原標題：實現(xiàn)多項技術“首創(chuàng)”，國內深海重載作業(yè)采礦車海試水深首破4000米

　　4102.8米!“開拓二號”滿載而歸

　　從西太平洋采回200多公斤深海礦產樣品，由上海交通大學自主研制的深海重載作業(yè)采礦車工程樣機“開拓二號”近日回到了它的“出生地”——上海長興海洋實驗室。

　　在6月22日至26日的海試中，“開拓二號”以多項首創(chuàng)技術，順利實現(xiàn)了國內深海重載作業(yè)采礦車布放作業(yè)水深4000米大關的首次突破，最大下潛深度達4102.8米。

　　在昨天由市政府新聞辦聯(lián)合市發(fā)改委、市科委、上海交大舉辦的集體采訪活動中，相關負責人介紹了這一重大成果。

　　成功帶回200多公斤深海礦產樣品

　　在《西游記》神話中，孫悟空在東海龍宮取得了鎮(zhèn)海神鐵如意金箍棒。在現(xiàn)實中的大洋海底，真的蘊藏著多金屬結核、富鈷結殼，以及多金屬硫化物等豐富礦產資源。僅太平洋底就蘊藏著約30億噸鈷，相當于陸地儲量的3000倍。

　　據(jù)國際能源署預估，到2030年，全球對鈷的需求量將比目前高出10倍，甚至可達25倍。當下，歐盟及日本、加拿大等國已競相開展海底采礦關鍵核心技術與裝備研發(fā)。據(jù)預測，深海礦產資源開發(fā)有望在未來10至15年取得突破性進展，實現(xiàn)商業(yè)化開發(fā)利用。

　　我國擁有面積相當于3個渤海的5塊國際海底礦區(qū)專屬勘探權和開采優(yōu)先權。然而，勘探權也有“保質期”，因此盡快掌握開發(fā)技術，形成開發(fā)能力至關重要。

　　“海底地形崎嶇，海況條件又相當復雜，海底采礦裝備需要在伸手不見五指的漆黑環(huán)境中具備開采、收集和回收能力，每個環(huán)節(jié)的實現(xiàn)都十分不易?！薄伴_拓”系列深海采礦車首席科學家、上海交通大學船舶海洋與建筑工程學院教授楊建民介紹說，為此，“開拓二號”在技術上實現(xiàn)了多項突破，包括首創(chuàng)深海復雜海底地形高機動行進技術、首創(chuàng)深海多礦類復合鉆采技術、首創(chuàng)深水重載作業(yè)智能精細控制技術、首創(chuàng)非金屬纜深海重載布放回收技術，并創(chuàng)新了深海環(huán)境擾動監(jiān)測評估技術。

　　經過周密的前期準備，今年6月，“開拓二號”向位于西太平洋的多金屬結殼和結核海區(qū)發(fā)起進軍。海試期間，“開拓二號”在海底多金屬結殼與結核礦區(qū)連續(xù)成功完成了5次下潛，其中2000米級深度4次，4000米級深度1次，最大下潛深度達4102.8米。

　　這是國內深海重載作業(yè)采礦車在4000米深海底部首次開展的深海礦產資源試開采試驗。經此一役，“開拓二號”成功帶回了200多公斤的多金屬結殼、多金屬結核、海底基巖等各類深海礦產樣品。

　　“硬”山“軟”灘上均行走自如

　　長6米、寬3米、高2.5米，車前裝備有一根巨大的鉆頭，單從外觀看，“開拓二號”就是一臺“平平無奇”的采礦車。但如將其放入海底，無論是坡度達30多度的陡峭海山，還是由高黏性稀軟沉積物堆積的海底“灘涂”，“開拓二號”都能如履平地——秘訣就在它的四條履帶上。

　　楊建民介紹，“開拓二號”的每條履帶都能自主根據(jù)海底實際地形實時調整方向和狀態(tài)，無需任何人工操控，定位精度可達厘米級。而且，一旦遇到爬不過去的障礙物，它就會選擇繞過。

　　在不同地形都能如履平地的能力，讓“開拓二號”具備了“多礦聯(lián)采”的獨門絕技。隨船參加海試的青島海洋地質研究所深海地質與礦產室副主任黃威表示，對附著在斜坡基巖上的多金屬結殼，“開拓二號”的切削能力可將結殼與基巖快速分離，并把結殼礦石高效地吸入集礦箱；對半埋在稀軟的海底灘涂里的多金屬結核，它又能將其挖出。

　　此外，采礦車的布放與回收也是深海采礦的難點?！伴_拓二號”在空氣中重14噸，水中重近6噸，如果用傳統(tǒng)鋼制復合纜繩進行布放，僅纜繩重量就會超過10噸，整個布放系統(tǒng)將不堪重負。團隊成員、上海交通大學船舶海洋與建筑工程學院副教授劉明月介紹，團隊用纖維纜繩取代了鋼制纜繩，“每千米纖維纜繩在水下僅重一噸，大大降低了負載強度”。

　　三代船海人，十年“開拓”路

　　“2013年，國外深海采礦裝備研發(fā)早已經達到了一定水平，但國內相關研發(fā)尚未完全起步。當時，我覺得，在深海探采這方面，中國需要填補空白?！睆淖畛跻粋€設想，到遠涉大洋的海試，楊建民一干就是十年。

　　主動對接國家重大戰(zhàn)略需求，楊建民帶領團隊先后成功研制了深海重載作業(yè)采礦車“開拓一號”與“開拓二號”。其中，深海采礦車“開拓一號”于2021年成功實現(xiàn)了1305米深海試驗。不久前，“開拓二號”則在4級海況、6級風的惡劣條件下完成5次探采，證實已具備深海多金屬結殼、多金屬結核與深海硫化物等多類型礦產綜合開采能力，技術性能達到國內領先、國際一流水平。

　　更令楊建民欣慰的是，他用十年組建了一支由三代上海交大師生組成的多學科交叉攻堅團隊，平均年齡只有32歲。十年前的趙國成，還只是上海交大船舶海洋與建筑工程學院的一名研究生。在導師楊建民的影響下，他堅定地選擇了深海采礦作為自己的研究方向，“僅控制履帶就需要工程、技術、機械、動力、材料等多學科的交叉融合，我在這個團隊中學到了很多”。

　　2021年獲批新型研發(fā)機構的上海長興海洋實驗室是“開拓”系列采礦車的重要研制基地。該實驗室負責人、中國工程院院士林忠欽表示，上海長興海洋實驗室是為服務海洋強國戰(zhàn)略而打造的海洋裝備領域的“研究特區(qū)”，也是海洋工程和海洋學科的多元化合作平臺。未來，實驗室將瞄準更高目標，為研制功能更強大的海洋裝備提供依托。