卡梅隆:深海的藝術(shù)與技術(shù)

劉峰

3月26日關(guān)島當(dāng)?shù)貢r間7時52分，好萊塢著名導(dǎo)演、57歲的詹姆斯·卡梅隆駕駛單人深潛器“深海挑戰(zhàn)者”號成功下潛至世界海洋的最深處——馬里亞納海溝“挑戰(zhàn)者深淵”底部，下潛深度達(dá)10898米，成為歷史上第一位獨(dú)身一人目擊地球最深處景象的探險家。消息一出，世人的目光又一次聚焦深海，深海潛水技術(shù)再次成為人們熱議的話題。

挑戰(zhàn)“最深淵”

卡梅隆不畏個人危險，對探知深海奧秘始終充滿著熱情和迷戀。他曾說，“驕傲自豪地活著，是我一直努力的方向，即使這要花費(fèi)大量的時間和金錢。”

從1989年拍攝電影《深淵》開始，到1997年對沉睡于大西洋底的“泰坦尼克”號完成探險拍攝，卡梅隆的深海探險活動一發(fā)而不可收，他的“燒錢”行動也從未停止過。他在澳大利亞成立了一個公司，花8年時間研制成功了“深海挑戰(zhàn)者”號，并完成了此次對“挑戰(zhàn)者深淵”的探險。

早在1960年1月23日，時任美國海軍上尉的唐·華爾什和“曲斯特”載人潛水器設(shè)計者的兒子亞格斯·皮卡德就曾乘坐“曲斯特”號下潛到馬里亞納“挑戰(zhàn)者深淵”的底部，創(chuàng)造了10916米的深度紀(jì)錄。但令人遺憾的是，他們只待了20分鐘，由于潛水器卷起了海床上的大量泥沙，兩人幾乎什么都沒看到，甚至連一張照片也沒有留下，更沒有取到任何海底樣品。人們只能憑借儀表的記錄，承認(rèn)他們曾經(jīng)到達(dá)過這一深度。此次，卡梅隆的下潛“是人類第一次真正有機(jī)會看一眼這片像外星球一樣的風(fēng)景。”

《深淵》的拍攝其實根本沒有在海洋中，它的絕大部分水下場景是在位于美國南卡羅來納的蓋法泥水下40英尺的一個核反應(yīng)堆半成品中拍攝完成的，但這部影片的拍攝卻開啟了卡梅隆邁向深海探險的第一步。接下來為了探索“泰坦尼克號”的海底殘骸，通過實體攝影來加強(qiáng)電影的歷史真實性，卡梅隆召集俄羅斯、美國和加拿大的科學(xué)家、攝影師、水手和歷史學(xué)家，于1995年組織了12次下潛，他們使用俄羅斯兩艘“和平號”載人潛水器下潛到約3700米“泰坦尼克”號殘骸深處，還用一臺遙控潛水器進(jìn)入殘骸內(nèi)部，拍攝到“泰坦尼克”號沉沒后人所未達(dá)的地方，獲得了最佳拍攝視角和效果。

紀(jì)錄片《深海異形》也是卡梅隆深海探險的成果，他乘俄羅斯“和平”號和美國“阿爾文”號多次親臨大西洋、太平洋海底裂隙冒著黑煙的熱液活動區(qū)進(jìn)行實地拍攝，抓取了附近海底生物的珍貴照片。去年8月16日，卡梅隆甚至異想天開地在俄羅斯貝加爾湖水下1600米深處度過了56歲的生日。對于馬里亞納海溝“挑戰(zhàn)者深淵”的探險，卡梅隆表示，“所有這一切的目標(biāo)并非僅僅是破紀(jì)錄以及做一些嘩眾取寵的下潛。我希望能夠挑戰(zhàn)的不僅是科學(xué)知識，還有工程技術(shù)的極限。”

與其他深海探險家獨(dú)自深海探險以滿足個人好奇的舉動不同的是，卡梅隆通過海底實地拍攝，生動地展示了常人難以想象的豐富多彩的深海畫面，極大地滿足了人類探知深海奧秘的渴望。這正是他的影片獲得巨大票房收入的真正原因。事實上，人們的胃口又一次被他下潛到“挑戰(zhàn)者深淵”吊了起來，迫切期待看到11000米深處的“外星風(fēng)景”。

促進(jìn)深潛技術(shù)發(fā)展

人類的深海探險隨科技進(jìn)步而不斷發(fā)展，同時人類對探知深海的渴望也推動了深海技術(shù)的創(chuàng)新。在深海載人潛水器的關(guān)鍵技術(shù)中，難度最大的無疑是載人球艙設(shè)計和加工制造。載人球艙的直徑越大，對材料的要求就越高，加工制造難度就越大。為了減少潛水器總體重量，近年來制造的載人球殼多采用比重小、強(qiáng)度大的鈦合金材料。目前，用于深海科學(xué)考察的幾型載人潛水器的載人球艙直徑都在2.0米左右，以保證3個下潛人員的生存活動空間。

卡梅隆的11000米載人潛水器，目的是為了極限探險，不像用于深海科學(xué)考察的載人潛水器那樣需要幾千次的下潛壽命，它的設(shè)計壽命也許幾次就可以滿足要求，因此無須在可靠性方面花太多精力。為了保證載人球殼能夠耐受1100個大氣壓的考驗，同時為了減小制造難度，節(jié)省經(jīng)費(fèi)開支，只能盡可能地減小球殼的直徑，自己受委屈“蝸居”在直徑只有1.09米的球殼內(nèi)。這樣的載人球殼只需采用普通的高強(qiáng)度鋼就可以制造，而無需采用強(qiáng)度高、但價格昂貴的鈦合金材料。

對于一次深海探險來講，“蝸居”在這樣狹小空間內(nèi)6??7個小時，也許可以勉強(qiáng)接受，但要求他第二天連續(xù)下潛，則是不可想象的。這次探險隨行的一個心理學(xué)家說，“下次下潛至少要在幾個星期之后，以使卡梅隆的身心健康得到恢復(fù)。”顯然，“深海挑戰(zhàn)者”號無法匹敵用于深海考察的載人潛水器每天都需要下潛的頻度要求。

但卡梅隆的“深海挑戰(zhàn)者”號潛水器也有其自身的特點，比如，它裝備了8臺高清攝像機(jī)，其中有4臺安裝在載人球殼的外面。這正是他的老本行3D電影的拍攝要求。他的團(tuán)隊為這次探險專門開發(fā)了可以在水下拍攝3D影像的系統(tǒng)，以獲得最佳的水下拍攝效果。這種技術(shù)創(chuàng)新為深海攝像技術(shù)的發(fā)展做出了貢獻(xiàn)。

目前的幾型科學(xué)考察用潛水器下潛和上浮的速度都在1??2節(jié)之間，如果以這樣的速度下潛到挑戰(zhàn)者深淵，需要4小時，來回就要8小時，極大地限制了海底作業(yè)時間。而“深海挑戰(zhàn)者”號下潛速度卻提高到了4.5節(jié)，這一技術(shù)大大節(jié)省了下潛上浮時間，有效地增加了潛水器海底工作時間。

卡梅隆的技術(shù)攻關(guān)團(tuán)隊潛心8年時間，終于實現(xiàn)了前人無法達(dá)到的目標(biāo)。這些技術(shù)創(chuàng)新無疑將在深海技術(shù)領(lǐng)域掀起一股強(qiáng)勁的創(chuàng)新熱潮。

據(jù)不完全統(tǒng)計，目前全世界仍在使用的各類載人潛水器約有90艘，有的用于深海科學(xué)考察，有的用于海底觀光或海底探險。其中潛深超過1000米的僅有12艘，更深的潛水器數(shù)量則更少。目前擁有6000米以上深度載人潛水器的國家包括美國、日本、法國和俄羅斯。中國的“蛟龍?zhí)枴陛d人潛水器設(shè)計深度7000米，去年開展了5000米級載人深潛試驗，下潛深度達(dá)到5188米，今年夏季將進(jìn)一步開展7000米級深潛試驗。

根據(jù)深海技術(shù)的成熟度和中國不斷發(fā)展的經(jīng)濟(jì)技術(shù)實力，考慮深度指標(biāo)突破和經(jīng)濟(jì)適用等方面的因素，中國確定了研發(fā)7000米載人潛水器的目標(biāo)，并計劃實現(xiàn)5項標(biāo)志性突破，包括：在世界上同類型的載人潛水器中具有最大工作深度——7000米，這意味著該潛水器可在占世界海洋面積99.8%的廣大海域使用；與其他國家載人潛水器相比具有最為強(qiáng)大的動力，這表明該潛水器能長時間進(jìn)行水下作業(yè)、具有從事高強(qiáng)度作業(yè)的能力；具有針對作業(yè)目標(biāo)穩(wěn)定的懸停定位能力，為潛水器完成高精度作業(yè)任務(wù)提供可靠保障；具有先進(jìn)的水聲通信和海底微地形地貌探測能力，高速傳輸圖象和語音，探測海底的小目標(biāo)；配有多種高性能作業(yè)工具，確保載人潛水器能在特殊的海洋環(huán)境或海底地質(zhì)條件下完成保溫保壓取樣和潛鉆取芯等復(fù)雜任務(wù)。

實現(xiàn)深海極端環(huán)境下海底作業(yè)是“蛟龍?zhí)枴陛d人潛水器研發(fā)的真正目的。“蛟龍?zhí)枴?000米深潛試驗的成功，標(biāo)志著中國具備在全球70%以上海洋區(qū)域開展深海科研和資源勘查的能力。極端深海環(huán)境的挑戰(zhàn)成就了中國載人深潛技術(shù)的發(fā)展成熟。有理由相信，中國的載人深潛隊伍一定能夠在7000米級海試中創(chuàng)造新的輝煌。

（作者為“蛟龍?zhí)枴?載人潛水器海試現(xiàn)場總指揮）