深潛一萬米,“奮鬥者”是如何奮鬥的?_風聞
已注销用户-中国政经第一刊2020-11-19 22:46

作者 | 趙紫琰
**“海之言,晦昏無所睹。”**這是西晉《博物志》中對“海”的描述。
在古代的中國人看來,大海昏暗無邊,是一個充滿黑暗和恐怖的地方。“無所睹”,導致不可知。那個難以接近的地域,反倒留給人們無窮的想象空間。
先秦古籍《山海經》記載了眾多詭異海獸,常見於網遊的深海巨鯤由此而來。《西遊記》中,東海龍宮是仙境一般的水晶宮,藏有各種神兵利刃。瑰麗奇幻的創作背後,是先民們樸素的地理觀與世界觀。
《夢幻西遊》裏的東海龍宮
2020年11月10日,中國“奮鬥者”號載人潛水器在馬裏亞納海溝成功坐底,坐底深度10909米。
這是激動人心的歷史性時刻,國人藉助科技手段,經過不斷的深海探測,讓我們對海底世界的認知不再停留於古籍中的文字想象,而是真實可感的實景。
如果不算上《海底兩萬裏》中的“鸚鵡螺”號,人類只有四艘載人潛水器成功下潛到海洋最深處,其中就有中國的“奮鬥者”號。
過去100年來,人類曾登上月球,也曾丈量珠峯。而從百米淺海到萬米深海,我們究竟經歷了什麼呢?
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“挑戰者深淵”
無法阻止“深海挑戰者”
人類歷史上首次綜合性的海洋科學考察開始於1872年,英國皇家學會組織了上百名船員和科學家,駕駛着一艘名為“挑戰者”號的蒸汽動力帆船開始了為期1606天的科考。
在長達12.7萬公里的航程中,挑戰者號完成了492次的深度測量,由此繪製出《大洋深度圖》,其中測量到的海洋最深處——馬裏亞納海溝,被命名為“挑戰者深淵”。

“挑戰者”號
這也是此次中國“奮鬥者”號所下潛的地方。
馬裏亞納海溝,地處北太平洋西部海牀,靠近馬里亞納羣島的東部,它南北延伸2850千米,而寬度只有70千米。
最深處可達6~11千米,是目前所知地球上最深的海溝。
這是什麼概念?是珠穆朗瑪峯頂上再疊一座西嶽華山的海拔高度。它就像一把刀,深深地切入大海底部。
這裏水壓高、完全黑暗、温度低、含氧量低,且食物資源匱乏,因此成為地球上環境最惡劣的區域之一,也被稱作“地球第四極”。

它是板塊俯衝地帶,海底地質活動強烈,常出現火山爆發和地震等災害。而從另一方面看,意味着不可估量的資源和非凡的科考價值。
這裏有深部生物圈、熱液與冷泉、深海礦物與化學能源……大量奇異生物,依靠上層海洋的沉降有機質,或海底化學物質維持生命,這和早期的地球環境十分類似。因此,探測深海,對於研究生命起源和演化機制有着重要作用。
**“科考是古老的鄉愁,可以重逢地球本來的樣貌”。**正是因為海洋,地球有了開始,多年後,會思考的人類出現在地球上,想象着自己的身世之謎也許就潛藏在最深的海底,神話從這裏起頭,而真相的揭露,該由科學接手。
過去的100年間,人類通過各種手段,對海洋最深處進行着多次科學探究。其中大部分是像“挑戰者”號一樣的無人探索,直到2020年5月,有三艘載人潛水器成功到達了馬裏亞納海溝,分別是“的裏雅斯特”號、“深海挑戰者”號、“極限因子”號。
沒錯,又是一個以“挑戰者”命名的深海潛水器,它的潛航員,是一生都在自我挑戰的好萊塢名導演詹姆斯·卡梅隆。

2012年3月26日,卡梅隆駕駛單人深潛器“深海挑戰者”號成功下潛至馬裏亞納海溝底部,下潛深度10929米,創造了人類有史以來的深潛記錄。
在萬米海底,卡梅隆用高清3D攝影機記錄下了那裏的環境,並結合着他與團隊在七年間所經歷的科研困難與挑戰, 一起製成了紀錄片《深海挑戰》。
《深海挑戰》中記錄下這樣一幕。
在卡梅隆下潛之前,老前輩唐·沃爾什安慰他道,“如果你聽見船艙發出爆裂聲,別太憂慮,因為如果船艙真的裂了,你不會有任何痛苦,瞬間就變成肉泥了。”
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1萬米的海底壓強有多大?
相當於1000頭大象踩在足球上
沃爾什的話揭示了深潛過程中最危險的一件事,那就是海底恐怖的水壓。
在海洋中,每深入10米,深潛器艙體所受的壓強就會增加一個大氣壓,而在萬米深的馬裏亞納海溝底部,壓強會達到1097個大氣壓,相當於1000多頭大象踩在一個足球上。

好奇心可以抵抗對於未知的恐懼,但並不足以抵抗海底萬米處的壓強。
在這樣的壓強之下,一輛坦克被扔進去,都會被硬生生地壓成鋼板。
因此,要將載人探測器送入這個級別的深海,需要在材料上下足功夫。深海探測器通常會選用鈦合金材料,以此獲得極高的硬度和抗壓性,從而滿足深海活動的需要。
而“奮鬥者”號採用了新型高強度鈦合金做載人艙的外殼,不僅完美地扛住萬米的壓力,還大大減輕自身重量,擴大了艙內空間。
相比於卡梅隆的單人深潛經歷,“奮鬥者”號的三名潛航員,也可以免受深海下的孤獨之苦,與同伴第一時間分享當下的感受。
除了新材料的運用,探測器的雞蛋造型也功不可沒。

雞蛋的圓形外殼,使得表面上的每一處都能緊密聯結,當任何一個點受到外界壓力時,這個點受到的壓力會不斷分解到其他點上,同時產生反作用的抗力。
當我們用手握雞蛋時,每個點受到的壓力,會被巧妙分解轉化成其他點的抗力,緊密團結在一起的每一個點,都有不可低估的力量,形成了堅不可摧的壁壘,抵擋住來自外界的壓力。
除了深海水壓的挑戰,深海通信也是個難題。
大量海水屏蔽了無線電波,在人類常用的微波通信不可行的情況下,能夠指望的只有海底水聲通信。然而,海底噪聲可能影響聲波信號,並造成一定的延遲。
這種情況下,能夠保障海底的正常航行和通信,已經難能可貴。而這一次,我國“奮鬥者”號潛水器還實現了全球首次的萬米洋底直播。
它與自己的御用攝影師“滄海”號——一台可以進行全海深4K視頻拍攝與傳輸處理的深海着陸器,開展聯合作業,讓我們直擊探洋作業的第一現場。

如此大的突破,是怎麼做到的?
解決問題的關鍵就藏在一場不期而遇的彩虹裏。
將其延展後可以得到一張太陽光譜圖,直播使用的電磁波想要穿透海水,要依賴於光譜圖中的藍、綠光來傳輸像素。滄海號在船體之間搭建一條光纖電梯來傳輸像素,直播團隊製作一台中繼器來保護像素能安全抵達畫面。
在它們的默契配合下,這些像素將通過船載天線發射至太空,經過衞星的通信轉發器放大後回傳到北京演播室,進行重新包裝。
最終,這些經過包裝的像素會搭乘中國電視網絡來到全球觀眾面前。在這場跨越星辰大海的征途背後,凝結着上百家企業、數百年科研人員的多年奮鬥。

“萬米的海底,妙不可言!希望我們能夠通過‘奮鬥者’的畫面,向大家展示萬米海底。”這是三名中國潛航員在萬米深海傳來的聲音,難以想象,這一刻要仰仗於幾代深潛人的日夜付出,攻克了多少難關才得以實現。
從潛水器的設計、總裝和陸上聯調,一次次地開展水池試驗,“奮鬥者”號融合了前兩代深潛裝備“蛟龍”號、“深海勇士”號的優良血統,而它背後的每一名潛水器設計師和潛航員們,也繼承着刻苦探索、堅持不懈的科研精神。
從2016年開始立項的這四年間,不斷積累經驗,不斷改進完善,前有“蛟龍”號,後有“勇士”號,“奮鬥者”號一步一腳印,創造一次又一次的奇蹟。