海洋深潛和太空翱翔,哪個科技更硬核

2020-12-05 一團小小的火

中國「奮鬥者」號載人潛水器,搭載著三名潛航員,到達馬裡亞納海溝深度10909米,創造了中國載人深潛的新紀錄。

很多人可能會問:海洋開發為什麼這麼難,現在的人類科技都能探測幾千萬公裡外的火星了,為什麼下潛萬米就這麼難實現?

其實呢,人類對於海洋的了解真的比不上對太空的了解。相比於幾千公裡外的太空飛行器太空翱翔,奮鬥者號的萬米下潛真的更難。

下面來簡單梳理一下,看看深海蛟龍的科技硬核在哪裡。

1.下潛過程對比

相比於太空飛行器的太空發射,奮鬥者號的過程是下潛。

太空發射主要靠火箭。總體上來講,如果火箭技術過關,太空飛行器的發射過程主要面臨的是振動、衝擊等問題。這些在產品設計過程中,考慮力熱設計相對容易解決。

深潛器下潛過程中,面臨的卻是懸浮控制和姿態控制難題。如果下潛的深度較淺,可以採用鋼索牽引上浮與下沉。這種方式,活動範圍小。隨著深度加大,鋼索隨時可能斷裂,因此不能實現幾千米的深潛。

目前,深潛一般是通過控制自身密度的方法。比如利用電磁鐵在深潛器外部吸住一塊塊壓載鐵,使深潛器的整體密度大於海水實現下潛。

這樣的過程中,沒有鋼索牽引,不同深度下要如何保證深潛器懸浮平衡是很大的難題。因此,雖然只有1萬多米,深潛器的下潛過程是比較漫長的,中間的姿態控制也很難。

2.環境極限對比

太空和水下,都會面臨壓力、溫度的問題。

太空中由於沒有空氣,航行器內部如果有空氣,那艙內外就是一個大氣壓的壓強。因此,我們看太空人出艙穿著的太空衣,並不太厚,就可以承受真空環境。太空中的溫差和輻射需要防護。航行器朝向太陽時,溫度可以達到100多度,沒有太陽時,溫度又可以到-100多度。另外,太空中的各種射線、輻射粒子等,需要採用金屬外殼加固。

水下最主要面臨的是壓力和低溫的問題。按照水體的壓力換算,基本上10米一個大氣壓,那麼一萬米就是1000個大氣壓。這個是非常大的壓強,如果艙體不能承受,下去後會瞬間被壓爆。因此,深潛器的承壓性、密閉性設計比太空飛行器要難得多。

水下高低溫環境也要考慮。總體上來說,馬裡亞海納海底是個又冷又黑的地方。但是,在1100個大氣壓的環境下,海底火山周圍的海水處於液態水和水蒸氣的混合狀態,海水會被加熱,可以輕易達到400度的高溫。因此,潛航器的熱控也是相當複雜的。

3.通信難度對比

無論是太空還是深海,必須要能實現通信才算真正意義上的探索。

比如,美國人曾經在60年代就實驗過深海1萬米的實驗。但是,也就是用撞運氣的方式,把深潛器下放到1萬米的海底短暫停留20分鐘,就趕緊浮上來。

而我們的奮鬥者號呢,是真正意義上實現海底一萬米的無線實時通信。這個技術有多難呢,應該說比太空通信難得多。

太空中有利於電磁波的傳播,幾千上萬公裡都不在話下。甚至地月之間,火星與地球之間都可以用無線電通訊。

海底呢,所有的電磁波都非常容易被吸收,很難做到選距離通信。目前,只有聲吶在水下傳播的能遠一點。

但是,要在海底實現1萬米的通信,也是非常困難的。因為海底聲源非常複雜,各種洋流的噪聲,動物的聲音,通信的信號非常容易被淹沒。

綜上而言,人類對海洋的認知其實遠遠不夠,甚至遠不如對太空的開發。奮鬥者號的1萬米深潛,科技還是相當硬核的,稱的上是大國重器。

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