近日，由上海交通大学(xue)自主研制的深海重载作业采矿(kuang)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(cheng)功取回深海多金属结壳与结核，海试(shi)取得圆满成(cheng)功。试(shi)验航(hang)次中(zhong)，“开拓二号”5次探采，创下我国深海采矿(kuang)领(ling)域6项纪录(lu)，技术(shu)性能达到国内领(ling)先、国际先进水(shui)平。这是“国之重器”服务国家海洋强国战略和上海科创中(zhong)心、现代海洋城市建设的一次重大突破。
7月9日，记者在长兴岛的上海长兴海洋实验室，见到了“开拓二号”。它(ta)长6米、宽3米、高2.5米、重14吨(dun)，好(hao)似一台水(shui)下数千米的海底掘进机。
五次下潜深海
大洋海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(kuang)产资源，富含铜、钴、镍(nie)、锰等关键材(cai)料，应用(yong)价值极高。在未(wei)来10年到15年，深海矿(kuang)产资源开发有望取得突破性进展，实现商业化开发利(li)用(yong)。
海试(shi)首席科学(xue)家、上海交通大学(xue)船舶海洋与建筑工程学(xue)院教授杨建民介绍，长期以来，深海采矿(kuang)在国际上存在三大技术(shu)难题：一是矿(kuang)区海底地形异常复杂，装(zhuang)备安全行进困难；二是深海矿(kuang)产赋存形式与物理特性复杂多样，高效开采收集困难；三是深海重载作业装(zhuang)备在海上风浪条(tiao)件下，安全布放回收困难。
这次深海试(shi)验，“开拓二号”在海底多金属结壳与结核矿(kuang)区，连续成(cheng)功完成(cheng)了5次下潜，其(qi)中(zhong)4000米级深度1次，2000米级深度4次，这是国内深海重载作业采矿(kuang)车首次在4000米以下深度的海底开展深海矿(kuang)产资源试(shi)开采试(shi)验。而(er)且，“开拓二号”还展现出强大的海底矿(kuang)岩钻(zuan)进与采集能力(li)，对紧密附着在坚硬矿(kuang)岩上的多金属结壳、浅埋于稀软深海沉积物中(zhong)的多金属结核等不同类(lei)型海底矿(kuang)物进行了高效开采收集，成(cheng)功获得了200多千克的多金属结壳、多金属结核、海底基岩等各类(lei)深海矿(kuang)产样品。
六项研究突破
无(wu)论是坡度达30多度的陡峭海山，还是由高黏性稀软沉积物堆积的海底“滩涂”，“开拓二号”都能顺利(li)行进、爬坡和原(yuan)地回转。据介绍，为了让采矿(kuang)车的行进更(geng)加自由，杨建民团队研发了相关技术(shu)，帮助采矿(kuang)车不需任何人工操控，就能自主感知(zhi)采矿(kuang)环境。采矿(kuang)车的4条(tiao)履带可根据海底实际地形实时调整方向和状(zhuang)态，适(shi)应海底复杂地形行走(zou)需要，这在国内还是首创。
据介绍，“开拓二号”共实现了国内同类(lei)研究的6项突破：首次实现深海重载作业采矿(kuang)车布放作业水(shui)深突破4000米大关，获得了大量多金属结壳、多金属结核等深海矿(kuang)产样品；首创深海复杂海底地形高机动行进技术(shu)，实现在30度以上陡峭海山、深海稀软沉积物等各种复杂海底地形的安全稳定行进；首创深海多矿(kuang)类(lei)复合(he)钻(zuan)采技术(shu)，实现对多金属结壳、多金属结核等不同类(lei)型矿(kuang)石高效开采与收集；首创深水(shui)重载作业智(zhi)能精细控制技术(shu)，形成(cheng)作业路径智(zhi)能规划、跟踪与避障能力(li)，实现深水(shui)厘米级精准(zhun)定位；首创非金属缆深海重载布放回收技术(shu)，安全工作负载等指标位居国内前列；创新深海环境扰动监(jian)测评估技术(shu)，采矿(kuang)车还搭载了环境监(jian)测系统，对海底羽状(zhuang)流生成(cheng)扩散、水(shui)下作业噪声等环境影响情况进行了全面监(jian)测与评估，为我国深海矿(kuang)产资源勘探与绿色环保开采提供了珍贵的一手材(cai)料和数据。
随(sui)船参(can)加海试(shi)的青岛海洋地质研究所深海地质与矿(kuang)产室副(fu)主任黄威表示，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(li)可以把结壳和基岩快速分离开，高效地把结壳矿(kuang)石吸入集矿(kuang)箱。同时，该深海采矿(kuang)车的爬坡和避障能力(li)可以让它(ta)在复杂地形环境下实现多方向进行，从而(er)大范围覆盖结壳矿(kuang)区，提升矿(kuang)石采收率。此外，“开拓二号”连续5天在6级风、4级海况条(tiao)件下作业，成(cheng)功完成(cheng)了多次、连续深海布放、海底作业与提升回收，装(zhuang)备安全性、可靠性得到了检验。
文/徐瑞哲
（解放日报）