“鲲龙500”集矿车作业现场
在浩瀚无垠的国际海底区域，蕴藏着多金属结核、富钴结壳、海底热液硫化物等矿物资源。去年6月，在自然资源部所属中国大洋矿产资源研究开发协会的支持下，由中国五矿集团有限公司所属长沙矿冶研究院有限责任公司牵头组织研制的“鲲龙500”海底集矿车，在我国南海成功完成了深海多金属结核采集系统的500米深海试，全面考核了采矿车海底行走和海底作业等39项技术指标，最大作业水深514米，标志着我国深海采矿技术步入国际先进行列。
“鲲龙”走出“中国星”
海试当日凌晨5时，“张謇”号海洋科考船抵达南海预定位置。重达9.5吨的“鲲龙500”海底集矿车准备就位，即将开启“海底采宝之旅”。
收缆、解锁、拉紧止荡绳、A架前摆……“鲲龙500”在缆绳的牵引下缓缓升起，离开甲板托架。十几名海试队员牢牢地拽住止荡绳，配合着A架将海底集矿车起吊至指定位置。
11时40分，“鲲龙500”集矿车着底。12时30分，“鲲龙500”向预定位置开始行走。15时11分，“鲲龙500”按预设的五角星轨迹行走。监控屏幕上，一个颇具象征意义的“中国星”行走轨迹逐渐显现。16时40分，“鲲龙500”进行了5个多小时水下作业，完成所有海底作业测试任务。
17时56分，满载模拟锰结核的“鲲龙500”集矿车成功出水，回收至甲板。多金属结核采集系统39项功能和性能考核指标全部达标，首次500米海底试验取得圆满成功。
多措并举力保海试成功
本次海上试验历时49天，海试团队分别搭乘“长和海洋”号和“张謇”号按照由浅入深的原则进行海试。“鲲龙500”海底集矿车共下水11次，最大作业深度为514米，多金属结核采集能力10吨/小时，单次行驶最长距离2881米，水下定位精度达0.72米，实现了自主行驶模式下按预定路径进行海底采集作业。
2016年，长沙矿冶研究院在南海完成了600米管道长度的矿浆深海输送试验，加上这次500米海底采集试验，深海矿产资源开发中最为关键的海底采集和水下长距离输送两大关键技术获得突破，初步掌握了多金属结核集矿系统的核心技术，标志着我国深海采矿系统研发由陆上试验全面转入海上试验。
据介绍，在中国大洋协会领导下，“鲲龙500”集矿车以及本次500米海试由长沙矿冶研究院牵头，汇聚了长沙矿山研究院、中南大学、湘潭大学、哈尔滨工程大学等多家国内顶尖科研单位，共同完成了集矿车的研制和海上试验。期间，长沙矿冶研究院抽调精兵强将，组建项目团队，建立了项目三级管理体系，高效推进各阶段工作开展。
实施严格的程序管理，源于此前的经验教训。海水团队在本次海试之前曾进行过一次海试。当时，集矿车入水后却在监控屏幕里“失踪”了。海试人员赶忙回收集矿车，经过检测后发现，原来是一个发射信标故障导致无法接收信号。待到更换发射信标后，海试团队已错过最佳天气“窗口”，无奈只能返航。
一个小故障，就有可能导致整个试验的失败。因而，从方案设计、设备研制，实验室试验、70米海试，再到500米海试，正是项目团队一次次的纠错、调整，才获得了最后的成功。
刻苦攻关技术难题
早在20世纪90年代，中国大洋协会成立之初，就通过设立国家项目，支持包括长沙矿冶研究院、长沙矿山研究院等科研单位开展了一系列深海采矿技术装备研发试验。
2001年，长沙矿山研究院和长沙矿冶研究院在云南抚仙湖首次成功完成130米级水深多金属结核采矿系统综合湖试，完成了我国向深海采矿技术装备领域进军的第一次尝试。
相较于“鲲龙500”，当时的集矿车体积大、重量重，湖试时因履带打滑陷入湖底无法行走。针对湖试暴露出来的问题，在中国大洋协会的支持下，以长沙矿冶研究院为首的研发团队不断改进集矿车性能，完成了“鲲龙500”的重要技术积累。
2012年，《多金属结核采集扰动试验系统研制及合同区海上试验》正式立项，“鲲龙500”集矿车研制工作以及500米海试拉开帷幕。
但是难题接踵而至，随着项目不断推进，众多技术难题亟待解决。完善总体设计方案、建立原理实验测试平台、研制原理模型样机……项目组研究人员经过数轮次论证、多年潜心研发、上百次实验室试验，在规定时间内完成了技术创新和设备改造。2018年4月，随着船舶改造、设备完善、海试物资准备等工作就绪，“鲲龙500”进入海上试验阶段，成功完成了我国首次500米海底多金属结核采集系统试验。
中国企业加快探海步伐
虽然“鲲龙500”海试取得成功，但我国深海采矿技术装备研发仍任重道远。近年来，在中国大洋协会支持下，以中国五矿集团为代表的中国企业和科研院所正抓紧科研攻关，我国深海采矿技术装备研发的步伐逐步加快。
2017年5月，中国五矿集团与国际海底管理局签订了《多金属结核勘探合同》，在东太平洋国际海底拥有7.32万平方公里的多金属结核矿区，是国内首家获得国际海底矿区专属勘探权和优先开采权的企业。
作为拥有我国唯一获得国际海底矿区专属勘探权和优先开采权的企业，中国五矿目前正积极开展国际合作和参与国际规则制定，推动海洋科技成果实现产业化。
据悉，下一步，中国五矿集团将按照由浅入深原则，逐步实施不同水深的采矿系统与装备的海上试验，完成1000米级深海采矿整体联动试验和6000米级水深的我国国际海底矿区多金属结核采矿关键装备试验等项目。随着我国海底采矿装备的深度不断拓展，研发实力不断提高，相信未来“鲲龙”入海采“宝藏”的传奇还将不断续写。
记者 周 超
