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人类,朝水下“进化”

2021-10-13  大科技杂...

人类不仅渴望飞上蓝天,对海洋也有着强烈的好奇。为了探寻水下世界,人们创造过哪些奇特的装备?

电脑游戏里还原的古代潜水钟。

木桶潜水服

1715年,英国一位发明家制造了一套潜水服,它是一个长长的密封木桶。桶的侧面有玻璃窗、吊绳和交流用的信号绳,船只将木桶吊入水中,潜水员的双手从有皮革密封的孔中伸出,摸索水下物体;拉动信号绳,潜水员就能把指令传递给船只。但水越深,水压就会越大,使潜水员暴露在外的双手非常难受,因此潜水员最多只能下潜到约18米深的水中。

依靠这一发明,这位发明家打捞到了许多沉船宝藏,甚至还在一艘沉船周围发现了超过3吨的白银,变得非常富有。

潜水钟

一艘船上挂着一个巨大的钟,难道船上也需要敲钟报时吗?实际上,这个钟是用来潜水的。一名船员抓住钟的边缘,随着缆绳放下,重物拖着他和钟缓缓沉入水下……

把一个玻璃杯倒扣进水中,空气会被水和杯壁“关”在杯子里,不会轻易逸散。相传早在公元前4世纪,人类就利用这一原理造出了潜水钟,它由严丝合缝的木板或金属组成。在水下,潜水者屏住呼吸,寻找海产或沉船宝物,然后再返回潜水钟呼吸,这样多次往复,潜水者能在十几米深的水下待一个多小时。

章鱼人入侵

这是根据著名画家达·芬奇设计的潜水服图样制造的模型,须状的软管连接了一个迷你潜水钟,潜水员看上去像一个章鱼变种人。

圆圆大脑袋

这种铜质头盔你或许曾在电影中见过,它早在1819年就被发明出来,水面上的船只可以用气泵将空气通过软管输送给头盔。一开始,它很容易进水,潜水员只能小心翼翼地活动;十几年后,头盔才被成功改良,增加了阀门和包裹全身的帆布外套,防水效果大大提升。

这一套装备彻底改变了潜水行业,成为了后来的标准潜水服,最深可以下潜一百多米。它的许多设计沿用至今,但已被更轻、更舒适的材料取代。

怪物盔甲

这套金属潜水服跟欧洲中世纪的骑士盔甲十分相像,手肘、膝盖等位置装有可旋转的接头,头盔上布满了小观察窗,看起来又酷又恐怖。然而,它重达380千克,接头部分也并非完全防水,因此它没有被推广,而是被搬进了博物馆。

空气也致命

我们每时每刻都需要呼吸空气,但在潜水时,空气也可能使人丧命。

打开一瓶可乐,会有气体“嘶”地一声从饮料瓶中快速释放出来,这是通过加压方式加入的二氧化碳。在水较深的高压环境中,人的血液里会溶解更多的氧气和氮气;氧气会被人体组织消耗,氮气却依旧存在。这时,如果快速上浮,压力骤减,人体就会像被打开的可乐一样,氮气迅速从血液中析出,形成气泡。这就是“减压病”,可能使潜水员血管破裂、失去知觉,严重时甚至会瘫痪或丧命。

因此,潜水深度超过40米时,潜水员只能缓慢上浮,让身体适应压力的变化。

胖版“钢铁侠盔甲”

2006年,一名美国海军潜水员身穿金属潜水服,潜入610米深的水下。这种潜水服像一个发胖的钢铁侠盔甲,铝合金的外壳能抵御较强的水压,手臂末端装有机械爪,背后装有螺旋桨推进器,潜水员可以用踏板控制前后左右移动。不仅如此,潜水服内部还保持着正常的气压,潜水员可以快速上浮,而不会患上减压病。

水肺

如今,潜水员背上总是背着个大罐子,它是“水肺”的一部分,其中装有压缩空气,经调节器降低气压后,才会被人吸进肺中。从此,潜水者摆脱了空气输送管的束缚,在水下更加自由;穿上鸭掌般的脚蹼,他们能更灵活地游泳。

我们在呼吸时,不会完全吸收空气中的氧气,有相当多的氧气会随着二氧化碳一起被呼出。于是,人们又发明了循环式水肺,潜水者呼出的气体中,只有二氧化碳会被排放出去,其余气体再次进入气罐,从而得到循环利用。经过一定训练,普通人可以利用水肺潜到18米深。

要想潜更深,用深潜器

随着水深继续增加,水压会大到难以想象的程度。在水深1500米的地方,一个普通泡沫杯会被压缩至原来的一半大小;在水深4000米的地方,压强之大就像是一只大象站在你的脚拇指上。现有的潜水服已经不能给潜水员提供良好的保护,这时,就轮到深潜器登场了。它们不仅能潜得更深,搭载的科学仪器也更丰富,可以探索特定海域,发现海底火山、热泉,还能采集海底样品,发现新的物种。

潜水5000次

阿尔文号可以说是世界上最敬业的深潜器之一,它诞生于1964年,而且一直在更新换代,迄今已进行了5000多次潜水,最大下潜深度达到6500米。它内部的钛合金球状舱可以容纳3人,前方装有2个机械手,6个推进器能使它朝任意方向移动。

半个世纪以来,许多重要的海洋发现都离不开阿尔文号,它曾帮助地质学家确定地壳如何形成,为美国空军找到了丢失的氢弹,还参与了泰坦尼克号沉船的发掘。

海洋最深处

马里亚纳海沟的“挑战者深渊”是地球上最深的地方,最低点将近11000米深,面对这样一个冰冷、寂静、黑暗的世界,任何人都会感到恐慌,一位电影导演却单枪匹马抵达了这里,他就是拍摄了《阿凡达》的詹姆斯·卡梅隆。

卡梅隆搭乘的深潜器是深海挑战者号。不过,它并不是以科考为目的而制造的深潜器,配备的科学仪器比较少。

2020年11月,中国制造的奋斗者号也抵达了马里亚纳海沟最深处,成为世界上第4艘抵达海洋最深处的载人深潜器。

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