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TUhjnbcbe - 2022/10/11 9:07:00
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近日,国产米载人潜水器前往三亚,进行海试前的最后航渡测试,此次的试验航渡,计划对母船和设备进行相关海试前的一系列测试,以确认状态,相关海试的准备工作也正在进行。最早明年,国产米载人潜水器就会跟此前的“蛟龙号”一起探测深海,成为我国深海探测的“双子星”。

前几年“单打独斗”的“蛟龙号”都在忙些什么?既然我们已经有了让美欧嫉妒,能下潜多米的“蛟龙号”,我们为何还要费时费力地造米载人潜水器?未来我们的深海探测还有哪些壮志与雄心呢?今天跟小伙伴们聊一聊深海。

(图片来源网络)

01

“蛟龙号”是世界载人潜水器

“第一梯队”中的佼佼者

有人可能认为,探索深海怎么说也是在地球上,难度能有多大,能比得上外太空探索吗?

还别说,真比得上!

要知道,我们地球表面的70%以上被海水覆盖,超过米的深海区又占海洋面积的84%,而国际上定义米就是深海了。

深海探索对人类来说,简直就是巨大的挑战:

高压。去深海碰到的第一个问题就是要承受海水巨大压力!每下潜米就会增加10个大气压,如果是在0米的海底,所要承受压力将达个大气压,相当于一个手指甲盖大小面积上,承受大概一辆小轿车重量。

黑暗。由于99%的光线都难以穿过米以上海水,所以深海几乎就是漆黑一团,世界上最大哺乳动物抹香鲸也只能下潜到水下米左右。“蛟龙号”潜海员曾说,“进入深海感觉就像进入了一个陌生的星球。”

未知。在极端高压、低温、无光照及相对封闭的生态特征之下,就构成了一个封闭而神秘的领域,会生存着大量特有物种,充满了未知。如果问大家对深海有什么了解,我们脑海里首先浮现的是美丽的珊瑚礁,除此之外,好像真没别的了!其实,千百年来人类对于深海的了解一直都是这样,每谈深海,脑海里必是一片空白!

此外,缺氧、海水腐蚀性和破坏性都不容小视。

人类要探索深海,只能借助于“高精尖”的潜水工具,载人潜水器就是最有效的一种。

但这个庞然大物并不是那么容易造的!

造载人潜水器可是个复杂而又系统的大工程。

就拿“蛟龙号”来说,它包含了载人潜水器本体系统、载人潜水器水面支持系统、母船增改装系统和潜航员培训系统;载人潜水器本体系统又被划分为总体、结构、舾装、电力与配电、推进、水声、生命保障等12个分系统。

在这些系统中,高压、密封、腐蚀、绝缘等技术难题都需要一一突破解决,稍有不慎,后果将不堪设想。比如,“蛟龙号”的最大下限深度属于米级,耐压载人舱外壳在米的海底需要承受的总压力约12万吨,相当于约10个埃菲尔铁塔重量的总和;深海载人潜水器有十几万个零部件,组装起来最大的难度就是密封性,精密度要求达到了“丝”级。

(图片来源网络)

在这样高的要求下,能造出来的潜水器也是寥寥无几,目前全世界投入使用的下潜深度超过米的载人潜水器仅有12艘!更深的潜水器数量则更是少得可怜!

拥有下探米以上、能够真正下到海底进行作业的深度载人潜水器的国家只有5个:中国、美国、日本、法国和俄罗斯。

其中,美国的Alvin号,虽然它的下潜深度在这里面是最浅的米,但是它是所有载人潜水器当中取得成就最大、下潜次数最多、发表论文最多、科学发现最多的,所以它是公认最成功的一个;法国的鹦鹉螺号、俄罗斯的和平号下潜深度是米,日本造了一个下潜深度米,而中国造的“蛟龙号”下潜深度达到了米,算得上是“第一梯队”中的佼佼者了。

(图片来源于中国科普博览)

这些潜水器功能都非常相似的,所以它们在设计理念上其实也是相似的,做出来也非常相近,都是胖乎乎的:

都有一个大的金属球,人坐在这个金属球里面,可以免受外面海水的恐怖压力。三个人要完全靠这个球来承受海水的压力,对设计和材料的要求必然很高。世界上各国一般是采用主要成分为钛和镁的钛合金材料,比较轻、强度非常高而且还耐腐蚀。在研制“蛟龙号”的时候设计是我们自己的,材料与加工制造工艺还不过关,所以用的是俄罗斯的材料。

都有一个有机玻璃的窗户,大家透过窗户可以往外看。

潜水器的前面是两个机械手可以作业,都是用电池供电,用螺旋桨来运动。两只手可以直接去抓东西,下图左边有一个紫色的是海参,那个白色的叫玻璃海绵,他们动得都是比较慢的,可以直接用机械手去抓。还有些像石头一样的东西,我们也可以直接抓。有时候还会带一些工具,比如网兜,然后去抓螃蟹、抓虾。

(图片来源于中国科普博览)

采用固体浮力材料来提供浮力。二十多吨重的庞然大物要到海底还要能够浮上来,谁来给它提供浮力呢?我们目前使用的是基于玻璃微珠的一个固体浮力材料,空心的玻璃珠,它的直径从几个微米到一两百个微米,组合起来,用树脂粘起来就变成一个块,这个的密度大概是零点五几可以承受七千米的压力。

(图片来源于中国科普博览)

水下进行通信。这一点“蛟龙号”在国际上是比较先进的。在七千米深的海底完全靠水声通信,把我们要传的信息变成声音在水中传播,传到水面之后再把它变回信号,这样就可以在水下进行文字及语音聊天,照片传送等,从而把潜水器的很多数据传到水面,这些功能是国外很多潜水器没有的。

02

“蛟龙号”这些年在各个大洋到处

游荡,到底在忙什么?

“蛟龙号”历经十年研制、测试,从年正式进入试验性应用阶段,这几年足迹踏遍了东太平洋、西北太平洋以及印度洋,下潜上百次,完成了各种不同类型的科学调查任务。

“蛟龙号”这几年在这些大洋频繁出没,到底在忙什么?

看看这些年“蛟龙号”到过的这些地方,其实主要在忙两件事:科学和资源。

(图片来源于中国科普博览)

先来说科学。刚才说到了深海有很多的未知,而“蛟龙号”就是去直面和研究这些未知的!

对深海很多生物及环境进行科学研究,有时候真的会颠覆掉你的认知。比如像这个,就是美国Alvin号载人潜水器发现的一个具有颠覆性的东西。

下图中我们可以看到很多生物,之前我们都认为生物的生存需要有阳光、有空气,而深海是生命的荒漠,这样的环境下按理说就不会有什么生命了,但这个发现就完全颠覆了这个概念!因为深海的这些生物完全不依赖于阳光,就靠着海底冒出来的最高可达度的热水作为能量来维持生活,而且这种生物的群落特别大,这就完全颠覆了生命在什么样的条件下能够存在的认识!

(图片来源于中国科普博览)

除了这些热液生物之外,还发现了基于冷泉的。所谓冷泉就是从海底冒出来的甲烷,这些生物靠海底冒出来的甲烷气体作为能量源来生存。大家可以看到,下图上面是深海热液区,下面是深海冷泉区,这些贝壳、螃蟹、虾等,看起来比较眼熟,并不是稀奇古怪的生物,虽然生态系统完全不一样,但他们的长相是如此地相似。

(图片来源于中国科普博览)

下图是年“蛟龙号”在我国南海的“蛟龙冷泉”拍摄的,图中密密麻麻的是贝壳和白色的白瓷蟹,还有一些虾,量非常大,他们完全不依赖于阳光,就靠海底冒出来的甲烷气体生存。细菌吃甲烷,大的生物再吃细菌,从而维持了这么一个生态系统。这完全是靠甲烷来维持的。

(图片来源于中国科普博览)

深海里面还有太多需要进行科学研究的问题,这就需要通过“蛟龙号”下去调查,去采集和研究。

海底还有什么?当然是数不胜数的资源。

主要是四种:

(图片来源于中国科普博览)

一是锰结核。像小土豆一样的里面富含着金属成分的物质;

二是热液硫化物。海底下冒出来热水,热水里面有些溶解的矿物质,遇到冷水之后就凝固出来,然后沉降下来会形成非常大量的硫化物矿,它里面富含金、银、铜等等元素;

三是富钴结壳。它是长在海山坡壁上的,大概可能长到几公分到十几公分、二十公分那么厚,就一层皮,里面富含钴、铂等金属;

四就是可燃冰了,是甲烷和水的一种化合物。

这些资源在水底下储量非常丰富,金银铜铂钴等的含量如果算下来的话,可能比陆地的储量要高至少十几倍,有的甚至能达到上百倍甚至几千倍,量非常大!而可燃冰里面所储藏的甲烷气体,如果换算下来,大约是陆地上所有的煤、石油、天然气加起来总量的两倍,前段时间对可燃冰的成功试开采也有“蛟龙号”的一份功劳!

这些资源,虽然有的我们现在还并不具备开发能力,但它对于人类未来的一百年或者更远的发展来讲,是非常重要的后备资源。现在我们必须要去调查清楚,然后努力储备开采的技术。

还有更重要的,那就是在为子孙后代“攒家底”!

怎么说呢?

其实我们一般都不太了解,海底的事情是归一个叫国际海底管理局的机构来管理,总部在牙买加,整个地球表面的海底都归这个局管,它有一个规定,如果你想要海底的这个矿区,首先必须调查清楚,然后提交资料,被认可了之后可以从你找到的矿区中优选出一块留下来,作为自己的矿区,也就是专属矿区,其他的部分就捐赠给所有人类社会,这就是既在为自己找矿,也是为全人类找矿,是一件利人利己的事。但前提是你得在深海找到矿区并调查清楚!而目前谁有能力潜入深海进行调查呢?

肯定是有探索深海技术力量的5个国家,你给菲律宾这么一块,给越南一块,那是没有用的,因为他们无法进行深海探索,只有给这5个能够潜入深海的国家才能开展调查,到目前为止国际海底管理局批准我国在海底有四片地方。其中就包括一块7.5万平方公里的锰结核矿区和一块7.万平方公里的矿区,其他矿区包括印度洋的矿区,主要是硫化物矿区,这四片矿区加起来有15万平方公里,面积相当于一个河南省,这在各个国家中是最大的。也就是说,那么大一个区域底下的矿产都是归中国的!

所以说现在“蛟龙号”正在做的也是给我国争取更多的矿区,是为我们子孙后代“攒家当”的工作!事先的调查工作都必须要做好,包括对生态环境的一些调查。

虽然“蛟龙号”从研发至今一直用于科考目的,但深海调查能力覆盖99.8%的水底的“蛟龙号”不免引起美日等国的嫉妒,外媒还看出了其中的*事和战略意义,对“蛟龙号”的评论不断:

西方媒体普遍认为“蛟龙号”“具有强大的*事潜能”,可用于核潜艇外壳改进,水下通讯升级和破坏他国对中国的水下监听系统。

英国路透社分析说,“蛟龙号”虽然表面上看是国家海洋局的项目,但实际上中国一直在积极发展强大海底实力,*方很可能也会密切

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