上周，中國"奮鬥者"載人潛水器兩次"沖擊"馬裡亞納海溝，位于10909米深處，創造了中國載人深潛的新紀錄，标志着中國深潛事業邁出了新的一步。昨日，"奮鬥"号再次進行了1萬米海試。
從淺海到深海，從潛水員到深潛，人類如何一步一步地走到海底？建造一個深潛式潛水器有多難？
01 偉大的先行者
神秘的海洋自古以來就是神秘傳說和偉大探索夢想的溫床。幾十米長粗壯的海怪手腕和腳，西塞和東龍，失落的亞特蘭蒂斯，栖息在龍王的水下龍宮......無數的神話和科幻作品都受到深藍色的啟發，人類對它的探索從未停止過。
《海王星》，作者：Antoine Coysevox
由于技術條件和财富水準，古人對海洋深處的探索大多停留在淺灘。對于沒有潛水裝備的人來說，幾十米的水已經很危險了。即便如此，古人為未來的生活留下了寶貴的潛水經驗。
在公元前4世紀，波斯帝國是世界上第一位專業潛水員，負責從海底沉船中回收貨物和珠寶。此外，在地中海東岸采摘珍珠的腓尼基人、日本和南韓海女，以及中國廣東的古代小魚，也用他們的血肉探索了世界上更豐富的近海水域。雖然他們使用的潛水工具是簡單的麻繩、石頭或充氣動物膀胱，出海的初衷也是生命的力量，但客觀上，這些祖先确實是人類探索海平面以下世界的先行者。
南韓海女（圖檔來源：Miss Cat / lvmama.com）
16世紀，英國科學家威廉·J·伯恩（William J. Byrne）首次提出了潛艇的想法。1578年，他設計了一種皮革密封的木桶，可以滑下水面。
威廉。威廉·伯恩（William Bourne）的《潛艇》（Submarine），載于《發明或裝置》（Inventions or Devices），1578年。
威廉。伯恩的"槍管"是什麼樣子很難測試，但毫無疑問，潛艇的誕生為那個時代的工程師打開了通往新世界的大門。他們開始考慮一種以前從未設想過的交通方式。四十年後，荷蘭人科尼利厄斯 在詹姆斯一世國王的支援下，德雷貝爾建造了世界上第一艘可以在水下航行的人力船，世界上第一艘人類潛艇和現代潛艇的原型。
科尼利厄斯·德雷貝爾潛艇回收地圖 （https://www.hisour.com/zh/cornelis-drebbel-13858/）
02 從潛艇到深潛式潛水器
潛艇的出現大大拓寬了人類的視野，從那時起厚厚的一層海開始慢慢變得"薄"，深海的迷霧逐漸被人類揭曉。但是，潛艇的潛水深度非常有限，各種潛艇的工作極限深度隻有幾百米，想要潛入更深，普通潛艇遠遠不夠，需要特殊的深潛式潛水器。
深海的巨大水壓對深潛式潛水器的要求與潛艇完全不同。1928年，美國人巴頓用鋼制造了一個球形潛水裝置。這種"球"内置簡單的照明、呼吸和通訊設施，作為動力系統、生命支援系統等現代深潛式潛水器的标準配置，但隻能由母艦連接配接電纜和電纜潛水和浮标。
貝貝和巴頓的潛水球簡介地圖（照片：中國船舶研究）
1934年，巴頓和一位名叫比伯的博物學家潛入了923米的深度。後來，比伯還寫了一本關于他潛水經曆的書，向公衆詳細介紹了他們看到的海底世界。然而，由于當時的攝影技術，他們無法獲得海底的可靠攝影資料，隻能用文字來描述藝術家所看到的海底生活。他奇怪的水下生物使他在科學界成為了一段時間的笑柄，當時人們認為深海海底是生命的禁區。
巴頓和貝貝（左）（圖檔：中國船舶研究）
03 更深入！
但是，進入深淵和探索未知的渴望正在推動人類越來越深。在随後的幾十年裡，深海勘探技術的發展如火如荼，其中有兩種最值得注意的深潛裝置：
一個是"Diliast"，它是由瑞士探險家Piccard在巴頓的球形深潛水器的基礎上改進和建造的。它以其曆史而聞名，因為它是1960年第一艘深入馬裡亞納海溝底部的載人潛水器。
迪利亞斯特（照片：維基百科）
另一艘是阿爾文号航空母艦，于1964年服役。它的潛水深度為4500米，不到Dillast的一半，但在近40年的服役中，它已經潛水了4000多次，是深潛世界中當之無愧的"勞動模型"。再加上4500的深度足以探索世界上大部分的深海區域，它是深海探索的好地方。
阿爾文潛艇（照片：維基百科）
此外，美國的"深海挑戰者"、日本的"深海6500"、俄羅斯的"和平一号"、法國的"鹦鹉螺"載人深潛車也是深潛家族的知名成員。當然，我們不會忘記中國的龍和深海戰士。這裡有一些關于龍的知識，它的最大潛水深度為7062米，足以讓它探索世界上99.8%的海洋，而這次潛水的奮鬥，其目标隻是剩餘海洋的0.2%。
鹦鹉螺号載人深潛（照片：亥姆霍茲海洋研究所）
04 深潛式潛水器，真的是不是你想建的就可以建的
仔細看上面有深潛器的國家名單就會發現，雖然深潛船家族似乎正在蓬勃發展，但很多國家都參與了深海研究項目，但可以制造深潛裝置，至今仍是少數幾個主要的科技國家。
人們可能想知道，為什麼60年過去了，隻有美國、法國、俄羅斯、日本和米德爾塞克斯建造了可以在1960年到達馬裡亞納海溝底部的潛水器。制造深潛式潛水器的技術門檻究竟在哪裡？
事實上，深潛式制造就像航空航天工程一樣，是各種工業部門共同努力成為一個"大工程"。讓我們舉幾個例子：
1.取下母艦上挂着的沉重的"辮子"。要潛入水下數千米，像巴頓這樣的簡單"金屬球"是不夠的。它太小而無法容納更多的空氣，潛水時間非常有限，隻能由繩索的牽引漂浮和下沉，活動範圍受母船和繩索長度的限制，更不用說，由于繩索的長度，繩索斷裂的風險也會随着深度而迅速增加。
深潛式潛水器必須學會在近10，000米的深度自行漂浮和潛水，巡航和懸停。為了實作沉降和潛水，目前潛水員的主要工具都是電磁鐵，利用電磁鐵在深潛或專用艙室外吸收一塊壓載鐵或鐵砂，使深潛器的整體密度大于海水實作潛水， 而漂浮時隻需要把這些東西扔在上面。
龍号潛艇過程圖（圖檔來源：CCTV視訊）
2.保持深潛式潛水器與大海的通信。水下條件複雜，湍流，好奇的海洋生物，以及操作過程中可能出現的錯誤都是對深潛船隻的威脅，深潛船隻必須始終與母船保持通信。然而，電磁波在水下衰減非常快，通信距離不到公裡。由于聲波在水中傳播的衰減遠小于電磁波，是以它成為首選。目前，世界上最可靠的水下通信技術是水聲通信，這是一套将聲音信号轉換為電信号，然後将電信号轉換為聲音信号的連續技術，頻率約為4000 Hz。
水聲通信應用圖（https://kknews.cc/science/9x56kl5.html）
簡單的描述并不能解釋這項技術的難度，如何正确識别、接受和轉換來自海水的聲波是一個巨大的挑戰，海洋聲場與船舶噪音、水回聲以及來自魚類和其他海洋生物的其他聲音混合在一起。是以，僅憑這項技術就可以阻止世界上大部分的軍事研究能力。
3.深海深潛器最大的考驗是巨大的壓力。如果我們把一輛日常生活中常見的油罐車扔進海裡，大約十幾米或二十米深的水足以把它壓成一塊扭曲的鐵。在深海中，深潛的其他部分也充滿了海水，内外壓力一緻，不被壓碎成廢鐵，而是配備深潛的球形載人艙沒有，其表面每個點的壓力約為100.6MPa，換算成成人的話就是每平方米壓力10000噸， "還"一艘遼甯艦隻是...是以，我們需要特殊的材料來處理更極端的深海。
左側是一個受深水壓的恒溫器（https://www.zhihu.com/question/47453175）
一般來說，具有高強度、韌性、穩定性、耐腐蝕性（而且非常昂貴）的钛合金是最适合制造潛水筒倉的材料，是以這一步驟趕走了大量對新材料科學研究資金有限制的國家。我國在"奮鬥者"中的應用是我國自主研發的新型高強度高韌性钛合金，理論屈服應力達到或超過820MPa，足以應對深海的巨大水壓。
4.加工技術。深潛零件制造、冷彎、焊接、精密機械加工等，這可不是一個制造薄弱的國家。例如，Dragon的加工精度約為發絲的五分之一，并且由于擔心加工可能産生的金屬劃痕，隻能由熟練勞工手動完成這項工作。
安裝時還要注意，整個過程不能在儀器的裂縫之間産生一點劃痕或掉落一點異物，否則深海的巨大壓力會撕開不起的缺口，張開一個巨大的嘴巴。此外，控制，氧氣供應，電池，照明，成像...所有測試一個國家的精密儀器制造、電子工程技術等方面的能力。
05 結論
這次10000米深潛式潛水器的潛水搏鬥是真正的"大國重武器"，它不僅意味着中國正在走向國際深潛設施制造的前沿，而且代表了中國未來在深海地質、環境污染、生命起源等國際話語的主要課題領域。讓我們再次祝賀奮鬥者！
最後，以"龍"号第一潛者、"人類深潛英雄"傅文軒的話來結束它："深海探索，不僅是海洋資源的勘探、科研的需要，也是環境保護的需要。作為深海勘探的重要組成部分，中國載人深潛事業的不斷發展，推動了海洋強國的建設，極大地增強了我國民族的自信心和自豪感。"
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資料來源：科學研究所