登录航海网，拥抱全世界
您需要 登录 才可以下载或查看，没有账号？立即注册
x
现在我国的“蛟龙”号和“彩虹鱼”号载人深潜器已广为人知。“蛟龙”号曾在马里亚纳海沟试验海区下潜7,062米，创造了世界同类作业型潜水器的最大下潜深度纪录；而“彩虹鱼”号的目标就是深11,000米的马里亚纳海沟。
美国 “深海挑战者”号载人深潜器
除了我国，美国 “深海挑战者”号、日本“深海6500”号、俄罗斯“和平一号”、法国“鹦鹉螺”号载人深潜器的名号在业内也是响当当的！
法国“鹦鹉螺”号载人深潜器
但别看现在载人深潜器的研发如火如荼，早些年深海潜水器的研发可是举步维艰呢！
潜水球设想曾风靡一时
海底那么深，大家都想去看看。
相信自古以来，有这样想法的人不在少数。在我国的神幻小说《西游记》里，就有很多关于海底龙宫的描写，无疑代表着古代人们对于海底世界的向往和想象。
1871年，法国作家儒勒·凡尔纳出版了《海底两万里》一书，将深海描述成一个充满怪物的世界，包括足以杀死潜水者的巨大乌贼和章鱼。这本书刚一出版，就受到很多读者的追捧。
《海底两万里》中的“鹦鹉螺”号潜艇
在凡尔纳的时代，潜艇的研制虽然还处于起步阶段，但毕竟已经有了一些尝试。但是，海底两万里，这显然是个难以企及的目标，别的不说，光是海水巨大的压力，就是无法克服的。
地球上最深的海，也没有两万里那么深，那时凡尔纳还不知道这一点。不过，通过不久后英国“挑战者号”测量船的全球海洋测量，凡尔纳也了解了。
1894年，意大利有个叫波左的工程师，开始认真思考潜入深海这个问题，他想到，要克服深海高达几百个甚至上千个大气压的压力，把潜艇做成圆球是最理想的，因为圆的形状，在任何一个方向上所承受的压强都是相等的，所以它是物体受挤压时的最理想形状。
波左也为自己的理论进行了实践，他造出了一个空心金属球，成功地把它沉到了165米深的海底，在将近18个大气压的作用下，空心金属球没有被压碎。这个深度在当时的潜艇制造者们看来，已经是梦想了。
波左的设计思想提出来后，也引来了许多潜艇制造者的追随，他们提出了各种各样的具体建造方案，并将这种能耐高压的圆形容器称为“潜水球”或“深潜球”。
在当时许多研究潜水球的人们当中，意大利工程师皮诺的成绩最为卓著。1903年，他把自己设计的用于勘探洋底和打捞深海沉宝的新装置进行实地测验取得了成功。皮诺的潜水球并不完全是圆球形状的，它有点像鸡蛋，近似椭球，里面可以容纳两个人。皮诺曾经驾着新装置，在意大利近海多次潜入130米深的海底，没有发生过一次意外事故。
用铁索吊上吊下的潜水球
130米，现在的潜艇轻轻松松就可以达到了，算不上深海。最早真正称得上深海潜水器的，大约要算贝比和巴顿制造的那个东西。
贝比(左)和巴顿
1877年出生于纽约的威廉·贝比，在20世纪20年代已经是很有名的探险家和生物学家了。成名后，他的兴趣转向了深海探险和考察深海生物，他和美国前总统西奥多·罗斯福一起讨论过深海潜艇制造的可能性。贝比认为，这样的航海器应该是圆柱体，而罗斯福则更推荐球体。
1928年11月，贝比在报纸上发表文章，描述了自己深海探险的梦想。此后，各类发明家不断给他提供各种可能的潜艇设计构想。然而，这些设计要么不实际，要么太复杂，统统不适用。
奥蒂斯·巴顿是一个富有的年轻设计师，和贝比毕业于同一所大学——哥伦比亚大学。和罗斯福一样，巴顿也认为，最合适的深海潜艇的形状应该是球体。巴顿本想用自己设计的潜水器独立完成深海潜水，但他又希望借助贝比的声望及其与科学界的交情，以获得海底探险的资助。因此，巴顿把自己的设计图纸交给了贝比看。
巴顿的潜水球剖面示意图
贝比一下子就被这个简洁实用的设计打动了，他们一拍即合，决定一起把这件事情做下去。巴顿承诺自费制造潜水球，而贝比则负责说服纽约动物学协会和国家地理学协会来为将来的探险提供资助。
巴顿制造的这个潜水球是由铸铁造成的，直径为1.37米，壁厚为32毫米。“深海潜水球”里备有自供氧气筒，而人呼吸出来的湿气和二氧化碳，分别由氯化钙和碱石灰吸收。潜水球上有3个圆柱体的窗台，像小型炮一样从球面上凸出来。
潜水球被悬挂在一根1,068米长、2厘米粗的铁索上，利用滑轮和索具将它慢慢放入水中。铁索上还包裹着电话线和电线，为水下的潜水者提供通讯和电源。当然，上来的时候也要靠铁索把潜水球吊上来。
923米，铁索成了极限瓶颈
贝比(左)和巴顿进入舱中准备下潜
1930年6月6日，深海潜水球进行了第一次试潜。贝比和巴顿下潜到90多米的深处时惊恐地发现，海水从密封盖的缝隙中渗了进来。但他们冷静下来后想到，如果更深地下潜，密封圈会被压实，海水就不会再渗进来了。他们打电话给上面的母船，要求快速下降。2分钟后，潜水球进入183米的深处，海水果真不再渗漏进球里了。
封上舱盖准备下潜
潜水球的首次试潜，达到244米的深处，这已经是当时人类到达的海洋最深处。
潜水球入水时的情形
在此后的几年里，贝比和巴顿共进行了16次深海潜水。每一次贝比都要把他在海底看到的那些奇妙生物用电话描述出来。1932年9月22日，通过无线电实况转播，贝比和巴顿向美国和英国的广大听众展示了他们的潜水探险。从来没有人潜入过那么深的海底，他们所提供的每一个消息，所讲的每一句话，在当时都是一项新的发现。
那时候，很多人并不相信贝比在海底做的那些描述，认为他是在想象甚至撒谎，毕竟没有别人能够印证他们讲的话。然而后来的事实证明，贝比每一句话都所言不虚。
当时的报纸配图
1934年8月15日，贝比和巴顿再一次乘坐深海潜水球，在大西洋百慕大海域潜到了923米的深处。这是他们在一起创造的最深潜水纪录。
用铁索悬挂潜水球确实存在极大的风险
在贝比和巴顿创纪录的深度上，他们的潜水要经受90多个大气压！危险还不只是来自巨大的压力，悬挂潜水球的铁索一旦断裂，也会使它永远葬身海底。随着下沉深度的增加，悬挂潜水球的铁索就将不断加长。沉重而粗大的铁索，在其长度增加到一定限度时，就会因自身的重量而断裂，更不要说还要拉着一个沉重的铁球，断裂的危险就更大了。
潜水球现收藏于美国国家地理博物馆
所有这一切，都大大限制了潜水球向更深的海洋深处迈进。
冒险大王新点子：汽油浮力舱
“阳光动力2号”太阳能飞机
大约很多人还记得，去年开展全球飞行的“阳光动力2号”太阳能飞机吧？那个项目的推动者和驾驶员是伯特兰德·皮卡德。不过我们要讲的，是他的爷爷和爸爸。
皮卡德祖孙三代
故事是从爷爷开始的。当贝比和巴顿创造他们的潜水世界纪录时，1884年出生在瑞士的奥古斯特·皮卡德，正在另一个方向创造世界纪录。1932年8月18日，奥古斯特和他的助手在从苏黎世起飞的一次飞行中，利用氢气球和封闭舱，达到了创纪录的1.62万米高空。
奥古斯特·皮卡德
这是一张号称“智商爆表”的合影——1927年的索尔维会议(Solvay congress)照片，据说其中人物是世界上平均智商最高。最上排左侧第一个人，就是祖父先生奥古斯特。第三排左数第6位是薛定谔、第8位是泡立、第一排左数第二位开始分别是普朗克、居里夫人、洛伦兹、爱因斯坦。
另外，看到Auguste的人物形象你大概会觉得眼熟。没错，他就是《丁丁历险记》卡尔库鲁斯教授的人物原型，那位性格固执拘谨，略带神经质的天才科学家。
1933年的芝加哥世界博览会上，奥古斯特看到了贝比和巴顿的深海潜水球。和“上天”一样，“入海”是奥古斯特另一个童年梦想。他发现，这个深海潜水球的瓶颈就是悬挂铁索，如果要下潜到当时已知的海洋最深处，就需要有一万多米的铁索，这是不可想象的。为什么不利用自己“上天”的热气球经验，利用浮力让潜水球回到海面呢？
潜水球还是那个潜水球，只是要给它加个浮力舱。当然，像热气球那样用气体做浮力是不行的，奥古斯特想到用汽油，汽油比海水轻得多，只要用汽油做几个浮力舱和潜水球连在一起，就可以提供返回海面的足够浮力。这样，下沉的时候利用一些压载物沉入海底，等需要浮回海面的时候，抛掉压载物，潜水器就可以自动回到海面，不再需要那累赘的铁索了。
奥古斯特坚信自己的理论是正确的，他毫不动摇地投入了设计工作。图纸设计出来了，但第二次世界大战的爆发，使深潜器的建造未能进行。直到1945年，奥古斯特才获得了重新开始工作的机会。在比利时国家科研基金的资助下，他花了3年时间完成了原型。1948年，经过改进后，真正的深潜器终于建成了，它的名字叫“FNRS 2”号。
“FNRS 2”号
奥古斯特的第一只深潜器的球形舱室直径2米，壁厚9厘米，玻璃窗是用厚15厘米的有机玻璃做的。根据计算，这只深潜器可以承受1,600个大气压，这相当于16,000米深处的水压。实际上，海洋并没有这么深。1951年，苏联“勇士”号海洋调查船在太平洋马里亚纳海沟记录到了11,034米的深度，这是世界海洋最深的地方。可见，就耐压性能来看，“FNRS 2”号可以沉至海洋的任何一个地方。
此外，这艘深潜器还带了总容积为30立方米的汽油浮箱。漂浮物下面的桶框中，磁力强劲的电磁体吸附着满满两斗小铁球，合起来重达好几吨，如果潜水者想回到海面，他们只需切断控制磁体作用的电流，这时铁球从桶中漏出，深海潜水器重量减轻，很快漂浮物就会把潜水器提升到海面。
10916米，到达海底最深处！
“FNRS 2”号
1948年10月26日，“FNRS 2”号潜水试验终于开始了。奥古斯特本人和另一位教授参加了第一次下潜。这次下潜只进行了25米，但事实证明，奥古斯特这个深潜器的原理是完全可行的！很快，新闻记者们向全世界作了这样的报道：“奥古斯特·皮卡德教授的深潜器，一种可控的深潜装置，第一艘完全不受水面操纵的潜水装置，表现良好。”
奥古斯特·皮卡德，此时已是一位64岁的老人了。
后来，法国人收购了“FNRS 2”号潜水器，但奥古斯特和法国人的合作并不顺畅，于是，奥古斯特接受了前往意大利指导筹建另一只深潜器“的里雅斯特”号的聘请。
1963年“的里雅斯特”号赴大西洋下潜
“的里雅斯特”号的设计思路和“FNRS”差不多。只是这时奥古斯特有了一个得力帮手，就是他的儿子雅克·皮卡德。
1953年8月28日，奥古斯特决定同儿子雅克一起去创造深潜纪录。父子俩坐在“的里雅斯特”号深潜器里，毫不费力地下潜到了1,080米的海底。当他们兴冲冲地发出抛掉压载物的信号准备上浮时，不知为什么，深潜器却纹丝不动。他们吃惊地发现，已经深陷入海底的淤泥里。
好在这只是虚惊一场，随着压载物不断抛掉，强大的浮力还是让深潜器慢慢摆脱了淤泥的束缚，一跃上浮了！
两天之后，1953年8月30日，父子俩再次下潜，创造了3,150米的深潜纪录。
就在这个时候，美国人看上了奥古斯特的这只深潜器，与他们签订协议，邀请父子俩到美国合作建造更强大的深潜器。
经过几年的努力，父子俩和美国海军合作建造的深潜器终于诞生了，它仍然被命名为“的里雅斯特”号，虽然基本工作原理是一样的，但在材料、性能上已经有了巨大的改进。
已经是七十多岁老人的奥古斯特，不可能亲自下潜了，他的儿子雅克接过了他的班。1959年11月15日，雅克和另一位动物学家，在新的“的里雅斯特”号里做第一次下潜，就一举创造了5,500米的新纪录。
事情当然不会到此为止，1960年1月23日上午8点23分，雅克和他的助手，乘坐“的里雅斯特”号深潜器，来到了世界最深的马里亚纳海沟沟底，创造了10,916米的深潜纪录！
不过，由于海底压力，深海潜水器一块19厘米厚舷窗玻璃出现轻微裂痕，皮卡德在海底呆了20分钟后不得不匆匆上浮，没有拍过照片。由于当时的材料科学技术发展所限，潜水器重达150吨，活动能力非常差，上下花了8个小时。
这应该算是一个不可打破的纪录了，因为这里就是世界上海洋最深的地方。
延伸阅读：现代深潜器不只为了下潜
说完这些，有些细心的读者可能会感到奇怪，为什么五十多年前，皮卡德父子的深潜器就已经到达了一万多米的世界最深海底，而当今世界上最先进的深海潜水器，比如我国的“蛟龙号”，还只能下潜到7,000多米的海底深处？难道现在的科学技术水平还不如五十多年前？
事情当然不是这样。当年皮卡德父子的深潜器，主要目的就是要潜得更深，看看最深的海底是什么样，而后来的深海潜水器，则要在深海完成各种科学考察任务，和当时的深潜器已经完全不可同日而语了。当然，这是一个更大的话题，我们这里只来讲一个现代深海潜水器的先驱“阿尔文”号，在海底捞氢弹的故事吧。
最早期“阿尔文”深潜器的结构图
早期“阿尔文”测试时的情形
“阿尔文”号载人深潜器是20世纪60年代初，根据机械师哈罗德的设计而建造的，1964年6月5日首次下水。由于新的更坚固更轻便材料的出现，就像当年皮卡德甩掉了悬吊铁索一样，“阿尔文”号甩掉了那个笨重的汽油浮力舱，这就使它在水下的行动更轻便更灵活。最初它最深可下潜到1,868米，后来改进后可以下潜到4,500米。
早期“阿尔文”深潜器的结构图
“阿尔文”载人深潜器的主要部分是一个钛金属球体，直径2米左右，是一个载人载物的耐压球体。球体前端装着一只一米见方的金属框子，用于存放科考设备及采集样品，两侧分别安有一个机械手。深潜器共有6个推进器，3个装在尾部、两侧各有一个，另外一个横装在深潜器中部，这样可以使深潜器向任意方向行进。
1966年初，在西班牙东海岸，美国空军的一架空中加油飞机在给一架B-52轰炸机加油时，两机相撞而坠毁在附近海岸。而令人震惊的是，坠毁的轰炸机上携带着4颗氢弹，3颗落在西班牙本土，一颗则消失在地中海！
早期的“阿尔文”号载人深潜器
美国海军只好求助于刚刚制成的“阿尔文”载人深潜器。经过一个多月的搜索，“阿尔文”不负众望，终于在1,000多米深的海底找到了这颗氢弹。“阿尔文”号的器外机械手大显神通，把从水面上递下来的铁索一圈一圈地绕在3米长的氢弹上，最终把这颗氢弹成功打捞出海！
在将近40年的服役生涯中，“艾尔文”号一共有4,000多次深潜经历。它除了找到了美军丢失的氢弹，还勘测过海底火山口。另外，泰坦尼克号沉船的残骸也是由它找到的。不过“艾尔文”号曾经发生过一次事故而沉入了海底，幸好没有人员伤亡。过了整整一年之后，它才被打捞上来。
|
