近日(ri)，由上海(hai)交通大学自主(zhu)研制的深海(hai)重载作业采(cai)矿车工程样机“开拓二号”搭乘“向阳红03”号科考船，在西太平洋着底4102.8米，成功取回(hui)深海(hai)多金属结壳与结核，海(hai)试取得圆满成功。试验航次中，“开拓二号”5次探采(cai)，创下我国深海(hai)采(cai)矿领域6项纪录，技术性能达到国内领先、国际(ji)先进水平。这是“国之重器”服务(wu)国家海(hai)洋强国战略和上海(hai)科创中心、现代海(hai)洋城市(shi)建设的一次重大突破。
7月9日(ri)，记者(zhe)在长兴岛的上海(hai)长兴海(hai)洋实验室，见(jian)到了“开拓二号”。它长6米、宽3米、高2.5米、重14吨，好似一台水下数千米的海(hai)底掘进机。
五次下潜深海(hai)
大洋海(hai)底蕴藏着丰富的多金属结核、富钴结壳和多金属硫化物等矿产资源，富含铜、钴、镍、锰等关键材(cai)料，应用价值极高。在未来10年到15年，深海(hai)矿产资源开发有望取得突破性进展，实现商业化开发利用。
海(hai)试首席科学家、上海(hai)交通大学船舶海(hai)洋与建筑工程学院教授(shou)杨建民介绍，长期以来，深海(hai)采(cai)矿在国际(ji)上存在三大技术难题：一是矿区海(hai)底地形(xing)异(yi)常复杂，装备安全行进困难；二是深海(hai)矿产赋存形(xing)式与物理特性复杂多样，高效开采(cai)收集困难；三是深海(hai)重载作业装备在海(hai)上风浪(lang)条件下，安全布放回(hui)收困难。
这次深海(hai)试验，“开拓二号”在海(hai)底多金属结壳与结核矿区，连续成功完(wan)成了5次下潜，其中4000米级深度1次，2000米级深度4次，这是国内深海(hai)重载作业采(cai)矿车首次在4000米以下深度的海(hai)底开展深海(hai)矿产资源试开采(cai)试验。而且，“开拓二号”还(hai)展现出(chu)强大的海(hai)底矿岩钻进与采(cai)集能力，对紧密附着在坚硬矿岩上的多金属结壳、浅埋于稀软深海(hai)沉积物中的多金属结核等不同类型海(hai)底矿物进行了高效开采(cai)收集，成功获得了200多千克的多金属结壳、多金属结核、海(hai)底基岩等各类深海(hai)矿产样品。
六(liu)项研究突破
无论是坡度达30多度的陡峭海(hai)山，还(hai)是由高黏(nian)性稀软沉积物堆(dui)积的海(hai)底“滩(tan)涂”，“开拓二号”都能顺利行进、爬坡和原地回(hui)转。据介绍，为了让采(cai)矿车的行进更加(jia)自由，杨建民团队研发了相关技术，帮助采(cai)矿车不需任何人工操控，就能自主(zhu)感知采(cai)矿环境。采(cai)矿车的4条履带可根据海(hai)底实际(ji)地形(xing)实时调整方向和状态，适应海(hai)底复杂地形(xing)行走(zou)需要，这在国内还(hai)是首创。
据介绍，“开拓二号”共(gong)实现了国内同类研究的6项突破：首次实现深海(hai)重载作业采(cai)矿车布放作业水深突破4000米大关，获得了大量(liang)多金属结壳、多金属结核等深海(hai)矿产样品；首创深海(hai)复杂海(hai)底地形(xing)高机动(dong)行进技术，实现在30度以上陡峭海(hai)山、深海(hai)稀软沉积物等各种复杂海(hai)底地形(xing)的安全稳定行进；首创深海(hai)多矿类复合钻采(cai)技术，实现对多金属结壳、多金属结核等不同类型矿石高效开采(cai)与收集；首创深水重载作业智能精细控制技术，形(xing)成作业路径智能规划、跟(gen)踪(zong)与避障能力，实现深水厘米级精准定位；首创非金属缆(lan)深海(hai)重载布放回(hui)收技术，安全工作负载等指标位居国内前列；创新深海(hai)环境扰动(dong)监测评估技术，采(cai)矿车还(hai)搭载了环境监测系统，对海(hai)底羽(yu)状流生成扩散、水下作业噪声(sheng)等环境影响情(qing)况进行了全面(mian)监测与评估，为我国深海(hai)矿产资源勘(kan)探与绿色环保开采(cai)提供了珍贵的一手材(cai)料和数据。
随船参加(jia)海(hai)试的青岛海(hai)洋地质研究所深海(hai)地质与矿产室副主(zhu)任黄(huang)威表示，针对附着在斜坡基岩之上的多金属结壳，“开拓二号”的切削能力可以把结壳和基岩快(kuai)速分离开，高效地把结壳矿石吸入集矿箱(xiang)。同时，该深海(hai)采(cai)矿车的爬坡和避障能力可以让它在复杂地形(xing)环境下实现多方向进行，从而大范围覆盖结壳矿区，提升矿石采(cai)收率。此外，“开拓二号”连续5天在6级风、4级海(hai)况条件下作业，成功完(wan)成了多次、连续深海(hai)布放、海(hai)底作业与提升回(hui)收，装备安全性、可靠性得到了检(jian)验。
文/徐瑞哲(zhe)
（解放日(ri)报(bao)）