后的科研工作，被普遍認(rèn)為對于中國國防意義重大。他回國后與同事們共同努力，使中國物探技術(shù)用5年走了發(fā)達(dá)國家30年的路，研制出自己的高水平儀器，打破了壟斷。一些采用了暫不能透露的前沿技術(shù)的設(shè)備尚在研發(fā)當(dāng)中，如果成功將使中國在物探領(lǐng)域位居世界前列。

造靈敏儀器難，飛行探測更難

航空物探，也就是用飛機(jī)和輪船搭載電、磁、重力儀器，讓它們替人走一條直線，又快又好地完成任務(wù)——用黃大年的話說：“坐在機(jī)庫里喝咖啡，喝完了工作也做完了。”但前提是，得有高靈敏的儀器。

裝在飛機(jī)上勘測地球的儀器主要分3類：測磁、測電、測重力，前兩者有點(diǎn)像是安檢用的金屬探測儀。

磁力儀可以測量鐵礦。超導(dǎo)干涉磁力儀，是根據(jù)磁場達(dá)到一定強(qiáng)度就破壞金屬超導(dǎo)狀態(tài)的原理；氦光泵磁力儀，根據(jù)的是放置在強(qiáng)磁場中的光源譜線會(huì)分化的原理。以上兩種高精度儀器，在黃大年組織下，中國近幾年都成功研制出來了。

電測量儀則是讀取地下電阻變化，從而尋找銅、鉛、鋅等金屬硫化礦，還可以找到富含地下水的片區(qū)。吉林大學(xué)“千人計(jì)劃”專家殷長春告訴記者，這需要大功率發(fā)射裝備和靈敏的接收裝備。中國在這一領(lǐng)域進(jìn)步飛速。除了航空物探，它也用于海底物探。輪船可以拖拽著大功率天線巡查海底，尋找油氣田方面的潛力極大。

黃大年專長的重力儀，則是用另一種原理隔空探物。它測量重力效應(yīng)變化，繪制出密度分布圖。如果地下有空腔，或者重物，都能測出來。除了探礦，重力儀還被用于尋找地下工事和古代遺跡。

除了組織全國技術(shù)力量研制新一代測量儀器，黃大年還與同事們制造出無人機(jī)物探平臺。聽上去容易，但無人機(jī)內(nèi)多少有磁性物質(zhì)，飛行一變速或者轉(zhuǎn)向，都會(huì)產(chǎn)生磁場，讓高精度儀器讀數(shù)失去意義。科研人員必須研制補(bǔ)償系統(tǒng)，來抵消這一誤差。無人機(jī)太小，不能搭載補(bǔ)償系統(tǒng)硬件，于是就要用軟件糾正，這要依靠許多次飛行積攢的數(shù)據(jù)。因此，只有幾個(gè)發(fā)達(dá)國家有本事用無人機(jī)做物探。

在黃大年組織下，無人直升機(jī)、無人固定翼飛機(jī)和無人飛艇都成功加入中國航空物探隊(duì)伍。飛艇物探的好處是不太需要?jiǎng)恿Γ栽跓o風(fēng)條件下可以長時(shí)間工作。

讓中國鉆向地球更深處

黃大年回國后，領(lǐng)導(dǎo)了中國的“地球深部探測”專項(xiàng)，代號為“SinoProbe-09”。

此前世界強(qiáng)國都有專門的科研項(xiàng)目，向地球深處進(jìn)軍。美國有“地球透鏡計(jì)劃”，通過地震波監(jiān)測、斷裂帶地層取樣、地殼變形和衛(wèi)星上的合成孔徑雷達(dá)來全面了解地球，這也是引領(lǐng)世界的高水平研究；歐洲也有類似的深部探測計(jì)劃來回答地球演變的問題；俄羅斯有長期的深部探測科研積淀，擁有世界上最深的12000多米的科拉半島鉆孔。

中國在2008年啟動(dòng)地球深部探測專項(xiàng)前，深反射地震剖面相當(dāng)于美國十二分之一，鉆洞深度不到俄羅斯紀(jì)錄一半。中國科學(xué)家在找礦、地震預(yù)報(bào)和地球科學(xué)領(lǐng)域表現(xiàn)平平。

中國的深部探測計(jì)劃雄心勃勃，準(zhǔn)備建立全國地球物理參數(shù)基準(zhǔn)網(wǎng)和地球化學(xué)基準(zhǔn)網(wǎng)。在造山帶、油氣盆地和礦區(qū)等多種地質(zhì)下部署了研究點(diǎn)。

黃大年帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)研發(fā)了世界上最先進(jìn)的地學(xué)軟件，為深部探測計(jì)劃奠定了數(shù)據(jù)框架。他作為專項(xiàng)的首席科學(xué)家，組織全國技術(shù)力量發(fā)揮各自所長，幫助中國的深部探測水平一飛沖天，并培養(yǎng)了一支年輕的技術(shù)隊(duì)伍。

吉林大學(xué)研制的超深鉆探設(shè)備“地殼一號”，鉆深能力達(dá)到萬米，亞洲第一。它的井架高60米，設(shè)備有150頭大象重。這套設(shè)備首先在大慶附近實(shí)驗(yàn)成功，未來將給中國科學(xué)家提供更多的深地?cái)?shù)據(jù)。

“中國是一個(gè)大國，我們不可能總是通過購買別人的儀器來推進(jìn)各項(xiàng)靈活多樣的科學(xué)研究。”黃大年曾經(jīng)這樣說。他見證和引領(lǐng)了中國在地球探測領(lǐng)域的崛起。

黃大年曾說，自己的偶像是“兩彈”元?jiǎng)奏嚰谙龋翱吹剿銜?huì)知道怎樣才能一生無悔，什么才能稱之為中國脊梁。當(dāng)你面對同樣選擇時(shí)，你是否會(huì)像他那樣，義無反顧？”

“人的生命相對歷史的長河不過是短暫一現(xiàn)，隨波逐流只能是枉自一生，若能做一朵小小的浪花奔騰，呼嘯加入獻(xiàn)身者的滾滾洪流中推動(dòng)歷史向前發(fā)展，我覺得這才是一生中最值得驕傲和自豪的事情。”這是黃大年當(dāng)年寫在入黨志愿書中的誓言。

這是一個(gè)戰(zhàn)士的誓言。

一生無悔。