日前，我國深海礦產(chǎn)資源開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)研究與裝備研制取得重大突破，由上海交通大學(xué)自主研制的深海重載作業(yè)采礦車工程樣機“開拓二號”成功完成海試搭乘“向陽紅03”號科考船順利返航。

此次海試成果由上海市政府新聞辦發(fā)布。會上介紹，“開拓二號”海試水深首次突破4000米，最深達到4102.8米，取得大量深海多金屬結(jié)殼與結(jié)核樣品，在國內(nèi)首創(chuàng)多項技術(shù)，這標志著我國深海礦產(chǎn)資源開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)研究與裝備研制取得重大突破。

據(jù)了解，“開拓二號”總裝建造、調(diào)試和功能性試驗等工作均在海南完成。上海交通大學(xué)海南研究院組織技術(shù)人員隊伍、部分海南專項研究生參與“開拓二號”研制、建造及海試等工作。

五次探采出色達成多項技術(shù)指標

長期以來，深海采礦在國際上存在三大技術(shù)難題：一是礦區(qū)海底地形異常復(fù)雜，裝備安全行進困難；二是深海礦產(chǎn)賦存形式與物理特性復(fù)雜多樣，高效開采收集困難；三是深海重載作業(yè)裝備在海上風(fēng)浪條件下，安全布放回收困難。海洋環(huán)境復(fù)雜多變，“開拓二號”和部分配套設(shè)施還未經(jīng)過實海驗證，海試面臨著許多不確定性。

面對未知，團隊人員全力開展系統(tǒng)集成與聯(lián)調(diào)聯(lián)試?！俺龊Ｇ跋κ羌晒リP(guān)沖刺階段，我們就在三亞南山港碼頭頂著大太陽加班加點。晚上回到家，我發(fā)現(xiàn)衣服總會沾上一片片白色的物質(zhì)，后來才明白是身上的汗被海風(fēng)吹干后留下的鹽結(jié)晶?！眻F隊成員、上海交通大學(xué)海南研究院工程師翁啟旺回憶。

此次深海試驗中，“開拓二號”克服深海采礦領(lǐng)域三大技術(shù)難題，出色達成多項技術(shù)指標。在海底多金屬結(jié)殼與結(jié)核礦區(qū)，“開拓二號”連續(xù)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，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；

在坡度達20多度的陡峭、崎嶇海山，海底高粘性、稀軟沉積物等各種復(fù)雜海底地形條件下，高質(zhì)量完成了直線行進、原地大曲率回轉(zhuǎn)和爬坡越障等海底行進試驗，并展現(xiàn)出強大的海底礦巖鉆進與采集能力，成功采集200多公斤的多金屬結(jié)殼、多金屬結(jié)核、海底基巖等各類深海礦產(chǎn)樣品；在6級風(fēng)、4級海況條件下，成功完成了多次、連續(xù)深海布放、海底作業(yè)與提升回收，“開拓二號”的裝備安全性、可靠性得到了全面考驗。

六個“突破”凸顯技術(shù)融匯創(chuàng)新亮點

短短的五天五次探采海試作業(yè)，背后是多項關(guān)鍵技術(shù)重點突破、多階段項目集成攻關(guān)的成果匯聚?！伴_拓二號”長距離、高電壓、大功率水下動力輸送難題的攻破，就是此次海試成功的關(guān)鍵之一。團隊成員、上海交通大學(xué)海南研究院工程師梁瓊文主要負責(zé)采礦車強電系統(tǒng)，他負責(zé)研制的深水高壓輸配電系統(tǒng)，創(chuàng)新交直流獨立輸送控制技術(shù)，成功保障深海采礦車水下4000米持續(xù)穩(wěn)定運行，有效助力“開拓二號”的海試成功。

據(jù)團隊介紹，“開拓二號”的研發(fā)，共實現(xiàn)了國內(nèi)同類研究的6個“突破”：首次實現(xiàn)深海重載作業(yè)采礦車布放作業(yè)水深突破4000米大關(guān)，達到4102.8米，并獲得了大量多金屬結(jié)殼、多金屬結(jié)核等深海礦產(chǎn)樣品；首創(chuàng)深海復(fù)雜海底地形高機動行進技術(shù)，實現(xiàn)30度以上陡峭海山、深海稀軟沉積物等各種復(fù)雜海底地形的安全、穩(wěn)定行進；首創(chuàng)深海多礦類復(fù)合鉆采技術(shù)，實現(xiàn)對多金屬結(jié)殼、多金屬結(jié)核等不同類型礦石高效開采與收集；首創(chuàng)深水重載作業(yè)智能精細控制技術(shù)，形成作業(yè)路徑智能規(guī)劃、跟蹤與避障能力，實現(xiàn)深水厘米級精準定位；首創(chuàng)非金屬纜深海重載布放回收技術(shù)，實現(xiàn)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(nèi)前列；創(chuàng)新深海環(huán)境擾動監(jiān)測評估技術(shù)，采礦車同時搭載著環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，對海底羽狀流生成擴散、水下作業(yè)噪聲等環(huán)境影響情況進行了全面監(jiān)測與評估，為我國深海礦產(chǎn)資源勘探與綠色環(huán)保開采提供了珍貴的一手材料和數(shù)據(jù)。

“此外，團隊老師們也一直鼓勵我們技術(shù)融匯創(chuàng)新，將其他領(lǐng)域先進共性技術(shù)應(yīng)用于海洋。”翁啟旺介紹他與攻關(guān)小組自主研發(fā)的動態(tài)纜應(yīng)力釋放監(jiān)測裝置，在國外部分海纜公司使用色帶進行粗放式觀察時，團隊已經(jīng)創(chuàng)新自研出一整套實時監(jiān)測與智能分析的軟硬件子系統(tǒng)，并在本次海試中得到了成功應(yīng)用。

從實驗室到大海團隊協(xié)心，同行“開拓路”

“2013年，國外深海采礦裝備研發(fā)早已經(jīng)達到了一定水平，但在國內(nèi)相關(guān)研發(fā)還沒有完全起步，當時我就覺得在深海探采這方面，中國需要填補空白。”從最初的一個設(shè)想，到蔚藍大海的海試，“開拓”系列深海采礦車首席科學(xué)家、上海交通大學(xué)船舶海洋與建筑工程學(xué)院教授、上海交通大學(xué)海南研究院名譽院長楊建民一干就是十年。他帶領(lǐng)團隊，先后成功研制了深海重載作業(yè)采礦車“開拓一號”與“開拓二號”。作為團隊成員之一，上海交通大學(xué)海南研究院實驗室管理辦公室主任毛競航見證著“開拓”系列的發(fā)展。他表示，采礦車的研制是一個系統(tǒng)工程，不僅涉及多個系統(tǒng)，更需要各個系統(tǒng)間高效的配合。從實驗室廠內(nèi)組裝測試，到港口碼頭烈日暴曬下的總體聯(lián)調(diào)，團隊成員無人退縮，正是如此才有了此次成功的海試。

“一共有六根繩子，左右各三根，全員上陣，必須一致聽指揮拉動繩索，來達到采礦車的左右平衡”。上海交通大學(xué)海南研究院技術(shù)工作人員周宣任介紹海試過程中最令他難忘的止蕩布放與止蕩回收環(huán)節(jié)。“開拓二號”的布放與回收主要依托纜繩受力，但人力的止蕩輔助也至關(guān)重要。從首席科學(xué)家至輔助人員，團隊成員一致攥緊繩索，協(xié)心同力，最大程度地保障海試的每一個環(huán)節(jié)。

從理論到實踐師生同力，共探淵深海闊

“在這里，我見識到諸位師長的科研成果落地實現(xiàn)，感受到濃郁的科研氛圍與攻堅克難的決心，深切地體會到身為交大學(xué)子的使命感與自豪感。感謝團隊培養(yǎng)能讓我站在行業(yè)鰲頭一覽淵深海闊。”土木水利專業(yè)2022級海南專項碩士生李志遠深情表示。作為“開拓二號”團隊中不可或缺的青年力量，參與此次海試的幾名船舶海洋與建筑工程學(xué)院海南專項研究生積極展現(xiàn)交大學(xué)子的青年風(fēng)采。

深海礦區(qū)環(huán)境惡劣且地形崎嶇，對采礦車的路徑規(guī)劃及避障功能提出了很高的要求，而交通運輸專業(yè)2020級海南專項博士生盧昌宇就在本次海試中負責(zé)采礦車路徑規(guī)劃工作?！凹仁翘魬?zhàn)，也是機遇。海試不僅是對我們技術(shù)和理論的檢驗，更是對我們應(yīng)對復(fù)雜環(huán)境和突發(fā)情況能力的鍛煉，這對我來說是一次極其珍貴的經(jīng)歷?！保瑥某跞雸F隊的懵懂到直面風(fēng)浪的果敢，從課堂再到蔚藍遠海，盧昌宇的科研夢想也跟隨著“開拓二號”不斷深潛。“我將繼續(xù)深入研究深海礦產(chǎn)資源開發(fā)，努力為學(xué)校的大海洋戰(zhàn)略和國家的海洋強國戰(zhàn)略貢獻自己的力量?！?/p>