2013年07月03日 星期三
窥探海底奥秘的眼睛
——盘点各国深海载人潜水器
本报记者 陈萌
图左为日本“深海6500”号,图右从上至下分别为美国“阿尔文”号法国“鹦鹉螺”号和俄罗斯“和平I”号。

   ■将新闻进行到底

    今年6月,世界再次瞩目东方:中国“蛟龙”号再次出征,奔赴南海和太平洋执行首个试验性应用航次任务。除我国外,目前世界上只有美国、俄罗斯、日本、法国拥有深海载人潜水器。深海载人潜水器体现了一个国家的综合技术力量,是海洋技术开发的最前沿与制高点,利用它可取得海底世界的宝贵数据和资料,用于深海资源勘探、热液硫化物考察、深海生物基因、深海地质调查等领域。

    截至目前,世界各国主要深海载人潜水器完成了近万次的下潜作业,一些重大的科学发现中均可以看到载人潜水器的身影,深海载人潜水器的应用在海洋科学研究中发挥着越来越重要的作用。

    美国“阿尔文”号

    当今世界下潜次数最多的载人潜水器

    美国是较早开展载人深潜的国家。1964年就建造了“阿尔文”号载人潜水器,当时它的主要部件是一个钢制的载人圆形壳体,最深可下潜到1868米处。1972年,“阿尔文”号换上了新的钛金属壳体,将下潜深度提高到了3658米。1978年它下潜到了4000米深处,1994年下潜深度到达4500米。现在的“阿尔文”可以在高低不平的海底地表任意移动,在水中自由漂浮,也可停留在海底完成科学和工程任务,同时可以进行摄像与拍照。

    潜水器共有6个推进器,3个装在尾部、两侧各有一个,另外一个横装在中部,这样可以使潜水器向任意方向行进。其内部装有监视器、操纵台、空气清洁系统、与地面联系的水声电话、机械手操纵杆等,还有许多在紧急情况下使用的设备,如灭火器、救生衣、氧气瓶。此外,潜水器还配有声纳、配重块等其他设施。

    “阿尔文”号只能容纳3人,一般是一个驾驶员、两位科学家。上艇的人只能穿全棉的衣服,以防产生静电引起火灾,并且其他任何带入的物品都必须经过仔细审查,以确保安全。

    从1964年6月5日下水至今,“阿尔文”号已工作48年,进行过近5000次下潜,是当今世界上下潜次数最多的载人潜水器。1966年,它在西班牙海域成功搜索并打捞出了美国空军遗失的氢弹,引起世界轰动;1971—1975年,在大西洋洋中脊海域首次搭载科学家直接对大洋中脊进行了观测;1977年,在东太平洋海隆海域完成了美国、法国和墨西哥联合开展的科考项目,对该区域的地质情况进行了初步探索和研究;20世纪80年代,先后在东太平洋海隆、墨西哥湾、大西洋洋中脊和西太平洋等海域完成了一系列地质学、生物学调查任务; 1985年和1986年分别发现了“泰坦尼克”号和“俾斯麦”号的残骸;1991—1992年,在东太平洋海隆开展了一系列生物学、地质学调查;2006年,对海底热液系统的生命和热液流动进行了原位监测;2008年在东太平洋海隆完成了微生物、生物地球化学和测试热液区的化学成分等科学考察。至今其仍在服役,被人称为历史上最成功的潜水器。

    俄罗斯“和平”号

    充足电力保证水下停留20小时

    俄罗斯是目前世界上拥有载人潜水器最多的国家,比较著名的是1987年由苏联科学院海洋科学研究所与芬兰PaymaPeiiona公司研制建造的“和平I”号与“和平II”号两艘6000米级深海潜水器。

    这两艘深海潜水器带有12套检测深海环境参数和海底地貌的设备,其最大的特点就是电池容量远大于其他同类深潜器,几乎是同类的两倍。充足的电能保证了它们能够具有足够的水下作业时间,可以在水下停留17至20个小时。《泰坦尼克》的电影里很多镜头就是“和平I”号和“和平II”号探测的镜头。此外,它们水下运动的速度也较高,这就为水下大范围作业提供了可能。

    两个“和平”号潜水器的外形尺寸和重量均较小,可以放在同一艘科考船上,进行必须由两个深海载人潜水器配合作业的科考活动,这也是其优势所在。

    2007年8月2日“和平I”号、“和平II”号相继抵达北极点的北冰洋海底,其搭载的科学家们在那里插了一面高1米、能保存100年左右的钛合金俄罗斯国旗,使这两艘深海潜水器引起世人瞩目,并由此正式引发了国际社会在北极的利益之争;2008年,这两艘深海潜水器潜至4300米深的北冰洋海底进行了地质学和生物学调查;2009年8月1日,普京乘坐“和平I”号潜入贝加尔湖水面以下1400米,以接触湖底的新能源可燃冰。

    30多年来,这两艘深海潜水器在印度洋、太平洋、大西洋和北极海域进行了大量科考工作,包括对海底热液硫化物矿床、深海生物及浮游生物进行调查和取样;测量大洋中脊水温场;检测失事核潜艇“共青团员”号核辐射;在水下对泰坦尼克号沉船进行摄影等。

    日本“深海6500”号

    旋转采样篮可在两个观察窗进行取样

    1989年,日本科学技术厅、海洋科学技术中心、三菱重工神户造船所等共同开发建成了下潜深度为6500米的“深海6500”号载人深海潜水器,该潜水器长9.5米、宽2.71米、高3.21米、重26吨,能够搭载2名操作员和1名研究者,水下作业时间为8小时,装备有三维水声成像系统、摄像机、机械手以及

    各种自动测量仪器,可旋转的采样篮使操作人员可以在两个观察窗视野下进行取样作业。

    1989年8月它成功下潜到日本三隆冲日本海沟东侧6527米深的海底;1999年,为了了解海底火山的成长及衰亡,“深海6500”号对夏威夷群岛的海底火山进行了详细深入的调查研究;2011年,“深海6500”号在东日本大地震震中海底进行调查,拍摄到宽度和深度均在1米左右,长度为80米的海底裂缝;2013年4月底“深海6500”号在巴西里约热内卢东南海域的大西洋海底台地上发现了大量只能在陆地形成的花岗岩,科学家认为大西洋上曾有大陆。

    目前“深海6500”号载人深海潜水器已经下潜了1000多次,一直被用于研究海底地形地质情况以及全球各个海域的深海生命体,进行过锰结核、热液矿床、钴结壳等资源调查;进行过水深达6500米的海洋斜坡和海底断层调查,被用来收集有关板块俯冲等地球内部运动的珍贵数据,并被用于对地震、海啸等的研究;还在4000余米深海处发现了古鲸遗骨及其寄生的贻贝类、虾类等典型生物群。

    法国“鹦鹉螺”号

    依靠先进装备实现“海底两万里”

    法国于1985年研制成功的“鹦鹉螺”号载人深海潜水器最大下潜深度可达6000米。虽然名字叫“鹦鹉螺”,但这艘载人潜水器的外观却并不像一只鹦鹉螺。它和普通潜水器外观相似,长8米、宽2.7米、高3.81米,由钛合金制造,通身被漆成鲜亮的黄色,水下作业时间为5小时。事实上,这艘潜水器的名字缘于凡尔纳的经典科幻小说《海底两万里》,在这部小说中,尼摩船长就是驾驶着一艘名为“鹦鹉螺”号的潜水器,展开他的海底历险。

    法国的这艘“鹦鹉螺”号同样可以载人,但是和尼摩船长的潜水器相比要小得多。它内径只有2.1米宽,总共可以乘坐3人,分别是领航员、副领航员和一名专业勘测人员。虽然空间有些拥挤,但是潜水器的载人舱设计却很人性化:它为每个乘客提供了一面约0.3米厚的玻璃舷窗,当潜水器深入水下作业时,这些舷窗能为领航员或勘测者提供绝佳的视野。

    不仅设计合理,在装备上,“鹦鹉螺”号也是全世界最领先的潜水器之一。它配备了4个推进器:其中两个可以令它上下行动,另外两个,则分别安装在潜水器的一头一尾,令它可以自如地在水平方向行动。进入深海之后,“鹦鹉螺”号自身携带的酸性电池为其提供动力,各种先进的声纳系统为它定位,而一只由人工操作的机械臂则负责在海底开采或取样。

    目前,“鹦鹉螺”号已累计下潜1500多次,完成过多金属结核区域、深海海底生态调查以及搜索沉船、有害废料等任务。1987—1998年,它对泰坦尼克号沉船的碎片进行了打捞;1997—1999年,对大西洋洋中脊处的彩虹热液口开展了生物学科考作业;2011年,完成了对地中海沿岸海底生态环境的调查研究。

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