五次探采，海底取“寶”

5次探采，創下我國深海采礦領域6項紀錄，著底4102.8米，成功取回深海多金屬結殼與結核。7月9日，記者從上海交通大學獲悉，該校自主研制的深海重載作業采礦車工程樣機“開拓二號”，近日順利完成深海試驗航次。這是國內深海重載作業采礦車首次在4000米以深海底開展深海礦產資源試開采試驗，驗證了“開拓二號”技術性能已達國內領先、國際先進水平。

“海底地形崎嶇，海況條件比較復雜，海底采礦裝備不僅需要在這樣的環境中來去自如，還要具備開采和收集能力，并且能有效回收，其中每個環節都要經過海試的考驗。”“開拓”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講席教授楊建民告訴記者，長期以來，深海采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，高效開采收集困難；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。

此次深海試驗，“開拓二號”在海底多金屬結殼與結核礦區連續成功完成5次下潛，其中4000米級深度1次，2000米級深度4次，采礦車分別達到了1802.4米、1929.9米、1955.8米、2048.5米和4102.8米等深海海底。“開拓二號”還展現出強大的海底礦巖鉆進與采集能力，對緊密附著在堅硬礦巖上的多金屬結殼、淺埋于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采收集，成功獲得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。

為了讓“開拓二號”的行進更加自由，團隊研發了相關技術，不需人工操控，就可自主感知采礦環境，四條履帶能夠根據海底實際地形實時調整方向和狀態，適應海底復雜地形行走的需要，這在國內是首創。據介紹，“開拓二號”的研發，已實現國內同類研究的6個“突破”:首次實現深海重載作業采礦車布放作業水深突破4000米大關，達到4102.8米，并獲得大量多金屬結殼、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鉆采技術，實現對多金屬結殼、多金屬結核等不同類型礦石高效開采與收集；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，實現深水厘米級精準定位；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，采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采提供了珍貴的一手材料和數據。

“2013年，國外深海采礦裝備研發已達到一定水平，但是國內相關研發還沒有完全起步，急需填補空白。”從最初的一個設想，到蔚藍大海的海試，楊建民帶著團隊主動對接國家重大戰略需求，一干就是十年。2021年，團隊研制的深海重載作業采礦車“開拓一號”海試成功，標志著我國深海重載作業采礦車研發向工程化、智能化邁出了重要一步。在此基礎上，團隊成功研制“開拓二號”采礦車，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采能力，實現了上海交通大學深海重載作業技術與裝備譜系化發展。

隨著新興行業對稀有金屬的巨大需求，深海礦產資源合理開發是未來推動民生、資源、科技、經濟可持續發展的必然選擇。記者了解到，上海是海洋工程裝備科技創新重鎮，也是全國唯一集船舶海工研發、制造、驗證試驗和港機建造的城市，產業鏈較為完整、產業基礎優勢突出，擁有一批致力于深海資源開采的科研創新資源，研發優勢突出。近年來，上海市發改委不斷加強重大科研項目的組織策劃，布局一批重大科研項目，支持優勢研發單位開展深海資源開采關鍵核心技術攻關，加快形成具有自主知識產權的創新成果。