日前

我国深海矿产资源开发

关键技术研究与装备研制取得重大突破

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”成功完成海试

搭乘“向阳红03”号科考船

顺利返航

　　此次海试成果由上海市政府新闻办发布。会上介绍，“开拓二号”海试水深首次突破4000米，最深达到4102.8米，取得大量深海多金属结壳与结核样品，在国内首创多项技术，这标志着我国深海矿产资源开发关键技术研究与装备研制取得重大突破。

　　据了解，“开拓二号”总装建造、调试和功能性试验等工作均在海南完成。上海交通大学海南研究院组织技术人员队伍、部分海南专项研究生参与“开拓二号”研制、建造及海试等工作。

　　五次探采

　　出色达成多项技术指标

　　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。海洋环境复杂多变，“开拓二号”和部分配套设施还未经过实海验证，海试面临着许多不确定性。

　　面对未知，团队人员全力开展系统集成与联调联试。“出海前夕是集成攻关冲刺阶段，我们就在三亚南山港码头顶着大太阳加班加点。晚上回到家，我发现衣服总会沾上一片片白色的物质，后来才明白是身上的汗被海风吹干后留下的盐结晶。”团队成员、上海交通大学海南研究院工程师翁启旺回忆。

　　此次深海试验中，“开拓二号”克服深海采矿领域三大技术难题，出色达成多项技术指标。在海底多金属结壳与结核矿区，“开拓二号”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；

　　在坡度达20多度的陡峭、崎岖海山，海底高粘性、稀软沉积物等各种复杂海底地形条件下，高质量完成了直线行进、原地大曲率回转和爬坡越障等海底行进试验，并展现出强大的海底矿岩钻进与采集能力，成功采集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；在6级风、4级海况条件下，成功完成了多次、连续深海布放、海底作业与提升回收，“开拓二号”的装备安全性、可靠性得到了全面考验。

　　六个“突破”

　　凸显技术融汇创新亮点

　　短短的五天五次探采海试作业，背后是多项关键技术重点突破、多阶段项目集成攻关的成果汇聚。“开拓二号”长距离、高电压、大功率水下动力输送难题的攻破，就是此次海试成功的关键之一。团队成员、上海交通大学海南研究院工程师梁琼文主要负责采矿车强电系统，他负责研制的深水高压输配电系统，创新交直流独立输送控制技术，成功保障深海采矿车水下4000米持续稳定运行，有效助力“开拓二号”的海试成功。

　　据团队介绍，“开拓二号”的研发，共实现了国内同类研究的6个“突破”：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；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，采矿车同时搭载着环境监测系统，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。

　　“此外，团队老师们也一直鼓励我们技术融汇创新，将其他领域先进共性技术应用于海洋。”翁启旺介绍他与攻关小组自主研发的动态缆应力释放监测装置，在国外部分海缆公司使用色带进行粗放式观察时，团队已经创新自研出一整套实时监测与智能分析的软硬件子系统，并在本次海试中得到了成功应用。

　　从实验室到大海

　　团队协心，同行“开拓路”

　　“2013年，国外深海采矿装备研发早已经达到了一定水平，但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，“开拓”系列深海采矿车首席科学家、上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院教授、上海交通大学海南研究院名誉院长杨建民一干就是十年。他带领团队，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”。作为团队成员之一，上海交通大学海南研究院实验室管理办公室主任毛竞航见证着“开拓”系列的发展。他表示，采矿车的研制是一个系统工程，不仅涉及多个系统，更需要各个系统间高效的配合。从实验室厂内组装测试，到港口码头烈日暴晒下的总体联调，团队成员无人退缩，正是如此才有了此次成功的海试。

　　“一共有六根绳子，左右各三根，全员上阵，必须一致听指挥拉动绳索，来达到采矿车的左右平衡”。上海交通大学海南研究院技术工作人员周宣任介绍海试过程中最令他难忘的止荡布放与止荡回收环节。“开拓二号”的布放与回收主要依托缆绳受力，但人力的止荡辅助也至关重要。从首席科学家至辅助人员，团队成员一致攥紧绳索，协心同力，最大程度地保障海试的每一个环节。

　　从理论到实践

　　师生同力，共探渊深海阔

　　“在这里，我见识到诸位师长的科研成果落地实现，感受到浓郁的科研氛围与攻坚克难的决心，深切地体会到身为交大学子的使命感与自豪感。感谢团队培养能让我站在行业鳌头一览渊深海阔。”土木水利专业2022级海南专项硕士生李志远深情表示。作为“开拓二号”团队中不可或缺的青年力量，参与此次海试的几名船舶海洋与建筑工程学院海南专项研究生积极展现交大学子的青年风采。

　　深海矿区环境恶劣且地形崎岖，对采矿车的路径规划及避障功能提出了很高的要求，而交通运输专业2020级海南专项博士生卢昌宇就在本次海试中负责采矿车路径规划工作。“既是挑战，也是机遇。海试不仅是对我们技术和理论的检验，更是对我们应对复杂环境和突发情况能力的锻炼，这对我来说是一次极其珍贵的经历。”，从初入团队的懵懂到直面风浪的果敢，从课堂再到蔚蓝远海，卢昌宇的科研梦想也跟随着“开拓二号”不断深潜。“我将继续深入研究深海矿产资源开发，努力为学校的大海洋战略和国家的海洋强国战略贡献自己的力量。”