上周，中国"奋斗者"载人潜水器两次"冲击"马里亚纳海沟，位于10909米深处，创造了中国载人深潜的新纪录，标志着中国深潜事业迈出了新的一步。昨日，"奋斗"号再次进行了1万米海试。
从浅海到深海，从潜水员到深潜，人类如何一步一步地走到海底？建造一个深潜式潜水器有多难？
01 伟大的先行者
神秘的海洋自古以来就是神秘传说和伟大探索梦想的温床。几十米长粗壮的海怪手腕和脚，西塞和东龙，失落的亚特兰蒂斯，栖息在龙王的水下龙宫......无数的神话和科幻作品都受到深蓝色的启发，人类对它的探索从未停止过。
《海王星》，作者：Antoine Coysevox
由于技术条件和财富水平，古人对海洋深处的探索大多停留在浅滩。对于没有潜水装备的人来说，几十米的水已经很危险了。即便如此，古人为未来的生活留下了宝贵的潜水经验。
在公元前4世纪，波斯帝国是世界上第一位专业潜水员，负责从海底沉船中回收货物和珠宝。此外，在地中海东岸采摘珍珠的腓尼基人、日本和韩国海女，以及中国广东的古代小鱼，也用他们的血肉探索了世界上更丰富的近海水域。虽然他们使用的潜水工具是简单的麻绳、石头或充气动物膀胱，出海的初衷也是生命的力量，但客观上，这些祖先确实是人类探索海平面以下世界的先行者。
韩国海女（图片来源：Miss Cat / lvmama.com）
16世纪，英国科学家威廉·J·伯恩（William J. Byrne）首次提出了潜艇的想法。1578年，他设计了一种皮革密封的木桶，可以滑下水面。
威廉。威廉·伯恩（William Bourne）的《潜艇》（Submarine），载于《发明或装置》（Inventions or Devices），1578年。
威廉。伯恩的"枪管"是什么样子很难测试，但毫无疑问，潜艇的诞生为那个时代的工程师打开了通往新世界的大门。他们开始考虑一种以前从未设想过的交通方式。四十年后，荷兰人科尼利厄斯 在詹姆斯一世国王的支持下，德雷贝尔建造了世界上第一艘可以在水下航行的人力船，世界上第一艘人类潜艇和现代潜艇的原型。
科尼利厄斯·德雷贝尔潜艇回收地图 （https://www.hisour.com/zh/cornelis-drebbel-13858/）
02 从潜艇到深潜式潜水器
潜艇的出现大大拓宽了人类的视野，从那时起厚厚的一层海开始慢慢变得"薄"，深海的迷雾逐渐被人类揭晓。但是，潜艇的潜水深度非常有限，各种潜艇的工作极限深度只有几百米，想要潜入更深，普通潜艇远远不够，需要特殊的深潜式潜水器。
深海的巨大水压对深潜式潜水器的要求与潜艇完全不同。1928年，美国人巴顿用钢制造了一个球形潜水装置。这种"球"内置简单的照明、呼吸和通讯设施，作为动力系统、生命支持系统等现代深潜式潜水器的标准配置，但只能由母舰连接电缆和电缆潜水和浮标。
贝贝和巴顿的潜水球简介地图（照片：中国船舶研究）
1934年，巴顿和一位名叫比伯的博物学家潜入了923米的深度。后来，比伯还写了一本关于他潜水经历的书，向公众详细介绍了他们看到的海底世界。然而，由于当时的摄影技术，他们无法获得海底的可靠摄影数据，只能用文字来描述艺术家所看到的海底生活。他奇怪的水下生物使他在科学界成为了一段时间的笑柄，当时人们认为深海海底是生命的禁区。
巴顿和贝贝（左）（图片：中国船舶研究）
03 更深入！
但是，进入深渊和探索未知的渴望正在推动人类越来越深。在随后的几十年里，深海勘探技术的发展如火如荼，其中有两种最值得注意的深潜设备：
一个是"Diliast"，它是由瑞士探险家Piccard在巴顿的球形深潜水器的基础上改进和建造的。它以其历史而闻名，因为它是1960年第一艘深入马里亚纳海沟底部的载人潜水器。
迪利亚斯特（照片：维基百科）
另一艘是阿尔文号航空母舰，于1964年服役。它的潜水深度为4500米，不到Dillast的一半，但在近40年的服役中，它已经潜水了4000多次，是深潜世界中当之无愧的"劳动模型"。再加上4500的深度足以探索世界上大部分的深海区域，它是深海探索的好地方。
阿尔文潜艇（照片：维基百科）
此外，美国的"深海挑战者"、日本的"深海6500"、俄罗斯的"和平一号"、法国的"鹦鹉螺"载人深潜车也是深潜家族的知名成员。当然，我们不会忘记中国的龙和深海战士。这里有一些关于龙的知识，它的最大潜水深度为7062米，足以让它探索世界上99.8%的海洋，而这次潜水的奋斗，其目标只是剩余海洋的0.2%。
鹦鹉螺号载人深潜（照片：亥姆霍兹海洋研究所）
04 深潜式潜水器，真的是不是你想建的就可以建的
仔细看上面有深潜器的国家名单就会发现，虽然深潜船家族似乎正在蓬勃发展，但很多国家都参与了深海研究项目，但可以制造深潜装置，至今仍是少数几个主要的科技国家。
人们可能想知道，为什么60年过去了，只有美国、法国、俄罗斯、日本和米德尔塞克斯建造了可以在1960年到达马里亚纳海沟底部的潜水器。制造深潜式潜水器的技术门槛究竟在哪里？
事实上，深潜式制造就像航空航天工程一样，是各种工业部门共同努力成为一个"大工程"。让我们举几个例子：
1.取下母舰上挂着的沉重的"辫子"。要潜入水下数千米，像巴顿这样的简单"金属球"是不够的。它太小而无法容纳更多的空气，潜水时间非常有限，只能由绳索的牵引漂浮和下沉，活动范围受母船和绳索长度的限制，更不用说，由于绳索的长度，绳索断裂的风险也会随着深度而迅速增加。
深潜式潜水器必须学会在近10，000米的深度自行漂浮和潜水，巡航和悬停。为了实现沉降和潜水，目前潜水员的主要工具都是电磁铁，利用电磁铁在深潜或专用舱室外吸收一块压载铁或铁砂，使深潜器的整体密度大于海水实现潜水， 而漂浮时只需要把这些东西扔在上面。
龙号潜艇过程图（图片来源：CCTV视频）
2.保持深潜式潜水器与大海的通信。水下条件复杂，湍流，好奇的海洋生物，以及操作过程中可能出现的错误都是对深潜船只的威胁，深潜船只必须始终与母船保持通信。然而，电磁波在水下衰减非常快，通信距离不到公里。由于声波在水中传播的衰减远小于电磁波，因此它成为首选。目前，世界上最可靠的水下通信技术是水声通信，这是一套将声音信号转换为电信号，然后将电信号转换为声音信号的连续技术，频率约为4000 Hz。
水声通信应用图（https://kknews.cc/science/9x56kl5.html）
简单的描述并不能解释这项技术的难度，如何正确识别、接受和转换来自海水的声波是一个巨大的挑战，海洋声场与船舶噪音、水回声以及来自鱼类和其他海洋生物的其他声音混合在一起。因此，仅凭这项技术就可以阻止世界上大部分的军事研究能力。
3.深海深潜器最大的考验是巨大的压力。如果我们把一辆日常生活中常见的油罐车扔进海里，大约十几米或二十米深的水足以把它压成一块扭曲的铁。在深海中，深潜的其他部分也充满了海水，内外压力一致，不被压碎成废铁，而是配备深潜的球形载人舱没有，其表面每个点的压力约为100.6MPa，换算成成人的话就是每平方米压力10000吨， "还"一艘辽宁舰只是...因此，我们需要特殊的材料来处理更极端的深海。
左侧是一个受深水压的恒温器（https://www.zhihu.com/question/47453175）
一般来说，具有高强度、韧性、稳定性、耐腐蚀性（而且非常昂贵）的钛合金是最适合制造潜水筒仓的材料，因此这一步骤赶走了大量对新材料科学研究资金有限制的国家。我国在"奋斗者"中的应用是我国自主研发的新型高强度高韧性钛合金，理论屈服应力达到或超过820MPa，足以应对深海的巨大水压。
4.加工技术。深潜零件制造、冷弯、焊接、精密机械加工等，这可不是一个制造薄弱的国家。例如，Dragon的加工精度约为发丝的五分之一，并且由于担心加工可能产生的金属划痕，只能由熟练工人手动完成这项工作。
安装时还要注意，整个过程不能在仪器的裂缝之间产生一点划痕或掉落一点异物，否则深海的巨大压力会撕开不起的缺口，张开一个巨大的嘴巴。此外，控制，氧气供应，电池，照明，成像...所有测试一个国家的精密仪器制造、电子工程技术等方面的能力。
05 结论
这次10000米深潜式潜水器的潜水搏斗是真正的"大国重武器"，它不仅意味着中国正在走向国际深潜设施制造的前沿，而且代表了中国未来在深海地质、环境污染、生命起源等国际话语的主要课题领域。让我们再次祝贺奋斗者！
最后，以"龙"号第一潜者、"人类深潜英雄"傅文轩的话来结束它："深海探索，不仅是海洋资源的勘探、科研的需要，也是环境保护的需要。作为深海勘探的重要组成部分，中国载人深潜事业的不断发展，推动了海洋强国的建设，极大地增强了我国民族的自信心和自豪感。"
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资料来源：科学研究所