揭开深海奥秘
我们对深海海底的了解并不比我们对月球和火星表面了解得多。现在,将操作方法与机器人技术进行改进的新的潜水器,将为科学家们提供更多接近深海海底的机会。
深海海底蕴藏着许多新的生物物质、燃料资源和其他未知事物。但是,那里黑暗、冰冷,并有恐怖般的压力,使我们很难接近。所以,有95%的海洋仍未开发。我们对火星表面的了解甚至比对海底的还要多,地球上有超过一半的面积覆盖着超过3000米深的海水。当工程师和科学家一起制造了新的潜水探测工具,我们与深海接近就变得更容易实现了。
在20世纪70年代,有一些小型的潜水艇可以将人带向深海——约距离海面3219米以下的地方。今天,包括美国、俄罗斯、日本和法国在内的很多国家,都制造了载人潜水器用于科学研究。人类是潜水艇最适合的驾驶者,人的眼睛和感觉配合起来,相比于其他技术来说,熟悉环境会更快。因为有操作人员,潜水勘探系统就可以轻松地进行测量和移动,从而不需要停靠在水面上的船只,但是有人驾驶的潜水器有一些缺陷:它们很大,很重,从而很贵。现在最新式的为伍兹霍尔海洋研究所研制的有人驾驶潜水器,即使用5000万美元,也只能制造出它的一只机械手。
机器人潜水器也可以通过远程操作,它通过链子与水面上的船连接,在船上,操作员将控制机器人潜水艇的行动。这种潜水艇也常常携带各种感应器和照相机,并将数据和图像传送至水面上的船只,机器人潜水艇可以在水里呆几周,甚至几个月。而载人潜水艇,只能让一个人在海底维持几天的工作就不得不上浮到水面。载人潜水器和机器人潜水器技术都在继续发展着,不过现在最先进的潜水器,称做水下自动机器人,它结合了两者的优点,水下自动机器人是不需要人操作的机器人潜水艇,它不仅不需要水面船只的协助,而且还可以自动驾驶,这要归功于它所携带的软件和感应器。当机器自动技术提升后,这些机器人的综合能力也随之提高,在未来,可能大多数的海洋开发都由水下机器人来完成。
科学家希望依靠它们,在未来发现强效新药(可能存在于未开发的大海深处生物中),并探寻气候变化的重要信息,找到自然灾害例如海啸和地震的线索。如果想了解地球,就不能放弃去了解海洋。
以下是目前世界上最先进的迷你潜艇:阿尔文潜艇于1964年正式建成,至今仍在服役,被大多数人称做“历史上最成功的潜艇”。该潜艇隶属于美国伍兹霍尔海洋研究所,可以搭载3人,包括1位驾驶员、2位观察员,下潜到海平面以下4500米处。在服役40多年来,阿尔文潜艇已经执行了4000多次洋底探测计划,运送12000多名乘客到达深海,并取回超过680千克的样品。阿尔文的职业生涯中,从事过在海中寻找“失踪”的核弹、探索深海热液喷口处的奇特生命体等重大使命。
MIR潜艇是俄罗斯科学院海洋研究所研制的,它可以搭载3人,下潜到海平面以下6000米处。MIR潜艇分为两种:MIR-1和MIR-2,它们可以协同完成复杂的任务。自1987年投入使用以来,MIR潜艇就一直从事各种各样的科研任务,并前往和探测那些著名的沉船所在——包括泰坦尼克号和俾斯麦号,后者是第二次世界大战中沉没的德国战舰。
深水飞行挑战者是霍克斯海洋技术公司研制的,总部设在美国旧金山,它是“深水飞行”系列载人潜水器的最新产品,是超级猎鹰。这家由工程师霍克斯创建的公司,一直致力于开发一种新的、重量轻、成本低的载人潜水器。和该公司的其他产品一样,深水飞行挑战者有一双“翅膀”。潜艇的常规操作,就如同气球上升、下沉那样。这样的深水飞行系列潜水器装备的“翅膀”,采用的原理和在空中飞行的一样,这不仅能让人们更好地利用海洋立体空间,还有利于远程探险。深水飞行挑战者是为冒险家福塞特建造的——他希望能创下新的纪录:独自驾驶这个潜水器,前往大洋最深处——马里亚纳海沟。马里亚纳海沟最深处达11000米,是世界的最深点。
深水飞行2号是霍克斯海洋技术公司的下一代产品。霍克斯计划利用它来完成自己的壮举:到达马里亚纳海沟,他称之为“海底珠穆朗玛峰”计划。
深渊登陆者这艘潜艇,是苏格兰阿伯丁大学海洋实验室在2007年建成的。深渊登陆者装备了诸多科学设备,包括深度和温度传感器、摄像机、脊椎动物捕捉器等。深渊登陆者可以在深海处呆上一年,搜集各种数据。当研究者准备收回它时,会向潜艇发出指令,触发机关,使潜艇的重量下降,浮出水面。2008年秋天,这款潜艇在日本海沟执行任务,下潜到海面下7700米处拍摄鱼类,这是人类第一次在这样一个“伟大”的深度拍摄到鱼的照片。
涅柔斯是美国伍兹霍尔海洋研究所的最新产品,也是目前最先进的、能下潜到最深处的潜艇。涅柔斯是希腊神话中爱琴海的海神,象征海的慷慨。涅柔斯潜艇可以通过两种方式操作,或者和传统的遥控潜水器一样,或者如新式的水下机器人一样操作。因为能够在这两种操作模式之间切换,涅柔斯能够在洋底执行大量的任务,包括测绘、搜集岩石和沉积物样本、捕捉海底生物、对海底化学物质取样、拍摄照片等。按照计划,涅柔斯在2009年春天第一次执行任务,下潜到马里亚纳海沟最深处,海面下11000米。伍兹霍尔海洋研究所美国深海机器人的最新产品——哨兵,可以下潜到海面下5000米处。哨兵的灵活机动性非常高,可以启动、停止、转身、后退和前进,并在行进途中勘测海底岩石和地形。哨兵是在2008年建成下水的,并已经在深海的详细调查中大显身手:它使用声纳技术和照片映射程序创建的海底地图,分辨率低于1米。
深海滑翔机是美国华盛顿大学的海洋学家查尔斯·埃里克森及其同事研发的。深海滑翔机的能耗非常低,它是利用海水浮力的变化来推动自身;也非常轻巧,发射和回收都不需要起重机。深海滑翔机的表面装备了传感器,用以搜集包括海水盐度和温度在内的数据,随时通过卫星传回实验室。埃里克森目前正在测试新的潜艇,他希望这款新的深海滑翔机能够下潜到海底6000米处。
这些迷你潜艇还在不断地更新发展,相信在不久的将来,人类会尽情享受到海底世界的无限风光。
军事链接
深渊登陆者潜艇
深渊登陆者是世界著名的深水迷你潜艇。于2007年在苏格兰阿伯丁大学海洋实验室建成,是用于搜集各种数据的海底潜艇。研究者可以在一定期限内,向潜艇发出指令,触发深渊登陆者潜艇机关,使潜艇的重量下降,浮出水面,从而获得数据资料。深渊登陆者装备了诸多科学设备,包括深度和温度传感器、摄像机、脊椎动物捕捉器等。温度传感器是利用物质的各种物理性质随温度变化的规律把温度转换为电量的传感器。