在深海“行走”的“采矿车”：我国深海重载作业采矿车海试水深首次突破4000米
中国青年报2024-07-09 18:05
俞佳一 中青报·中青网记者 王烨捷
着底4102.8米，成功取回深海多金属结壳与结核——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”，在成功完成深海试验航次后，搭乘“向阳红03”号科考船返回厦门，海试取得成功。此次海试，“开拓二号”5次探采，创下了我国深海采矿领域的6项纪录。
“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‘来去自如’，还要具备开采和收集能力，并且能有效地回收，其中的每一个环节，都要经过海试的考验。”此次海试首席科学家、上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院教授杨建民介绍，长期以来，深海采矿在国际上存在三大技术难题：一是矿区海底地形异常复杂，装备安全行进困难；二是深海矿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备在海上风浪条件下，安全布放回收困难。
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，采矿车分别达到了1802.4米、1929.9米、1955.8米、2048.5米和4102.8米等深海海底，这是国内深海重载作业采矿车首次在4000米以深海底开展深海矿产资源试开采试验。此外，“开拓二号”还成功获得了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。
海试现场。本文图片均由受访团队提供
上海交大师生在船上作业。
上海交大师生展示海底采矿车获取的海底矿物样本。
中青报·中青网记者注意到，此次深海采矿车海试成功的背后，是上海交大师生团队十年如一日的坚守和付出。
“2013年，国外深海采矿装备研发已经达到一定水平，但是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，“开拓”系列深海采矿车首席科学家杨建民一干就是十年。
他带着团队主动对接国家重大战略需求，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”。其中，深海采矿车“开拓一号”2021年成功实现了1305米深海试验。新一代深海重载作业采矿车“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，设计作业水深6000米，具备深海多金属结壳、多金属结核与深海硫化物等多类型矿产综合开采能力，技术性能达到国内领先、国际一流水平。
在这十年的研发过程中，杨建民的团队不断地充实了许多新兴力量：十年前，赵国成是上海交大船舶海洋与建筑工程学院的一名研究生，他入学时就在导师的影响下，把深海采矿选为自己的研究方向。这次海试赵国成是以青年骨干教师的身份参加的，“从实验室里几米水深的水槽测试，到这次数千米水深的深海海底采矿作业，海试成果让我们很振奋，我更加笃定深海采矿将会是我未来的研究方向”。
上海交大师生展示海底采矿车获取的海底矿物样本。
“‘开拓二号’海试是系统级项目，考验的不仅仅是采矿车在深海高压环境下的性能，对重载作业布放回收系统也是重大挑战。采矿车、光电复合缆和绞车没有经过验证，面临着很多不确定性。”团队成员、上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院副教授刘明月说，在海试过程中，交大师生三代“船海人”通过多学科合作突破了一个又一个难题。
近年来，上海交通大学服务国家海洋强国战略和上海科创中心及现代海洋城市建设，提出“大海洋”战略，汇聚学科优势重点打造海洋装备交叉创新研究平台。2019年获批建设教育部深海重载作业装备集成攻关大平台，在此基础上于2021年获批上海长兴海洋实验室新型研发机构，以高端海洋装备研发为核心，打造准工业化实验室，重点布局“深海装备与资源开发”等四大研究方向，有组织开展深海重载作业装备关键技术等研究。
据介绍，未来该校将继续以“大海洋”建设为抓手，凝练关键技术攻关科研成果，稳步推进深海采矿高端海洋装备研制，努力向成果化、产业化推进。
中国青年报客户端上海7月9日电
来源：中国青年报客户端
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