人民網上海7月9日電 （記者王文娟）著底4102.8米，取回深海多金屬結殼與結核，近日，由上海交通大學自主研制的深海重載作業採礦車工程樣機“開拓二號”，在完成深海試驗航次后，搭乘“向陽紅03”號科考船返回廈門，海試取得成功。此次海試，“開拓二號”5次探採，創下了我國深海採礦領域的6項紀錄，技術性能達到國內領先、國際先進水平。

4102.8米！“開拓二號”創我國深海採礦多項紀錄

“海底地形崎嶇，海況條件比較復雜，海底採礦裝備不僅需要在這樣的環境中來去自如，還要具備開採和收集能力，並且能有效地回收，這其中的每一個環節，都要經過海試的考驗。”海試首席科學家、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，長期以來，深海採礦在國際上存在三大技術難題：一是礦區海底地形異常復雜，裝備安全行進困難﹔二是深海礦產賦存形式與物理特性復雜多樣，高效開採收集困難﹔三是深海重載作業裝備在海上風浪條件下，安全布放回收困難。

這次深海試驗，“開拓二號”在海底多金屬結殼與結核礦區，連續成功完成了5次下潛，其中4000米級深度1次，2000米級深度4次，採礦車分別達到了1802.4米、1929.9米、1955.8米、2048.5米和4102.8米等深海海底，這是國內深海重載作業採礦車首次在4000米以深海底開展深海礦產資源試開採試驗。並且，“開拓二號”還展現出了強大的海底礦岩鑽進與採集能力，對緊密附著在堅硬礦岩上的多金屬結殼、淺埋於稀軟深海沉積物中的多金屬結核等不同類型海底礦物進行了高效開採收集，成功獲得了200多公斤的多金屬結殼、多金屬結核、海底基岩等各類深海礦產樣品。

據團隊介紹，“開拓二號”的研發，共實現了國內同類研究的6個“突破”：首次實現深海重載作業採礦車布放作業水深突破4000米大關，達到4102.8米，並獲得了大量多金屬結殼、多金屬結核等深海礦產樣品﹔首創深海復雜海底地形高機動行進技術，實現30度以上陡峭海山、深海稀軟沉積物等各種復雜海底地形的安全、穩定行進﹔首創深海多礦類復合鑽採技術，實現對多金屬結殼、多金屬結核等不同類型礦石高效開採與收集﹔首創深水重載作業智能精細控制技術，形成作業路徑智能規劃、跟蹤與避障能力，實現深水厘米級精准定位﹔首創非金屬纜深海重載布放回收技術，實現4100米水深重載裝備布放回收，安全工作負載等指標位居國內前列﹔創新深海環境擾動監測評估技術，採礦車還搭載了環境監測系統，對海底羽狀流生成擴散、水下作業噪聲等環境影響情況進行了全面監測與評估，為我國深海礦產資源勘探與綠色環保開採提供了珍貴的一手材料和數據。

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，“開拓二號”具備高效、穩定地採集深海多金屬結殼礦石的能力，針對附著在斜坡基岩之上的多金屬結殼，它的切削能力可以把結殼和基岩快速分離開，高效地把結殼礦石吸入集礦箱。此外，該深海採礦車的爬坡和避障能力可以讓它在復雜地形環境下實現多方向進行，從而大范圍覆蓋結殼礦區，提升礦石採收率。同時，深海採礦車的布放與回收是一個技術難點。“開拓二號”連續5天在6級風、4級海況條件下作業，成功完成了多次、連續深海布放、海底作業與提升回收，裝備安全性、可靠性得到了檢驗。

從實驗室到大海，三代船海人十年“開拓”路

“2013年，國外深海採礦裝備研發早已經達到了一定水平，但是在國內相關研發還沒有完全起步，當時我就覺得在深海探採這方面，中國需要填補空白。” 從最初的一個設想，到蔚藍大海的海試，“開拓”系列深海採礦車首席科學家楊建民一干就是十年。他帶著團隊主動對接國家重大戰略需求，先后成功研制了深海重載作業採礦車“開拓一號”與“開拓二號”。其中，深海採礦車“開拓一號”2021年成功實現了1305米深海試驗。新一代深海重載作業採礦車“開拓二號”，主要由深海採礦車主體、大承載光電復合臍帶纜和重載布放回收絞車等多型裝備組成，長6.0米，寬3.0米，高2.5米，重量約14.0噸，設計作業水深6000米，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採能力，技術性能達到國內領先、國際一流水平。

在這十年的研發過程中，楊建民的團隊不斷地充實了許多新興力量：十年前，趙國成是上海交大船舶海洋與建筑工程學院的一名研究生，他入學時就在導師的影響下，把深海採礦選為自己的研究方向。這次海試趙國成是以青年骨干教師的身份參加的。“從實驗室裡幾米水深的水槽測試到這次數千米水深的深海海底採礦作業，我獲得了一段十分寶貴的學習和鍛煉經歷。海試成果讓我們很振奮，我更加篤定深海採礦將會是我未來的研究方向。”

“‘開拓二號’海試是系統級項目，考驗的不僅僅是採礦車在深海高壓環境下的性能，對重載作業布放回收系統也是重大挑戰。採礦車、光電復合纜和絞車沒有經過經實海驗証，面臨著很多不確定性。” 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說，在海試過程中，交大師生三代“船海人”通過多學科合作突破了一個又一個難題。

“開拓二號”5次探採，創下了我國深海採礦領域的6項紀錄，這是上海交通大學服務國家海洋強國戰略和上海科創中心、現代海洋城市建設，通過上海長興海洋實驗室新型研發機構，以高端海洋裝備研發為核心，有組織開展深海重載作業裝備關鍵技術的一次重大突破。

“開拓”系列採礦車的成功研制將有力推動上海長興海洋實驗室成為我國深海採礦技術的重要研究基地。未來，學校將繼續以“大海洋”建設為抓手，凝練關鍵技術攻關科研成果，穩步推進深海採礦高端海洋裝備研制，努力向成果化、產業化轉移。（圖片由上海交通大學提供）

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