在海底“生活”

佘毅仁

【极限探索·深海专题之十二】

古往今来，对于在海洋中居住、生活的向往驱动着人类不断地探索海底世界，尝试在海底建立一个“家园”。传说中，在一万多年前的大西洋里有个亚特兰蒂斯国，这个国家在科技上达到了不可思议的先进程度，有飞机、潜艇，还有大片的海底城市；在公元前4世纪，马其顿王国的亚历山大大帝坐在玻璃桶里，栖身于海底长达数月，遇到了很多超乎寻常的神奇事物，有海怪、鱼人、海底花园等。而现实中，直到20世纪50年代，人类探索的步子才逐渐迈进海底，建设现代海底之家的愿景才陆续在各国科学界中浮现……

饱和潜水理论

在本期之前的深海专题文章中曾提到，开放式潜水是人类主流的潜水形式，而在深潜后不减压就直接返回海面，会使潜水员患上“减压症”，严重的甚至会危及生命。20世纪初，英国科学家科尔登研究后提出，下潜至13米以下返回时就要进行逐渐减压，这样才能保障潜水员的健康。但新问题又出现了，人类在不断深潜的过程中发现，每当下潜到50米左右，人就会开始出现时而亢奋，时而恍惚，甚至短时间丧失自控能力的情况。研究表明，这是氮气在一定深度下影响中枢神经所致。雅克·库斯托也曾在多次遇到该问题后，详细地描述和记录了当时的情况并努力寻找答案。50年代中期，科学家采用氦氧混合气体代替氮氧混合气体（压缩空气）供人呼吸，有效地解决了人类在大陆架深度内安全呼吸的问题。

但科学探索是永无止境的，解决了一个难题，还会有其他重要的问题等待人们去分析和解决。减压时间就是困扰深海潜水的另一大难题。在完成一次深潜返回水面的过程中，潜水员需要花费数倍甚至数十倍于下潜的时间进行减压，整个过程效率低下。直到美国海军医生乔治·邦德在1957年发表了饱和潜水理论，情况才有所改观。他经多年研究，发现潜水员在同一深度长时间工作，身体内各组织的气体含量在达到完全饱和后便不再变化，因此，只要深度不变，潜水员在海底无论工作多久，其相应的减压时间和流程也会固定不变。这样，潜水员可以通过完成大量的水下作业任务来提高工作效率。同时，这一重要发现也为人类长期居住海底提供了可靠的理论基础和科学依据，极大地推进了人类建造海底之家的进程。

在饱和潜水理论的支持下，世界各国纷纷开始针对人类海底居住展开各种科研工作，海底之家也开始陆续建造。美国首先进行了一系列伟大的实验——海中人计划，该计划由艾德文·林克任总指挥。与此同时，雅克·库斯托也在紧锣密鼓地筹备着自己的海底居住项目—大陆架计划。此后，美国进一步开展了海洋实验室计划和玻璃陨石计划，以及为让航天员适应太空生活而在海底实施的宝瓶宫项目等。

那么，海底之家到底是怎样的形态呢？作为潜水员在海底的基地，它们必然是个半永久或可移动的设施。虽然它们都在陆地上建造，但必须适应水下高压、寒冷的环境。海中人 I 期计划是在一个类似现代潜水钟的设施内进行水下生活实验；海中人 II 期计划是在更深的深度进行生存考察，整个设施外表由橡胶制成，用锚链固定在海底，外形像一根巨大的热狗香肠。而库斯托的大陆架 I 号海底工作站外形像长了脚的洋葱头，大陆架 II 号像一只大海星，大陆架Ⅲ号像一只架在浮舟上的高尔夫球。美国的海洋实验室 I 号则像一条装在储物架上的大红肠；海洋实验室 II 号、 海洋实验室Ⅲ号、 宝瓶宫等海底工作站，一改往日奇异的外形，将工作区和生活区进行划分，外观更像机械，外壳由能承受海底环境下内外压力差的金属材料制成。起初，海底基地多为单层结构，后来则多为双层或多个独立功能室的结构。

既然是海底之家，那就需要模仿陆地上的生存环境。通常，海底之家通过线缆与岸上或支援船连接，由后者提供生活淡水、呼吸气体和电力。人类作为陆地生物，在水下呼吸氮氧混合气体会发生危险，取而代之的氦氧混合气体固然安全，但也有缺点。氦气在低温环境下会迅速吸收体热，造成居住人员低体温。为了保证人员的生命安全和生活质量，舱内有针对二氧化碳、有害气体的净化系统，有除湿、通风、供暖的空调系统，有生活垃圾收集、处理系统，有电话、冰箱、电灯、电视机、摄像监控器等电气化维生设备、潜水考察设备等，可说一应俱全。此外，海底之家“麻雀虽小、五脏俱全”，有着起居室、卧室、实验室、卫生间、淋浴房、厨房等设施。

海底之家作为生活区、工作站，其功能非常神奇。它有专门的潜水室，因为室内气压和海水压力相同，因此海水不会倒灌进室内，居住人员穿好潜水服，不用携带呼吸氣罐，只需通过随身管道来呼吸室内气体，就能在周边的海中自由活动。其实，海中的生活很温暖舒适，休闲惬意，可以读书、写作、下象棋、拉琴、看电视，当然还能睡觉、休息，无聊的话还可以去海中“散步”，欣赏海中的美景，和鱼儿们嬉戏。当然，海底之家的生活也并非事事如意，比如虽然室内有除湿系统，但空气湿度依然非常高，又热又潮，居住人员通常只能穿着短裤，在半裸状态下活动，并容易罹患皮肤病。高气温和高湿度也容易使人头昏脑胀，难以忍受，有些人员称更愿意呆在水里。在海底，由于压力的关系，烧开水变得非常费力。最滑稽的是由于氦气的特性，舱内的声音传到地面检测中心时就像磁带快放时的尖声怪语，以致在深海海底，需要用写字板进行应急交流。无数次的实验证明：人类可以在海洋里长时间安全生活，但要想永久居住在海洋，还需耐心等待。

发展与未来

1962年9月7日，艾德文·林克派潜水员在60米深度的海中居住了一天。一周后，雅克·库斯托将大陆架 I 号安置在法国马赛港外约10米的深度，潜水员们在那里成功生活了7天。1963年，雅克·库斯托实施了更为宏伟的大陆架 II 号计划。此计划将大陆架 II 号同时置于苏丹港外红海的深浅2个区域，海星状的主体建筑被安置在约10米深的浅水区域，圆筒状建筑被安置在约27米深的深水区域，共7名潜水员分组在海底的不同深度生活了30天。期间，库斯托的团队乘坐SP-350深潜器多次访问这些潜水员，观察他们的生活情况。可以说，该计划取得了巨大的成功。1964年，林克再次派潜水员在大西洋约130米深的水下居住舱有惊无险地生活了近3天，期间还有潜水员离开居住舱进行活动。一个月后，美国海军委任乔治·邦德为负责人，开展海洋实验室 I号计划，4名潜水员在大西洋百慕大60米深的水域成功生活了11天。1965年，库斯托将大陆架Ⅲ号安置在法国尼斯港外近100米深的水域，并成功地生活了整整3周时间。这次实验是库斯托和某石油公司共同完成的，潜水员在百余米的深海里还帮助该石油公司完成钻探设备的安装工作。大陆架Ⅲ号拥有较高的维生循环系统，能自动循环并处理室内空气的压力。同时，美国海洋实验室 II 号在太平洋加州拉霍亚近海约60米深的海底进行实验，有所不同的是这次实验共由30名潜水员分3组在海中分别执行不同种类的科研工作，耗时43天。这次任务的影响极为深远，成就也十分卓越。期间，经人工训练的海豚“达飞”成为海面控制中心和水下基地的联络员，并且为潜水员们运输部分给养。1969年，美国人准备执行海洋实验室Ⅲ号计划——潜水员在加州圣克莱门特190米深的海域生活60天，但期间发生了设备事故，计划失败。同时，美国海军和NASA合作，在大西洋维珍群岛海域进行玻璃陨石计划，多个科学团队花了约60天的时间进行有关人体在海底的各项生命体征和精神心理的实验，为美国航天事业提供宝贵的研究资料。之后，世界各国均陆续制造出海底居住舱，以此来模拟太空环境进行科研活动。其中美国的宝瓶宫和苏联的“海底生物”尤为先进。1986年服役的宝瓶宫甚至被称为海底宇宙飞船，在它服役的30多个年头里，为美国的航天事业提供了极大支持。除了地球引力和窗外引人入胜的海底美景与太空不同，宝瓶宫能够在水下模拟太空中的所有环境。2013年雅克·库斯托的孙子法比安刷新了他爷爷在海底生活时间的纪录，以31天的新纪录为当时万众瞩目。海底生活不仅在科研、工业领域受到关注，还是大众艺术的宠儿，1977年公映的007系列科幻动作电影《谍影海底城》，其设计灵感就来源于当时世界上众多的海底之家。

至今，世界上已有数以百计的海底作业舱，美国、日本、韩国，以及中东、西欧各国，这些发达国家已拥有或正在建造各种半潜式或永久性的海底酒店，让人们可以体验不同形式的海底生活。随着科学技术的发展，人类或许有机会实现永久居住海洋的梦想。