險中求勝：人類首次萬米深潛

姜森

1960年1月20日，在水下9000米深處，他們聽到深潛器觀察窗的外層玻璃碎裂的聲音。死神正在逼近，而如果這個時候放棄，即宣告人類首次沖擊萬米深海的行動失敗。由于對自己設(shè)計的深潛器充滿信心，主導(dǎo)這次行動的小皮卡德決定險中求勝……

奧古斯特和他設(shè)計的飛行器

6月22日，美國海岸警衛(wèi)隊證實，此前失蹤的“泰坦號”深潛器已在水下解體，5名乘客全部遇難——美國海洋之門公司組織的這次深海探險活動遭遇慘痛失敗。早在60多年前，人類就首次實現(xiàn)了萬米深潛。皮卡德父子設(shè)計制造了深潛器，并親自操控一次次刷新下潛深度紀(jì)錄，從而成為載人深潛領(lǐng)域的傳奇人物。

“平流層的哥倫布”

1884年，奧古斯特·皮卡德和孿生弟弟吉恩·皮卡德（后來成為熱氣球工程專家）出生。1910年，奧古斯特在瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院拿到機械工程學(xué)位。他與愛因斯坦是校友，后來成為好友。在不到30歲時，奧古斯特當(dāng)上物理學(xué)教授，不僅課講得好，還有一手絕活：能一只手畫圖形，另一只手寫講義。他還有不少發(fā)明，包括精準(zhǔn)的地震儀和放射性物質(zhì)檢測儀。

1922年，小有名氣的奧古斯特接受比利時布魯塞爾自由大學(xué)的聘請前往任教。醉心于物理學(xué)和機械工程的他很快引起關(guān)注。比利時著名漫畫家埃爾熱以奧古斯特為原型，創(chuàng)作了《丁丁歷險記》中的人物卡爾庫魯斯教授，這讓奧古斯特的名聲更大了。

奧古斯特不僅是一位科學(xué)家，還是一位探險家。傳統(tǒng)的吊籃式氣球，最大的問題就是無法應(yīng)對高空的寒冷和缺氧。奧古斯特認為，密封的艙體能突破載人氣球的飛行高度極限。他設(shè)計了一款封閉的鋁制球形艙體，懸掛在氣球下方，目標(biāo)是挑戰(zhàn)1.5萬米以上的平流層。他以比利時國家科研基金會的縮寫將這款飛行器命名為“弗恩斯號”（FNRS）。

1931年5月27日，奧古斯特和助手基普費爾操控“弗恩斯號”從巴塞爾升空，最終升到距離地面15781米的平流層——他們成為世界上首次進入平流層的人。奧古斯特想在高空捕捉并測定宇宙射線，為好友愛因斯坦的理論提供依據(jù)。

這次高空飛行看似一切順利，奧古斯特覺得已經(jīng)足夠高了，于是想放掉部分氫氣降低高度。孰料，控制氫氣排放的繩子卡住了，他嘗試了幾次，結(jié)果繩子斷了！他們失去了對氣球的控制，開始在平流層“流浪”。艙內(nèi)先是異常悶熱，后來又變得寒冷。好在氧氣足夠，隨著氣球內(nèi)的氫氣慢慢泄漏，他們開始緩緩下降。

在預(yù)定的降落地點，人們遲遲不見氣球的蹤影，紛紛朝天空張望。當(dāng)時載人氣球飛行高度世界紀(jì)錄（10500米）保持者、德國教授阿瑟·本森對媒體表示：可能發(fā)生了“最糟糕的情況”，艙內(nèi)氧氣系統(tǒng)出故障，奧古斯特和助手已經(jīng)死亡！

另一邊，奧古斯特和助手正在經(jīng)歷驚險的降落。氣球的下降速度越來越快，撞上了阿爾卑斯山的冰川，彈跳了幾次，最終停在一片雪地上。這次“迫降”是成功的，兩人毫發(fā)無傷。

奧古斯特受到了英雄般的歡迎，媒體冠以“平流層的哥倫布”稱號，把他與發(fā)現(xiàn)新大陸的航海家相提并論。1931年，奧古斯特在當(dāng)時暢銷的科學(xué)雜志《流行科學(xué)》上發(fā)表論文，描述了他在平流層觀察到的“世界的形狀”——大地看上去像一個圓盤，其四周向上翹起……

奧古斯特最大的成就，是開啟了極限探險的“密封艙道路”，推動了航空乃至航天飛行器的發(fā)展。美國航空航天局（NASA）認為，奧古斯特設(shè)計的艙體實際上是全球最早的載人飛船。

“上天”之后又“入海”

因平流層飛行聞名遐邇的奧古斯特并未止步，繼續(xù)癡迷于極端環(huán)境探險。那時還沒有深海攝影和攝像技術(shù)，人們對深海生物幾乎一無所知。對海洋生物頗感興趣的奧古斯特不禁有了這樣的思考：怎樣才能把人類送到深海探險呢？密封艙能否應(yīng)付深海的水壓？

于是，奧古斯特重新出發(fā)，設(shè)計出全球首艘載人深潛器“弗恩斯2號”——對奧古斯特而言，密封艙的設(shè)計是一脈相承的，在飛上高空之后不久，他打算憑借自己設(shè)計的密封艙潛入深海。

第二次世界大戰(zhàn)令奧古斯特的探險計劃擱置了，“弗恩斯2號”只停留在模型階段。二戰(zhàn)結(jié)束后，奧古斯特在比利時國家科研基金會的資助下，建造了新的“水下氣球”——“弗恩斯3號”深潛器。其載人艙是一個直徑為2米的純鋼制球體。

“的里雅斯特號”，下部球體為載人艙

工人在冰川上運送奧古斯特設(shè)計的密封艙

這里需要說明的是，深潛器載人艙的殼體采用一種材料制造，安全性能夠得到保證。發(fā)生事故的“泰坦號”由鈦和復(fù)合碳纖維組合制成。從結(jié)構(gòu)工程的角度看，這是違反常規(guī)的。在深海環(huán)境中，鈦和碳纖維是有著巨大差異性的材料。鈦是有彈性的，可適應(yīng)更大范圍的壓力，在恢復(fù)到常規(guī)大氣壓后，不會留下任何可測量的永久應(yīng)變（或稱“塑性應(yīng)變”）。它會收縮以適應(yīng)壓力，并在壓力減輕時重新膨脹。而碳纖維復(fù)合材料則硬得多，不具備鈦的彈性。由于材料之間的差異，殼體的完整性會出現(xiàn)某種程度的缺失。復(fù)合材料可能出現(xiàn)“分層”，導(dǎo)致增強層分離。這存在隱患——水下壓力可能引發(fā)瞬間內(nèi)爆。

“弗恩斯3號”的載人艙內(nèi)除了安裝控制儀器外，僅能擠下兩人。一個裝有2.8萬加侖汽油的油箱與載人艙相連，作為深潛器的動力來源。與載人艙相連的還有水箱和被電磁力吸附的鐵塊。深潛器的水箱吸入海水即可增加重量實現(xiàn)下潛；排出海水可上浮，而拋掉鐵塊可實現(xiàn)快速上浮。

1948年11月3日，“弗恩斯3號”進行了載人潛水測試。奧古斯特與助手英納德操控深潛器潛到水下26米處。他們非常謹慎地停在這一深度，在證實所有控制系統(tǒng)運轉(zhuǎn)正常后，就浮出了水面。

“弗恩斯3號”配有遙控裝置。第二次測試采用無人化操作，深潛器下潛到1370米。當(dāng)它浮出水面時，奧古斯特發(fā)現(xiàn)其外殼變形，載人艙有進水，這說明殼體的抗壓性和密封性都有待改進。盡管如此，奧古斯特的測試仍使人類向深海探索開啟了新紀(jì)元。

1951年，奧古斯特帶著兒子小皮卡德來到意大利港口城市的里雅斯特，設(shè)計建造了新的深潛器。這艘深潛器長15.1米，寬3.5米，可載三人。皮卡德父子將它命名為“的里雅斯特號”。

1953年的一天，皮卡德父子操控“的里雅斯特號”潛入1088米深的海中。隨后在第勒尼安海，皮卡德父子操控深潛器下潛到3048米，又一次創(chuàng)下人類深海潛水紀(jì)錄。同年9月，“的里雅斯特號”第三次載著皮卡德父子，在地中海下潛到3150米。

1955年，美國海洋科學(xué)家乘坐“的里雅斯特號”遨游海底，從而開啟了皮卡德父子與美國的合作。1958年，他們將“的里雅斯特”號賣給美國海軍作為研究之用。其后，皮卡德父子作為機械工程顧問，指導(dǎo)美國海軍從德國購置了一種抗壓性極強的克虜伯球體，用于建造新型“的里雅斯特號”深潛器。1958年，新“的里雅斯特號”首次試潛就抵達5600米的深度；第二年潛到7315米的深海。

與死神擦肩

1960年，皮卡德父子認為時機成熟，可以向萬米深海發(fā)起沖擊了。他們的目標(biāo)是馬里亞納海溝，那是已知的地球海洋最深處，水壓極高，瞬間可壓扁一輛汽車，而且溫度極低、氧氣匱乏、漆黑無光。“的里雅斯特號”深潛器是奧古斯特·皮卡德半生的心血，他已經(jīng)76歲了，身體狀況不允許他進入深海探險。于是，他把重任交到了兒子肩上。

1960年1月20日，海面上濤聲如雷，海浪有四五米高，似乎預(yù)示著這次探險不會一帆風(fēng)順。當(dāng)日7時，小皮卡德和助手沃爾什操控“的里雅斯特號”按計劃入水。很快，他們眼前一片黑暗——海面200米以下就完全看不到陽光了。過了一會，深潛器周圍出現(xiàn)瑰麗奇幻的光芒，那是水母發(fā)出的光，映得海水絢麗多彩?！八鼈冋嫦窨蓯鄣男【`！”沃爾什驚喜地說。“這是我們的精靈護航隊。”小皮卡德很幽默。接下來，他們在水下3000米處看到了發(fā)光的浮游生物；在水下7000米處，一種身體薄如紙片的透明的魚從深潛器旁游過……

就在小皮卡德和沃爾什觀賞深海奇景的時候，危險悄悄逼近。當(dāng)深潛器到達9000米深度時，兩人突然聽到刺耳的碎裂聲——深潛器觀察窗外層的鋼化玻璃經(jīng)受不住海水的高壓，出現(xiàn)裂痕。正如事后媒體所描述的那樣：“生命和死神之間原本隔著兩道屏障，現(xiàn)在只剩下一道。深潛器被海水推搡著，就像巨浪中的一片樹葉?！?/p>

小皮卡德明白，一旦內(nèi)層玻璃破裂，他們瞬間就會被海水壓碎。這可以說是他有生以來面臨的最危險的時刻。如果現(xiàn)在上浮返航，那么就意味著沖擊萬米深海的嘗試失敗了。

仔細檢查后，小皮卡德淡定地說：“意料之中，外層玻璃就是做這個用的。我們繼續(xù)下潛！”沃爾什沒有表示反對，因為他對皮卡德父子和他們設(shè)計的深潛器很有信心。

“的里雅斯特號”深潛器終于突破1萬米深度，創(chuàng)造了人類深潛的新紀(jì)錄。就在這時，伴隨著劇烈的搖晃，小皮卡德和沃爾什聽到了“咚咚”的敲擊聲，而且很有規(guī)律，就像有人在敲門。他們試圖查看是什么東西在敲擊深潛器的外殼，可是外面漆黑一片，探照燈的照射范圍極為有限。兩人看了許久，毫無發(fā)現(xiàn)。這時，他們看到一條大比目魚，至少有30厘米長。沒想到這里還有生命的存在！兩人心中的恐懼感減輕了不少。

在下潛近5個小時后，他們感受到深潛器撞擊海底產(chǎn)生的震動，激起的海底泥如同奶油般浮動，粘在觀察窗外層的玻璃上。

海底的溫度極低，小皮卡德和沃爾什凍得發(fā)抖，通過吃巧克力棒補充能量。他們忙著觀察海底地貌并進行記錄?？上в^察窗有些模糊，看不清太多的東西。這是另一個世界——孤寂、廣漠、寒冷，像是到了其他星球。

海底的壓力是水面上的1000倍，觀察窗外層玻璃的裂痕有擴大的趨勢。小皮卡德不敢停留太久，于20分鐘后啟程返航。當(dāng)日17時，“的里雅斯特號”浮出水面，接應(yīng)他們的美國海軍見證了這一歷史時刻。

后經(jīng)測定，從海面到海底，“的里雅斯特號”總共用時4小時43分。其下潛最深處為10916米，即馬里亞納海溝的深度。小皮卡德實現(xiàn)了父親和他的夢想，他們也成為載人深潛領(lǐng)域的傳奇人物。

20世紀(jì)60年代，美國海軍對“的里亞斯特號”進行了多項改進：增設(shè)儲油器，利用比水輕的汽油控制深潛器的浮沉；用鐵砂替代鐵塊，從而更精確地控制深潛器所處的深度；改進蓄電池和電動機，保證螺旋槳、舵和其他機動裝置高效運轉(zhuǎn)。此后，這種深潛器成為美國研究人員的“深水電梯”。

編輯：姚志剛? ?winter-yao@163.com