打造深海遨游的利器
——國產(chǎn)載人潛水器

文/李 贊

長久以來，人類都只能在海面以下幾百米活動，而全球海洋的平均深度約3700 米，最深處甚至有11000 多米，那些神秘莫測的深海區(qū)域，一直都吸引著人們?nèi)ヌ剿鳌Ｈ缃瘢跓o數(shù)科學(xué)研究人員的共同努力下，擁有“蛟龍”號、“深海勇士”號和“奮斗者”號等載人潛水器的我們可以驕傲地說，深海探險再也不是遙不可及的夢想啦！

“蛟龍”號是由我國自行設(shè)計、自主集成研制的第一艘7000 米級載人潛水器，最大下潛深度可達(dá)7062米。

“深海勇士”號是繼“蛟龍”號之后我國研制的第二艘深海載人潛水器，最大下潛深度可達(dá)4534 米。

“奮斗者”號是我國自主研制的萬米級載人潛水器，最大下潛深度達(dá)到10909 米。

中國科學(xué)技術(shù)館展出的“蛟龍”號1∶1 模型

中國科學(xué)技術(shù)館展出的“深海勇士”號鈦合金載人球殼

中國科學(xué)技術(shù)館展出的“深海勇士”號解剖模型

克服巨大的海水壓力

設(shè)計、制造在深海活動的載人潛水器時，研究人員面臨的頭號難題就是如何克服巨大的海水壓力。人在地面上只需要承受大氣壓力，但到了水中，卻需要額外承受水的壓力。人在萬米深海時，感受到的壓力大約相當(dāng)于一輛1.1 噸重的卡車壓在1 平方厘米大小的手指腹上。這樣的壓力，別說普通人了，就算是有著鋼筋鐵骨的一般潛水艇也無法承受。因此，研究人員需要研制出更加堅(jiān)固、耐壓的艙體來保護(hù)乘坐載人潛水器下潛到深海的乘客。

為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，研究人員將潛水器的載人艙設(shè)計成了抗壓能力更強(qiáng)、可以將壓力均勻分散的球形，并創(chuàng)新性地使用了“神奇”的合金金屬——鈦合金，它的耐腐蝕性遠(yuǎn)超鋼材，強(qiáng)度與鋼材接近，但密度僅為鋼材的60%，能在萬米深海極端高壓的環(huán)境下保護(hù)潛水器內(nèi)的工作人員。

特別提醒

體積相同的情況下，密度越大物體越重。

輕松懸停上浮

研究人員們不僅要幫助潛水器克服巨大的壓力，讓它下得去，還要讓下潛的潛水器能順利回來。為了能讓幾十噸重的龐然大物在深海作業(yè)時能夠順利地懸停、上浮，研究人員費(fèi)盡心思，最終選擇了更加安全、耐用、耐高壓、耐低溫的輕質(zhì)材料——空心玻璃微珠。

這是一種經(jīng)過特殊加工處理的玻璃微珠，每個微珠的直徑只有10 ～250 微米，卻可以承受巨大的壓力。研究人員用黏合劑把大量空心玻璃微珠固定在一起，制成固體浮力材料，覆蓋在載人潛水器周身。空心玻璃微珠的平均密度只有水的55%，所以能輕松上浮，我們的載人潛水器終于能在深海中行動自如啦！

怎樣變得“耳聰目明”

大家都知道海洋就像一個過濾器，光在海水中傳播時會不斷被吸收和削弱，海水深度到達(dá)200 米時，可見光已經(jīng)被吸收殆盡了，深度千米以上的深海則是沒有任何光線的永久黑暗帶。潛航員在深海中，無法依據(jù)肉眼準(zhǔn)確判斷航行的方向并確定位置，而我們所熟悉的無線電通信設(shè)備在深海中也無法發(fā)揮作用。那么，潛航員是如何在深海中也能看清前路、與水面保持順暢溝通的呢？

原來，研究人員針對以上問題，開發(fā)了一套復(fù)雜的聲學(xué)系統(tǒng)，這套系統(tǒng)包括可以測定海底地形、障礙物的聲吶，可以測定運(yùn)動速度的測速儀，用于和水上通信的水聲通信機(jī)等。整個聲學(xué)系統(tǒng)協(xié)同工作，讓載人潛水器有了環(huán)境探測、遠(yuǎn)距離通信的能力，相當(dāng)于為載人潛水器安上了眼睛、耳朵和嘴巴。不僅如此，我國的載人潛水器還擁有圖像數(shù)據(jù)傳輸功能，深海中的潛航員和地面的全方位通信自由再也不是夢！

中國科學(xué)技術(shù)館展出的“奮斗者”號模型

空心玻璃微珠在掃描電子顯微鏡下的照片

千百年前，我們還只能通過神話故事想象神秘的海底龍宮，在小說中體驗(yàn)奇幻的海底探險；現(xiàn)在，我們擁有了能在深海中遨游的載人潛水器，邁出了探索深海的重要一步；未來，我們將有機(jī)會看到更加多彩的海洋景觀。