以海為家：走近國際海洋空間站

艾藍(lán)

雅克·庫斯托和他的黃色碟形潛艇。

1963年，一艘黃色碟形潛艇從紅海深處返回，停駐在一個海底研究中心，這個中心位于距離蘇丹港海岸26英里、水下33英尺處。登上這艘潛艇的是傳奇探險家和海洋學(xué)家雅克·庫斯托，他獲得奧斯卡獎的紀(jì)錄片《沒有太陽的世界》令無數(shù)人深深著迷。庫斯托纖瘦的身體從潛艇中爬出，進入大陸架二號站，這個水下站曾充當(dāng)了5名海底觀察員長達1個月的家和實驗室。庫斯托說：“這是潛水艇第一次擁有了一個海底基地。”

大陸架二號站，是一個海星形狀的棲居地，有雙層床和用于加熱的紅外線燈。庫斯托證明了人類可以長期生活在海底。它的4個房間從中心延伸出來，這是對大陸架一號站的重大改進。一號站建于1962年，是16英尺長、直徑8英尺的鋼制圓柱體，只能容納2個人，懸掛在法國馬賽海岸附近33英尺深的水下。三號站就像一個黑黃方格交錯的迪斯科舞廳的閃光燈球，于2年之后誕生，站內(nèi)為包括庫斯托的兒子菲利普在內(nèi)的6名潛水員提供了一個自給自足的環(huán)境，位于地中海下330英尺。庫斯托的“大陸架”站任務(wù)由法國石油化工產(chǎn)業(yè)資助，僅在大陸架三號站建成后，任務(wù)就終止了，此后庫斯托將他的關(guān)注重點從石油資助的研究轉(zhuǎn)移到了海洋保護上。

繼大陸架站之后，單任務(wù)水下棲居地大量涌現(xiàn)，但這些水下創(chuàng)新沒有留下太多痕跡。在某種程度上，由于公眾興趣向太空探索的轉(zhuǎn)變，使得更多資金流失，致使一些站被從海里拖出，還有一些則成為了長滿珊瑚的潛水地點。

被傳承的夢想

庫斯托的孫子法比恩希望扭轉(zhuǎn)這個局面。他創(chuàng)建了法比恩·庫斯托海洋學(xué)習(xí)中心，一個致力于保護和留存地球海洋、沿海地區(qū)和海洋棲息地的非營利組織，將要建立世界上最大的海下研究站。

該站以希臘神話中的先知海神普羅透斯（Proteus）的名字命名，將坐落在庫拉索島海岸附近一個生物多樣性豐富的海洋保護區(qū)60英尺深處。它就像是國際空間站的海下版本，是近幾十年來建造的第一個水下研究基地，將要開啟海底研究曲折歷史的新篇章。

法比恩4歲時學(xué)會了水肺潛水。作為一名海洋探險家、環(huán)境倡導(dǎo)者和海底實驗室工作人員，他被訓(xùn)練在水下生活和工作，但令法比恩最受挫的是，水肺潛水作為海洋科學(xué)家的研究工具，有著巨大的局限性，在深水中戴水肺潛水的安全時間受限于平均每天2個小時。但是現(xiàn)在，有了普羅透斯站后，“我們突然之間在海底有了一座房子，可以每天潛水10-12個小時進行研究、發(fā)現(xiàn)和拍攝。”

美國波隕石二號站于1970年建成，曾位于美屬維爾京群島的萊姆舒灣50英尺深處，由2個20英尺高的筒倉組成，筒倉由一條防水隧道連接，并點綴著圓頂形窗戶。2012年，歐洲航天局宇航員蒂莫西·皮克（Timothy Peake）在寶瓶礁石基地，與遠(yuǎn)在蘇格蘭阿伯丁的英國太空環(huán)境大會進行視頻會議。他作為美國宇航局關(guān)于小行星探索的NEEMO 16任務(wù)的一員，在此基地進行太空模擬。

海洋學(xué)家席薇亞·厄爾是試驗水下棲居地可行性的先驅(qū)，她在法比恩的視野中看到了前景：“在水下生活給了我們時間的禮物，以及成為一個珊瑚礁居民的奇妙視角。你不再只是一個訪客。”

2014年，法比恩在目前唯一幸存的海下研究站寶瓶礁石基地待了31天。這座400平方英尺的基地建于1986年，坐落在佛羅里達群島的基拉戈島海岸附近的海底。他親自體會到在水下生活的挑戰(zhàn)：濕度高、光線暗、沒有新鮮食物、不能體育鍛煉、極度隔絕。而他“想要解決所有缺點，將上面的世界盡可能多的元素帶回最先進的海洋研究中心，使未來的探索和研究更有利。”

除了極個別例外，以前的水下實驗室（已經(jīng)超過65個）都是圓柱形的，被分割成不同的小區(qū)域用于生活和工作。普羅透斯站由著名工業(yè)設(shè)計師維斯·貝哈和他的公司fuseproject設(shè)計，非常與眾不同。

不久前，貝哈展示了他關(guān)于普羅透斯站的設(shè)計。普羅透斯站有4000平方英尺，將是寶瓶礁石基地的10倍大，圓形，2層結(jié)構(gòu)，圍繞中央一個連接2層的彎曲坡道旋轉(zhuǎn)。貝哈認(rèn)為潛航員“將生活在巨大的壓力之下，不僅是海水的壓力，也有科學(xué)的壓力”。為了緩解這點，他設(shè)計了一個在中心的社交空間，周圍延伸出不同的區(qū)域，有生活區(qū)、研究實驗室、醫(yī)療區(qū)和浴室。

自然光，是海平面下60英尺的另一個挑戰(zhàn)，在那里可見光譜減少了一半。因此，圓形的2層將相互偏離，讓舷窗和天窗盡可能多地獲取自然光線。在室內(nèi)，全光譜燈將滿足人類每天至少10分鐘紫外線照射的需求。

為了便于海洋探索，該結(jié)構(gòu)還會包括一個月池，或雅克·庫斯托稱為的“液體門”。這個特殊設(shè)計開口，位于棲居地的底部，將允許潛水員通過一個加壓室離開。與空間站或潛艇不同，水底建筑物的內(nèi)部氣壓被保持與外部水壓相等，防止海水進入棲居地。這使得潛水者可以很容易地滑出來，利用“飽和潛水”方式進行水下研究——這是一種減少潛水夫病風(fēng)險的技術(shù)，在任何深度停留24小時后，人體會被氮氣等惰性氣體飽和，海底觀察員可以無限期停留在水下棲居地，當(dāng)他們重新返回海面時，無論在海下待了多長時間，減壓所需的時間都是一樣的。美國洛恩州立社區(qū)學(xué)院兩位工作者曾創(chuàng)造了在佛羅里達朱莉絲旅社停留73天的紀(jì)錄，那里曾經(jīng)是研究基地，后來變成了水下旅館。

普羅透斯站仍處于概念階段。法比恩籌集了1.35億美元來用于建造基地及頭3年的運營。貝哈和法比恩已討論過要使用合成建筑技術(shù)來建造外殼和3D打印的珊瑚磚，以在建筑物上打造一個活珊瑚礁。貝哈說，建造時“需要將建筑結(jié)構(gòu)灌滿水，讓它沉沒，到達海底。”

在普羅透斯站的設(shè)計中，貝哈參考了科幻小說描繪的水底棲居地的方式，他表示，“儒勒·凡爾納的書、觀察庫斯托的水下探險，都是激發(fā)我想象力的一個關(guān)鍵部分。”

深入海底的探險史

1872年，凡爾納用他的史詩小說《海底兩萬里》普及了“水下生活”的概念。60年后，美國科學(xué)家威廉·畢比和工程師奧蒂斯·巴頓將科幻變成了現(xiàn)實。20世紀(jì)30年代，兩人合作開發(fā)了一種球形潛水裝置。這種懸掛在船上的小型加壓艙，將二人帶入了百慕大海岸外3000多英尺深處，掀起了深海探險的熱潮。

奧古斯特·皮卡爾德將深海潛艇的發(fā)展推向了新的高度。這位瑞士物理學(xué)家和發(fā)明家，曾在一個氣球壓力艙中上升到了創(chuàng)紀(jì)錄的高度，他意識到飛艇和水下航行器根本沒有太多區(qū)別。皮卡爾德不再使用纜繩來升降潛艇，而是使用了可拆卸的壓艙物和一個裝滿汽油的浮箱，類似于充滿氦氣的飛艇氣囊。1960年，他的發(fā)明將自己和美國海洋學(xué)家唐·沃爾什帶上了一趟通往已知地球最深處的旅程——深35814英尺的太平洋馬里亞納海溝。

在這些先驅(qū)者的引領(lǐng)下，人類通往了深海，但這些進步使一個新的問題浮現(xiàn)出來：我們也能生活在其中嗎？雅克·庫斯托的紀(jì)錄片拍攝了他在卡里普索號研究船上的生活，引發(fā)了公眾對海洋以及水下生活的迷戀。法比恩說：“當(dāng)我還是個孩子的時候，卡里普索號是另一個家。這是一間令人驚嘆的教室。它讓我意識到這些先驅(qū)者們每天都在突破極限。”

大陸架站引發(fā)了一波水下建筑的興建。從波羅的海到墨西哥灣，單任務(wù)海底棲居地遍地開花。從1964年至1969年間，美國海軍的海底實驗室一號、二號和三號下降到越來越深的深度，分別為193英尺、203英尺和600英尺。直到一名潛水員的不幸死亡使海底實驗室三號終結(jié)。1968年，德國Dr?ger公司建造的赫爾格蘭站成為第一個在寒冷水域和惡劣海況建造的水下實驗室，它使用于波羅的海、北海和緬因灣。在1969年和1970年，美國航空航天局與海軍和內(nèi)政部合作，推出了第一個國家資助的海洋科學(xué)家項目：玻隕石一號和二號。玻隕石棲居地位于美屬維爾京群島的萊姆舒灣50英尺深處，由通用電氣公司建造，由2個20英尺高的筒倉組成，筒倉由一條防水隧道連接，并點綴著圓頂形窗戶。

法比恩·庫斯托的“普羅透斯”站將有4000平方英尺，由圓形的2層結(jié)構(gòu)組成。

玻隕石站最終被從水中打撈上來，但是美國航空航天局對水下建筑的興趣一直延續(xù)到今天。美國航空航天局的極端環(huán)境任務(wù)行動（NEEMO），專門用于模擬國際空間站上的生活，并為未來的星際任務(wù)測試新概念，它派遣宇航員、工程師和科學(xué)家小組居住在基拉戈島的寶瓶礁石基地內(nèi)。在這種極端的環(huán)境中，行動受限于密閉空間中，水提供了接近零重力的體驗，宇航員進行了一場太空探索的模擬。

法比恩估計，在深海探索的巔峰時期，可能有20個真正宜居的水下建筑。今天，寶瓶礁石基地仍然是世界上唯一一個運行中的水下研究站，它是一個值得驕傲的幸存者，已經(jīng)有34年的歷史了。法比恩稱：“70年代之后，海洋探索沒有像太空探索那樣發(fā)展。” 他希望，通過普羅透斯站，公眾興趣能轉(zhuǎn)回到海洋。他不是唯一一個希望如此的人。

建筑界的“雅克·庫斯托”

法國建筑師雅克·羅哲里將他的整個職業(yè)生涯都奉獻給了水下建筑，并將雅克·庫斯托視為他在建筑和海洋學(xué)追求上的動力。自2009年以來，他的基金會每年都為年輕建筑師舉辦設(shè)計水下和太空棲息地的競賽。羅哲里相信，我們的未來取決于藍(lán)色經(jīng)濟，正如世界銀行所定義的“可持續(xù)利用海洋資源促進經(jīng)濟增長、改善民生和就業(yè)，同時保持海洋生態(tài)系統(tǒng)的健康。” 但是他認(rèn)為，首先，我們需要一個藍(lán)色社會。“我們必須激勵年輕一代。必須向他們灌輸這種熱情。他們必須有參與感。”

羅哲里設(shè)計過幾十個水下棲居地，其中4個已經(jīng)建成。第一個是Galathe，一個56噸重、半移動的棲居地，于1977年在日本海岸附近推出。在Galathe之前，建筑大多數(shù)都是建造在海床上。羅哲里改變了這一狀態(tài)，設(shè)計了一種帶有可變壓載的結(jié)構(gòu)，允許在不同深度（從30到200英尺）懸掛錨泊，不會對水下生態(tài)系統(tǒng)造成影響。

他后來設(shè)計的棲居地甚至更具流動性，并在他迄今為止最雄心勃勃的設(shè)計“海洋空間站”方案中，達到了頂峰。它是一艘半潛式船，為海洋航行而造，設(shè)計以海馬為原型，垂直漂浮，隨著洋流運動。

羅哲里認(rèn)為，“大海是一個不可思議的資源地，是全世界創(chuàng)業(yè)公司的前景領(lǐng)域。我們?nèi)匀徊涣私馍顪Y帶。我們不了解熱液噴口。我們知道的很少。”根據(jù)美國國家海洋局的數(shù)據(jù)，超過80%的海洋仍然是“未繪圖、未觀測和未開發(fā)的”。即使是已經(jīng)被探索過的部分，被繪制出的分辨率也不足以偵測飛機殘骸或者海底火山頂?shù)任矬w。從現(xiàn)代海洋探險開啟以來，海洋已經(jīng)發(fā)生了劇烈的變化。大片的區(qū)域現(xiàn)在完全沒有氧氣，導(dǎo)致目前的“死亡地帶”是1950年時的4倍。法比恩說：“我還是個少年時，會去佛羅里達群島，那是一個充滿了色彩、紋理和活力的游樂場。而現(xiàn)在，相比之下，它是一個鬼城。”

普羅透斯站或海洋空間站這樣的水下棲居地，可以幫助發(fā)現(xiàn)新物種，了解氣候變化如何影響海洋，并能測試綠色能源、水產(chǎn)養(yǎng)殖和機器人探索。全球領(lǐng)先的普羅透斯站的實驗室將允許在現(xiàn)場進行最先進的研究，不會讓樣品在運輸過程中降解，同時其全尺寸視頻制作設(shè)施將出于教育目的提供連續(xù)的直播。美國東北大學(xué)教授兼副院長馬克·帕特森說：“對普羅透斯站來說，機器人和人類組合的概念尤其具有吸引力。” 他的研究重點是開發(fā)用于民用基礎(chǔ)設(shè)施和海洋傳感的自主水下機器人。“這種人類與游泳快速、強壯的機器人一起工作的方法，將克服自英國皇家艦艇‘挑戰(zhàn)者號航行時期以來一直困擾海洋學(xué)的問題：即海洋變化的速度超過了我們的觀測能力。”

雅克·庫斯托拍攝他在紅海的冒險經(jīng)歷60年之后，海洋探險仍未發(fā)揮出全部潛力。當(dāng)庫斯托的黃色潛水碟從黑暗中升起時，他說：“我們一直生活在大海的懷抱里。大海包容著我們，但我們只邁出了進入新空間的第一步。在沒有太陽的世界里，更多的冒險還在召喚著潛航員們。”

（責(zé)編：劉婕）