小伙伴们听说过钻探吗？见过钻探施工吗？它看似离我们很遥远，其实就在身边，各类工程施工前的工程勘察钻探，吃水不忘打井的水文钻探，被誉为“工业血脉”的石油钻探等等。钻探作为地质研究、资源调查和科学探测等领域的关键技术，是目前唯一能够直接获取地下实物信息的手段，其用途之广、之大超出很多人的想象，它不仅能“入地”，还能“上天、下海、登极”。
1999年初，国家科委为推动“九五”科学技术的发展，提出了“上天、入地、下海、登极”的八字方针，这八字方针刚一发布，我国探矿工程专业奠基人之一的刘广志院士就高瞻远瞩地指出“上天、入地、下海、登极”四大领域都要动用探矿工程来获取外星球、地球深处、海底洋底、冰川冰层冻土带的固体、流态、液态、气态的岩心、岩屑、冰心、冰晶等各类样品，从中提取出各种地质、生物、生态信息等。
上天之月球表层钻探
2004年国家正式启动探月计划，并被命名为“嫦娥工程”，嫦娥五号首次成功采集并带回岩样。月球表层钻探采用的是螺旋干钻法，需克服了月球低重力、设备有限的动力、能源和质量大小及无人操作、地层条件位置和信息延迟等等各类难题，可采取月面以下深2m的岩屑样，且保持地层层序不变。月球资源的勘探和开发有望创造一系列重大科学成果，为人类加深认知月球乃至宇宙提供了新机遇，将引领我国在月球资源利用、空间科学前沿探索和基础性研究领域进入世界先进行列。
图1 月球钻探示意图
入地之大陆科学钻探
中国大陆科学钻探工程作为我国“九五”国家重大科学工程项目，1997年6月获国家科技领导小组批准，1999年9月获国家计委批准，选址江苏省东海县。该工程是我国有史以来最深的科学钻井，也是当前正在实施的国际大陆科学钻探计划20多个项目中最深的科学钻井。项目利用具有自主知识产权、世界首创的“螺杆马达-液动锤-金刚石取心钻进技术”，克服高温、高压、高地应力等环境挑战，首次在坚硬的结晶岩中成功钻进5158米，取得了5118.2米的岩心和气流体样品。2024年3月，我国首口设计井深超万米的科探井——深地塔科1井钻探深度突破10000米，刷新亚洲最深直井纪录，标志着我国万米钻探系列技术步入世界前列。
图2 大陆科学钻探——松科二井完井现场
下海之深海钻探
大洋钻探计划(Ocean Drilling Program，ODP)是1985年至2003年实施的，通过钻探取得的岩心来研究大洋地壳的组成、结构以及形成演化历史的国际科学合作钻探计划，大洋钻探计划于2003年转入综合大洋钻探(IODP)的新阶段。我国1998年正式加入ODP计划，成为ODP历史上第一个"参与成员"。1999年就成功实施了南海第一次大洋钻探，探索季风气候演变的历史。2021年4月，我国首台“海牛Ⅱ号”海底大孔深保压取芯钻机系统，在海底成功下钻231米，刷新了世界海底钻机钻探深度新纪录。2023年年底，中国人自己的大洋钻探船“梦想号”完成首次试航，2024年4月进入调试和内装阶段，“梦想号”设计钻探深度11000米，有望钻穿地壳、抵达地幔，探索更深的海底世界。
图3 大洋钻探船“梦想号”首次试航
登极之极地钻探
上世纪80年代，我国在极地钻探技术方面还是空白。到了90年代，为了进行冰川和冰盖取样，我国引进了国外的浅层冰钻装备。到本世纪初，我国才开始计划在南极开展深冰芯钻探。极地科学钻探的地层多为冰层，与坚硬的岩石地层相比，冰层更脆，这对钻探工艺与装备提出了不同需求。此外，极地地区地理条件特殊，带来极地运输和后勤保障方面的困难，对钻探装备的性能和重量提出了新要求。经过约15年持续努力，我国研发了系列极地冰钻装备，某些钻探工艺和方法达到国际先进水平，并在中国第35次南极科学考察中首次获取南极冰下基岩岩心。
