海洋機器人(3 / 3)

60年代以來,日本建造的人工島最多,規模也最大。大阪灣西部神戶港外海域中,1966—1981年建成總麵積為436萬平方米的神戶人工島。該島在10米水深中用08億立方米土石料填築高達20米,用大橋與陸地連接。以後,又建成麵積達580萬平方米的六甲人工島與長崎新大村飛機場。

80年代後期,我國在渤海灣大港油田建設張巨河人工島,首先用氣墊技術將一直徑60米的鋼質沉井從陸上成功運至海域,定位下沉後再澆注鋼筋混凝土島壁,壁下采用鋼筋混凝土灌注樁。這項技術也屬世界領先水平。

海上城市是指在海上建立的居住區,可供數萬人生活,具有現代化的城市功能和新的交通體係。海上城市與人工島沒有實質性差別。不同之處僅在於:海上城市是工業、商業、科研、居住、娛樂等人類社會活動的綜合體;而人工島通常隻是特殊行業用地向海洋的延伸,如為了開采近海油氣、深海錳結核或熱液礦床而修建的海上專用人工島等。值得指出的是,人們一般把用水量大、汙染嚴重的行業都設在海上人工島上。這在一定程度上加劇了海洋的汙染。

藍色革命

“民以食為天”。過去,人類的食物主要源於陸地。隨著地球上人口數目的激增和人們食物結構的變化,陸地的承載力日趨飽和,在供應人類所需蛋白質方麵已難以為繼。於是,占地球表麵71%、而且基本上未被開發的最後一片疆土——海洋便成了人類的希望所在。《第三次浪潮》的作者托夫勒曾經預言:“海洋能幫助我們解決最困難的糧食問題。”

人類對於海洋的開發並非一片空白。尚在遠古時期,便有人在海灘拾貝,在近岸叉魚。時至今日,世界各國每年從海洋中捕撈的水產品已達到8000多萬噸,然而這遠遠滿足不了人類對於水產品日益增長的需要。同時,現有的海洋捕撈能力已經接近或超過傳統漁業資源的再生能力,很難再有大幅度的增產。本世紀60年代起,由於海洋高新捕撈技術、海洋牧場開發技術、生物工程技術、工業原料開發技術以及海洋生物藥業的出現,人類開始從一個全新的角度來開發利用潛力巨大的海洋生物資源,變傳統、被動、掠奪性質的狩獵式漁業為積極、主動、養殖型的農牧式漁業。這種用高新技術耕海牧魚的新產業的興起,便被稱為一場“藍色革命”。

深海潛水器誕生記

據史料記載,古代希臘的潛水員,不使用任何呼吸器具,能夠在淺水區潛水4~5分鍾,到了1300~1400年,人們再度開發海洋時,已經有了能在深海裏呼吸的裝置。

最早研究這種裝置的達文西是歐洲文藝複興時代(1300~1500年)最優秀的人物之一。他所設計的水中裝置,是一種裝在頭上能抵抗水壓的頭盔,盔上裝有可伸出海麵與浮標相連的呼吸管,並戴上玻璃潛水眼罩,而且在金屬頭盔上釘上許多大鐵釘,以避免海中動物的侵襲。

達文西還設計了有蹼的手套和蛙鞋,但他沒有實際試驗過自己發明的器具,否則他將會發現許多意想不到的缺點。戴上達文西呼吸管的潛水員,潛至不超過5尺處,一定會窒息而死,因為在那個深度,胸部所受的壓力使得肺不能充分擴張,以致無法吸收空氣。

又過了100多年後,艾德蒙·哈利發明了在鍾裏輸送壓縮空氣的方法。他發現,如果潛水員所呼吸的空氣與他周圍的水壓相等的話,他的胸部就不會受水壓的影響,並能正常呼吸。哈利就以這觀點作為製作潛水鍾的原理。潛水鍾由鋼鐵製成,但無底部,鍾下可容納1個或2個潛水夫。潛水鍾深入海裏時,水的重量會將鍾內的空氣壓縮,潛水夫就能在鍾內暫時地吸些空氣。

但是這種潛水鍾也有缺陷:假若鍾的高度有10尺,在深627尺處,鍾的內部空氣隻有15公分,潛水員在裏麵無法自由活動。為解決空間問題,哈利再度研究發現,如果能從海麵上不斷傳送與水相等壓力的空氣,那麼內部的水麵便不會上升。他用兩隻軟管裝在潛水鍾上,空氣因水的壓力透過管子進入鍾內,潛水員隻要打開栓蓋,便能獲取所需要的空氣。

哈利通過自己的親自實驗,不斷改變淺水鍾裏不理想的地方,如鍾內的坐椅,妨礙潛水員的視野,於是哈利想辦法使潛水員能呼吸戴在自己頭上的獨立小鍾內的空氣,這樣,他發明了潛水服。

人體肺部受到強力水壓時,無法呼吸普通空氣,因此,初期的潛水服設計家們,著重研究在危險的壓力下如何保護潛水人員的問題。他們開始研究製作鐵製甲胄般的潛水服。

1829年,奧古斯都·希普發明了一種潛水服,這是現代附帽潛水服的原形。1837年完成了製造完全的潛水服,這是能夠自由拆除鋼盔的橡皮製不透水潛水服,鋼盔上裝有空氣的進出口,由協助人員在甲板上以打氣筒供給壓縮空氣。由於希普的發明,使得潛水員可以潛至300尺深處。第一位利用希普的裝置探險海底的是科學家亨利·米倫·愛德華,他是法國的動物學家,1844年,在西西裏外海潛水,采擷棲息於地中海的生物標本,亨利多次從事這項工作。潛水服的發明雖大大便利了科學家對海洋的研究,可是初期的潛水服因存在種種不理想的地方,仿效他從事潛水探險的科學家卻寥寥無幾。

到了公元1865年,法國采礦技師布諾瓦·魯魁洛爾和一位海軍士官奧邱斯特·杜涅魯斯,設計了能讓潛水員自由活動的裝置。他們將裝滿壓縮空氣的金屬罐子,安裝於潛水者的背部,其上裝了兩個調節活門,其中一個活門是送出空氣,另一個調節活門將潛水員呼出的空氣排出。

這項發明已幾近完美,可是因為當時無法製造能耐深海水壓的金屬罐子,所以魯魁洛爾和杜涅魯斯隻好仍使用原來的裝置,以長長的管子輸送空氣。完全脫離輸送管的潛水,到1943年才研製成功。

在研究潛水服的同時,適用於深海作業的潛水艇也在研製之中。有人認為達文西也有研製海中軍艦的藍圖,隻是他嚴守這項計劃的秘密,他曾記載:“因為人心存有太多的邪惡,如果讓人們知道海中航行的秘密,他們一定會毫不猶豫地使用海中航行船隻,在深海裏播下殺人的種子。”

曆史無情地驗證了他的憂慮。1776年,大衛·布修尼爾發明的潛水艇便用於美國獨立戰爭。這艘達托魯號,狀似海龜,是由一個人用手轉動曲柄,使兩個螺旋槳(一隻使船前後移動,另一隻是使船上下移動)轉動而航行的。布修尼爾為使駕船者能在敵人船身上裝上火藥而設計此艇,達托魯號雖然使用爆破裝置攻擊在紐約港的英國艦艇,可是並沒有成功。

後來美國技師羅伯特·福爾頓將“達托魯號”的設計進行了改良,於1800年,創造了兩艘潛水艇——諾蒂拉斯號和纓德號;福爾頓相信,潛水艇有助於結束海戰或海盜行為,可是他的兩隻潛水艇,均未被用於戰爭。1930年以前,沒有人能夠深入600尺以上的海裏,但就在這一年,人類終於突破這個深海的無人地帶。這是由於新型船隻的發展所致,也由於這些船隻的更新,使得鳥類學家威廉·畢比轉向海洋生物學的研究。畢比長期詳細的探究海洋深部,他的目的是要探查棲息的海洋生物。為達到這個目的,他數百次地潛入海中。雖然他穿著安全的附帽潛水服,但仍受深度的限製。用鋼繩潛入海地島水域下63尺深海底。透過頭盔玻璃眼罩,他看到了許多珍貴而且色彩豐富的魚類及海洋生物,這些海中珍物在他眼裏,自由自在地遊動著。

畢比在《海中下降半裏》一書中如此寫著:“當我向下看時,看見了像火星、金星世界般的未知——珍貴豐富的生物,這使我感覺到,漫遊於海中的願望將要實現了。”

畢比想更深一步地下潛,但當時的潛水器阻礙了他的行動。克服這種障礙,勢必平均1平方公分能耐40千克壓力,而且能裝載1人的寬壁乘坐物。

為了完成這個構想,畢比決心邀請曾經做過深海探險的鋼球技師政提斯·巴頓和設計師約翰·H·J·巴德人協助。在三個人共同努力下,重新製作裝備,畢比將新的裝置取名為“深海潛水球”。

“深海潛水球”直徑145米,球壁厚3公分。每平方厘米能耐1055千克以上的壓力——與海麵下3400深度壓力相等,而且相當堅固。船體重達2450千克;它與軍事用潛水艇不同,潛水球上裝有圓形的窗戶,窗厚76公分,以溶解的石英做成玻璃。石英是人類所知物質中最堅硬的透明體,它能反射任何波長的光,每一個窗戶直徑203公分;深海潛水球內備有氧氣筒可自動供給氧氣,乘員身上散發出來的濕氣,會被裝在盤裏的氯化鈣吸收,而盤內的堿石灰(氧化鈣與氫氧化鈉混合劑)能吸收迷漫於室內的二氧化碳。

另外還有一根管子,連接深海潛水球和海上的母船,管內的電纜能供給發動電力機械與探照燈所需的動力,同時為了畢比進入深海時,能詳細地記事,還裝上電話線。最後,深海潛水球被粗22公分、長106千米的鋼鐵製電纜線吊入海裏。

潛水球究竟能潛多深?這個問題,在1930年6月6日得到了答案。當天,深海潛水球被裝在大型舢船“淑女號”的甲板上,運到百慕大溫暖的外海,“淑女號”本身被拖船“福拉蒂斯號”拖到外洋。在此以前,深海潛水球為適應這次深海旅行,在同樣的航線裏作了多次的潛水試驗,不過球內並沒有工作人員。這些準備是為了從事史無前例的深海探險。

上午時分,畢比和巴頓進入深海潛水球直徑356公分的圓形出入門,甲板上的乘員,把180千克重的蓋子用巨大的螺絲釘和螺絲帽鎖好,潛水球便完全被密封。

誰也不能預料潛水時會遭遇到什麼樣的危險,他們像是被囚禁在鋼鐵製容器內的狂人一樣,無法抗拒深海潛水球劇烈的搖動。潛水球被海麵的大波浪衝擊隨著母船上下搖動,在電纜緊緊拉引下,狂亂地動蕩著,如果電纜拉力超過限度,深海潛水球將會像石頭般地滾入海底。

當畢比眺望海麵以下世界的瞬間,他忘記了恐懼。畢比在他的著作中寫著:“在50尺深處時,我看見我的周圍被朦朧的青綠色包圍,我無法相信這竟是我穿戴潛水鋼盔潛水的界限。”

畢比接著寫著:“每多潛入幾尺,便遇到令人驚訝的新現象——生命並沒有如預期中那麼豐溢活躍,但所有生物的數目卻令人難以置信。在1000尺深處,我清楚地看見幾條淡綠色的光線和輪廓鮮明的蝦子……。偶爾出現的美拉諾斯托米阿地特龍魚,發出燃燒般耀眼的光線,同時我們也看見名叫沙普莫利娜的魚兒發出小小的如珍珠般的光點,而可培普達(小小的甲穀類)的顏色,使我們聯想起日光的輻射……”

“在1680尺深處,我們見到體長145公分的生物向窗戶衝來,很快地飛射到外側後爆炸,那種閃光非常亮地照在我的臉上和窗內下方,在那些閃光當中,我看見了很大的紅色蝦子和碰裂的光芒。”

“上午11點12分,我們在3000尺深處停了下來,這將是這次潛水的最終點,因為連結母船的纜繩已經快沒了……。周圍水的顏色更深了,在海麵上任何無星光的黑夜與此相比較,也隻不過是‘薄暗’罷了,我想我以後再不會輕易的使用‘黑色’這個詞句了。”

纜繩似乎鬆弛了,球體又下降了一些,此時接到海上的聯絡電話,說剛才海麵發生橫波,由於深海潛水球和纜繩的重量緊卷在卷揚機上,因此休貝史達船長下令鬆懈過緊的纜繩,因而下降了144公分。卷揚機軸上隻剩下12圈纜繩,我們現在被吊在3028尺深處,此時我們才明白我們離海麵已是如此的遙遠。”

畢比和巴頓終於創造了人類潛水最深的記錄,他們帶著人們的歡呼回到了海麵。