图说：上海交大“开拓二号”海试 采访对象供图
着底4102.8米，成功取回深海多金属结壳与结核！在上海长兴海洋实验室外，记者看到了完成这一“壮举”的“开拓二号”，这是我国深海矿产资源开发关键技术研究与装备研制取得的重大突破。
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”日前成功完成海试。它连续完成5次着底采矿，取回深海多金属结壳与结核，实现深海重载作业采矿车海试水深首次突破4000米，最深达4102.8米，在国内首创深海复杂海底地形高机动行进、深海多矿类复合钻采等深海采矿领域多项技术。
图说：深海重载作业采矿车“开拓二号” 郜阳 摄
深海勘探“行路难”
人们为什么要那么执着前往深海？每一支科研队伍都有自己的蓝色梦想。对于上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院教授杨建民来说，深海是座富矿——字面意义上的富矿。
“深海矿产种类多，富含锰、镍、钴、铜等76种矿产；储量大，仅太平洋海底的钴储量就相当于陆地的3000倍；品质好，金属含量达到30%-50%。”杨建民说。
然而，对于深海重载作业装备来说，去往那片未知的深蓝，没有比“行路难”三字来形容更贴切了：海底矿物高效开采难、重载安全行进难、重载作业控制难、重载布防回收难、环境影响监测难……
“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。”作为海试首席科学家的杨建民表示。
图说：海试首席科学家、上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院教授杨建民
纵使面对“欲渡黄河冰塞川，将登太行雪满山”的难题，杨建民领衔的团队清楚，世界海洋强国已竞相开展关键核心技术与装备研发，主导了标准和规则制定，深海矿产资源开发势在必行。
记者了解到，勘探权也是有“保质期”的，若不迅速形成开发能力，优先开发权就会丧失——时间不等人。
首次在4000米海底“采矿”
为了在深海环境“来去自如”，还能打包“矿石特产”，深海重载作业采矿车“开拓二号”应运而生。这辆长6米、宽3米、高2米，重量超14吨的“大块头”，设计作业水深6000米，能在复杂海底地形下灵活机动行进，可开采深海多金属结壳、硫化物和多金属结核。
杨建民自豪地介绍，“开拓二号”突破了“深海多矿联采技术”“复杂海底地形高机动性行进技术”“深海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”“深海环境扰动监测评估技术”在内的五项关键技术。
6月22日至26日，西太平洋多金属结壳与结核海区，“开拓二号”在4级海况、6级海风条件下，连续每天完成1个潜次，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——这是国内深海重载作业采矿车首次在4000米深海海底开展深海矿产资源试开采试验。
图说：“开拓二号”深海采矿样品
“开拓二号”还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。
“‘开拓二号’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。”随船参加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点赞道。
研发团队走在国际前沿
在实时拍摄的“挖矿”视频中，记者看到，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。
“海试成功标志我国深海重载作业装备创新研发取得重要突破性进展，为我国深海矿产资源从勘探向开发作出重要贡献。”杨建民表示，“海试也提升了大水深非金属复合缆、重载牵引式绞车、深水大功率液压等深海关键装备、元器件等企业自主研发制造能力，为培育形成深海探采未来产业发挥了示范引领和带动作用。”
同样令他骄傲的，是“开拓二号”的研发和海试，培养形成了一支百余人的深海采矿技术研发团队，并在国内外学术、工程领域处于前沿。
“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，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，杨建民一干就是十年。
也是在这十年里，杨建民的团队不断地充实了许多新兴力量。十年前，赵国成是上海交大船舶海洋与建筑工程学院的一名研究生，他入学时就在导师的影响下，把深海采矿选为自己的研究方向。这次海试赵国成是以青年骨干教师的身份参加的，“从实验室里几米水深的水槽测试到这次数千米水深的深海海底采矿作业，我获得了一段十分宝贵的学习和锻炼经历。”
图说：上海交大“开拓一号”
推进高端海洋装备研制
记者了解到，上海是海洋工程装备科技创新重镇，也是全国唯一集船舶海工研发、制造、验证试验和港机建造的城市，产业链较为完整、产业基础优势突出，拥有一批致力于深海资源开采的科研创新资源，研发优势突出。
据判断，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。
“‘开拓二号’的设计水深是6000米，其各部件已经通过了相应水深的测试，但真正到6000米的海底开采矿物，我们还要做一定的工作。”杨建民透露，团队所在的上海长兴海洋实验室作为新型研发机构，将借“开拓”系列采矿车研制成功的“东风”持续发展，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。
新民晚报记者 郜阳
