窺探海底奧秘的眼睛

2021-01-07 人民網

  圖左為日本「深海6500」號,圖右從上至下分別為美國「阿爾文」號法國「鸚鵡螺」號和俄羅斯「和平I」號。

  ■將新聞進行到底

  今年6月,世界再次矚目東方:中國「蛟龍」號再次出徵,奔赴南海和太平洋執行首個試驗性應用航次任務。除我國外,目前世界上只有美國、俄羅斯、日本、法國擁有深海載人潛水器。深海載人潛水器體現了一個國家的綜合技術力量,是海洋技術開發的最前沿與制高點,利用它可取得海底世界的寶貴數據和資料,用於深海資源勘探、熱液硫化物考察、深海生物基因、深海地質調查等領域。

  截至目前,世界各國主要深海載人潛水器完成了近萬次的下潛作業,一些重大的科學發現中均可以看到載人潛水器的身影,深海載人潛水器的應用在海洋科學研究中發揮著越來越重要的作用。

  美國「阿爾文」號

  當今世界下潛次數最多的載人潛水器

  美國是較早開展載人深潛的國家。1964年就建造了「阿爾文」號載人潛水器,當時它的主要部件是一個鋼製的載人圓形殼體,最深可下潛到1868米處。1972年,「阿爾文」號換上了新的鈦金屬殼體,將下潛深度提高到了3658米。1978年它下潛到了4000米深處,1994年下潛深度到達4500米。現在的「阿爾文」可以在高低不平的海底地表任意移動,在水中自由漂浮,也可停留在海底完成科學和工程任務,同時可以進行攝像與拍照。

  潛水器共有6個推進器,3個裝在尾部、兩側各有一個,另外一個橫裝在中部,這樣可以使潛水器向任意方向行進。其內部裝有監視器、操縱臺、空氣清潔系統、與地面聯繫的水聲電話、機械手操縱杆等,還有許多在緊急情況下使用的設備,如滅火器、救生衣、氧氣瓶。此外,潛水器還配有聲納、配重塊等其他設施。

  「阿爾文」號只能容納3人,一般是一個駕駛員、兩位科學家。上艇的人只能穿全棉的衣服,以防產生靜電引起火災,並且其他任何帶入的物品都必須經過仔細審查,以確保安全。

  從1964年6月5日下水至今,「阿爾文」號已工作48年,進行過近5000次下潛,是當今世界上下潛次數最多的載人潛水器。1966年,它在西班牙海域成功搜索並打撈出了美國空軍遺失的氫彈,引起世界轟動;1971—1975年,在大西洋洋中脊海域首次搭載科學家直接對大洋中脊進行了觀測;1977年,在東太平洋海隆海域完成了美國、法國和墨西哥聯合開展的科考項目,對該區域的地質情況進行了初步探索和研究;20世紀80年代,先後在東太平洋海隆、墨西哥灣、大西洋洋中脊和西太平洋等海域完成了一系列地質學、生物學調查任務; 1985年和1986年分別發現了「泰坦尼克」號和「俾斯麥」號的殘骸;1991—1992年,在東太平洋海隆開展了一系列生物學、地質學調查;2006年,對海底熱液系統的生命和熱液流動進行了原位監測;2008年在東太平洋海隆完成了微生物、生物地球化學和測試熱液區的化學成分等科學考察。至今其仍在服役,被人稱為歷史上最成功的潛水器。

  俄羅斯「和平」號

  充足電力保證水下停留20小時

  俄羅斯是目前世界上擁有載人潛水器最多的國家,比較著名的是1987年由蘇聯科學院海洋科學研究所與芬蘭PaymaPeiiona公司研製建造的「和平I」號與「和平II」號兩艘6000米級深海潛水器。

  這兩艘深海潛水器帶有12套檢測深海環境參數和海底地貌的設備,其最大的特點就是電池容量遠大於其他同類深潛器,幾乎是同類的兩倍。充足的電能保證了它們能夠具有足夠的水下作業時間,可以在水下停留17至20個小時。《泰坦尼克》的電影裡很多鏡頭就是「和平I」號和「和平II」號探測的鏡頭。此外,它們水下運動的速度也較高,這就為水下大範圍作業提供了可能。

  兩個「和平」號潛水器的外形尺寸和重量均較小,可以放在同一艘科考船上,進行必須由兩個深海載人潛水器配合作業的科考活動,這也是其優勢所在。

  2007年8月2日「和平I」號、「和平II」號相繼抵達北極點的北冰洋海底,其搭載的科學家們在那裡插了一面高1米、能保存100年左右的鈦合金俄羅斯國旗,使這兩艘深海潛水器引起世人矚目,並由此正式引發了國際社會在北極的利益之爭;2008年,這兩艘深海潛水器潛至4300米深的北冰洋海底進行了地質學和生物學調查;2009年8月1日,普京乘坐「和平I」號潛入貝加爾湖水面以下1400米,以接觸湖底的新能源可燃冰。

  30多年來,這兩艘深海潛水器在印度洋、太平洋、大西洋和北極海域進行了大量科考工作,包括對海底熱液硫化物礦床、深海生物及浮遊生物進行調查和取樣;測量大洋中脊水溫場;檢測失事核潛艇「共青團員」號核輻射;在水下對鐵達尼號沉船進行攝影等。

  日本「深海6500」號

  旋轉採樣籃可在兩個觀察窗進行取樣

  1989年,日本科學技術廳、海洋科學技術中心、三菱重工神戶造船所等共同開發建成了下潛深度為6500米的「深海6500」號載人深海潛水器,該潛水器長9.5米、寬2.71米、高3.21米、重26噸,能夠搭載2名操作員和1名研究者,水下作業時間為8小時,裝備有三維水聲成像系統、攝像機、機械手以及

  各種自動測量儀器,可旋轉的採樣籃使操作人員可以在兩個觀察窗視野下進行取樣作業。

  1989年8月它成功下潛到日本三隆衝日本海溝東側6527米深的海底;1999年,為了了解海底火山的成長及衰亡,「深海6500」號對夏威夷群島的海底火山進行了詳細深入的調查研究;2011年,「深海6500」號在東日本大地震震中海底進行調查,拍攝到寬度和深度均在1米左右,長度為80米的海底裂縫;2013年4月底「深海6500」號在巴西裡約熱內盧東南海域的大西洋海底臺地上發現了大量只能在陸地形成的花崗巖,科學家認為大西洋上曾有大陸。

  目前「深海6500」號載人深海潛水器已經下潛了1000多次,一直被用於研究海底地形地質情況以及全球各個海域的深海生命體,進行過錳結核、熱液礦床、鈷結殼等資源調查;進行過水深達6500米的海洋斜坡和海底斷層調查,被用來收集有關板塊俯衝等地球內部運動的珍貴數據,並被用於對地震、海嘯等的研究;還在4000餘米深海處發現了古鯨遺骨及其寄生的貽貝類、蝦類等典型生物群。

  法國「鸚鵡螺」號

  依靠先進裝備實現「海底兩萬裡」

  法國於1985年研製成功的「鸚鵡螺」號載人深海潛水器最大下潛深度可達6000米。雖然名字叫「鸚鵡螺」,但這艘載人潛水器的外觀卻並不像一隻鸚鵡螺。它和普通潛水器外觀相似,長8米、寬2.7米、高3.81米,由鈦合金製造,通身被漆成鮮亮的黃色,水下作業時間為5小時。事實上,這艘潛水器的名字緣於凡爾納的經典科幻小說《海底兩萬裡》,在這部小說中,尼摩船長就是駕駛著一艘名為「鸚鵡螺」號的潛水器,展開他的海底歷險。

  法國的這艘「鸚鵡螺」號同樣可以載人,但是和尼摩船長的潛水器相比要小得多。它內徑只有2.1米寬,總共可以乘坐3人,分別是領航員、副領航員和一名專業勘測人員。雖然空間有些擁擠,但是潛水器的載人艙設計卻很人性化:它為每個乘客提供了一面約0.3米厚的玻璃舷窗,當潛水器深入水下作業時,這些舷窗能為領航員或勘測者提供絕佳的視野。

  不僅設計合理,在裝備上,「鸚鵡螺」號也是全世界最領先的潛水器之一。它配備了4個推進器:其中兩個可以令它上下行動,另外兩個,則分別安裝在潛水器的一頭一尾,令它可以自如地在水平方向行動。進入深海之後,「鸚鵡螺」號自身攜帶的酸性電池為其提供動力,各種先進的聲納系統為它定位,而一隻由人工操作的機械臂則負責在海底開採或取樣。

  目前,「鸚鵡螺」號已累計下潛1500多次,完成過多金屬結核區域、深海海底生態調查以及搜索沉船、有害廢料等任務。1987—1998年,它對鐵達尼號沉船的碎片進行了打撈;1997—1999年,對大西洋洋中脊處的彩虹熱液口開展了生物學科考作業;2011年,完成了對地中海沿岸海底生態環境的調查研究。

(來源:科技日報)

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