载人潜水器大点兵

文/宋婷婷

 

深海总是能激发人们的无穷想象,那是一个怎样的地方?是像《西游记》里的龙宫那样,美轮美奂,充满了奇珍异宝?还是像《海底两万里》描述的那样,生活着巨大可怕的深海怪物?
   为了能够目睹深海的奥秘,人类制造了探索深海的利器——载人潜水器。

开山鼻祖——“深潜球”
   1934年,美国生物学家威廉·毕比和设计师奥蒂斯·巴顿联合制造了一个空心铁球——“深潜球”。“深潜球”直径1.37米,壁厚32毫米,有3个圆形小窗户,可以观察深海的美景。“深潜球”里备有氧气瓶和吸收二氧化碳的装置。下海时,“深潜球”被吊在一根长长粗粗的铁索上,利用滑轮和索具将其慢慢放入水中;上来的时候,也靠铁索把它吊上来。那么“深潜球”中的人怎么与外界进行通信呢?他们依靠的是铁索上包裹的电话线。就这样,毕比和巴顿进行了数十次下潜,甚至到达了934米的深度,创造了当时最深的潜水纪录。
   之后的15年内,都没有人可以突破934米的深度。因为随着深度的增加,铁索必然不断加长,在增加到一定限度时,铁索会因自身的巨大重量而断裂,更不要说还吊着一个沉重的“深潜球”。
   那怎样才能潜得更深呢?答案只有两个字:浮力!

深潜冠军——“的里雅斯特”号
   瑞士发明家奥古斯特·皮卡德设计了一个“水下气球”式的潜水器——“的里雅斯特”号,这一潜水器可以实现自由沉浮。与“深潜球”相比,它多了一个大大的“汽油包”,为潜水器提供足够的浮力。“汽油包”下面装着满满两桶铁球,桶口由吸力强劲的电磁铁密封着。如果想要回到海面,只需要切断控制电流,铁球就会从桶中漏出,潜水器重量减轻,很快就会浮到海面上。1960年,奥古斯特·皮卡德的儿子雅克·皮卡德和美国人唐·沃尔什驾驶着“的里雅斯特”号下潜到了“挑战者深渊”(10916米),创造了载人深潜的最深纪录,直到今天,“的里雅斯特”号仍然保持着“深潜之冠”的光荣称号。
   但是,“的里雅斯特”号过于笨重,操纵性能较差,用于科学考察的意义不大。因此,它虽然创造了辉煌的纪录,但并没有过多地应用于海洋资源调查。真正开启海洋科考新时代的是第二代载人潜水器,它能够在水下自由地航行和运动。

脱胎换骨的“阿尔文”号
   1964年,“阿尔文”号在美国建造完成,最深可下潜到1868米。后来,它在一次事故中沉入了海底。直到1972年,“阿尔文”号重塑金身,换上了全新的钛金属载人舱,一跃成为4500米级潜水器。“阿尔文”号是3人作业型载人潜水器(1名驾驶员、2名观察员),带有动力系统,可以在高低不平的海底任意移动、航行,也可停留在海底完成科学和工程任务。“阿尔文”号工作了40多年,曾5000多次潜入海底,在东太平洋首次发现过深海热液,勘探过海底火山口,打捞过美军遗失的氢弹,还发现了泰坦尼克号沉船。
靓丽的“鹦鹉螺”号
   1985年,法国研制了“鹦鹉螺”号载人潜水器,最大下潜深度6000米,通身呈鲜亮的黄色。“鹦鹉螺”号主要执行深海勘探等任务,目前已累计下潜了1500多次,完成过多金属结合区域、深海海底生态等调查,以及对沉船、有害废料等的搜索任务。“鹦鹉螺”号还多次用于搜寻海上失事飞机的黑匣子和残骸。

《泰坦尼克号》的幕后功臣——“和平-1”号“和平-2”号
   “和平-1”号和“和平-2”号由俄罗斯和芬兰联合研发,最大工作深度是6000米,可搭载3人,能源充足,机动性能极好,甚至在遇到较强的潜流时,仍能正常工作。“和平-1”号和“和平-2”号也用于沉船的考察,著名电影《泰坦尼克号》中的许多镜头都是它们勘探的场景。

地震专家——“深海6500”
   1989年8月,日本研制的“深海6500”下潜到了6527米深的海底。该潜水器长9.5米,宽2.7米,高3.2米,质量为26吨,可搭载3人,主要针对6500米深的海洋斜坡和大断层进行调查。“深海6500”在地震、海啸等方面进行了大量的研究,发现了多个地震造成的海底大裂缝,为海洋地震和海啸的机理以及预警机制等研究,提供了宝贵的依据。
潜水器明星——“深海挑战者”
   2012年,美国好莱坞著名导演詹姆斯·卡梅隆独自乘坐“深海挑战者”,下潜至10898米的海底,这是人类第二次探底“挑战者深渊”。“深海挑战者”是一台单人探险型的载人潜水器,外形像鱼雷一样。
   探险型潜水器与作业型潜水器的主要区别是载人舱的大小和潜水器的使用寿命。为保证3人作业空间,作业型潜水器载人舱直径一般为2米左右,对材料和加工制造的要求极高。而“深海挑战者”载人舱直径仅1.09米,只能容纳1人“蜗居”。而且作业型需要安全下潜几千次,使用寿命长达数十年;探险型只需要下潜 1次或数次创造纪录即可,因此,作业型潜水器的研制难度远比探险型潜水器高得多!

中国骄傲——“蛟龙”号

  “蛟龙”号由我国自主设计、自主集成研制,为3人作业型深海载人潜水器,最大下潜深度为7000米级。2012年7月,“蛟龙”号在马里亚纳海沟到达了7062米的深度,创造了中国载人深潜纪录,同时也是世界同类作业型潜水器的深潜纪录。

7000米不是结束,仅仅只是一个开始!“蛟龙”号的成功客观上促使美国、日本等国加速了载人潜水器的研制进程。目前美国的“深海研究者”和“三叉戟36000/3”已经完成了方案设计,日本也在2014年公布了“深海12000”的概念方案图,宣称将在2023年以前完成万米海试。
   一场新的载人深渊器的研发竞赛已经开始,如果我国想要在竞赛中取得胜利,就必须在2020年完成载人深渊器的海上试验,时间非常紧迫!我国的海洋科学家也在争分夺秒,抢占深渊“最低点”!

转载请注明 文章来源:《科学画报》

〖 欲看更精彩文章、图片,请购买科学画报。每月月初出版发行,铜板纸彩色印刷,每本仅售8.00元 〗 

 
《科学画报》2017© 版权所有 沪ICP备05024827号