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去深海
480米深潛實驗內情
飽和潛水的巨大經濟、軍事戰略價值，都值得國家的巨額投入、科研人員的艱苦攻關和潛水員的犧牲奉獻
《望東方周刊》記者鄭文浩 | 上海報導
深潛400米，人類必須突破一個「轉折點」---進入人體耐受的極限區域，生理負荷迅速升高。中國人，第一次走進這個極限區域，並將模擬深潛的紀錄定格在480米。
9月6日，四名潛水員結束了飽和潛水高壓實驗艙內19天的模擬水下生活，平安出艙。他們的中樞神經功能、體能智力、心理情緒和呼吸、脈搏、血壓、體液等各項生理指標正常，感覺良好。
在潛水員的藍色工作服上，清晰印著這次實驗活動的代號「潛龍」。《周易》有云：「飛龍在天、潛龍在淵。」在人們對航天英雄耳熟能詳之時，「潛龍在淵」的水下勇士，以及他們所代表的深海潛水研究，同樣值得注目。
在商業潛水中應用的飽和潛水技術已比較成熟，300米以淺飽和潛水已經廣泛應用，而超過400米的所謂大深度潛水，有著不同的含義。近20年，德國、日本在大深度飽和潛水方面做了大量工作。日本平均每年一次進行大深度飽和潛水實驗和訓練；德國則認為，超過400米，更強調其軍事意義。
英、美、瑞士、挪威、法、德、日本、俄羅斯等八國已先後突破400米深度。此次中國人向480米深度所作的嘗試，刷新了模擬飽和潛水載人實驗的亞洲紀錄，使中國成為世界上第九個掌握突破400米深度、潛水員直接暴露在高壓環境下作業技術的國家。
實施本次實驗的海軍某醫學研究所政委黃孝虎告訴《望東方周刊》記者，這一實驗圍繞著海軍戰鬥力建設、圍繞著國家的海洋戰略推進，旨在為潛艇事故援潛救生提供技術儲備；同時，也可大大提高國家的海洋開發能力。
事實上，在不久前的墨西哥灣海底漏油事件發生後，中國企業開始關注深潛技術---一旦海上油井出事，要封堵，除了裝備，還要有人下去保障。
人類能觸摸多深的海底
上世紀50年代開始，核潛艇、海上石油開發等軍事和民用技術的推進，海上航運業也隨著大戰後的經濟復甦而勃興。但問題也同時出現：戰略意義的潛艇一旦在海中失事怎麼辦？水面船舶一旦失事該如何打撈？這些都離不開一批人---具備深水作業能力的潛水員。從人體結構來講，具備承受一定水下壓力的能力，經過訓練的潛水員承壓能力更強。但人類在潛水時也發現了一個死敵---減壓病。
簡單來說，在幾十米的水下，人呼吸壓縮後的普通空氣就行。但隨著深度增大，水下呼吸普通空氣，其中的氮氣在高壓下易引發「氮麻醉」，而且呼吸阻力也隨水壓增大。這時只能呼吸氦等惰性氣體和氧的混合氣體來進行更深的潛水作業。而惰性氣體吸入後會融進人體血液，這就決定潛水員在水下作業時間越長，上浮減壓的過程就越長，潛水作業效率將大大降低。如果不按規程進行減壓，溶解在體內的惰性氣體將在潛水員的關節或身體組織中形成氣泡，會造成嚴重的減壓病，甚至會危及生命。
「我們海軍的一些潛水老前輩，當初的拼命精神非常令人震撼，他們不但在水下艱苦工作，而且還要忍受長時間水下緩慢減壓的過程。」一位參與實驗的潛水員告訴本刊記者。
無論是潛艇救援還是水下打撈，總需要時間越短越好。然而為了避免潛水減壓病，反倒限制了潛水員的工作效率。實際上，人類能在水下待多長時間，能潛入多深，不僅取決於高氣壓對機體的作用，也決定於潛水效率。能不能創造一種環境和條件，避免潛水員每次水下作業後繁瑣的減壓程序，使減壓時間並不隨著水下作業的延長而增加，就成了大深度潛水的核心問題。
1957年，美國海軍潛水生理學家邦德提出了「飽和潛水」的概念。即潛水員在高氣壓下長時間暴露，體內各組織體液中所溶解的惰性氣體達到完全飽和，使潛水員可以停留在高氣壓下幾天乃至幾十天，反覆、長時間進行水下作業，待預定作業任務完成後，一次減壓出水。
而且科學家還發現，從飽和潛水深度繼續向更大深度下潛，在一定深度時程範圍內返回原深度，可不經過減壓的程序。這就是巡迴潛水的概念。
以中國模擬飽和潛水實驗為例，480米為模擬飽和潛水深度，493米則是巡迴潛水的深度。
美法兩國對「飽和潛水」的成功實踐，極大促進了深海水下作業的發展。1988年，法國進行了一次飽和—巡迴潛水實潛試驗，潛水員在地中海水下534米海底完成有效作業任務，這是人類不藉助深潛器真正到達的最深水下深度。「飽和潛水」功不可沒。
半世紀前沉沒的萬噸巨輪
美國人首先提出了「飽和潛水」的概念，因此美軍不但很快進行了一系列有關「飽和潛水」的實驗，而且在1962年成功組織了代號「人在海中」系列試驗。這是世界第一次海上飽和潛水試驗，成為開拓海洋內層空間的先驅。
幾乎同時，法國在1962年也組織了代號為「大陸架—I」的海上飽和潛水實驗。
美法兩國在該領域的競爭長達20多年。1981年，美國完成「亞特蘭蒂斯 III」飽和潛水模擬實驗，三名潛水員在模擬686米的深度停留了24小時，在650米的深度整整待了7晝夜；而7年後，法國就在地中海完成了深度為500米的飽和—534米巡迴潛水實潛試驗，在1992年又實現了模擬深度701米，這個紀錄至今無人打破。
隨著飽和潛水技術的成熟，一些發達國家例如瑞士、挪威、德國、日本也投身其中。相對於美法兩國的紀錄競爭，他們或側重海洋開發的經濟利益，或出於海上戰略位置的考慮，更注重通過飽和潛水實踐，培養大批熟悉這一技術的潛水員。例如瑞士、挪威、德國進行過多次飽和潛水試驗，目前在商業海上救援、深海打撈領域已經具備頂尖實力；而日本則保持著450米的海上實際飽和潛水亞洲紀錄。
中國飽和潛水起步較晚，但發展迅速。海軍某醫學研究所政委黃孝虎對記者說：「我們醫學研究所的成立研究方向之一，潛水科學。該學科的發展，完成了一系列重大軍事和民用潛水作業任務，如1963年的『躍進』號沉沒原因的探摸。」
1963年5月1日，我國自行設計製造的第一艘萬噸級遠洋貨輪「躍進」號，在由青島駛往日本門司港的途中沉沒。在冷戰背景下，這艘巨輪的沉沒原因備受關注，勘測調查因而格外關鍵。
海軍醫學研究所的科研人員研製了我國空氣常規潛水的潛水技術、減壓方案，保證了該任務的圓滿完成。在進行該項工作時，得到了國家領導人的直接關切，推動了潛水技術和潛水醫學研究領域的新進展。而隨著我軍潛艇等裝備的不斷更新，潛艇救援成為不容迴避的問題，也需要相應的大深度潛水技術，特別是飽和潛水技術。
1976年，這家海軍醫學研究所建立了我國第一座飽和潛水實驗艙，並在國內首次將飽和潛水實驗研究過渡到人，進行了模擬空氣飽和潛水實驗。儘管模擬深度只有30米，卻培養了我國第一批飽和潛水潛水員、生命支持系統技術人員和醫學保障人員。
1987年，中國又進行了首次氦氧飽和潛水海上人體實潛，巡迴潛水深度達—100米。
1989年，這家研究所在500米飽和潛水系統進行了模擬350米氦氧飽和－374米巡迴潛水人體實驗，高壓下暴露20天，創造了當時的亞洲模擬飽和潛水紀錄。
2001年，在海軍醫學研究所的協助下，我海軍南海某部成功地進行了海上150米飽和—182米巡迴潛水訓練。
2006年底，中國完成首次海上商業飽和潛水作業（96米飽和－105米巡迴潛水），12名潛水員在深海高壓中生活了390個小時，出潛28人次，工作時間長達126個小時，完成油田油管更換，實現了飽和潛水從模擬試驗轉化為商業作業的跨越。
而此次中國模擬480米氦氧飽和潛水實驗成功，再度使中國在大深度潛水上佔據亞洲的領先地位。
本刊記者第一次近距離接觸到這四位潛水英雄，潛水員孫志江說：「這次實驗雖然是我們四個人進艙，但參與選拔的12個潛水員都是好樣的。在我們背後，還有一大批醫學科技人員的奉獻。」
每平方米幾萬公斤負荷
來自海軍三大艦隊、參與這次實驗的潛水員共有12名，都是具有豐富經驗的軍官或者士官。他們在進入這個實驗項目之前經歷了非常精細的檢查。「從頭到腳、從裡到外，甚至包括核磁共振檢測。」參與最後進艙實驗的潛水員倪磊告訴本刊記者。
由於飽和潛水實驗的原理是惰性氣體在血液等體液中完全飽和，因此心腦血管、內臟器官、神經系統更是檢查的重點。
過了體檢這一關，潛水員還要進行一系列體能訓練。本刊記者查閱的潛水員訓練日程安排顯示：訓練項目包括1000米慢跑、伏地挺身、仰臥起坐、引體向上、呼吸訓練、潛水鐘訓練等項目。同時，潛水醫療專家也建立了潛水員體能訓練和技術訓練檔案。
此次實驗的項目負責人肖衛兵介紹說，選拔適應飽和潛水的潛水員和航天員有很大不同，航天員是瞬時承受壓力會達到幾個G，但長時間中基本不會超過一個大氣壓；而潛水員在500米水下就要承擔50個大氣壓，相當於每平方米幾萬公斤的負荷。這種負荷儘管潛水員意識感受不到，但人體每個細胞都要承受這種壓力。
潛水員自身體能和技術上的準備只是實驗成功的一個方面，在真正的飽和潛水模擬實驗中，整個團隊面臨的風險更多。
首先，實驗用加壓艙裝備已經使用21年，艙體本身雖然按照500米模擬飽和潛水設計，但很多部件已出現問題需要維修，本次實驗室載人實驗，要求萬無一失，項目組結合實驗要求，對設備進行改造，並進行了長時間運行，確保設備安全。
其次，潛水員在實驗中最危險的敵人就是高壓神經症候群。倪磊告訴本刊記者，在以前的250米飽和潛水實驗中，他基本上沒有感覺到異樣；但在480米飽和潛水實驗中，在接近400米時，他明顯感到了不同，例如呼吸有阻力、頭部有眩暈感、動作開始遲緩等等。經過醫療人員的努力，這些症狀都在幾個小時內基本消失。而減壓的過程，減壓病的風險同樣不容忽視。
這次實驗在潛水員突破極限的背後，最關鍵的核心技術或者創新點在於加壓、減壓的方案設計---快了會危及潛水員生命，慢了則會影響效率，必須在其中找到平衡點。
肖衛兵告訴本刊記者，這次的減壓方案具有獨創性，用時比多年來部隊訓練用時縮短30%，提高了效率，同時也提高了安全性。而此前十多年，部隊潛水員訓練一直使用外國的減壓方案。
最後，潛水員一旦進入加壓艙，這個完全密閉、高壓的環境又給外界醫療保障乃至實驗的成功帶來了諸多困難。從潛水員本身來說，除了身體符合要求外，心理也要平衡、健康，能合群，能協作工作。
「只要一個潛水員出現問題，整個項目就宣告失敗。」潛水員李剛告訴本刊記者。
潛水員在飽和潛水的密閉環境出現病患，裡面出不來，外界也很難幹預。一些資料顯示：上世紀70年代，少數發達國家啟動大於400米深度飽和潛水實驗，有的僅僅因為溫度控制不當，潛水員在艙內犧牲。在加壓過程發生臨床疾病，更改實驗方案和計劃，影響實驗的順利進行。
因此，如何對艙內潛水員進行有效的生理和心理幹預，同樣關係到實驗的成敗。最基本的食物和水，都要通過專門的抵物筒才能實現。為了把可能的生理隱患消滅在萌芽狀態，醫療保障人員必須全面、動態地掌握艙內潛水員的各項生理指標。因此研究單位也開發了一系列適應飽和潛水的監控手段。
本刊記者通過調閱這次實驗的錄像資料，發現除了模擬深潛作業，潛水員在休息、看報、鍛鍊的時候，頭部和胸部都綁著幾根電極。科研人員告訴記者，那是在測量潛水員的心電圖、腦電圖、手指震顫、心率變異性等生理指標參數。潛水員在實驗加壓艙內不僅僅是簡單地生活，而且要配合完成各種項目的研究，記錄各種數據，為後來人的深潛實驗和訓練留下前進的路標。
除了生理監測，心理幹預也在同時進行。在一個完全封閉的空間，潛水員很容易感到鬱悶、無所事事，國外甚至發生過潛水員心理崩潰的案例。本次實驗專業人員全程為潛水員提供心理服務。及時緩解心理緊張。專家還會組織小晚會、親情連線等來調適他們的情緒。
潛水員，水下的孤獨勇士
中國的蛟龍號深潛器剛剛完成了3700米的深潛實驗，海軍某醫學研究所則成功完成了480米的飽和潛水實驗，這兩個數字上的差異該如何理解？
此次模擬飽和潛水實驗項目小組組長、海軍某醫學研究所所長陶永華解釋說，蛟龍號深潛器抵達3700米的海底，承受水底巨大壓力的主要是裝備，只要工業技術允許，達到7000米深度甚至更深也可以；而飽和潛水實驗是為了使人能夠直接潛入深海，承受海水壓力，研究的重點是高氣壓對人員的影響及應採取的措施，確保潛水員的安全。
深潛器作業主要靠機械手，在執行海底救援、施工等精細化作業方面，遠遠比不上潛水員的手工作業。這有點像航天員在太空出艙維修---儘管美國、俄羅斯航天員在太空作業時候都會有輔助的機械手，但許多工作是航天員手工作業完成的。
潛水員李剛告訴本刊記者：「從加壓艙裡出來，我最想的就是呼吸外面的新鮮空氣。」
在加壓艙中，潛水員的每一個細胞都在承受強大氣壓。隨著氣壓接近水下400米，潛水員出現了呼吸受阻、反應遲緩的現象。而真正對潛水員長期生活作業造成影響的，是呼吸惰性氣體造成的語音失真，他們有時甚至只能通過手勢和手寫來交流。在減壓過程中，由於溼度的變化，潛水員還會普遍出現體癬、腳癬、外耳道炎等病症。
然而與真正的水下實際飽和潛水相比，模擬飽和潛水在費用、複雜程度上還有相當距離。從目前來看，除了商業性的300米飽和潛水外，各國在深度400米上的實際飽和潛水次數很少，因其對潛水員及其潛水醫療保障的要求更大。
「到了海上，天氣、食物補給、水下的情況都更加複雜，」潛水員倪磊說。
由於水下作業的特殊性，一般情況都是單人行動。無論水下世界存在多大風險，潛水員只能自己面對。如果水下水體渾濁，潛水員即使攜帶光源也由於漫反射很難看清物體；如果發生纏繞，潛水員必須自己解決問題。
但無論是水下施工還是深海潛艇救援，飽和潛水的巨大經濟、軍事戰略價值，都值得國家的巨額投入、科研人員的艱苦攻關和潛水員的犧牲奉獻。模擬實驗結束了，海上的實際潛水實驗肯定也會提上日程。■
(責任編輯：高瑩)