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8月9日,国产4500米载人潜水器前往三亚,进行海试前的最后航渡测试,此次的试验航渡,计划对母船和设备进行相关海试前的一系列测试,以确认状态,相关海试的准备工作也正在进行。+ A: h' @/ m8 o6 V6 v
接下来,4500米载人潜水器将会在8月中旬进行海上试验,最早明年,国产4500米载人潜水器就会跟此前的“蛟龙号”一起探测深海,成为我国深海探测的“双子星”。6 A8 s. U, b' k1 Z/ ~7 J
前几年“单打独斗”的“蛟龙号”都在忙些什么?既然我们已经有了让美欧嫉妒,能下潜7000多米的“蛟龙号”,我们为何还要费时费力地造4500米载人潜水器?未来我们的深海探测还有哪些壮志与雄心呢?库叔今天跟你聊一聊深海。7 @ }& Y9 B# Z/ R7 ~ b3 q* r
文| 库叔* y4 k4 ?, J1 h/ O( t; |0 H$ S
本文由瞭望智库综合
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) w3 L" r* q1 J( U( z7 l/ N“蛟龙号”是世界载人潜水器“第一梯队”中的佼佼者1 i& p# a$ o1 w. B! P+ S
有人可能认为,探索深海怎么说也是在地球上,难度能有多大,能比得上外太空探索吗?
# h) c$ ~0 w% A( {还别说,真比得上!
- Z8 h. G' k" q: Q; I. @+ W/ e要知道,我们地球表面的70%以上被海水覆盖,超过2000米的深海区又占海洋面积的84%,而国际上定义1000米就是深海了。0 V1 D& M% F' ?/ [+ a, w: B! |
深海探索对人类来说,简直就是巨大的挑战:
! Q5 v3 w& f3 h高压。去深海碰到的第一个问题就是要承受海水巨大压力!每下潜100米就会增加10个大气压,如果是在10000米的海底,所要承受压力将达1000个大气压,相当于一个手指甲盖大小面积上,承受大概一辆小轿车重量。 F1 f; q+ ~8 Z+ `6 |
黑暗。由于99%的光线都难以穿过150米以上海水,所以深海几乎就是漆黑一团,世界上最大哺乳动物抹香鲸也只能下潜到水下1000米左右。“蛟龙号”潜海员曾说,“进入深海感觉就像进入了一个陌生的星球。”
: T" v: Z& {# h0 ~# h8 U! C未知。在极端高压、低温、无光照及相对封闭的生态特征之下,就构成了一个封闭而神秘的领域,会生存着大量特有物种,充满了未知。如果问大家对深海有什么了解,我们脑海里首先浮现的是美丽的珊瑚礁,除此之外,好像真没别的了!其实,千百年来人类对于深海的了解一直都是这样,每谈深海,脑海里必是一片空白!
4 F# d9 S! e( m此外,缺氧、海水腐蚀性和破坏性都不容小视。 T( v( l" H0 o# W7 E: K; N
人类要探索深海,只能借助于“高精尖”的潜水工具,载人潜水器就是最有效的一种。$ n" f0 f1 m7 Z2 ?+ Q1 v5 u% Z
但这个庞然大物并不是那么容易造的!
- J5 v* e( ~7 P0 ?: b造载人潜水器可是个复杂而又系统的大工程。
$ z3 @ k- `' Z4 {; i- R, V就拿“蛟龙号”来说,它包含了载人潜水器本体系统、载人潜水器水面支持系统、母船增改装系统和潜航员培训系统;载人潜水器本体系统又被划分为总体、结构、舾装、电力与配电、推进、水声、生命保障等12个分系统。
. h% x2 Y1 j. \" m- V) h在这些系统中,高压、密封、腐蚀、绝缘等技术难题都需要一一突破解决,稍有不慎,后果将不堪设想。比如,“蛟龙号”的最大下限深度属于7000米级,耐压载人舱外壳在7000米的海底需要承受的总压力约12万吨,相当于约10个埃菲尔铁塔重量的总和;深海载人潜水器有十几万个零部件,组装起来最大的难度就是密封性,精密度要求达到了“丝”级。4 h+ Z5 U5 |% U& }: f4 {6 S! s
(图片来源于网络) 在这样高的要求下,能造出来的潜水器也是寥寥无几,目前全世界投入使用的下潜深度超过1000米的载人潜水器仅有12艘!更深的潜水器数量则更是少得可怜!
' c) D0 B) M( n+ @/ [拥有下探6000米以上、能够真正下到海底进行作业的深度载人潜水器的国家只有5个:中国、美国、日本、法国和俄罗斯。3 n/ d9 \9 W! P! P
其中,美国的Alvin号,虽然它的下潜深度在这里面是最浅的4500米,但是它是所有载人潜水器当中取得成就最大、下潜次数最多、发表论文最多、科学发现最多的,所以它是公认最成功的一个;法国的鹦鹉螺号、俄罗斯的和平号下潜深度是6000米,日本造了一个下潜深度6500米,而中国造的“蛟龙号”下潜深度达到了7000米,算得上是“第一梯队”中的佼佼者了。- q* X: P: `' h
(图片来源于中国科普博览) 这些潜水器功能都非常相似的,所以它们在设计理念上其实也是相似的,做出来也非常相近,都是胖乎乎的:8 G2 H* j, W* \: a0 K0 n' N$ A1 H
都有一个大的金属球,人坐在这个金属球里面,可以免受外面海水的恐怖压力。三个人要完全靠这个球来承受海水的压力,对设计和材料的要求必然很高。世界上各国一般是采用主要成分为钛和镁的钛合金材料,比较轻、强度非常高而且还耐腐蚀。在研制“蛟龙号”的时候设计是我们自己的,材料与加工制造工艺还不过关,所以用的是俄罗斯的材料。
4 e6 j) _" {6 \* @+ z/ E都有一个有机玻璃的窗户,大家透过窗户可以往外看。" E2 Y& W2 ^4 z' Y0 h
潜水器的前面是两个机械手可以作业,都是用电池供电,用螺旋桨来运动。两只手可以直接去抓东西,下图左边有一个紫色的是海参,那个白色的叫玻璃海绵,他们动得都是比较慢的,可以直接用机械手去抓。还有些像石头一样的东西,我们也可以直接抓。有时候还会带一些工具,比如网兜,然后去抓螃蟹、抓虾。
/ \# B" A4 k/ s$ V0 v% ^8 o2 \(图片来源于中国科普博览) 采用固体浮力材料来提供浮力。二十多吨重的庞然大物要到海底还要能够浮上来,谁来给它提供浮力呢?我们目前使用的是基于玻璃微珠的一个固体浮力材料,空心的玻璃珠,它的直径从几个微米到一两百个微米,组合起来,用树脂粘起来就变成一个块,这个的密度大概是零点五几可以承受七千米的压力。, ~1 O2 B$ X5 }5 a
(图片来源于中国科普博览) 水下进行通信。这一点“蛟龙号”在国际上是比较先进的。在七千米深的海底完全靠水声通信,把我们要传的信息变成声音在水中传播,传到水面之后再把它变回信号,这样就可以在水下进行文字及语音聊天,照片传送等,从而把潜水器的很多数据传到水面,这些功能是国外很多潜水器没有的。* R( g* m4 Z9 E) R
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“蛟龙号”这些年在各个大洋到处游荡,到底在忙什么?9 T1 h W. j: ]% b6 p
“蛟龙号”历经十年研制、测试,从2013年正式进入试验性应用阶段,这几年足迹踏遍了东太平洋、西北太平洋以及印度洋,下潜上百次,完成了各种不同类型的科学调查任务。
9 c0 j- R2 C) e0 @- `“蛟龙号”这几年在这些大洋频繁出没,到底在忙什么?/ c ]0 `, C% Z
看看这些年“蛟龙号”到过的这些地方,其实主要在忙两件事:科学和资源。; ]) J; S1 p7 H
(图片来源于中国科普博览) 先来说科学。刚才说到了深海有很多的未知,而“蛟龙号”就是去直面和研究这些未知的!
) s) l" p1 I; r1 s2 H7 ]对深海很多生物及环境进行科学研究,有时候真的会颠覆掉你的认知。比如像这个,就是美国Alvin号载人潜水器发现的一个具有颠覆性的东西。
; h. \: G: x1 T3 S下图中我们可以看到很多生物,之前我们都认为生物的生存需要有阳光、有空气,而深海是生命的荒漠,这样的环境下按理说就不会有什么生命了,但这个发现就完全颠覆了这个概念!因为深海的这些生物完全不依赖于阳光,就靠着海底冒出来的最高可达400度的热水作为能量来维持生活,而且这种生物的群落特别大,这就完全颠覆了生命在什么样的条件下能够存在的认识!- ?& w K1 W! S$ Q3 f
(图片来源于中国科普博览) 除了这些热液生物之外,还发现了基于冷泉的。所谓冷泉就是从海底冒出来的甲烷,这些生物靠海底冒出来的甲烷气体作为能量源来生存。大家可以看到,下图上面是深海热液区,下面是深海冷泉区,这些贝壳、螃蟹、虾等,看起来比较眼熟,并不是稀奇古怪的生物,虽然生态系统完全不一样,但他们的长相是如此地相似。
: R9 Z: N, A4 M; q6 N: Z! q(图片来源于中国科普博览) 下图是2013年“蛟龙号”在我国南海的“蛟龙冷泉”拍摄的,图中密密麻麻的是贝壳和白色的白瓷蟹,还有一些虾,量非常大,他们完全不依赖于阳光,就靠海底冒出来的甲烷气体生存。细菌吃甲烷,大的生物再吃细菌,从而维持了这么一个生态系统。这完全是靠甲烷来维持的。
; J* a2 Q+ ]: A1 s0 l/ H$ Y5 b9 T4 p(图片来源于中国科普博览) 深海里面还有太多需要进行科学研究的问题,这就需要通过“蛟龙号”下去调查,去采集和研究。
1 {/ g- }, s; f; O) g海底还有什么?当然是数不胜数的资源。, O# b) |' p; d" x& o" {- j$ Q
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