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李予国:搏风击浪铸利器 振兴我国的海洋科技事业

发布时间:2021-09-10

来源:省科协调宣部

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深水油气资源一直以来均是国际能源争夺的焦点,但因其勘探投资大、风险高,迫切需要研发深水油气勘探的新技术、新装备。海洋可控源电磁法作为一种新的海洋地球物理勘探技术,可有效识别油气储层,提高钻井成功率,降低勘探成本。该技术还可以应用于海底天然气水合物和海底多金属结核勘探和洋中脊、岩石圈、俯冲带等深部结构探测以及海洋国防。针对海洋资源勘探和海洋科学研究需求,如何激发大功率的可控源电磁发射信号获得较高信噪比电磁信号、如何采集深海海底深部微弱电磁信号以及如何处理、解释海洋和海底深部的电磁场资料,如何充分发挥海洋电磁技术潜在的应用价值均是亟待攻关解决的关键科学技术问题。

以国家之所急指引科研方向,重点突破关键核心技术

自1996年至2010年,李予国一直在欧美知名大学和研究所从事电磁测深前沿领域的研究,取得了一系列创新性成果,掌握了国际先进的海洋电磁探测技术。所研究成果并获得了国际上权威专家的广泛认可,国际知名专家为此也给出了高度评价,被认为取得了“地球电磁学研究中应用数学和数值数学前沿的标志性成果”。在那时,我国海洋电磁技术落后,且仅有美国、英国等欧美发达国家掌握了海洋电磁探测装备的核心技术并实现了商业化,然而,他们仅提供技术服务,而不出售勘探装备。此外,海洋电磁勘探系统中的关键器件,如海洋电场、磁场传感器,属于禁止向中国出口的技术产品。李予国深知先进的海洋探测技术对国家实施海洋战略的重要性,为打破对中国的技术垄断,不甘心西方技术垄断,李予国抱着为祖国科技贡献自己一份力量的决心,李予国留德、留美13年后放弃了在美国加州大学(圣地亚哥)Scripps海洋所的科学家职务,毅然返回祖国,于2010年作为“筑峰人才”引进并工作于中国海洋大学。

我国海洋电磁技术研究起步较晚,该技术的研发工作相当滞后,一直没有可用于深海油气勘探的仪器设备和相应的资料处理和解释方法技术。因而,我们急需加快开展海洋电磁技术研究、发展具有自主知识产权的海洋油气探测技术。为了掌握海洋电磁核心技术,研发自主产权的测量装备,他回国后与学校地质、信息、工程等领域的专家学者经过充分沟通,组织了海底电磁采集站研发团队。2010年起,中国海洋大学李予国率团队研发自主知识产权的海底电磁采集站。2015年6月,李予国团队研发的海底电磁采集站(OBEM)在我国南部海域成功完成4000米级海底大地电磁数据采集试验,之后在2017、2021年分别在4500以上海域完成了大地电磁观测。

海底电磁采集站从2014年5月研制出第一台样机到现在已经经过数十次的海试,从浅水一直到4500米水深的海域都留下了海大海洋电磁装备的足迹,从近海到深远海的一路征程见证了海洋电磁装备的发展。记得第一次南海海试,正好遇到南海海域好几次大浪涌,研发团队的成员几乎都被浪涌晃吐了,但是每一位参试老师仍然都坚守岗位,为了获得高质量的试验数据而坚持着那份属于中国海洋科技工作者的那份使命。不过再怎么辛苦,每当海试成功后,大家觉得无论多么艰辛的付出都是非常值得的,每次海试的成功都在验证着海底电磁采集站在深海环境下各项性能和功能指标,每每更让团队人员特别欣慰、更让李予国欣慰的是,采集器的电磁数据记录仪、框架设计、释放机构、回收信标、电场传感器均具有自主知识产权。

中国海洋大学研制的海底电磁采集站(OBEM)成功完成4000米海试,标志着中国海洋大学海洋电磁探测技术与装备研制取得重大突破性进展,填补了我国在这一方面的空白,使我国海洋电磁装备研制达到国际先进水平,成为继美国、德国和日本之后 第四个有能力在 水深超过3000米以上海域进行海洋电磁场测量和研究的国家。2015年我国率先实现水下电流逆变系统突破1000安培大电流发射,创新性地提出新型高效能发射天线技术,实现了关键技术突破,达到世界先进水平,主持成功完成我国首条深海可控源电磁探测剖面,填补了国内大功率深海可控源电磁探测的空白。

瞄准国际前沿学术领域,筹建学科交叉创新团队

2010年回国前,李予国只是觉得国内应该尽早启动这方面的工作,不要被国外落的太远,可是没想到后来我竟然成为国内海洋电磁研究队伍中的一员。李予国一直有一种教书育人的情怀,总想培养几个好学生;再就是不甘心欧美国家在海洋电磁技术领域对我国进行技术封锁。在这两方面的驱使下,2009年,李予国开始着手办理回国事宜。面对国内多所高校和研究机构抛出的橄榄枝,他最终选择了自己的母校,位于青岛的中国海洋大学。在学校和学院的大力支持下,以及师友们的帮助,回国后,他很快构建了自己的实验室。场地有了,计算机等基础设备也有了,可是搞研究的人去哪儿找,在组建团队上,李予国犯了愁。

李予国深知科技竞争力的核心动力是人才。海大在海洋地质、地震勘探等领域的研究已经十分成熟完善,但是在电法勘探领域却少有人涉猎,更不必说在国内刚刚起步的海洋电磁技术方向了。从事海洋电磁技术研究首先要有这方面的硬件设备,但欧美对中国进行严密的技术封锁,只提供技术服务,不提供相应设备出口服务,研究工作也就无从谈起。回国前,他曾希望Scripps的同事,把以前使用过的传感器送给一个带回国,都被他们拒绝了。面对此种境地,只能走自主研发的道路,但长期以来在地球物理领域李予国主要从事数值模拟算法和资料解释方法的研究,谈及硬件制造也是知之甚少。如此以来,他就需要多个学科的人才,来组建一支交叉融合、协同创新的团队。

2010年春的一个夜晚,在青岛市江西路上的一家茶馆里,来自中国海洋大学不同学科领域的多位专家学者聚在了一起,他们大都与李予国素未谋面,此行便是专程来听他讲述海洋电磁技术研究的意义与前景的。“这是一个全新的领域,之前我从未接触过,心里没底。当时我并没有直接答应他要和他一起从事这方面的研究。”谈起那晚的“茶馆会谈”亓夫军教授对于自己当年内心的那份担忧记忆犹新。在研读了相关学术资料,搞清了海洋电磁技术的相关原理和应用前景之后,再加上李予国回国干事创业的精神的鼓舞与感召,这位与李予国年龄相仿的科研人员欣然加入了这一团队。

“当时,王建国教授是我们团队的负责人,即将面临退休,他本可以不用这么辛苦,冒这么大风险去接这样一个难度极大的项目,但为了团队的发展,他还是毅然决定带着我们去奋斗一次。”工程学院黎明教授说。工程学院王建国教授团队承担采集电路设计、王树杰教授团队负责数据记录仪舱体设计加工,材料科学与工程学院戴金辉教授团队负责中性浮力发射天线,信息学院亓夫军教授团队负责电流发射系统,李予国带领裴建新等青年教师进行方法研究……很快一个分工明确、学科交叉的精英团队便组建了起来。离开母校十多年,尽管办学环境发生了翻天覆地的变化,但是优良的文化没有变,干事创业的氛围依然在。

项目组自主研发的大功率水下电流发射系统创新:十一年磨一剑,铸就探海“神器”有了实验室,组建了学科交叉的创新团队,还需依托良好的项目才能开展研究工作。早在2007年前后,李予国就开始思考回国后的研究工作如何铺开了。2010年,其正式加盟中国海洋大学后,在学校、山东省、中国地质调查局和国家自然科学基金委等多方的支持下,拉开了中国海洋大学“海洋可控源电磁勘探系统”研发及应用研究的大幕。随着国家863计划、国家自然科学基金重点项目、国家重点研发计划项目、山东省科技发展计划、山东省重点研发计划重大科技创新工程项目、国土资源部重大专项等一系列项目的获批,这个年轻而充满实力的团队便开始了在海洋电磁探测这条道路上的创新探索征程。如今,这支在中国海洋大学具有鲜明综合研究特色、多学科交叉融合的创新研发团队正积极活跃在不同学科的科研一线,为实现更新、更高的科研目标,为振兴我国的海洋科技事业砥砺前行。

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