深海“采矿车”背后的青年团队

　5次探采，首破4000米深海作业深层，6项技术性摆脱国际垄断，攻破一系列世界前沿瓶颈问题。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品“拓展二号”，在成功实施深海实验船次后，乘坐“向阳红03”号科考船成功回到厦门市。

记者注意到，站在这一系列可喜成效其背后的，是上海交通大学船只海洋与建筑工程学院的一支青年人团队。

“海底地形艰险，海洋气象标准较为复杂，深海采矿装备除了在这个环境‘进退自如’，还要具备采掘和收集水平，并且能够合理回收利用，在其中每一个环节都需要经过试航的挑战。”本次试航首席科学家、上海交通大学船只海洋与建筑工程学院专家教授杨建民详细介绍，一直以来，深海采矿在世界范围内存有三大瓶颈问题：一是矿山海底地形出现异常繁杂，装备安全性行驶艰难；二是深海矿产资源成藏方式与物理特征复杂多变，高效率采掘搜集艰难；三是深海重载作业装备在海上风浪环境下，安全性布线回收利用艰难。

此次深海测试中，“拓展二号”在水下多金属材料结伽与结核病矿山，持续成功实施5次潜水，在其中深刻抵达4102.8米深海深海，这是中国中国深海重载作业采矿车第一次在4000米以内深海底进行深海矿物资源试采掘实验。

上海交通大学老师学生构成的三代“船海人”团队，在试航全过程中以多学科合作提升了一个又一个难点。杨建民介绍说，这只团队组建于2013年。那时候海外深海采矿装备产品研发已经达到一定水平，而国内相关产品研发都还没发展。“像深海采矿车这种装备是一个复杂的系统工程，最重要的就是要有一支跨学科、多领域专家团队，要融船只、机械设备、电子器件、驱动力、操纵、原材料各专业知识于一体。”杨建民说，研发过程中，团队持续接受新的磨练，也不断充实新的力量。

碎石块、丘壑、倾斜度达30多度的险峻海山、高粘度稀软堆积物堆积深海“滩涂地”，“拓展二号”怎么能够在这样的条件下风驰电掣？

对于繁杂艰险的海底波浪形山峰地貌，团队研制出水底重载作业智能化细致控制系统。它不需要人工操纵，可以自主认知采矿自然环境，4条履带式能够依据深海具体地貌实时调整方位和心态，产生作业途径智能规划、追踪与避让水平，融入深海复杂地形走动的需求。

“我年龄非常小，团队的许多医生是跟我同一级的。4月逐渐在现场进行拼装调节最主要的参与者是我们采矿团队，在其中有各种各样的博士研究生。”团队智能控制系统高级工程师毛竞航详细介绍，调节地点是三亚的实验室海港，经历了1月。因为没有遮蔽物，团队人员都暴露于烈日下参加调节、拼装与维护，小伙伴们的肌肤最少变黑了3个度。

行走问题改进后，怎样在水下“抓批量”变成团队应对的新挑战。

在水下极端化髙压环境下进行矿物的激光切割和收集，是在全球范围内还未完全处理的一个大难点。上海交通大学的师生专业因此攻克了“多矿物质岩产技术性”。在此次深海测试中，“拓展二号”展示出强劲的海底矿岩钻入与收集水平，对密切粘在硬实矿岩上得多金属材料结伽、浅埋于稀软深海堆积物里的多金属结核等不同类型深海矿物质展开了高效率采掘搜集，取得成功赢得了200多千克得多金属材料结伽、多金属结核、深海岩层等各种深海矿产资源试品。

采完铁矿石，随后就会面临深海采矿车布线、回收处理考验。此次“拓展二号”持续5天6级风、4级海洋气象环境下作业，成功完成了数次、持续深海布线、深海作业和提高回收利用，装备安全系数、稳定性获得了检测。

“最开始方案采用传统复合型缆，通过估算发觉，要满足我们的深海重载规定，对它抗压强度、孔径、尺寸要求特别大，导致我们的装置在海水中的净重可能指数型增长。”团队组员、上海交通大学船只海洋与建筑工程学院副教授职称刘明月详细介绍，团队最后给出了“非金属材料光电复合缆”的念头，这类技术创新电缆线孔径可以达到53.5mm，达到插电、通信要求，安全性负荷达21.5吨。相较于传统厚钢板，它在水中自身重量大幅度降低。据了解，非金属材料缆深海重载布线回收技术都是团队创新。

刘明月介绍说，此次上海交通大学团队有20余名老师，和她差不多大的的骨干教师占据了一大半，“我们年轻人可以借助各自优势做出贡献。我之前在学生时关键读的是一些基础知识或计算方式，有机会接触和融合这类大一点的新项目、工程项目，也能更好地具体指导我们自己的科学研究，这是非常重要的机遇。”

赵国成曾经是上海交通大学船只海洋与建筑工程学院的一名硕士研究生，在导师的作用下，他把深海采矿当作研究方向。10年之后，赵国成已成为一名青年人优秀教师，并参与了此次试航：“从实验室里多少米水位的水槽检测，到此次数千米水位的深海深海采矿作业，我收获了一段十分宝贵学习与锻练亲身经历。试航成效使我们很振作，我更始终如一深海采矿将是我将来研究方向。”

记者获悉，近些年，上海交通大学明确提出“大海洋”发展战略，聚集学科特色着力打造深海装备交叉创新科研平台。该网站以高端深海装备产品研发为基础，打造出准现代化试验室，重点布局“深海装备与资源开发利用”等四大研究内容，有深入开展深海重载作业装备核心技术等研究。