在海底“生活”

佘毅仁

【極限探索·深海專題之十二】

古往今來，對于在海洋中居住、生活的向往驅動著人類不斷地探索海底世界，嘗試在海底建立一個“家園”。傳說中，在一萬多年前的大西洋里有個亞特蘭蒂斯國，這個國家在科技上達到了不可思議的先進程度，有飛機、潛艇，還有大片的海底城市；在公元前4世紀，馬其頓王國的亞歷山大大帝坐在玻璃桶里，棲身于海底長達數月，遇到了很多超乎尋常的神奇事物，有海怪、魚人、海底花園等。而現(xiàn)實中，直到20世紀50年代，人類探索的步子才逐漸邁進海底，建設現(xiàn)代海底之家的愿景才陸續(xù)在各國科學界中浮現(xiàn)……

飽和潛水理論

在本期之前的深海專題文章中曾提到，開放式潛水是人類主流的潛水形式，而在深潛后不減壓就直接返回海面，會使?jié)撍畣T患上“減壓癥”，嚴重的甚至會危及生命。20世紀初，英國科學家科爾登研究后提出，下潛至13米以下返回時就要進行逐漸減壓，這樣才能保障潛水員的健康。但新問題又出現(xiàn)了，人類在不斷深潛的過程中發(fā)現(xiàn)，每當下潛到50米左右，人就會開始出現(xiàn)時而亢奮，時而恍惚，甚至短時間喪失自控能力的情況。研究表明，這是氮氣在一定深度下影響中樞神經所致。雅克·庫斯托也曾在多次遇到該問題后，詳細地描述和記錄了當時的情況并努力尋找答案。50年代中期，科學家采用氦氧混合氣體代替氮氧混合氣體（壓縮空氣）供人呼吸，有效地解決了人類在大陸架深度內安全呼吸的問題。

但科學探索是永無止境的，解決了一個難題，還會有其他重要的問題等待人們去分析和解決。減壓時間就是困擾深海潛水的另一大難題。在完成一次深潛返回水面的過程中，潛水員需要花費數倍甚至數十倍于下潛的時間進行減壓，整個過程效率低下。直到美國海軍醫(yī)生喬治·邦德在1957年發(fā)表了飽和潛水理論，情況才有所改觀。他經多年研究，發(fā)現(xiàn)潛水員在同一深度長時間工作，身體內各組織的氣體含量在達到完全飽和后便不再變化，因此，只要深度不變，潛水員在海底無論工作多久，其相應的減壓時間和流程也會固定不變。這樣，潛水員可以通過完成大量的水下作業(yè)任務來提高工作效率。同時，這一重要發(fā)現(xiàn)也為人類長期居住海底提供了可靠的理論基礎和科學依據，極大地推進了人類建造海底之家的進程。

在飽和潛水理論的支持下，世界各國紛紛開始針對人類海底居住展開各種科研工作，海底之家也開始陸續(xù)建造。美國首先進行了一系列偉大的實驗——海中人計劃，該計劃由艾德文·林克任總指揮。與此同時，雅克·庫斯托也在緊鑼密鼓地籌備著自己的海底居住項目—大陸架計劃。此后，美國進一步開展了海洋實驗室計劃和玻璃隕石計劃，以及為讓航天員適應太空生活而在海底實施的寶瓶宮項目等。

那么，海底之家到底是怎樣的形態(tài)呢？作為潛水員在海底的基地，它們必然是個半永久或可移動的設施。雖然它們都在陸地上建造，但必須適應水下高壓、寒冷的環(huán)境。海中人 I 期計劃是在一個類似現(xiàn)代潛水鐘的設施內進行水下生活實驗；海中人 II 期計劃是在更深的深度進行生存考察，整個設施外表由橡膠制成，用錨鏈固定在海底，外形像一根巨大的熱狗香腸。而庫斯托的大陸架 I 號海底工作站外形像長了腳的洋蔥頭，大陸架 II 號像一只大海星，大陸架Ⅲ號像一只架在浮舟上的高爾夫球。美國的海洋實驗室 I 號則像一條裝在儲物架上的大紅腸；海洋實驗室 II 號、 海洋實驗室Ⅲ號、 寶瓶宮等海底工作站，一改往日奇異的外形，將工作區(qū)和生活區(qū)進行劃分，外觀更像機械，外殼由能承受海底環(huán)境下內外壓力差的金屬材料制成。起初，海底基地多為單層結構，后來則多為雙層或多個獨立功能室的結構。

既然是海底之家，那就需要模仿陸地上的生存環(huán)境。通常，海底之家通過線纜與岸上或支援船連接，由后者提供生活淡水、呼吸氣體和電力。人類作為陸地生物，在水下呼吸氮氧混合氣體會發(fā)生危險，取而代之的氦氧混合氣體固然安全，但也有缺點。氦氣在低溫環(huán)境下會迅速吸收體熱，造成居住人員低體溫。為了保證人員的生命安全和生活質量，艙內有針對二氧化碳、有害氣體的凈化系統(tǒng)，有除濕、通風、供暖的空調系統(tǒng)，有生活垃圾收集、處理系統(tǒng)，有電話、冰箱、電燈、電視機、攝像監(jiān)控器等電氣化維生設備、潛水考察設備等，可說一應俱全。此外，海底之家“麻雀雖小、五臟俱全”，有著起居室、臥室、實驗室、衛(wèi)生間、淋浴房、廚房等設施。

海底之家作為生活區(qū)、工作站，其功能非常神奇。它有專門的潛水室，因為室內氣壓和海水壓力相同，因此海水不會倒灌進室內，居住人員穿好潛水服，不用攜帶呼吸氣罐，只需通過隨身管道來呼吸室內氣體，就能在周邊的海中自由活動。其實，海中的生活很溫暖舒適，休閑愜意，可以讀書、寫作、下象棋、拉琴、看電視，當然還能睡覺、休息，無聊的話還可以去海中“散步”，欣賞海中的美景，和魚兒們嬉戲。當然，海底之家的生活也并非事事如意，比如雖然室內有除濕系統(tǒng)，但空氣濕度依然非常高，又熱又潮，居住人員通常只能穿著短褲，在半裸狀態(tài)下活動，并容易罹患皮膚病。高氣溫和高濕度也容易使人頭昏腦脹，難以忍受，有些人員稱更愿意呆在水里。在海底，由于壓力的關系，燒開水變得非常費力。最滑稽的是由于氦氣的特性，艙內的聲音傳到地面檢測中心時就像磁帶快放時的尖聲怪語，以致在深海海底，需要用寫字板進行應急交流。無數次的實驗證明：人類可以在海洋里長時間安全生活，但要想永久居住在海洋，還需耐心等待。

發(fā)展與未來

1962年9月7日，艾德文·林克派潛水員在60米深度的海中居住了一天。一周后，雅克·庫斯托將大陸架 I 號安置在法國馬賽港外約10米的深度，潛水員們在那里成功生活了7天。1963年，雅克·庫斯托實施了更為宏偉的大陸架 II 號計劃。此計劃將大陸架 II 號同時置于蘇丹港外紅海的深淺2個區(qū)域，海星狀的主體建筑被安置在約10米深的淺水區(qū)域，圓筒狀建筑被安置在約27米深的深水區(qū)域，共7名潛水員分組在海底的不同深度生活了30天。期間，庫斯托的團隊乘坐SP-350深潛器多次訪問這些潛水員，觀察他們的生活情況?？梢哉f，該計劃取得了巨大的成功。1964年，林克再次派潛水員在大西洋約130米深的水下居住艙有驚無險地生活了近3天，期間還有潛水員離開居住艙進行活動。一個月后，美國海軍委任喬治·邦德為負責人，開展海洋實驗室 I號計劃，4名潛水員在大西洋百慕大60米深的水域成功生活了11天。1965年，庫斯托將大陸架Ⅲ號安置在法國尼斯港外近100米深的水域，并成功地生活了整整3周時間。這次實驗是庫斯托和某石油公司共同完成的，潛水員在百余米的深海里還幫助該石油公司完成鉆探設備的安裝工作。大陸架Ⅲ號擁有較高的維生循環(huán)系統(tǒng)，能自動循環(huán)并處理室內空氣的壓力。同時，美國海洋實驗室 II 號在太平洋加州拉霍亞近海約60米深的海底進行實驗，有所不同的是這次實驗共由30名潛水員分3組在海中分別執(zhí)行不同種類的科研工作，耗時43天。這次任務的影響極為深遠，成就也十分卓越。期間，經人工訓練的海豚“達飛”成為海面控制中心和水下基地的聯(lián)絡員，并且為潛水員們運輸部分給養(yǎng)。1969年，美國人準備執(zhí)行海洋實驗室Ⅲ號計劃——潛水員在加州圣克萊門特190米深的海域生活60天，但期間發(fā)生了設備事故，計劃失敗。同時，美國海軍和NASA合作，在大西洋維珍群島海域進行玻璃隕石計劃，多個科學團隊花了約60天的時間進行有關人體在海底的各項生命體征和精神心理的實驗，為美國航天事業(yè)提供寶貴的研究資料。之后，世界各國均陸續(xù)制造出海底居住艙，以此來模擬太空環(huán)境進行科研活動。其中美國的寶瓶宮和蘇聯(lián)的“海底生物”尤為先進。1986年服役的寶瓶宮甚至被稱為海底宇宙飛船，在它服役的30多個年頭里，為美國的航天事業(yè)提供了極大支持。除了地球引力和窗外引人入勝的海底美景與太空不同，寶瓶宮能夠在水下模擬太空中的所有環(huán)境。2013年雅克·庫斯托的孫子法比安刷新了他爺爺在海底生活時間的紀錄，以31天的新紀錄為當時萬眾矚目。海底生活不僅在科研、工業(yè)領域受到關注，還是大眾藝術的寵兒，1977年公映的007系列科幻動作電影《諜影海底城》，其設計靈感就來源于當時世界上眾多的海底之家。

至今，世界上已有數以百計的海底作業(yè)艙，美國、日本、韓國，以及中東、西歐各國，這些發(fā)達國家已擁有或正在建造各種半潛式或永久性的海底酒店，讓人們可以體驗不同形式的海底生活。隨著科學技術的發(fā)展，人類或許有機會實現(xiàn)永久居住海洋的夢想。