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“能源危机”这个词,已经不止一次出现在大众的视野中,伴随着全球经济的飞速前进,满足发展需求所需的能源与日俱增,各国专家都曾提出,按照人类目前的发展趋势,地球上的能源可能仅能够维持数百年。 , o" z5 Z- }) ?4 y" v& G! n
" F: W9 M% {/ R3 u/ i9 I 于是,海洋再次成为了焦点,因为在深海之中,有着大量已探明和不计其数未知的自然资源,能够满足未来百年甚至千年发展的需求。 , U. }' A7 H; G6 b+ P- `
所以海洋已经成为人类下一个资源采集场地,但如何开采深海资源成为了一个棘手的难题。 7 N1 b( N1 {' C/ @/ U
2018年,南海突然出现了一座“海上堡垒”,这是我国经过多年奋战,成功制造出的深海采矿船——“鹦鹉螺新纪元号”,是当之无谓的“国之重器”。
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7 z7 _+ h9 D1 @ 它的亮相,不仅引发了国际社会对此的广泛关注,更让我国在成为海洋强国的道路上,取得了突破性进展。 3 ?4 j0 b9 s0 h% t. p/ o2 a0 F
众所周知,地球上的陆地面积只占到了29%,海洋面积为71%,这就意味着地球上的绝大部分资源,都深藏在海底之中,未被人类发现和利用。
7 U5 W1 N4 {& ^4 H& n$ q 二战结束后,世界迎来了久违的和平,各国都进入了不同程度的发展期,在经济高速发展的同时,自然资源的消耗也被带到了一个前所未有的地步。
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根据一家世界知名媒体的统计数据,当今全球人类每年消耗的自然资源高达上千亿吨,已经相当于1.6个地球范围资源,大大超出了地球的生态承载范围。
' h+ n7 o' H' u6 ~" r3 y 特别是进入新世纪后,资源消耗更加飞速,能源危机的话题屡次成为世界热搜,在这种情况下,人们将目光再次投向了海洋。 H, y( h5 H* o
其实在上世纪50年代时期,一些发达国家就已经展开了对深海资源的勘探,根据初步勘探的结果,深海所蕴含的矿产资源,要远超陆地上的蕴藏,甚至要达到陆地上的数十倍。 7 k" k4 F# D& q% S! e
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海底矿产资源是一个统称,它包括海底蕴藏的石油天然气、金属矿产、海滨砂矿、富钴锰结核、可燃冰等等,海洋中几乎有着陆地上的各种资源,甚至一些稀有资源更是只能在海底中找到。 1 }! e$ e8 _6 a* n0 c3 M
据勘探,在海底深约1000-2200米的地方,有着丰富的矿石资源,这些矿石富含锰、钴、镍、铜等金属,除此之外还有着大量的稀土元素蕴藏。 : V1 Q- c2 |8 }2 f/ s7 N% `
了解到海底蕴藏的丰富资源后,国际海底管理局的秘书长说到:以海底所蕴藏的资源,足够人类消耗数千年之久。 9 k. t4 M# R5 A
! ?' Z0 [& C% E. x; @) C+ b 但海底资源就像是一个上了锁的宝箱,谁都知道打开它能够获得丰富的物质资源,可是谁也没有能力制造出一把钥匙,以满足所有的开采需求。 0 h I) o" ?$ }5 B8 K
我国虽然地大物博,坐拥960万平方公里的广袤国土,但多达300万平方公里的领海同样不容忽视,它所蕴藏的海洋资源更加不容小觑。
" Y+ U$ ]; `$ u7 z3 m 早些年我们国家在探索海洋的过程中遭遇了不少挫折,长久以来,如何将我国领海蕴藏的丰富资源加以利用,是一代代人的殷切希望。 0 A9 v- r G6 F
& G7 g% n5 H S% t5 c: n' w, [ 所以我国对于领海内的海洋资源勘探从未停止,据勘探结果表明,在渤海、东海、黄海以及南海背北部大陆架海域,蕴藏的石油资源就达到了275.3亿吨,天然气资源量为10.6万亿立方米。 : u- q' k$ _$ w2 Z# e \1 p
这里需要特别提及的是,我国石油资源和天然气平均探明率分别为38.9%和23%,其中海洋资源分别占12.3%和10.9%。
# r* @0 `5 Q! t6 b o Y3 v/ x 也就是说,我国领海内还有着大量尚未发现的油气资源,如果能够将这些资源探明开采利用,其意义不言而喻。 . X: G4 Y5 B$ H: i3 [
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但我国缺乏深海采矿相关的技术和经验,直到2014年,中国马尾造船股份有限公司接到了一项制造采矿船的研制合作,让我们得以接触到深海采矿船的制造,从中学习技术和储备经验。
+ D( s# V; M+ ?$ p, j “鹦鹉螺新纪元号”便是在这样的背景下横空出世,它通体长达227米,宽40米,排水量超过4万吨,大小堪比一艘中型的航空母舰。 $ t+ I/ T# S( P( f
它的外形宛若一座移动的海上堡垒,能够满足我们开采水下2500米处资源的需求。 3 @' x- P `$ j7 h5 Y/ I
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开采海底资源是一个长期的过程,所以“新纪元号”也拥有完备的生活设施,它能够同时满足200余人在船上生活工作数年之久,水下开采作业周期可持续5年以上。
+ ^( [, j C; }3 y1 d 不仅如此,它还能够承载近4万吨的矿石,并配备有完整专业的相关设备和器材,是目前世界上最大、最先进的深海采矿船。
) |- v5 n6 i$ z# u( T! K, m “鹦鹉螺新纪元号”建成后,一现身就引发了全球范围的关注和热论,因为在此之前,还没有任何一个国家制造出深海采矿船,也就是说“鹦鹉螺新纪元号”的出现,让我国在走向海洋强国的道路上,又前进了一大步。
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6 y2 ?" x: N4 ^( R1 w/ D; s: s 不少国家在了解“鹦鹉螺新纪元号”后,纷纷开始蠢蠢欲动,其中日本更是提出,想以天价购买相关的技术,这一请求当然遭到了拒绝,随后日方又提出以租的方式使用。 5 |. q6 ~/ @. S! p* B
有业界人士分析,如果将“鹦鹉螺新纪元号”出租,那么每个月光是租金收入,就高达1300万元,若算上其他各种费用等,这个数字还会上涨过半。 ) ~" J h" G0 {
制造出“鹦鹉螺新纪元号”,让我国走到了世界前列,但这一路走来却充满了坎坷和荆棘,长期以来我们国家要面对来自西方国家的技术封锁,很多领域我们也是长期落后于西方国家,为何这一次能够冲破重重封锁,一举成为第一个研制成功深海采矿船的国家? ! K1 X f' ?: n; u! Q
, N4 K- B' f$ i! \9 L 在制造这艘深海采矿船的过程中,专家们首先要面临的,是核心设计能力的欠缺,因为我国没有设计大型深海采矿船的技术,以及海洋工程装备也不够精良,导致了“鹦鹉螺新纪元号”在建造过程中,所有的核心技术和所属权均不完全属于我国。 2 x F# V& O0 z" e* l1 u
“鹦鹉螺新纪元号”是由来自阿联酋迪拜的船东下单,由新加坡的一家设计公司负责设计,最后由中国马尾造船股份有限公司承建,最后会被租用给加拿大鹦鹉螺矿业公司。
) K, e7 v0 r/ y: o 早在2014年,鹦鹉螺公司与马尾造船公司达成承建合作协议时,不少西方国家都对此发出不懈和质疑的声音,在他们看来,以我国的相关技术和经验,根本无法建造出深海采矿船。 * n, N7 G' b9 j% p o* a
9 D$ q8 ~+ m& A& u; E4 c" _ 这种质疑并非空穴来风,因为我们国家在该方面的技术和经验储备非常有限,但中国人接下来的行动,却结结实实地打了他们的脸,让此前所有的质疑和嘲笑烟消云散。 ) G) d: S2 c) s- e; G6 i+ e
虽然我们国家负责的是建造部分,核心技术和所有权也并非完全属于我们,但并不代表着建造过程没有技术含量,相反在建造过程中,因为没有可以借鉴的成功案例,很多细节之处都是原创。
' Q* x" e; e5 s- M; u5 @. H 设计和建造是相辅相成的,特别是在这种毫无前例的项目中,由于没有任何的参数可以参考,所以“鹦鹉螺新纪元号”在制造时,往往需要研制全新的设备,并且还需结合设计完成测试、修改等工作,综合而言,整个建造过程仍然是技术力十足。
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" R$ A% f' i5 d& _ 除了建造方面面临的困难,资金也是摆在专家面前的难题之一,在为期四年的建造过程中,就有两次因为资金不足,被迫中断建造,其中一次是因为迪拜的船东未能及时支付所需的费用,导致船体暂停施工。 $ P9 @' k4 G7 _5 s
还有一次是因为海洋工程装备市场的波动,这些装备的整体价格,在此前大约为700亿美元,但在采矿船建造的期间,受石油价格的影响,海洋工程设备的价格从700亿美元狂跌至50亿美元。 * W+ F. }" W# A9 C* F
这让加拿大鹦鹉螺公司认为采矿船建成后会“无处可用”,决定暂停计划,这导致了“鹦鹉螺新纪元号”又一次的停工。 8 x& @8 w( \- w; y( Q
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好不容易等到解决资金的问题,市场回归正常后,专家们却又面临着船体原料的问题。
* ~# C. j: E! y/ s- O 船体长期泡在海水中会受到腐蚀,这需要船体外壳的材料必须具备超强的耐腐蚀性,而我国的这种材料,绝大多数依赖进口。 # k6 `; x7 A3 n% F, R& b
有调查显示,在马尾造船决定承建的2014年当年,我国进口抗腐蚀材料的成本就高达5000亿人民币,严重依赖于进口,导致了在技术上的落后。
`) Z$ ^7 S G& L7 l% @ “鹦鹉螺新纪元号”的船体,需要大量的抗腐蚀材料,为了解决这一问题,我们国家花费了巨大的代价和努力,才使得建造工作得以继续进行。 + M2 Y; m4 M/ q4 U' l" H0 Q3 |
4 c6 Q4 S8 @( Z* o J 既然是深海采矿船,那么“鹦鹉螺新纪元号”上必须配备用以进行深海开采作业的设备,设备需要深入水下上千米的深处进行作业。
0 ]1 k0 d" h) C2 q1 S 这个深度范围内,压强高达上百个大气压,可见度几乎为零,温度也极低,如何在水下进行开采,并保证设备在苛刻的条件下能够正常工作? 4 N( x; g k* U0 |( i
在过去半个世纪中,不少国家都提出过不同的方案,其中主要分为三种,分别是连续绳斗式采矿系统、自动穿梭式采矿系统和流涕提升采矿系统。 % R1 U3 i/ o. b) x/ x: m
$ ]$ O% J! F. y- M0 p9 ` 第一种方式是利用高尼龙绳索,每隔25米连接一个挖斗,绳索两端分别拴在船体两端,通过这种方式组成采集环路,在采矿船缓慢行驶时同步在海底进行采集矿石。
( d( M1 H) f# L7 Q% s. L 这种方式在提出后,因为其简易便利,以及成本低,曾经被广泛利用,但最后却因工作效率地下和受海底地形限制极大而逐渐被各国放弃。 : C6 n' G" G* S" Y) `8 T
第二种方式是由数台采矿车进行采集,这种采矿车具有质量轻、强度大的特点,能够在海中自由穿梭并潜入海底作业的能力。 ( N; p( r3 F/ Z0 v
! D% e) l; s% Q9 z- ^/ Z) s8 O 这种方式的优点在于工作效率较高,灵活性好,缺点则是对技术的要求非常高,造价不菲,因此这种方式并未被广泛使用,只是停留在浅尝辄止的程度。 ( }* q4 s- p8 P: J
最后一种流体提升采矿系统,则是由海底采矿机、矿仓、扬矿管以及采矿船组成,它是一整个大型系统,工作时由采矿机在海底缓慢行驶开采,经过初步的分离后,通过管道进入矿仓,最后在管道中混合液体后以流体的形式提升到采矿船上。 ) e/ Z- }2 P+ [* N" Q1 ^: K
在这三种方案中,第三种无疑是最合适的方案,它的优点是能够连续作业、效率较高等,因此被广泛认为是海底开采的主要方案,各国也将其作为研究方向。 4 h( T$ b7 E. d4 y, n( g: H& g
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“鹦鹉螺新纪元号”上,同样使用的是这种方案,只是做了进一步的升级,将采矿车更换为了更先进智能的采矿机器人,将整体效率又提高了一个台阶。 . h Q' b. _: ]& x# j
2018年,“鹦鹉螺新纪元号”顺利完成建造出坞,这是世界上最先进的采矿船,一经面世就引起了世界各国的广泛关注,因为这代表着人类在探索海洋上的又一个里程碑。
7 t8 c# q# c: c/ B' l+ S! x ~ 虽然“鹦鹉螺新纪元号”的核心技术和所有权,并非完全属于我国,但这对于此前我国几乎空白的深海采矿船设计开发经验而言,是一笔弥足珍贵的财富。 E3 E- s2 b1 s( u
" X, w( @0 @8 c$ l- v0 x% C7 h 通过参与建造这艘船,使得我们积攒了可贵的经验和一定的技术储备,让我们在面对重重的技术封锁下,能够实现超车。
0 j, O* B' r7 R 如今我国的深海事业已经取得一定成就,早在2012年,我国自主研制的“蛟龙”号载人深海潜水器,就在马里亚纳海沟创造了7062米的载人深潜纪录。 4 L$ h4 }: X- J( e3 g
除此之外,我国自主研制的“潜龙”一号,是国内首个6000米水下无人缆潜器;“海星6000”是我国首台6000米级有缆遥控水下机器人设备;“问海”一号更是国内首个集自主、遥控、混合三合一工作模式的6000米级水下机器人。
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7 z/ K; W6 Q/ a: `; F4 _5 U 这些科研成果,都是一代代科学家奋战的结果,为我国深海事业做出了不可磨灭的贡献,而在未来,这些也将为可预见的深海采矿提供有力的支持和帮助。
9 B2 l8 b( C' @: g- Q 有这样的珠玉在前,相信在不久的未来,我们就可以建造出拥有完全自主知识产权的深海采矿船,届时300万平方公里的领海,将发挥出前所未有的作用。
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