打造深海遨游的利器
——國(guó)產(chǎn)載人潛水器

文/李 贊

長(zhǎng)久以來(lái)，人類都只能在海面以下幾百米活動(dòng)，而全球海洋的平均深度約3700 米，最深處甚至有11000 多米，那些神秘莫測(cè)的深海區(qū)域，一直都吸引著人們?nèi)ヌ剿?。如今，在無(wú)數(shù)科學(xué)研究人員的共同努力下，擁有“蛟龍”號(hào)、“深海勇士”號(hào)和“奮斗者”號(hào)等載人潛水器的我們可以驕傲地說(shuō)，深海探險(xiǎn)再也不是遙不可及的夢(mèng)想啦！

“蛟龍”號(hào)是由我國(guó)自行設(shè)計(jì)、自主集成研制的第一艘7000 米級(jí)載人潛水器，最大下潛深度可達(dá)7062米。

“深海勇士”號(hào)是繼“蛟龍”號(hào)之后我國(guó)研制的第二艘深海載人潛水器，最大下潛深度可達(dá)4534 米。

“奮斗者”號(hào)是我國(guó)自主研制的萬(wàn)米級(jí)載人潛水器，最大下潛深度達(dá)到10909 米。

中國(guó)科學(xué)技術(shù)館展出的“蛟龍”號(hào)1∶1 模型

中國(guó)科學(xué)技術(shù)館展出的“深海勇士”號(hào)鈦合金載人球殼

中國(guó)科學(xué)技術(shù)館展出的“深海勇士”號(hào)解剖模型

克服巨大的海水壓力

設(shè)計(jì)、制造在深?；顒?dòng)的載人潛水器時(shí)，研究人員面臨的頭號(hào)難題就是如何克服巨大的海水壓力。人在地面上只需要承受大氣壓力，但到了水中，卻需要額外承受水的壓力。人在萬(wàn)米深海時(shí)，感受到的壓力大約相當(dāng)于一輛1.1 噸重的卡車壓在1 平方厘米大小的手指腹上。這樣的壓力，別說(shuō)普通人了，就算是有著鋼筋鐵骨的一般潛水艇也無(wú)法承受。因此，研究人員需要研制出更加堅(jiān)固、耐壓的艙體來(lái)保護(hù)乘坐載人潛水器下潛到深海的乘客。

為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，研究人員將潛水器的載人艙設(shè)計(jì)成了抗壓能力更強(qiáng)、可以將壓力均勻分散的球形，并創(chuàng)新性地使用了“神奇”的合金金屬——鈦合金，它的耐腐蝕性遠(yuǎn)超鋼材，強(qiáng)度與鋼材接近，但密度僅為鋼材的60%，能在萬(wàn)米深海極端高壓的環(huán)境下保護(hù)潛水器內(nèi)的工作人員。

特別提醒

體積相同的情況下，密度越大物體越重。

輕松懸停上浮

研究人員們不僅要幫助潛水器克服巨大的壓力，讓它下得去，還要讓下潛的潛水器能順利回來(lái)。為了能讓幾十噸重的龐然大物在深海作業(yè)時(shí)能夠順利地懸停、上浮，研究人員費(fèi)盡心思，最終選擇了更加安全、耐用、耐高壓、耐低溫的輕質(zhì)材料——空心玻璃微珠。

這是一種經(jīng)過(guò)特殊加工處理的玻璃微珠，每個(gè)微珠的直徑只有10 ～250 微米，卻可以承受巨大的壓力。研究人員用黏合劑把大量空心玻璃微珠固定在一起，制成固體浮力材料，覆蓋在載人潛水器周身?？招牟Ａ⒅榈钠骄芏戎挥兴?5%，所以能輕松上浮，我們的載人潛水器終于能在深海中行動(dòng)自如啦！

怎樣變得“耳聰目明”

大家都知道海洋就像一個(gè)過(guò)濾器，光在海水中傳播時(shí)會(huì)不斷被吸收和削弱，海水深度到達(dá)200 米時(shí)，可見(jiàn)光已經(jīng)被吸收殆盡了，深度千米以上的深海則是沒(méi)有任何光線的永久黑暗帶。潛航員在深海中，無(wú)法依據(jù)肉眼準(zhǔn)確判斷航行的方向并確定位置，而我們所熟悉的無(wú)線電通信設(shè)備在深海中也無(wú)法發(fā)揮作用。那么，潛航員是如何在深海中也能看清前路、與水面保持順暢溝通的呢？

原來(lái)，研究人員針對(duì)以上問(wèn)題，開(kāi)發(fā)了一套復(fù)雜的聲學(xué)系統(tǒng)，這套系統(tǒng)包括可以測(cè)定海底地形、障礙物的聲吶，可以測(cè)定運(yùn)動(dòng)速度的測(cè)速儀，用于和水上通信的水聲通信機(jī)等。整個(gè)聲學(xué)系統(tǒng)協(xié)同工作，讓載人潛水器有了環(huán)境探測(cè)、遠(yuǎn)距離通信的能力，相當(dāng)于為載人潛水器安上了眼睛、耳朵和嘴巴。不僅如此，我國(guó)的載人潛水器還擁有圖像數(shù)據(jù)傳輸功能，深海中的潛航員和地面的全方位通信自由再也不是夢(mèng)！

中國(guó)科學(xué)技術(shù)館展出的“奮斗者”號(hào)模型

空心玻璃微珠在掃描電子顯微鏡下的照片

千百年前，我們還只能通過(guò)神話故事想象神秘的海底龍宮，在小說(shuō)中體驗(yàn)奇幻的海底探險(xiǎn)；現(xiàn)在，我們擁有了能在深海中遨游的載人潛水器，邁出了探索深海的重要一步；未來(lái)，我們將有機(jī)會(huì)看到更加多彩的海洋景觀。