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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。
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3 @/ A& L3 t# [9 j6 B9 q- j! 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。 ! k1 a& c( Y3 ^8 x0 n* f, `$ v5 y; x
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。
& z$ D3 `( L3 O0 D 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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! e! f" `, K- A& M9 J 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。
, \6 F [6 ?4 @$ [/ @3 U1 P" n+ ~0 d 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。 # G) j0 x- X% Q5 [
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。 5 T: y: E) R- f! u4 O4 P
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。 * v9 a. i9 `: R
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。 0 W% h$ y2 _. Q" [
& k& k I2 ^! \. I! K/ P6 a8 m 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。 % E2 C3 C9 A4 S/ B( _+ a
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。
5 @/ F- a: K+ c$ ^9 O+ L 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。
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8 e+ }7 |8 g2 p I' u: s 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。 / C! e8 C3 v5 t, m- M
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。
- J ]) O3 K L 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。
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* g& Q7 t; \# N) L5 ]- g$ w, m* b 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。
' a, i0 `: A) L: j; q 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%。
$ \9 P* \# @. j' G 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。 \* \9 c! Q5 l" i g- `$ @
# o/ S7 f9 } ~4 W 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。
8 Q- p* q9 O! h “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。 5 D8 w1 r5 p R A
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 @9 P2 P# u( x8 j' b( O/ t
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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。 ' Q; m" |6 D% u5 T$ n* u: Y$ S5 N
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。
* E0 n7 e9 N! e2 y2 | “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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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 q0 t- e( c6 G6 Z- K, H1 t9 K0 | 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。
" \# w, N3 p! D2 m$ N% _ 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?
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$ | c( x! U X1 @ 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。 ! Y+ ?8 ~" z/ F0 d0 k! J' q
“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。 9 p; K( I+ Z; i$ M5 l) W
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。 , j7 ^, \2 }* F# e' _; E# M% J2 s
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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。
7 S# u) t: {: p6 E D. V. T0 m/ G 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。 1 m+ ]3 w, C% z8 y8 ~. o0 g
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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, `! [, z6 R8 B: @8 l0 _ 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。
3 [) J! _0 z0 g2 J' m2 k. } 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。 6 ]+ [+ u1 ^3 e
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。 ! F; }: i8 w+ m4 s) a, n
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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。 . N% @: j+ f' I, o3 @1 K0 t5 G
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。 7 X1 l/ B1 N; q6 W2 g5 H
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。
2 ~, {/ g' Z3 [ “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。
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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 D& w# c0 K4 q3 P
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? , T9 J! B2 l$ s1 J. S
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。 ' _2 D8 h% }4 \( U& V
2 Z# S( y5 w# K3 ~ 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。
; x( o7 ? p4 k: C 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。
1 @. T6 ?* W4 I: \+ M- e 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。 l8 l' t# N) p' P4 O6 j
) B5 Y- p7 }) A9 U 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。 . N' a& Q1 S' M
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。
, H! _ U' w7 `8 ]; [* s 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。
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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。 4 q/ L0 U/ q3 ^3 H
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。
, A* u7 v+ _/ s! X& E4 P/ G$ L& U 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。 , E; q9 `4 s# t' R W L
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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。
' I; r3 m2 J1 { 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。
7 J" K6 Y5 u; T7 {4 V 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。 4 k9 u6 [8 q: ]1 g
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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。
1 `6 ~1 n, u3 r* u) U- r( Y* I 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。 8 M# i$ X% ^' X8 a& p
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