黃大年執著一輩子的事：讓中國人看透地球

最新 07-18

他以「千人」的身份，響應國家號召，回國效力；他以戰略科學家的氣魄，為我國地球深部探測技術運籌帷幄。他似一朵浪花撞擊著夢想的礁石，又像熾熱的熔岩衝出地殼，奔涌燃燒，光芒四射直至生命的最後一刻。

他就是黃大年——著名地球物理學家、國家「千人計劃」專家、吉林大學地球探測科學與技術學院教授，當今中國不可多得的戰略科學家。

2017年1月8日，年僅58歲的黃大年因病逝世。半年過去了，他的身影雖已遠去，但他的事迹卻被越來越多的人熟知。

「我們的工作，就好像給地球做CT。」吉林大學教授黃忠民說。6月中旬，科技日報記者在吉林大學訪問科學家黃大年的同事，了解到，在黃大年等科學家的帶領下，近幾年中國的地球探測事業已躋身世界前列。中國目前能用無人機巡查地下世界，還能夠鑽出萬米深洞了解地球內部。

黃大年在松遼盆地大陸科學鑽探2號井現場（2014年8月8日攝）。

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公里的地層是什麼結構、什麼成分，有太多未證實的猜想。地表幾百米至兩千米以下，有一個鮮為人知的世界。看清地下，需要尖端技術。

落後年代，他曾用磁力儀找礦

關鍵詞：礦產探測

40年前，中國最需要礦產資源的時候，找礦技術卻非常落後。黃大年在考進長春地質學院前，曾經在廣西的羅屋礦區參加「找礦大會戰」。他所在的是磁場測量隊伍。勘測隊員要觀測、計算和記錄垂直解析度、K值、磁感強度……鐵礦是有磁性的，根據不同地點的磁力變化，能推斷和猜測鐵礦的位置和規模。

事先根據礦區特點定線、定點，然後操作員扛著磁秤儀走一條直線，一個個測點，翻山涉水，絕不繞道。一般每天測120個點；記錄好數據，再分析地層，算參數。一年後，他因為和同事們發現一座中型鐵礦，獲得了「工業學大慶先進生產者」稱號。

助中國物探5年走完別人30年的路

關鍵詞：移動平台探測、航空重力梯度儀

黃大年在英國成為物探領域的一流人才。他的助手於平教授曾經撰文介紹說，黃大年回國前「主要從事海洋和航空移動平台探測方法、技術和裝備研發工作，在快速移動條件下探測地下和水下隱伏目標。這是一種能夠在海洋和陸地複雜環境和條件下，通過快速移動方式實施對地穿透式精確探測的高科技整裝技術裝備，被廣泛應用於油氣和礦產資源勘探，尤其是潛艇攻防和穿透偵查等軍民兩用技術領域。它是發達國家極力爭奪的前沿技術制高點，是強國實力展示的重要標誌」。

黃大年（左一）帶領科研團隊成員研究問題（2010年11月22日攝）。

於平提到，黃大年經過近10年努力，帶領團隊成功研製出航空重力梯度儀系統。「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等成功實例中，該系統發揮了至關重要的作用，成為『顛覆性』技術推動行業突破的典範。該系統可以精確探測位於國界和交戰區地下隧道以及隱藏在民用建築物地下的軍事設施，是中東地區和『反恐戰爭』標配的『戰場單向透明』關鍵技術設備。」於平介紹說，黃大年也因此成為行業內的國際著名專家。

航空物探技術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，蘇聯應用了旋轉線圈感應式航磁儀；二戰期間，美國發明了靈敏度更高的磁通門式航磁儀，一開始是為了找潛艇，後來才用於勘探。

各國對於航空物探設備出口都嚴防死守。黃大年在英國時參與對水下潛伏目標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，研發新一代艦載和機載快速移動探測系統。

黃大年回國後的科研工作，被普遍認為對於中國國防意義重大。他回國後與同事們共同努力，使中國物探技術用5年走了發達國家30年的路，研製出自己的高水平儀器，打破了壟斷。一些採用了暫不能透露的前沿技術的設備尚在研發當中，如果成功將使中國在物探領域位居世界前列。

造靈敏儀器難，飛行探測更難

關鍵詞:磁力儀、氦光泵磁力儀、無人機物探

航空物探，也就是用飛機和輪船搭載電、磁、重力儀器，讓它們替人走一條直線，又快又好地完成任務——用黃大年的話說：「坐在機庫里喝咖啡，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。前兩者有點像是安檢用的金屬探測儀。

磁力儀可以測量鐵礦。超導干涉磁力儀，是根據磁場達到一定強度就破壞金屬超導狀態的原理；氦光泵磁力儀，根據的是放置在強磁場中的光源譜線會分化的原理。以上兩種高精度的儀器，在黃大年的組織下，中國近幾年都成功研製出來了。

電測量儀則是讀取地下電阻的變化，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。吉林大學「千人計劃」專家殷長春告訴科技日報記者，這需要大功率發射裝備和靈敏的接收裝備。中國在這一領域進步飛速。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。它測量重力效應變化，繪製出密度分布圖。如果地下有空腔，或者重物，它都能測出來。除了探礦，重力儀還被用於尋找地下工事和古代遺迹。

黃大年（左二）及團隊成員在極寒天氣下進行固定翼無人機試飛（2013年1月20日攝）。

除了組織全國技術力量研製新一代測量儀器，黃大年還與同事們製造出無人機物探平台。聽上去容易，但無人機內多少有磁性物質，飛行一變速或者轉向，都會產生磁場，讓高精度儀器的讀數失去意義。科研人員必須研製補償系統，來抵消這一誤差。無人機太小，不能搭載補償系統硬體，於是就要用軟體來糾正，這要依靠許多次飛行積攢的數據。因此，只有幾個發達國家有本事用無人機做物探。

在黃大年的組織下，無人直升機、無人固定翼飛機和無人飛艇都成功加入了中國航空物探的隊伍。飛艇物探的好處是不太需要動力，所以在無風條件下可以長時間工作。

讓中國鑽向地球更深處

關鍵詞：地球深部探測

黃大年在回國後，領導了中國的「地球深部探測」專項，代號為「SinoProbe-09」。

此前世界強國都有專門的科研項目，向地球深處進軍。美國有「地球透鏡計劃」，通過地震波監測、斷裂帶地層取樣、地殼變形和衛星上的合成孔徑雷達來全面了解地球，這也是引領世界的高水平研究；歐洲也有類似的深部探測計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澱，擁有世界上最深的12000多米的科拉半島鑽孔。

中國在2008年啟動地球深部探測專項前，深反射地震剖面相當於美國的十二分之一，鑽洞深度不到俄羅斯紀錄的一半。中國科學家在找礦、地震預報和地球科學領域都表現平平。

中國的深部探測計劃雄心勃勃，準備建立全國的地球物理參數基準網和地球化學的基準網。在造山帶、油氣盆地和礦區等多種地質下部署了研究點。

黃大年帶領團隊研發了世界上最先進的地學軟體，為深部探測計劃奠定了數據框架。他作為專項的首席科學家，組織全國的技術力量發揮各自所長，幫助中國的深部探測水平一飛衝天，並培養了一支年輕的技術隊伍。