在日本東京奧運會跳水比賽中，中國運動員依靠前沿的流體力學(xué)技術(shù)，幾乎包攬了所有金牌，并以“水花消失術(shù)”給觀眾留下了深刻的印象。中國的研究人員現(xiàn)在正在使用類似的技術(shù)，幫助笨重的工業(yè)機器人以類似的方式潛水。

1.中國研究人員突破采礦水花難題，為挖掘海底礦產(chǎn)資源做準(zhǔn)備

近年來，越來越多的中國深海采礦機器人被投入世界海洋。我國自主研發(fā)的“鯤龍500”型號在設(shè)計時可在最大6000米的深度作業(yè)，在一個小時內(nèi)，這臺機器可以定位、分解并收集10噸礦石。然而隨著試運行時間的增加，科學(xué)家和工程師發(fā)現(xiàn)了一些問題，如果不能妥善解決，可能會影響這些機器的長期運行。

中國深海采礦機器“鯤龍500”于2018年進(jìn)行海試

典型的深海采礦機器人的形狀大小和推土機差不多，能夠承受海床上的巨大壓力，有時海床深度達(dá)數(shù)千米。但是當(dāng)機器進(jìn)入水中時，不可避免地會產(chǎn)生巨大的水花，這些水花能在一瞬間釋放出巨大的能量，對自動采礦機的機械部件、電子設(shè)備和系繩部件會產(chǎn)生沖擊。

長沙中南大學(xué)機電工程學(xué)院戴教授團隊進(jìn)行的實驗表明，為了避免傷害采礦機器，入水時的速度應(yīng)該限制為每秒2米，但是在公海上有很多不確定因素，這并不是一件容易的事。

深海采礦機器人制造的水花具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，包括攜帶各種工具的機械臂，這與人類的水花相似。但研究人員表示，與自由落體潛水員不同的是，這款機器人是通過繩索下降的，風(fēng)和海浪造成的擺動增加了它運動的不確定性。

根據(jù)這項新研究，它有時可能以每秒4米的相對速度撞擊海洋表面，如果不是更快的話，產(chǎn)生的飛濺太大，機器無法承受。在大約每秒2米的速度下，機器人可以在安全和效率之間取得平衡。

研究人員還發(fā)現(xiàn)，受到最大沖擊的區(qū)域并不是一般認(rèn)為的機器人底部，而是機械手臂的下端及其附近的身體結(jié)構(gòu)，這些知識將幫助操作人員減少因沖擊造成的不平衡。

2.日本美國采礦“深陷泥沼”，中國吸取教訓(xùn)提議不破壞環(huán)境

早在20世紀(jì)50年代，包括美國在內(nèi)的一些西方國家就進(jìn)行了深海采礦的試驗挖掘。這些努力大多都以失敗告終。去年，在西方引領(lǐng)水下采礦技術(shù)發(fā)展的加拿大公司鸚鵡螺礦業(yè)公司破產(chǎn)。

最大的挑戰(zhàn)是環(huán)境，這影響著人類仍然知之甚少的生態(tài)系統(tǒng)。在今年早些時候提交給中央政府的一份咨詢報告中，上海高級海洋地質(zhì)學(xué)家王教授表示，中國近年來在深海研究和技術(shù)方面取得了領(lǐng)先地位，但中國需要吸取西方國家的教訓(xùn)，避免落入陷阱。包括美國和日本在內(nèi)的一些國家低估了深海采礦的技術(shù)和環(huán)境挑戰(zhàn)，并為此付出了沉重的代價。

盡管中國在某些部件上仍然依賴國外供應(yīng)，但在深海采礦硬件方面已經(jīng)取得了一系列突破，包括用于極端環(huán)境的液壓泵、用于機器人控制的人工智能以及深海的通信和定位技術(shù)。

研究人員也從政府獲得了更多的資金來研究深海環(huán)境，在地球上一些最深的地方發(fā)現(xiàn)了從前未知的魚類和巨型病毒。政府表示，這種知識和技術(shù)優(yōu)勢將幫助中國在聯(lián)合國牽頭起草深海采礦活動的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和環(huán)境保護協(xié)議。