佘毅仁

【極限探索·深海專(zhuān)題之九】

相傳古希臘國(guó)王召見(jiàn)阿基米德，請(qǐng)他鑒定工匠制作的純金王冠是否摻假。阿基米德冥思苦想，一籌莫展，直到他用澡盆洗澡時(shí)，發(fā)現(xiàn)水位上升甚至有水溢出，由此想到通過(guò)比較王冠與等重量純金塊入水后的排水量來(lái)解決這一難題。阿基米德定律也就這樣誕生了。那么，法國(guó)為了穩(wěn)固其海洋研究大國(guó)的地位而傾力打造的“阿基米德號(hào)”，又會(huì)有怎樣的傳奇故事呢？

新 的 需 求

自1954年“弗恩斯- 3”完成4050米深的科考后，這個(gè)深潛器已達(dá)到了設(shè)計(jì)的可承受最大潛深——4000米左右。而這一潛深的確定，主要是因?yàn)槭澜绺鲊?guó)公認(rèn)地球海洋的平均深度約為3800米，而4000米足以在世界上大部分海洋的深處進(jìn)行探索了。

到了1955年，法國(guó)海洋聯(lián)合研究開(kāi)發(fā)委員會(huì)籌劃建造新型的高性能深潛器，用來(lái)取代“弗恩斯- 3”，因?yàn)椤案ザ魉? 3”有限的能力嚴(yán)重阻礙了法國(guó)人向全世界海洋深處進(jìn)軍的步伐。這也迫使法國(guó)當(dāng)局決定一步到位——新的深潛器必須能適應(yīng)全世界所有深海環(huán)境，哪怕超過(guò)4000米深的海溝僅占2%的海洋面積。

然而，這是一項(xiàng)涉及多個(gè)學(xué)科的系統(tǒng)工程，迫于當(dāng)時(shí)各方面條件的限制，他們準(zhǔn)備先將“弗恩斯- 3”的功用發(fā)揮到極致。法國(guó)深潛科研的金牌組合——喬治·奧特和皮埃爾·韋爾姆當(dāng)仁不讓地?fù)?dān)任了這個(gè)項(xiàng)目的測(cè)試和研發(fā)工作。

對(duì)海溝的進(jìn)一步認(rèn)知

20世紀(jì)50年代是全球海洋地理大發(fā)現(xiàn)的時(shí)代，一大批海洋地理學(xué)理論和新發(fā)現(xiàn)陸續(xù)發(fā)表，這和世界各國(guó)廣泛開(kāi)展大范圍的海洋科考有著直接的關(guān)系。特別是以蘇聯(lián)“勇士號(hào)”科考船為代表的各國(guó)科考船，不僅探明了馬里亞納海溝是海洋的最深處，而且獲悉全球超越萬(wàn)米的海溝都在太平洋中，如：最深點(diǎn)11 034米的馬里亞納海溝、最深點(diǎn)10 882米的湯加海溝、最深點(diǎn)10 682米的日本海溝、最深點(diǎn)10 542米的千島—勘察加海溝、最深點(diǎn)10 497米的菲律賓海溝、最深點(diǎn)10 047米的科馬德克海溝。其他大洋雖也有很深的海溝，如最深點(diǎn)9219米的波多黎各海溝（大西洋中），但比起太平洋的海溝來(lái)，都稍遜一籌。

海溝是如何形成的呢？地球大陸和海洋都由各大地質(zhì)板塊形成，板塊的交融、擠壓和沖撞，使得大陸板塊和海洋板塊之間相互影響。密度較大的海洋板塊俯沖到大陸板塊的下方，板塊間相互作用，營(yíng)造出溝壑縱生的低洼地帶，這種地貌一般呈現(xiàn)出V型結(jié)構(gòu)，這就構(gòu)成了海溝。

有了對(duì)世界海溝分布的更進(jìn)一步了解，法國(guó)人自然不愿意放棄考察深海的良機(jī)。自1953年開(kāi)始，他們將“弗恩斯- 3”用于全世界各大洋的深?？瓶继剿?。此后的數(shù)年，“弗恩斯- 3”大多在大西洋海域進(jìn)行深?？瓶?。

1958年，“弗恩斯- 3”來(lái)到了日本。日本的地理環(huán)境非常特殊，它位于亞歐板塊與太平洋板塊的交界處。作為島弧地形，其東側(cè)邊緣海洋內(nèi)存在大量的海溝。日本雖然擁有著深?？瓶嫉倪@種天然地理優(yōu)勢(shì)，但是當(dāng)時(shí)卻并沒(méi)有深?？瓶嫉哪芰?。因此，法國(guó)決定與日本合作?！案ザ魉? 3”在日本周邊的海底進(jìn)行了科考，積累了豐富的深?？瓶冀?jīng)驗(yàn)。同時(shí)，日本的地理學(xué)家、物理學(xué)家、生物學(xué)家，還有新聞?dòng)浾咭驳巧狭恕案ザ魉? 3”，體驗(yàn)了一把深?？瓶??！案ザ魉? 3”的到來(lái)，推動(dòng)了日本深?？萍嫉陌l(fā)展。

同年秋季，法國(guó)正式啟動(dòng)了新型深潛器的研發(fā)、制造工作，他們不僅提出了一系列嚴(yán)格的技術(shù)要求，同時(shí)也密切關(guān)注著美國(guó)“的里雅斯特號(hào)”項(xiàng)目的進(jìn)展，準(zhǔn)備與美國(guó)一較高下。法國(guó)的這一設(shè)計(jì)制造過(guò)程繁復(fù)，進(jìn)展緩慢，直到1961年，他們才把新深潛器制造出來(lái)。此時(shí)“的里雅斯特號(hào)”已經(jīng)成功探索到地球海洋的最深處。

然而，這一切的努力都是值得的，法國(guó)人制造出的這臺(tái)深潛器，全重達(dá)196噸，比“的里雅斯特號(hào)”重50噸，是“弗恩斯- 3”全重的2倍有余，堪稱(chēng)輕油浮力源深潛器中的頂峰之作。

這臺(tái)新深潛器從外形上看，更像一艘船型潛水艇。其球形載人艙不同于“的里雅斯特號(hào)”吊裝在艇體下方的設(shè)計(jì)，而是被安置在艇體前下方，并與艇身融合。這臺(tái)新深潛器體形龐大，只能由支援船拖曳到目標(biāo)區(qū)域后，再進(jìn)行下潛作業(yè)。這樣的設(shè)計(jì)可以減少阻力，以較快的速度拖曳航行，并能提高抵御海面大浪的沖擊能力。另外，乘員的出入通道被安排在了載人艙頂部，比起安排在載人艙后方的“的里雅斯特號(hào)”，艙內(nèi)的空間利用率顯著提高，可同時(shí)容納3名工作人員。

同時(shí)，新深潛器載人艙的性能也使其他對(duì)手無(wú)法望其項(xiàng)背，其直徑達(dá)到了2.4米，采用含有稀有金屬的合金鋼材制造，艙壁厚達(dá)15厘米，足以抵御全球海洋任何深度的水壓。

相較于“的里雅斯特號(hào)”僅有的一個(gè)觀(guān)察窗，新深潛器設(shè)計(jì)有左、中、右三個(gè)并列一排的觀(guān)察窗，有效改善了目視觀(guān)察的效果。新深潛器的浮筒結(jié)構(gòu)與“弗恩斯- 3”類(lèi)似，分為上下兩層，擁有大于170立方米的輕質(zhì)油容積艙。為了提高其使用壽命，水線(xiàn)以下全部涂上了紅色的防銹涂料，而水線(xiàn)以上的部分使用極易辨認(rèn)的檸檬黃色，作為在不同色彩的海水中可通用的識(shí)別手段。新深潛器的壓載系統(tǒng)則完全參照“的里雅斯特號(hào)”的設(shè)計(jì)，使用電磁鐵控制壓載鐵珠來(lái)提供配重。其實(shí)，此前法國(guó)另有一個(gè)團(tuán)隊(duì)研制了“水瓶座Ⅰ號(hào)”和“水瓶座Ⅱ號(hào)”深潛器，其壓載系統(tǒng)創(chuàng)新性地使用了液態(tài)氣體作為浮力源，然而效果并不是很理想。因此，新深潛器的壓載系統(tǒng)依舊采用了成熟的技術(shù)。

此外，新深潛器采用封閉艙安放電動(dòng)機(jī)和電池為推進(jìn)系統(tǒng)提供動(dòng)力，不僅在后方設(shè)置推進(jìn)槳，在浮筒頂部也安裝了一個(gè)推進(jìn)槳，這樣便可以在水平和垂直操作中獲得更多的靈活性。為了提高乘員的舒適性，出入口圍殼被設(shè)計(jì)成全封閉狀態(tài)，乘員出入深潛器就不會(huì)被海水濺成“落湯雞”了。

最后，新深潛器裝備了先進(jìn)的機(jī)械采樣設(shè)備，方便采集、帶回海底的研究樣本。這些超前的設(shè)計(jì)理念，成為日后深潛器設(shè)計(jì)參考的標(biāo)桿。鑒于其出類(lèi)拔萃的性能，以及法國(guó)人對(duì)于古代科學(xué)家的崇敬，這臺(tái)新深潛器被命名為“阿基米德號(hào)”。

游 歷 全 球

自1961年7月28日下水起，“阿基米德號(hào)”便開(kāi)始了為期13年，探索全球海溝、海槽的探索歷程。至1974年退役時(shí)，它共計(jì)完成了226次深潛作業(yè)。多年來(lái)，法國(guó)、美國(guó)、比利時(shí)、日本等多國(guó)科學(xué)家、工程師搭乘“阿基米德號(hào)”進(jìn)行了各種不同類(lèi)別的科學(xué)探索和考察工作。他們的航跡覆蓋太平洋、大西洋的眾多海域。出于安全、便捷、經(jīng)濟(jì)等多方面的綜合考慮，其主要工作區(qū)域是太平洋的日本周邊海溝、地中海的希臘海槽、大西洋中美洲附近的波多黎各海溝、葡萄牙亞速爾群島附近的海溝等。

“阿基米德號(hào)”的探潛深度從數(shù)百米至9560米不等，特別是在1962年和1967年，探索日本附近的海溝時(shí)，它連續(xù)多次突破9000米。1962年7月25日，由駕駛員奧貝恩、工程師德勞茲和日本生物學(xué)家佐佐木忠義共同組成的科考小組，歷時(shí)約9個(gè)小時(shí)完成了9560米的深?？瓶脊ぷ?。然而，“阿基米德號(hào)”最輝煌的功績(jī)不僅僅在其深潛的深度，而是它參與了20世紀(jì)70年代國(guó)際海洋地理聯(lián)合科考計(jì)劃。該計(jì)劃對(duì)地球海洋地質(zhì)研究有著深遠(yuǎn)的影響，其中“阿基米德號(hào)”功不可沒(méi)。不僅如此，“阿基米德號(hào)”還在生物學(xué)研究方面獲得了前人難以企及的突破性進(jìn)展，它發(fā)現(xiàn)了眾多新物種。法國(guó)也由此成為當(dāng)時(shí)除美國(guó)以外唯一有能力派遣載人深潛器探索地球海洋最深處的國(guó)家。

世道必進(jìn)，后勝于今?！鞍⒒椎绿?hào)”服役后不久，國(guó)際上對(duì)深潛器的發(fā)展產(chǎn)生了新思路。人類(lèi)在成功探索地球海洋最深處后，逐漸轉(zhuǎn)向探索海洋中更為廣袤的其他深度層次……