
长期以来,深海采矿在国际上面临着诸多技术难题。矿区海底地形异常复杂,装备安全行进困难;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;深海重载作业装备在海上风浪条件下,安全布放回收困难。而 “开拓二号” 的成功海试,意味着我国在很大程度上攻克了这些难题。
为了让 “开拓二号” 在复杂崎岖的海底如履平地,团队研发了深水重载作业智能精细控制技术。该技术使采矿车不需要人工操控,就可以自主感知采矿环境,其 4 条履带能够根据海底实际地形实时调整方向和状态,形成作业路径智能规划、跟踪与避障能力,适应海底复杂地形行走的需要。在海底极端高压环境下进行矿物的切割和收集一直是全球尚未完全解决的难题,上海交大的师生们为此专门攻克了 “多矿物岩产技术”。此次海试中,“开拓二号” 凭借这一技术,对紧密附着在坚硬矿岩上的多金属结壳、浅埋于稀软深海沉积物中的多金属结核等不同类型海底矿物进行了高效开采收集。在深海采矿车布放、回收方面,团队最终提出了 “非金属光电复合缆” 的想法,这种创新型缆线直径可达 53.5 毫米,满足通电、通讯需求,安全负载达 21.5 吨。
“开拓二号” 的研发实现了国内同类研究的多个 “突破”。它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,并获得了大量多金属结壳、多金属结核等深海矿产样品;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。此外,还在深海多矿类复合钻采技术、深水重载作业智能精细控制技术、非金属缆深海重载布放回收技术和深海环境扰动监测评估技术等方面取得首创成果。
此次 “开拓二号” 的海试成功,离不开上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院一支青年团队的努力。该团队组建于 2013 年,当时国外深海采矿装备研发已达到一定水平,而国内相关研发还未完全起步。团队成员们通过多学科合作,不断接受新的考验,充实新的力量,最终取得了令人骄傲的成绩。
深海矿产资源开发关键技术研究与装备研制是我国深海战略的重要组成部分。“开拓二号” 的成功海试,意味着我国在深海科学研究、资源开发、环保等方面将拥有更强的技术支撑和装备保障,我国海洋科技正在加快从 “深海进入”“深海探测” 向 “深海开发” 迈进。未来,团队将稳步推进深海采矿高端海洋装备研制,并向成果化、产业化转移,为我国深海资源的开发利用贡献更大的力量。
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