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”着底4102.8米，成功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，技术性能达到国内领先、国际先进水平。

大洋海底蕴藏着丰富的多金属结核、富钴结壳和多金属硫化物等矿产资源，富含铜、钴、镍、锰等重要关键材料，应用价值极高。“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，这其中的每一个环节，都要经过海试的考验。” “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杨建民介绍，深海采矿在国际上存在装备安全行进困难、高效开采收集困难、安全布放回收困难等三大技术难题。

此次深海试验，“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，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。“开拓二号”展现出了强大的海底矿岩钻进与采集能力，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，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。

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。科研团队研发了相关技术，不需要任何人工操控，采矿车可以自主感知采矿环境，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。

据介绍，“开拓二号”实现了国内同类研究的六项“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。

参加此次海试的青岛海洋地质研究所深海地质与矿产室副主任黄威表示，“开拓二号”具备高效、稳定地采集深海多金属结壳矿石的能力，针对附着在斜坡基岩之上的多金属结壳，它的切削能力可以把结壳和基岩快速分离开，高效地把结壳矿石吸入集矿箱。“开拓二号”的爬坡和避障能力可以让它在复杂地形环境下实现多方向进行，从而大范围覆盖结壳矿区，提升矿石采收率。“开拓二号”连续5天在6级风、4级海况条件下作业，成功完成了多次、连续深海布放、海底作业与提升回收，装备安全性、可靠性得到了检验。

“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，我们当时就想在深海探采方面填补中国的空白。”从最初的设想，到最终的海试，杨建民一干就是十年。他带领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”。“开拓二号”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。

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，有组织开展深海重载作业装备关键技术等研究，持续取得相关领域的创新突破。

“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。”上海市发改委副主任裘文进表示，上海是海洋工程装备科技创新重镇，拥有一批致力于深海资源开采的科研创新资源。未来，上海还将继续布局一批重大科研项目，大力支持开展深海资源开采关键核心技术攻关。