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专为“世界末日”而准备的海底住宅

 大科技杂志社 2021-10-03

我们常常幻想,世界末日来临的时候人类该往哪里逃?参考一下历史上的数次生物大灭绝,海底生物的生存率普遍要比陆地生物更高,如果人类也住在海底,是不是也更容易在末日来临时存活下来呢?那么,人类的海底住宅应该怎么建?也许我们应该从目前“生存”时间最长的海底建筑——水下实验室身上取取经。

海下生活梦缘起

1963年,法国海洋学家雅克·库斯托用纪录片《没有阳光的世界》带我们领略了海洋生活的奥妙:他携带着自制的水肺,自由穿梭在各种美丽的海洋动植物之间,进行着发现并鉴别物种、收集生物标本、绘制海底地形等有趣的工作。工作或游玩累了,就钻入他“简陋”的海洋住宅——“大陆架二号”中,像陆地上的人们一样生活休息。从此,人们发现,海底生活似乎没有想象中那么困难。

雅克发明的水肺让海下生活变成现实。在一次次的潜水实验中,雅克发现,浓缩空气比纯氧气更适宜用于水下补氧。他与工程师埃米尔·加尼安合作,改进了一种能够根据气压变化自行调节的阀门,然后将这个阀门装到储有压缩空气的罐子上,这样水肺就可以通过肺部内外气压的变化而自动供氧了。水肺除了供氧外,同时也是微调压力的好帮手,它的存在使潜水员出入水下实验室更加轻松。

“大陆架二号”位于苏丹港东北部的红海中,它包括了两种房间:位于10米深的海星房和水下30米处的深度舱。海星房是指从中心向外延伸的四个房间,用红外线灯进行照明和取暖。5个轻装潜水员在海星房中生活了30天,这是人类创下的第一个海下生活时间最长的记录。为了减少减压病的发生,雅克在深度舱中填充了一半空气和一半氦气,然而,人们还是无法适应这里的呼吸压力,最终只有2个潜水员在深度舱生活了1周。

“大陆架二号”的成功大大鼓舞了人们水下生活的信心。1965年,6名海底观察员在位于地中海102.4米处的“大陆架三号”中生活了三个星期,完成了石油钻井平台的模拟运行测试任务。1969年,在美属维尔京群岛海岸外的海水下,一个研究小组在“玻陨石1号”实验室中生活了58天。

海下生活梦维持

几十年来,已经有超过65座水下实验室在世界各地建成并曾运行,研究人员们都曾在实验室中经历了数十天的海下生活。但由于运营成本过高,现在全球只剩下一个水下实验室还在运作了,那就是位于美国佛罗里达国家海洋保护区水下19米处的“宝瓶座”。

“宝瓶座”总重量高达81吨,由四个含有25吨铅的“脚”固定在水下,这些“脚”的长度可以调节,从而避免由于海啸、地震等带来的震荡。“宝瓶座”实验室面积约37平方米,里面备有电脑、空调和实验设备,另外还有一个大舱,里面有6张床位、电脑设备、两个大舷窗、浴室和厨房等。除此之外,“宝瓶座”上方还漂浮着一个水上浮力系统。浮力系统含有一个通信塔和发电机,为水下的主体舱源源不断地提供着通讯信号和电力等必需资源。

“宝瓶座”已经持续运营了34年,科学家们主要在这里研究珊瑚、海草、鱼类等生物和水质等生态环境的变化。而因为水下生活与太空生活有很多相似之处,比如隔离的封闭环境、使耳膜感到疼痛的巨大压力、吸入过多氮气使食物也变得淡而无味等,美国宇航局的宇航员也会在此开展太空模拟实验。科学家不用时,“宝瓶座”也会向公众开放,参观者能在此欣赏美丽的海底世界并学习一些海洋保护的知识,还可参与种植珊瑚的活动。

海下生活梦再续

2020年,雅克的孙子法比安·库斯托设计了一个升级版的水下实验室——“普罗透斯”,这个以希腊海神为名的实验室将更能满足海下生活的需求,因为它甚至能通过种植蔬菜自给自足。

“普罗透斯”是一个两层的圆形结构,通过螺旋楼梯连接,由多根“腿”固定在加勒比海约18米深的海底。“普罗透斯”总面积约372平方米,是“宝瓶座”的两倍,可以同时容纳12个人在水下生活数周甚至数月。

从海面上俯视,“普罗透斯”像是两个可爱的小脚丫错位踩在一起,一个个小“脚趾”其实是实验室、宿舍、医疗舱等不同功能区。最大的舱里有一个可让潜水器停靠的月池,潜水员也可以从那里进入海底。“普罗透斯”由风能、太阳能和海洋热能转换提供动力,还将建成一个水下温室,居民们能通过种植蔬果获得新鲜食物。“普罗透斯”还将配备一个视频制作设备,以便向全世界人民直播海下生活实况。

“普罗透斯”不仅仅是海洋住宅,它还是海洋研究的最前站,将为海洋药物发现、食品生产以及气候变化等研究提供更大的帮助。自1969年以来,美国食品药品监督管理局已经批准了12种海洋药物,这些药物包括从各种鱼类、海绵和其他海洋动物身上提取的治疗癌症、疼痛和疱疹的化合物,目前还有超过24种海洋药物正在临床开发中。但在将海洋样品提取到陆地上进行研究的过程中,这些样品往往会因压力、温度等因素的变化而失去活性。有了“普罗透斯”,将大大推动海洋药物的开发进程。

根据美国国家海洋局的数据,超过80%的海洋区域从未被观测和探索过。即使是已经探索的部分,也没有绘制出高精度的地图,无法支持进一步的开发,甚至无法进行海洋搜救工作。有了“普罗透斯”,海洋学家将有机会更细致地探索周边环境。

“普罗透斯”还可以预警海啸和飓风等气象灾害,还可以为新物种发现、可再生能源和机器人技术等多方面的研究提供支持。

目前,法比安正在为“普罗透斯”寻求着更多的资金和技术支持,一切顺利的话,三年后“普罗透斯”就可以与公众见面了。而人类的海底生活之梦也将持续下去,也许未来这个梦想真的能实现。

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