7月9日，记者从上海交通大学获悉，近日，由上海交通大学自主研制的深海重载作业采矿车工程样机“开拓二号”成功着底4102.8米深海，并取回深海多金属结壳与结核，创下了我国深海采矿领域的6项纪录，标志着我国深海重载作业装备创新研发取得重要突破性进展。
五次探采实现六大突破
在长兴海洋实验室，笔者见到了一批颜色、形状各异的“石块”。其中一组黑色的小球，表面有些细小的凸起和灰白色杂质，这就是独属于4000米至6000米深海的宝藏——多金属结核，富含锰、镍、铜和稀土元素等金属。是“开拓二号”海试带回的深海矿产样品之一。
“开拓二号”采集的深海矿产样品。于玘珺 摄影
这次深海试验，“开拓二号”在海底多金属结壳与结核矿区连续成功完成了5次下潜，其中4000米级深度1次，2000米级深度4次，并成功成功获得了200多公斤的多金属结壳、多金属结核、海底基岩等各类深海矿产样品。
“海底地形崎岖，海况条件比较复杂，海底采矿装备不仅需要在这样的环境中来去自如，还要具备开采和收集能力，并且能有效地回收。”海试首席科学家、上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院教授杨建民介绍，“开拓二号”实现了国内同类研究的6个突破。
据悉，“开拓二号”首次实现深海重载作业采矿车布放作业水深突破4000米大关，达到4102.8米；首创深海复杂海底地形高机动行进技术，实现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；首创深海多矿类复合钻采技术，实现对多金属结壳、多金属结核等不同类型矿石高效开采与收集；首创深水重载作业智能精细控制技术，形成作业路径智能规划、跟踪与避障能力，实现深水厘米级精准定位；首创非金属缆深海重载布放回收技术，实现4100米水深重载装备布放回收，安全工作负载等指标位居国内前列；创新深海环境扰动监测评估技术，采矿车还搭载了环境监测系统，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全面监测与评估，为我国深海矿产资源勘探与绿色环保开采提供了珍贵的一手材料和数据。
在崎岖海底“如履平地”
在海试记录视频中，“开拓二号”在海底行进自如，对紧密附着在坚硬矿岩上和浅埋于稀软深海沉积物中的不同类型海底矿物进行了高效开采收集。
“开拓二号”深海重载作业采矿车工程样机。于玘珺 摄影
“开拓二号”主要由深海采矿车主体、大承载光电复合脐带缆和重载布放回收绞车等多型装备组成，长6.0米，宽3.0米，高2.5米，重量约14.0吨。在大海和科考船的衬托下，“开拓二号”显得有些迷你，事实上，它像一架小坦克，有长长的钻头和履带。这样的“大家伙”如何能在海底压强下灵活自如的行进并完成采矿工作？
从视频中可以看到，无论是坡度达30多度的陡峭、崎岖海山，还是由高粘性稀软沉积物堆积的海底“滩涂”，“开拓二号”都能顺利行进、爬坡和原地回转。杨建民介绍，为了让采矿车的行进更加自由，团队研发了相关技术，让采矿车可以自主感知采矿环境，不需要任何人工操控，四条履带就能够根据海底实际地形实时调整方向和状态，适应海底复杂地形行走的需要，这在国内也是首创。
同时，深海采矿车的布放与回收也是一个技术难点。中国船舶集团公司旗下第七〇四研究所研制的深水重载布放回收绞车，通过多执行机构的精确协同控制，以及大缆径长距离柔性介质收放过程的张力控制技术，为“开拓二号”连续5天在6级风、4级海况条件下作业，成功完成多次、连续深海布放、海底作业与提升回收提供了技术支撑。
继续向深蓝前进
上海是海洋工程装备科技创新重镇，也是全国唯一集船舶海工研发、制造、验证试验和港机建造于一体的城市。此次海试成功，意味着上海具备了大水深非金属复合缆、重载牵引式绞车、深水大功率液压等深海关键装备、元器件自主研发制造能力，也意味着上海交大培养了一支百余人的深海采矿技术研发团队，为培育形成深海探采未来产业发挥了示范引领和带动作用。
“2013年，国外深海采矿装备研发早已经达到了一定水平，但是在国内相关研发还没有完全起步，当时我就觉得在深海探采这方面，中国需要填补空白。” 从最初的一个设想，到蔚蓝大海的海试，作为“开拓”系列深海采矿车首席科学家，杨建民一干就是十年，先后成功研制了深海重载作业采矿车“开拓一号”与“开拓二号”。
团队正在进行讨论。受访对象供图
4102.8米并不是“开拓二号”和杨建民团队的终点。杨建民介绍，“开拓二号”的设计作业水深达6000米，接下来团队也会为采矿车6000米深海作业做相应的准备工作，让其为产业真正发挥作用。“业内普遍预计，未来10-15年，深海矿产资源开发有望取得突破性进展，实现商业化开发利用，也希望我们能尽快把技术提供给产业，实现商业化落地。”杨建民说。
头图为“开拓二号”正在向深海布放。受访对象供图
