2012年3月26日，著名電影導(dǎo)演詹姆斯·卡梅隆駕駛“深海挑戰(zhàn)者”號(hào)潛水器成為世界上第一個(gè)獨(dú)自潛入世界最深處的“挑戰(zhàn)者深淵”的人。該深淵位于太平洋，關(guān)島西南方100千米處。此前，人類僅有過一次成功深潛馬里亞納海溝的記錄。1960年，美國(guó)退役海軍上校沃爾什和瑞士工程師雅克·皮卡德曾乘坐海軍的潛水器完成了這一壯舉?？仿〈舜紊顫?0898米，周圍水壓約達(dá)到1089個(gè)大氣壓。

世界第一潛

歷史上，第一個(gè)試著做深潛探險(xiǎn)的人是著名的物理學(xué)家和發(fā)明家奧古斯特·皮卡德，也就是雅克·皮卡德的父親。20世紀(jì)30年代，他乘坐自己設(shè)計(jì)的熱氣球，飛到了22千米的高空，成為世界上首個(gè)到達(dá)如此高度的人。20世紀(jì)40年代，老皮卡德的注意力從大氣轉(zhuǎn)到了海洋，并自己動(dòng)手制造了一艘潛水器。該潛水器吸取了熱氣球的靈感，可以自己提供動(dòng)力。這在當(dāng)時(shí)是一個(gè)革命性的成就，因?yàn)闈撏拇嗽僖矡o需由水面上的艦艇供給動(dòng)力，拖著長(zhǎng)長(zhǎng)的電纜了，完全自由地在海底遨游。

1951年，老皮卡德和兒子一起造出了著名的“的里雅斯特”號(hào)深潛器。長(zhǎng)15.1米，寬3.5米，一次可載3人。1953年9月，在地中海成功下潛到3150米。1955年，老皮卡德將“的里雅斯特”號(hào)賣給美國(guó)，同年老皮卡德和他兒子為美國(guó)建造新型的深潛器。新的“的里雅斯特”號(hào)于1958年建成，首次試潛就達(dá)到5600米，第二年達(dá)到7315米。1960年，美國(guó)利用新研制的深潛器首次潛入世界大洋最深處馬里亞納海溝，下潛深度為10916米，這也是目前人類涉足的海洋最深處。

1960年1月23日，雅克·皮卡德和美國(guó)海軍軍官沃爾什上校進(jìn)行了世界上第一次對(duì)馬里亞納海溝的深潛。兩人花了4小時(shí)零43分鐘，一路吃著“好時(shí)”巧克力。潛水器緩緩降入深淵。雅克·皮卡德這樣記錄著當(dāng)時(shí)的海底景象：“這里有終極的平靜，巨大的神秘籠罩四周，魚類在黑暗中睜著貪婪的雙眼?！闭材匪埂た仿t將這里形容為“像月球表面一樣荒涼，一個(gè)完全陌生的世界”在欣賞了頭頂長(zhǎng)有圓眼、30厘米左右的魚和紅色的龍蝦后，雅克·皮卡德和沃爾什卸下“的里雅斯特”號(hào)攜帶的鉛球，浮上水面。

當(dāng)年皮卡德父子為了抗擊潛水器周圍強(qiáng)烈的水壓，使用了近乎蠻力的對(duì)策：他們用厚鋼板加固了球形船體，導(dǎo)致其質(zhì)量極重，出水時(shí)要借助岸上機(jī)械拖出。雅克·皮卡德在1960年8月的美國(guó)《國(guó)家地理》中曾這樣記錄：它“看上去更像是一個(gè)戰(zhàn)俘，而不是海底奧古斯特·皮卡德實(shí)驗(yàn)室”。

留有遺憾的深潛

40年后，另一個(gè)熱氣球駕駛者也將目光投入海洋深處。此人名叫史蒂夫·福斯特，是一位成功的商人和著名的飛行員，曾創(chuàng)下一百多項(xiàng)世界紀(jì)錄，是世界上唯一一個(gè)僅靠飛機(jī)和熱氣球完成了連續(xù)環(huán)球航行的人。2007年9月，他在一次飛機(jī)失事中不幸去世，事故發(fā)生前，他正在秘密計(jì)劃獨(dú)自潛入深海挑戰(zhàn)深淵。

2000年初，一次偶然的機(jī)會(huì)，史蒂夫·福斯特接觸了著名的海洋工程學(xué)家格雷厄姆·霍克斯?；艨怂箵碛性谏詈Ｌ诫U(xiǎn)前沿的工作經(jīng)驗(yàn)，卡梅隆在拍攝電影《深海異形》時(shí)使用的就是他設(shè)計(jì)的潛水器“深海漫游者”。這位出生于英國(guó)的工程師已經(jīng)開始研制新型海底巡航潛水器，并打破了由熱氣球?yàn)樵偷脑O(shè)計(jì)思路，改為以飛機(jī)為原型吸取靈感?；艨怂褂?994年4月，攜帶水下呼吸器創(chuàng)造了單人潛至水下305米的世界紀(jì)錄。福斯特對(duì)霍克斯說出自己想獨(dú)自潛入深海挑戰(zhàn)深淵的計(jì)劃時(shí)，霍克斯原本希望像前輩一樣，能同時(shí)享受自己設(shè)計(jì)、制造并駕駛潛水器的探險(xiǎn)。但福斯特?zé)o意兩人組合深潛，他表示：“我不是乘客類型的人。”最終兩人達(dá)成了協(xié)議，福斯特將資助潛水器“深水飛行挑戰(zhàn)者”的研制，并將獨(dú)自駕駛它潛入大洋深處，打破人類紀(jì)錄?；艨怂箘t擁有潛水器的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，該項(xiàng)目在完成前都會(huì)處于保密狀態(tài)。

在潛水器的設(shè)計(jì)中，包圍福斯特座位的壓力殼是最大的挑戰(zhàn)。幸運(yùn)的是，霍克斯了解到，早在20年前，圣地亞哥國(guó)家深潛設(shè)施中心的海軍科學(xué)家杰里·斯塔仕已經(jīng)就此問題展開了秘密研究。當(dāng)時(shí)海軍對(duì)開發(fā)輕型、圓柱形殼體，并能潛入水下6096米之下的無人駕駛艦艇很感興趣，斯塔仕因此對(duì)很多復(fù)合材料都做過研究，包括陶瓷、玻璃和碳纖維?；艨怂闺S即聯(lián)系了已經(jīng)退休的斯塔仕，請(qǐng)他擔(dān)任自己的項(xiàng)目顧問。在浮力問題上，霍克斯使用了專門訂制的泡沫型材料。他的承包商提供了一種由碳纖維編織的材料，用以制造圓柱形壓力殼。設(shè)計(jì)可在約11000米的海底深度24小時(shí)自動(dòng)航行，潛水艇的“翅膀”和推進(jìn)器能夠讓它在海底“飛行”10千米以上，同時(shí)拍攝視頻和收集數(shù)據(jù)。

最終，2007年5月，潛水器準(zhǔn)備就緒，即將迎來它的第一次全深度壓力測(cè)試。測(cè)試地點(diǎn)為賓夕法尼亞大學(xué)的應(yīng)用研究實(shí)驗(yàn)室，該實(shí)驗(yàn)室也為美國(guó)海軍提供魚雷測(cè)試（卡梅隆也在這里進(jìn)行了他的潛水器測(cè)試）?！吧钏w行挑戰(zhàn)者”通過了這次壓力測(cè)試。殼體抵抗住了模擬馬里亞納海溝底部的水壓，但結(jié)果并不十全十美：球形玻璃觀察窗上出現(xiàn)了一個(gè)小裂縫。雖然這是制造上的問題而并非設(shè)計(jì)的錯(cuò)誤，項(xiàng)目還是因此推遲了幾個(gè)月。然而，在潛水器的首次公開下水幾周前的一個(gè)上午，福斯特駕駛著一架兩座超級(jí)迪卡斯龍飛機(jī)由內(nèi)華達(dá)州的農(nóng)場(chǎng)起飛，他再也沒有回來。

深潛還在繼續(xù)

正當(dāng)福斯特資助的項(xiàng)目組在霍克斯位于舊金山灣的車間進(jìn)行著“深水飛行挑戰(zhàn)者”的研制工作時(shí)，卡梅隆的澳大利亞工程團(tuán)隊(duì)也正秘密研制“深海挑戰(zhàn)者”。

今天大多數(shù)常規(guī)潛水器，都使用了較輕的鈦金屬殼體。但是鈦材料的抗壓能力最深只能到達(dá)水下6096米的地方。在制造“深海挑戰(zhàn)者號(hào)”潛水器時(shí)，工程師們將潛水員乘坐的艙室設(shè)計(jì)成球形，用薄鋼板鑄造，使其輕巧又堅(jiān)固。相較之下，圓筒形的船體則需要厚度為前者3倍的鋼材。潛水器結(jié)構(gòu)的其他部分則大多是專門設(shè)計(jì)的抗壓泡沫組織，用以提供浮力?！吧詈Ｌ魬?zhàn)者”最終經(jīng)受住了洋底的重壓，使得近一世紀(jì)來，工程師探尋深海景象的夢(mèng)想成為現(xiàn)實(shí)。

研制中，他們發(fā)現(xiàn)中國(guó)有一種鋰電池與美國(guó)特斯拉電動(dòng)車使用的電池非常相似。他們是通過特制的藍(lán)寶石晶體為電動(dòng)車的翼燈供電。鋰因其質(zhì)量輕和自身的高電化電勢(shì)已經(jīng)被廣泛用于電池生產(chǎn)。與2伏特電壓的鉛酸電池和1.5伏特的鋅碳電池相比，鋰的高電化電勢(shì)可以產(chǎn)生3伏特以上電壓。目前的鋰電池可以產(chǎn)生大量的能量，按質(zhì)量計(jì)每千克每小時(shí)約400瓦，而堿性電池每千克每小時(shí)為100瓦，鉛酸電池每千克每小時(shí)為40瓦?，F(xiàn)有科學(xué)家已經(jīng)研制出電量達(dá)到破紀(jì)錄的每千克每小時(shí)1300瓦特的電池。這樣可以讓深潛器的水下動(dòng)力大大加強(qiáng)。

“深水飛行挑戰(zhàn)者”潛水器沉寂了幾年，之后被維珍集團(tuán)創(chuàng)始人理查德·布蘭森再次帶回公眾面前。它被重新命名為“維珍海洋”號(hào)，并且正在準(zhǔn)備再次向世界最深處發(fā)出挑戰(zhàn)。其首席駕駛員克里斯·威爾士在自己的博客中提到，他和卡梅隆的深潛活動(dòng)更趨向于互補(bǔ)而不是競(jìng)爭(zhēng)?！熬S珍海洋”號(hào)可以在大洋底部航行19千米到24千米，在大范圍海域探險(xiǎn)以及確認(rèn)哪些海域值得進(jìn)行精密研究表現(xiàn)十分出色，而卡梅隆的潛水器能在指定的海域進(jìn)行完美的精密研究。他寫道，我們的努力如果加起來，就可以實(shí)現(xiàn)更深入的聯(lián)合。期待著能夠在沃爾什、皮卡德和卡梅隆的基礎(chǔ)上，為實(shí)現(xiàn)真正的研究聯(lián)盟作出貢獻(xiàn)。