يحتوي قاع المحيط الهادئ على حوالي 30 مليار طن من الكوبالت، أي ما يعادل 3000 ضعف الاحتياطيات البرية. في يونيو 2024، نجحت النموذج الأولي لمركبة التعدين الثقيلة في أعماق البحار "كايتو-2" (开拓二号)، التي طورتها جامعة شانغهاي جياو تونغ ذاتيًا، في الوصول إلى عمق 4102.8 متر في غرب المحيط الهادئ، واسترجعت بنجاح عينات من القشور والعقيدات المتعددة المعادن في أعماق البحار، محققة 6 أرقام قياسية في مجال التعدين البحري العميق في الصين.

"المعركة الزرقاء" للتعدين في أعماق البحار

تحتوي قيعان المحيطات على موارد معدنية وفيرة، بما في ذلك العقيدات المتعددة المعادن، والقشور الغنية بالكوبالت، والكبريتيدات المتعددة المعادن، الغنية بمواد رئيسية مهمة مثل النحاس والكوبالت والنيكل والمنغنيز، ذات قيمة تطبيقية عالية. وفقًا لتقديرات وكالة الطاقة الدولية، بحلول عام 2030، سيرتفع الطلب العالمي على الكوبالت بمقدار 10 أضعاف عن المستوى الحالي، وقد يصل إلى 25 ضعفًا. وقد سارع الاتحاد الأوروبي واليابان وكندا ودول أخرى إلى تطوير التقنيات والمعدات الرئيسية الأساسية للتعدين في قاع البحار.

تمتلك الصين حقوق الاستكشاف الحصرية وحقوق الأولوية في التعدين لخمس مناطق تعدين دولية في قاع البحار، تبلغ مساحتها الإجمالية ما يعادل ثلاثة أضعاف مساحة بحر بوهاي. ومع ذلك، فإن حقوق الاستكشاف لها أيضًا "فترة صلاحية"، لذا فإن الإتقان السريع لتقنيات التطوير وتكوين القدرات التطويرية أمر بالغ الأهمية. إن الابتكار والتطوير في معدات استغلال الموارد المعدنية في أعماق البحار له أهمية عملية كبيرة في قيادة تطوير التكنولوجيا البحرية العالية، وتشكيل صناعة مستقبلية للاستكشاف والتعدين في الأعماق، وتطوير قوى إنتاجية جديدة.

ستة "ابتكارات أولى" تصنع "عملاق التعدين" في الأعماق

يبلغ طول "كايتو-2" 6 أمتار، وعرضه 3 أمتار، وارتفاعه 2.5 متر، ووزنه 14 طنًا، وعمق التشغيل التصميمي 6000 متر. خلال الاختبارات البحرية التي أجريت في الفترة من 22 إلى 26 يونيو، أكملت "كايتو-2" بنجاح 5 غطسات متتالية في منطقة القشور والعقيدات المتعددة المعادن في قاع البحر، بأقصى عمق غطس بلغ 4102.8 متر. في النهاية، نجح الفريق في إعادة أكثر من 200 كيلوغرام من عينات المعادن البحرية العميقة المختلفة، بما في ذلك القشور المتعددة المعادن، والعقيدات المتعددة المعادن، وصخور القاعدة البحرية.

يشرح كبير العلماء في الاختبارات البحرية، البروفيسور يانغ جيان مين من كلية الهندسة البحرية والمحيطية والهندسة المعمارية بجامعة شانغهاي جياو تونغ، أنه لفترة طويلة، واجه التعدين في أعماق البحار ثلاث مشاكل تقنية رئيسية على المستوى الدولي: أولاً، التضاريس المعقدة للغاية لقاع البحر في مناطق التعدين، مما يجعل التنقل الآمن للمعدات صعبًا؛ ثانيًا، تنوع وتعقيد أشكال تواجد المعادن في الأعماق وخصائصها الفيزيائية، مما يجعل التعدين والجمع الفعال صعبًا؛ ثالثًا، صعوبة الإنزال والاسترجاع الآمن لمعدات التعدين الثقيلة في أعماق البحار في ظل ظروف الأمواج والرياح البحرية. وقد تمكنت "كايتو-2" من حل هذه المشكلات العالمية واحدة تلو الأخرى بفضل ستة "ابتكارات أولى" تقنية.

الابتكار الأول: تقنية الحركة عالية القدرة على المناورة في التضاريس المعقدة لقاع البحر العميق. يمكن للمسارات الأربعة المستقلة لـ "كايتو-2" ضبط اتجاهها ووضعيتها بشكل مستقل وفي الوقت الفعلي وفقًا للتضاريس الفعلية لقاع البحر. سواء كانت الجبال البحرية شديدة الانحدار التي تزيد درجة انحدارها عن 30 درجة، أو "المستنقعات" في قاع البحر المكونة من رواسب لزجة ناعمة مخففة، فإنها تستطيع التحرك والتسلق والدوران في مكانها بسلاسة. يمكن لمركبة التعدين أن تستشعر بيئة التعدين بشكل مستقل دون تحكم يدوي، ويمكن أن تصل دقة تحديد المواقع إلى مستوى السنتيمتر.

الابتكار الثاني: تقنية الحفر والجمع المركبة لأنواع متعددة من الخامات في الأعماق. تلتصق القشور المتعددة المعادن بإحكام بصخور القاعدة المنحدرة، بينما تكون العقيدات المتعددة المعادن مدفونة جزئيًا في الرواسب اللينة لقاع البحر. يمكن لـ "كايتو-2" فصل القشور عن صخور القاعدة بسرعة وامتصاصها بكفاءة في صندوق تجميع الخام، وفي نفس الوقت استخراج العقيدات المدفونة جزئيًا. تعمل مجموعة واحدة من المعدات على التكيف مع جمع نوعين مختلفين من الخامات في وقت واحد، مما يعزز بشكل كبير الكفاءة الهندسية ومستوى استخدام المعدات في التعدين البحري العميق.

الابتكار الثالث: تقنية التحكم الذكي والدقيق في العمليات الثقيلة في المياه العميقة. تمتلك مركبة التعدين قدرات التخطيط الذكي لمسار العمل والتتبع وتجنب العوائق، ويمكنها تحقيق تحديد المواقع بدقة سنتيمترية حتى في البيئة المظلمة لأعماق البحار. تشبه عملية التعدين المعقدة في قاع البحر "باليه تحت الماء" آليًا ومبرمجًا.

الابتكار الرابع: تقنية الإنزال والاسترجاع الآمن للأحمال الثقيلة في الأعماق باستخدام الكابلات غير المعدنية. استخدمت "كايتو-2" لأول مرة كابلًا ضوئيًا كهربائيًا مركبًا من مادة الأراميد غير المعدنية، متجاوزة بذلك قيود الإنزال بالكابلات الفولاذية التقليدية. في المياه العميقة، يتجاوز الوزن الذاتي للكابل الفولاذي بكثير وزن المعدات نفسها، مما يجعل الإنزال على أعماق تتراوح بين 5000 و 6000 متر غير ممكن. يقلل الكابل غير المعدني بشكل كبير من الوزن الذاتي للمعدات، مما يحقق إنزالًا واسترجاعًا آمنين للمعدات الثقيلة على عمق 4100 متر.

الابتكار الخامس: تقنية مراقبة وتقييم الاضطرابات البيئية في أعماق البحار. تم تجهيز مركبة التعدين بنظام مراقبة بيئية يقوم بمراقبة وتقييم شاملين للتأثيرات البيئية مثل توليد وانتشار أعمدة الرواسب في قاع البحر، وضوضاء العمليات تحت الماء. مع السعي لاستغلال الموارد، يتم الاهتمام في نفس الوقت بحماية النظام البيئي لأعماق البحار.

الابتكار السادس: تحقيق اختراق في عمق إنزال وتشغيل مركبة التعدين الثقيلة في أعماق البحار ليتجاوز حاجز 4000 متر لأول مرة. هذه هي المرة الأولى التي تجري فيها مركبة تعدين ثقيلة صينية تجارب تعدين تجريبية للموارد المعدنية في أعماق البحار على عمق يزيد عن 4000 متر.

الطريق نحو التسويق من 4000 متر إلى 6000 متر

ضمان الموارد الاستراتيجية. تحتوي عينات القشور والعقيدات التي تم الحصول عليها من هذه الاختبارات البحرية على نسب من الحديد والمنغنيز تتراوح بين 10% و 20%، وهي غنية أيضًا بالمعادن الرئيسية مثل التيتانيوم والنيكل والسيريوم والنحاس. من المتوقع أن يحقق تطوير الموارد المعدنية في أعماق البحار تقدمًا كبيرًا خلال السنوات العشر إلى الخمس عشرة القادمة، ليصل إلى مرحلة الاستغلال التجاري.

خطوة حاسمة نحو التعدين التجاري. يقول يانغ جيان مين إن اختراق عمق المياه في هذه الاختبارات البحرية لحاجز 4000 متر يعني أن العمق المطلوب لتعدين قاع البحر قد تم تحقيقه بشكل أساسي - حيث توجد الموارد المعدنية في أعماق البحار بشكل عام في قاع البحر على أعماق تتراوح بين 2000 و 6000 متر، وتتركز القشور المتعددة المعادن والكبريتيدات بشكل رئيسي ضمن عمق 4000 متر. لقد أصبحت "كايتو-2" تمتلك بشكل مبدئي القدرة على التعدين الهندسي والتجاري.

مواصلة التقدم نحو الأعماق الزرقاء الأكثر. قام خبراء مثل الأكاديمي في الأكاديمية الصينية للهندسة لين تشونغ تشين ولي جيا بياو، ورئيس المختبر الوطني الرئيسي لتقنيات تطوير واستغلال الموارد المعدنية في أعماق البحار لي ماو لين، بتقييم أن نجاح الاختبارات البحرية لـ "كايتو-2" يشير إلى أن الصين ستحظى بدعم تقني أقوى وضمانات معدات في مجالات البحث العلمي في أعماق البحار، وتطوير الموارد، وحماية البيئة. كشف يانغ جيان مين أن الفريق سيواصل إجراء أبحاث تقنية متعمقة، وتطوير الجيل الجديد من معدات التشغيل الثقيلة في أعماق البحار من سلسلة "كايتو" باستمرار، والتوجه نحو أعماق مائية أكبر، وقدرات تشغيلية أقوى، ومستويات ذكاء أعلى.

من البداية من الصفر تقريبًا في عام 2013، مرورًا باختبار "كايتو-1" على عمق 1305 مترًا في عام 2021، وصولاً إلى اختراق "كايتو-2" لعمق 4102.8 مترًا في عام 2024 - استخدم فريق جامعة شانغهاي جياو تونغ أكثر من عشر سنوات من البحث الذاتي ليدفع الصين إلى مصاف الدول الرائدة عالميًا في تكنولوجيا الأعماق.