启航新领域

2015-08-08 05:27
中学科技 2015年8期
关键词:科考船恩斯大西洋

【极限探索·深海专题之七】

无论在自然科学还是社会科学中,合作一直以来都可以促进各种事物的发展,并达到互利互惠的效果。法国在战后需要重塑大国形象,深海探索成为新的开发领域,和皮卡尔德博士的合作使其受益匪浅……

“流星号”的新发现

自查尔斯·汤姆森的“挑战者号”科考船完成举世瞩目的世界海洋大调查以后,世界各大国都开始密切关注海洋学的发展。虽然欧美各国在某些领域的研究上获得了不同程度的收获,可人们还是无法全面地了解大洋深处的详细情况。

对于大洋深处和洋底,人们依然只能采取推断和猜想来解释无数未解的问题和疑惑。

20世纪20年代,随着主动声呐的广泛运用,海洋科考又一次成为世界海洋科学界的“大热门”。德国于1925至1938年间派出了“流星号”科考船赴大西洋进行远洋科考。

说来十分有趣,起初“流星号”科考船的考察目的并不是对海洋进行全面的勘察,而是由德国政府委派诺贝尔化学奖得主——弗里茨·哈伯博士带领的团队在大西洋的海水里提炼黄金。但研究结果让德国人大失所望,并没有完成预先的设想。

然而,“流星号”科考船上装载着当时世界上最先进的科考设备,同时,其航迹北起格陵兰岛近海、冰岛近海,南至南美洲近德雷克海峡,几乎遍布整个大西洋。

这一切使其能采集到比较完整的大西洋底地形地貌资料,并大致测绘出在大西洋中有一条贯通南北、长逾1万千米的海底山脉,这条山脉就是著名的大西洋中部海脊。其实这条山脉早在19世纪科考时就已被发现,而且英美在铺设大西洋跨洋海底电缆时也曾多次实地勘测,但他们仅对大西洋的局部地区进行了勘测研究,仅大致了解海脊的宽度,未进行全面的考察。

“流星号”科考船所得到的成果,使大众彻底改变了海底的地形像脸盆一样平坦的陈旧观念,了解到原来海底还有如此巍峨壮丽的山脉,只可惜当时人类还不能到深海中一睹其壮观的风貌。

“信天翁号”

弥补早期不足

二战结束后,瑞典“信天翁号”海洋科考船于1947~1948年(在此期间皮卡尔德正在进行深海探险)在全球以赤道为中心的周边热带海域航行,并完成了比“流星号”更为详细的考察研究。其主要的成就之一是用现代测绘、勘探技术完成了相关各海域的深度测绘、深海地形结构汇总等一系列科学研究,最终改正并弥补了“挑战者号”早期研究的不足。

与此同时,科学家们也产生了巨大的疑问,为何在海洋中存在如此之长的山系?这对地理学有何重要意义?其他大洋的地貌又会如何?这一系列的问题只有通过更为深入的考察才能得以解答,但这需要新型深海科研设备和器材方能实现……

千里马与伯乐

20世纪40年代末,国际形势纷繁复杂,东西方意识形态的不同致使冷战的序幕全面拉开。从属于西方阵营的法兰西,刚从纳粹的铁蹄下解放不久,急需恢复其国力,重塑欧洲一流“大国”的形象。

科学技术是彰显强大综合国力的最佳平台,法国政府开始在各种领域寻找突破口。

皮卡尔德父子自从1948年“弗恩斯-2”深潜器海试受挫以后便进入长期研究停滞的状态,这是由于比利时国家科研基金会不愿再承担各种风险而中止了对皮卡尔德父子的资助。皮卡尔德父子因此一直停工,只能进行一些改进性研究。

皮卡尔德父子的“空窗期”,遇上了法国的求才若渴,使得新的科研合作成为可能。

1950年,同属法语圈的法国政府和比利时国家科研基金会达成协议,由法国政府牵头,科学机构、海军共同参与的深海科研项目正式启动。

这个项目特聘皮卡尔德作为科学顾问,全程参与新型深潜器的设计、制造工作。

新型深潜器沿用以前的命名方法,被命名为“弗恩斯-3”。这里要特别提到一个极具战略眼光的伟人——日后人称“海王”的雅克·库思托。正是他极力向法国当局举荐皮卡尔德,才促使这项合作成功开展。

合作伊始,双方相处得比较融洽,但后来出现了一些矛盾,致使皮卡尔德中途退出科研项目,自立门户去完成自己的梦想。皮卡尔德的离开对研究产生了一定的影响,但整个项目依然有序地进行着。

法国人的

作品问世

经过了不懈的努力,1953年夏,法国第一台深海潜水器——“弗恩斯-3”终于研制成功。这种深潜器在构造上与“弗恩斯-2” 大致相同,皮卡尔德也将新的创意和使用经验与法国同行进行分享,最终使新的深潜器有了多项重大改进。

“弗恩斯-3”的浮筒被制成了典型的船型潜艇外形,这样做的最大好处是利于船只在水面上将深潜器曳航至下潜位置,同时可以有效避免海浪对浮筒的冲击和破坏。

“弗恩斯-3”沿用了“弗恩斯-2”的球形载人工作舱,为了改进前一个深潜器的设计缺陷,新设计中安装了一条从载人舱到浮筒上部的通道,这样非常便于乘员出入深潜器。

此外,新设计为载人工作舱设计了固定托架,工作舱内的设备一应俱全。浮筒的结构也发生了较大的变化,分为上下双层,上部为空气舱,下潜后可以灌入海水,增加配重;下层为轻油舱,分为多个油箱隔舱,同样使用航空汽油作为浮力源。

不仅如此,法国人还改进了皮卡尔德不太成熟的推进系统,改良了电动机和动力桨叶,使“弗恩斯-3”在深海也具备进一步水平运动的能力,深潜器将不会因为海流的波动而随意漂流,虽然航速较慢,由电力驱动的“气球”却能像潜水艇一样自由地航行。

创造新的

世界纪录

从1953年8月6日第一次海试开始,“弗恩斯-3”的优异性能便逐渐发挥了出来。在海试开始后短短的两周内,便轻松到达2100米的深度。

到了1954年初,法国人已经做好了各种准备,他们想让“弗恩斯-3”下潜到极限设计深度——4000米左右,从而全面考验深潜器的工作效能。

1954年2月15日,法国人将“弗恩斯-3”运至非洲最西端的达喀尔市外海的大西洋海域中。法国海军派出训练有素的驾驶员乔治·奥特和技术专家皮埃尔·韦尔姆这对强强组合来完成这次的挑战。

上午约10时,深潜器已完成所有准备工作并开始下潜,下潜时逐渐向出入通道和空气舱内灌入海水,增加配重。起初下潜速度较慢,每3秒约下潜1米。海洋浅层的光照比较充足,但潜得越深光线也相应减少,虽然世界各地海洋的透光度不同,但大约到了200米以下,海中的环境已近似黑夜,必须开启照明灯,才能看清周围的海域。不同深度海水的密度有时也会不同,下潜速度就会相应加快或减慢,不过这个问题可以通过控制配重来解决。

到了正午时分,他们已经下潜到了3000米。下潜过程中,经常能看见深潜器周边有外形奇特且会发光的透明鱼虾环绕。约1小时后他们终于下潜到了海洋的底部,到达了4050米深的地方。海底很奇特,看上去十分柔软,就像浅色的海绵蛋糕一样,深海鲛鱼慢慢游动,神秘而又安静的海底景色让他们流连忘返。这时他们周围的压力有多大?这就相当于在大拇指甲大小的面积上承受一辆小型面包车的重量。

他们在海底停留了近1个小时,当压载物卸载完毕即启航返回海面。整个科考过程历时5个多小时,同时创造了新的世界纪录。

日后人们从他们的记录和叙述中可了解到,深海的吸引力的确无与伦比,人们想进一步了解深海的渴望更为迫切了。

这次科考使法国一跃成为世界上首屈一指的海洋科研强国。从20世纪50年代到60年代初,法国人用“弗恩斯-3”在世界各大洋里又多次进行了深海科考。不仅如此,法国还拉开了多国官方合作进行海洋科研的序幕。各种不同身份的人士纷纷登上了深潜器,体验深海潜航带来的妙不可言的感受。此外,这些科考还获得了众多新成果。

如今,“弗恩斯-3”深潜器被放置于法国土伦的海洋博物馆露天展区,供游客参观。

而中途退出的皮卡尔德父子会不会因为法国人坚持开展研究并取得巨大成功而觉得郁闷呢?

绝对没有。因为更伟大甚至可以说是前无古人的挑战和成就正在等着他们。

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