近日，由上海交通大学自主研制的深(shen)海重(zhong)载作业采矿车工程样(yang)机“开(kai)拓二(er)号”搭乘“向(xiang)阳(yang)红03”号科考船，在(zai)西太(tai)平洋着(zhe)底4102.8米(mi)，成功取回深(shen)海多金属结(jie)壳与结(jie)核，海试(shi)取得圆满成功。试(shi)验航次中，“开(kai)拓二(er)号”5次探采，创下我(wo)国深(shen)海采矿领域6项纪录，技(ji)术性能(neng)达到国内领先、国际(ji)先进水平。这是“国之重(zhong)器”服(fu)务国家海洋强国战略和上海科创中心、现代海洋城市建设的一次重(zhong)大突破。
7月9日，记者在(zai)长兴岛的上海长兴海洋实(shi)验室，见到了(le)“开(kai)拓二(er)号”。它(ta)长6米(mi)、宽3米(mi)、高2.5米(mi)、重(zhong)14吨(dun)，好(hao)似一台(tai)水下数千米(mi)的海底掘进机。
五次下潜深(shen)海
大洋海底蕴藏(cang)着(zhe)丰富的多金属结(jie)核、富钴(gu)结(jie)壳和多金属硫化物等矿产资源，富含铜、钴(gu)、镍、锰等关键材料，应用价值极高。在(zai)未来10年到15年，深(shen)海矿产资源开(kai)发有望取得突破性进展，实(shi)现商(shang)业化开(kai)发利(li)用。
海试(shi)首席科学家、上海交通大学船舶海洋与建筑(zhu)工程学院教授杨建民介绍，长期以来，深(shen)海采矿在(zai)国际(ji)上存在(zai)三大技(ji)术难题：一是矿区海底地形异常(chang)复杂，装备安全行进困难；二(er)是深(shen)海矿产赋存形式与物理(li)特性复杂多样(yang)，高效开(kai)采收集(ji)困难；三是深(shen)海重(zhong)载作业装备在(zai)海上风浪条件下，安全布放回收困难。
这次深(shen)海试(shi)验，“开(kai)拓二(er)号”在(zai)海底多金属结(jie)壳与结(jie)核矿区，连续(xu)成功完成了(le)5次下潜，其中4000米(mi)级深(shen)度1次，2000米(mi)级深(shen)度4次，这是国内深(shen)海重(zhong)载作业采矿车首次在(zai)4000米(mi)以下深(shen)度的海底开(kai)展深(shen)海矿产资源试(shi)开(kai)采试(shi)验。而且，“开(kai)拓二(er)号”还展现出强大的海底矿岩钻进与采集(ji)能(neng)力，对紧(jin)密附着(zhe)在(zai)坚硬矿岩上的多金属结(jie)壳、浅埋(mai)于稀软深(shen)海沉积(ji)物中的多金属结(jie)核等不同(tong)类型海底矿物进行了(le)高效开(kai)采收集(ji)，成功获得了(le)200多千克的多金属结(jie)壳、多金属结(jie)核、海底基岩等各类深(shen)海矿产样(yang)品。
六项研究突破
无论是坡度达30多度的陡峭海山，还是由高黏(nian)性稀软沉积(ji)物堆积(ji)的海底“滩涂”，“开(kai)拓二(er)号”都能(neng)顺利(li)行进、爬(pa)坡和原地回转(zhuan)。据介绍，为了(le)让(rang)采矿车的行进更加自由，杨建民团(tuan)队(dui)研发了(le)相关技(ji)术，帮(bang)助采矿车不需任何人工操控，就能(neng)自主感知采矿环境。采矿车的4条履(lu)带可(ke)根据海底实(shi)际(ji)地形实(shi)时调(diao)整方向(xiang)和状态(tai)，适应海底复杂地形行走需要，这在(zai)国内还是首创。
据介绍，“开(kai)拓二(er)号”共实(shi)现了(le)国内同(tong)类研究的6项突破：首次实(shi)现深(shen)海重(zhong)载作业采矿车布放作业水深(shen)突破4000米(mi)大关，获得了(le)大量多金属结(jie)壳、多金属结(jie)核等深(shen)海矿产样(yang)品；首创深(shen)海复杂海底地形高机动行进技(ji)术，实(shi)现在(zai)30度以上陡峭海山、深(shen)海稀软沉积(ji)物等各种复杂海底地形的安全稳定行进；首创深(shen)海多矿类复合钻采技(ji)术，实(shi)现对多金属结(jie)壳、多金属结(jie)核等不同(tong)类型矿石高效开(kai)采与收集(ji)；首创深(shen)水重(zhong)载作业智(zhi)能(neng)精细控制技(ji)术，形成作业路径智(zhi)能(neng)规划、跟踪与避障能(neng)力，实(shi)现深(shen)水厘米(mi)级精准定位；首创非金属缆深(shen)海重(zhong)载布放回收技(ji)术，安全工作负载等指标位居国内前列；创新深(shen)海环境扰动监测评估技(ji)术，采矿车还搭载了(le)环境监测系统，对海底羽状流生成扩散、水下作业噪声等环境影响情况进行了(le)全面监测与评估，为我(wo)国深(shen)海矿产资源勘探与绿(lu)色环保开(kai)采提供(gong)了(le)珍贵的一手材料和数据。
随船参加海试(shi)的青岛海洋地质研究所深(shen)海地质与矿产室副主任黄威表示，针对附着(zhe)在(zai)斜坡基岩之上的多金属结(jie)壳，“开(kai)拓二(er)号”的切削能(neng)力可(ke)以把结(jie)壳和基岩快(kuai)速分离开(kai)，高效地把结(jie)壳矿石吸入集(ji)矿箱。同(tong)时，该深(shen)海采矿车的爬(pa)坡和避障能(neng)力可(ke)以让(rang)它(ta)在(zai)复杂地形环境下实(shi)现多方向(xiang)进行，从而大范围覆盖结(jie)壳矿区，提升矿石采收率。此外，“开(kai)拓二(er)号”连续(xu)5天在(zai)6级风、4级海况条件下作业，成功完成了(le)多次、连续(xu)深(shen)海布放、海底作业与提升回收，装备安全性、可(ke)靠性得到了(le)检验。
文/徐瑞哲
（解放日报）