五次探采，海底取“寶”

——上海交大“開拓二號”創(chuàng)我國深海采礦多項紀(jì)錄

　　5次探采，創(chuàng)下我國深海采礦領(lǐng)域6項紀(jì)錄，著底4102.8米，成功取回深海多金屬結(jié)殼與結(jié)核。7月9日，記者從上海交通大學(xué)獲悉，該校自主研制的深海重載作業(yè)采礦車工程樣機“開拓二號”，近日順利完成深海試驗航次。這是國內(nèi)深海重載作業(yè)采礦車首次在4000米以深海底開展深海礦產(chǎn)資源試開采試驗，驗證了“開拓二號”技術(shù)性能已達國內(nèi)領(lǐng)先、國際先進水平。

　　“海底地形崎嶇，海況條件比較復(fù)雜，海底采礦裝備不僅需要在這樣的環(huán)境中來去自如，還要具備開采和收集能力，并且能有效回收，其中每個環(huán)節(jié)都要經(jīng)過海試的考驗。”“開拓”系列深海采礦車首席科學(xué)家、上海交通大學(xué)船舶海洋與建筑工程學(xué)院講席教授楊建民告訴記者，長期以來，深海采礦在國際上存在三大技術(shù)難題：一是礦區(qū)海底地形異常復(fù)雜，裝備安全行進困難；二是深海礦產(chǎn)賦存形式與物理特性復(fù)雜多樣，高效開采收集困難；三是深海重載作業(yè)裝備在海上風(fēng)浪條件下，安全布放回收困難。

　　此次深海試驗，“開拓二號”在海底多金屬結(jié)殼與結(jié)核礦區(qū)連續(xù)成功完成5次下潛，其中4000米級深度1次，2000米級深度4次，采礦車分別達到了1802.4米、1929.9米、1955.8米、2048.5米和4102.8米等深海海底?！伴_拓二號”還展現(xiàn)出強大的海底礦巖鉆進與采集能力，對緊密附著在堅硬礦巖上的多金屬結(jié)殼、淺埋于稀軟深海沉積物中的多金屬結(jié)核等不同類型海底礦物進行了高效開采收集，成功獲得200多公斤的多金屬結(jié)殼、多金屬結(jié)核、海底基巖等各類深海礦產(chǎn)樣品。

　　為了讓“開拓二號”的行進更加自由，團隊研發(fā)了相關(guān)技術(shù)，不需人工操控，就可自主感知采礦環(huán)境，四條履帶能夠根據(jù)海底實際地形實時調(diào)整方向和狀態(tài)，適應(yīng)海底復(fù)雜地形行走的需要，這在國內(nèi)是首創(chuàng)。據(jù)介紹，“開拓二號”的研發(fā)，已實現(xiàn)國內(nèi)同類研究的6個“突破”：首次實現(xiàn)深海重載作業(yè)采礦車布放作業(yè)水深突破4000米大關(guān)，達到4102.8米，并獲得大量多金屬結(jié)殼、多金屬結(jié)核等深海礦產(chǎn)樣品；首創(chuàng)深海復(fù)雜海底地形高機動行進技術(shù)，實現(xiàn)30度以上陡峭海山、深海稀軟沉積物等各種復(fù)雜海底地形的安全、穩(wěn)定行進；首創(chuàng)深海多礦類復(fù)合鉆采技術(shù)，實現(xiàn)對多金屬結(jié)殼、多金屬結(jié)核等不同類型礦石高效開采與收集；首創(chuàng)深水重載作業(yè)智能精細控制技術(shù)，形成作業(yè)路徑智能規(guī)劃、跟蹤與避障能力，實現(xiàn)深水厘米級精準(zhǔn)定位；首創(chuàng)非金屬纜深海重載布放回收技術(shù)，實現(xiàn)4100米水深重載裝備布放回收，安全工作負載等指標(biāo)位居國內(nèi)前列；創(chuàng)新深海環(huán)境擾動監(jiān)測評估技術(shù)，采礦車還搭載了環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，對海底羽狀流生成擴散、水下作業(yè)噪聲等環(huán)境影響情況進行了全面監(jiān)測與評估，為我國深海礦產(chǎn)資源勘探與綠色環(huán)保開采提供了珍貴的一手材料和數(shù)據(jù)。

　　“2013年，國外深海采礦裝備研發(fā)已達到一定水平，但是國內(nèi)相關(guān)研發(fā)還沒有完全起步，急需填補空白。”從最初的一個設(shè)想，到蔚藍大海的海試，楊建民帶著團隊主動對接國家重大戰(zhàn)略需求，一干就是十年。2021年，團隊研制的深海重載作業(yè)采礦車“開拓一號”海試成功，標(biāo)志著我國深海重載作業(yè)采礦車研發(fā)向工程化、智能化邁出了重要一步。在此基礎(chǔ)上，團隊成功研制“開拓二號”采礦車，設(shè)計作業(yè)水深6000米，具備深海多金屬結(jié)殼、多金屬結(jié)核與深海硫化物等多類型礦產(chǎn)綜合開采能力，實現(xiàn)了上海交通大學(xué)深海重載作業(yè)技術(shù)與裝備譜系化發(fā)展。

　　隨著新興行業(yè)對稀有金屬的巨大需求，深海礦產(chǎn)資源合理開發(fā)是未來推動民生、資源、科技、經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。記者了解到，上海是海洋工程裝備科技創(chuàng)新重鎮(zhèn)，也是全國唯一集船舶海工研發(fā)、制造、驗證試驗和港機建造的城市，產(chǎn)業(yè)鏈較為完整、產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)優(yōu)勢突出，擁有一批致力于深海資源開采的科研創(chuàng)新資源，研發(fā)優(yōu)勢突出。近年來，上海市發(fā)改委不斷加強重大科研項目的組織策劃，布局一批重大科研項目，支持優(yōu)勢研發(fā)單位開展深海資源開采關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)，加快形成具有自主知識產(chǎn)權(quán)的創(chuàng)新成果。