(摘自环球http://www.globe.xinhua.org/2003-15/04.htm)
星际探索短期内可能不会给人类带来实质性的好处,而深海中蕴藏的丰富资源却有望在不久的将来为人类造福。日本在海洋探索方面走在了各国的前列,该国的“海沟”号无人驾驶深海探测器曾在1995年潜入世界上最深的马利亚纳海沟,潜深达10911米。但不幸的是,“海沟号”失踪了。就在海沟号失踪不到一个半月,人们在智利海滩上发现了一种从未见过的海洋生物遗体,它致密的身体竟然不怕利刃加身。看来,深海对于人类而言,,秘密还很多。
告别“海沟”号
今年,各国科学家竞相进行太空探索,这当然有必要,但不可否认的一个事实是,人类热中于研究其他星球的同时,对地球本身仍缺乏足够的认识,至少对我们星球上的海洋来说,情况如此。正如美国海洋生物学家西尔维·埃勒所说,“我们关于海底的知识还不如火星的多”。
早在1986年,日本海洋科技中心就开始研制“海沟”号无人驾驶潜艇,1990年完成设计开始制造。“海沟”号长3米,重5.6吨,耗资1500万美元。它是缆控式水下机器人,装备有复杂的摄像机、声纳和一对采集海底样品的机械手,是世界上惟一下潜深度达到7000米的探测器。
2003年5月29日:日本科学家利用“海沟”号在日本高知县东南大约130公里左右的海域进行海底调查作业。事件发生时,“海沟”号的下潜深度为4673米。
29日下午1时29分:由于今年4号台风已经开始接近这一海域,操作人员1时29分提前结束调查作业。但是在回收“海沟”号时,工作人员发现不知是何原因,“海沟”号无法回到母船的发射架中。1分钟后,海面控制船与“海沟”号的光缆通信和高达3000伏的电力供应突然中断,控制船不得不采取回收措施。
29日下午4时17分:控制船的卷扬机只回收到了“海沟”号的母船发射架,“海沟”号则因电缆断裂而不知去向。“海沟”号的失踪让操作人员大吃一惊,他们马上采取了措施寻求“海沟”号。他们连续用方位测定器向“海沟”号发射了3次信号,期望能以此来确定“海沟”号当时的位置。但结果是控制船未能接收到“海沟”号的任何信号。
“海沟”号上搭载的电波发射器可以连续工作240小时,但电波发射器的发射范围仅在4公里左右。当时由于台风已经接近该海域,控制船上的操作人员推测,“海沟”号没有反应,可能是它受海浪冲击与控制船距离已经超过了4公里的范围。
6月30日:此后,日本海洋科学技术中心决心找回“海沟”号,并进行了一个月的搜索,但一无所获。6月30日,日本方面向外界公布了“海沟”号失踪的消息。日本海洋科学技术中心于4日开会研究后认为,在大片海域中即使动用声纳仪也不可能找到久已失去联系的探海器,于是宣告搜索结束。
“海沟”号失踪使不少科学家痛心不已,对日本的深海科研来说,这次的损失无法估量。一些科学家甚至将“海沟”号比做航天界的“哥伦比亚”号。他们认为,这个价值5000万美元的探测器是独一无二的,它的失踪对科学研究是一个重大损失。
深海的诱惑
大海正以自己特有的魅力召唤着人类,“海沟”号的失踪并不能阻止人类进行深海探险,正像“哥伦比亚”号失事不能阻止人类的航天事业一样。
今天的人类正面临着人口、资源和环境三大难题。随着各国经济的飞速发展和世界人口的不断增加,人类消耗的自然资源越来越多,陆地上的资源正日益减少。为了生存和发展,人们必须寻找新的物质来源,海洋应当是首选。因为,正如美国加利福尼亚海洋研究中心的罗伯逊说的那样,“深海发现对人类带来的利益要比那些耗资庞大的太空计划实惠得多”。
海洋占地球表面积的71%,它拥有14亿立方公里的体积,其底部是人类给予最大希望的最后领地。海底及海洋中蕴藏着极其丰富的生物资源及6000亿亿吨的矿产资源。海底锰结核中锰的藏量是陆地的68倍,铜的藏量为22倍,镍为274倍,制造核弹的铀的储藏量高达40亿吨,是陆地上的2000倍。海洋还是一个无比巨大的能源库,全世界海洋中储存着2800亿吨石油,近140亿立方米的天然气。
如果利用得当,海洋丰富的渔业资源无疑能成为人类巨大的食物库。此外,海洋深处还有许多未知生物,是检验生物多样性的理想场所。过去,人们普遍认为,在200米以下的海水中,阳光照射不到,漆黑一片,因此,不会有任何生物存在。但是,上世纪60年代人们在对深海进行调查时,在1000多米的水下,发现一些小型软体动物和甲壳动物。到70年代后期,美国科学家在太平洋的东部加拉帕戈斯群岛附近海域进行水下考察时,意外地发现一些过去从未见到过的动物。
这些新发现,引起海洋生物学家和动物分类学家的兴趣,他们纷纷前去考察。研究人员发现,由于高温、高压的特殊环境,这些生物不仅不同于一般陆生动物,而且也不同于浅海动物。科学家们认为,深海生物新种的发现在探索生命起源方面可能具有重大意义。
深海探索的技术瓶颈
在可预计的短期内,人类乘坐潜水器潜入深海还不太现实,因为在海洋中,每下潜100米就增加10个大气压,几毫米厚的钢板容器在1万米洋底就像大气中的鸡蛋壳一样易碎。为了克服这些障碍,从事深海探测的大部分科学家都已从有人驾驶潜水器转向机器人潜水器。现在,称为“遥控潜水器”(ROV)的有绳潜水探测器和小型的计算机控制蓄电池驱动潜水器(AUV)可以由任何合适的船只操纵。此外,它们的造价比较便宜,并且不会给操纵它的人带来任何危险。事实上,ROV普遍应用于海上石油工业,由于经济上的原因,不久以后有可能使传统的潜水器退出历史舞台。
另一种可能的解决方案是开发出能取代适于海洋最深处的压力的船壳。美国海军已成功地试验过利用新型的陶瓷材料制成的有浮力的深潜船壳,这类船壳具有供人乘坐所需要的安全可靠性。关于上述陶瓷材料的数据资料已经解密,此举会促进其商用开发。
而对于潜水器的浮力材料,不仅要求它能承受住巨大的压力,而且要求它的渗水率极低,以保证其密度不变,否则机器人就会沉入海底。在高压环境下,耐高水压的动态密封结构和技术也是水下机器人的一项关键技术。机器人上的任何一个密封的电气设备、连接线缆和插件都不能有丝毫渗漏,否则会导致整个部件甚至整个电控系统的毁灭。
由于无线电波在水中的衰减太快,所以在水中不能使用无线电通信、无线电导航及无线电定位,“海沟”号与母船之间就是利用光缆进行通信的。由母船发出的信号以及由“海沟”摄像机拍摄到的实时图像信号均可通过光缆传输,操作人员可观察监视器上的图像,在母船上对“海沟”号进行操作。
这些技术问题如能得到彻底的解决,海底这块最后未开发的处女地必能得到很好地开发和利用,届时,人类面临的一些社会问题也可望迎刃而解。我们期盼着那一天的到来。
深海探测的先驱者
“海沟”号:它的研制目标很明确:就是要考察查林杰海渊,即马里亚纳海沟的最深处。经过数次失败,1995年3月24日,“海沟”号机器人被1.2万米长的一次缆缓缓放向海底,母船操作室内的17个监视器显示出潜水器发回的图像资料。经过3个半小时的“行进”,“海沟”号到达查林杰海渊底部,这时测深表显示的水深值是10903.3米,修正水深为10911.4米。“海沟”号创造了新的世界潜深纪录,比原有纪录深了15米。此后,“海沟”号还进行了试样采集及拍摄等考察活动,人们从它传回的图像中看到:茶色的海底泥土上,有一些白色的像海参一样的生物在蠕动,旁边还游动着数条小鱼,此前,确认有鱼的最深水深是8370米。就在“海沟”号失踪前不久,它刚刚在日本海6300米深处发现了10种神奇的细菌,这种对治疗人类皮肤病有神效的细菌是人类首度发现,有着不可估量的医药价值。
“阿尔文”号:美国水下机器人。“阿尔文”号地位比较特殊,它每年有200多天在水下“工作”。目前“阿尔文”号已经进行了3500次多种海洋科学探索,曾经在地中海850米深的海底找到了一颗遗失的氢弹。“阿尔文”号还成功地探索了沉睡多年的“泰坦尼克”号。
自动深海潜水器(ABE):美国水下机器人中的佼佼者,可以不依靠航海员或导航船的导航自由行动。ABE凭借一套编好的指令,能潜出、潜入并自行决定目的地和测量时间,可以在一定的范围内收集数据、样本并进行拍照。
附:
日本海沟号(Kaiko)潜水探测器失踪
日本海洋科技中心6月30日宣布,该中心的“海沟”号无人潜水探测器在日本附近的太平洋海域失踪。消息一出,业界大哗。的确,作为当今世界上下潜最深的无人潜水器,“海沟”号的失踪不仅给日本的深海研究工作造成巨大损失,也让各国的深海研究科学家们痛惜不已。
铰链断裂
“海沟”号一去不返
日本海洋科技中心发言人6月30日告诉新闻界,“海沟”号无人潜水探测器的失踪缘于连接它与科研考察船的铰链突然断裂。据悉,失踪事故发生在5月29日。当时,“海沟”号正在日本南部海域4660多米深的海底进行地震研究工作。船上科研人员突然发现即将有台风来袭,于是决定提前结束研究工作,收回“海沟”号。可就在此时,人们发现重达5.6吨的“海沟”号已经“挣脱”了与母船相连接的铰链。
按照原设计,当出现这一故障时,“海沟”号可以自动浮出海面,或者可以发出跟踪信号,以使人们能够尽快找到它。可不知何故,尽管搜寻人员很快赶到了“海沟”号所在的海底,却难觅其“芳踪”。据猜测,它可能已经被海流冲走,要不就是沉入了更深的海底。日本海洋科技中心方面表示,由于是第一次出现这种情况,有关部门目前对“海沟”号与科考船之间的铰链断裂原因还不清楚。
深海探测
海洋中心准备“接班人”
在经过了整整一个月的无望搜寻后,日本海洋科技中心无奈于6月30日公开宣布了“海沟”号失踪的消息,同时表示,该中心将在7月3日决定是否继续搜寻“海沟”号。
“海沟”号的失踪让人大感惋惜。日本海洋科技中心表示,如果“海沟”号真的无法找回,从地震研究到深海细菌等诸多深海研究工作都将深受影响。
无论如何,“海沟”号的失踪不会抹去人类深海探测的辉煌历史。1960年,美国海军的“里雅斯特”号载人潜水探测器首次搭载两名潜水员下海,在世界上最深的马里亚纳海沟下潜了10,910米,创下了载人潜水器下潜深度的世界纪录。除了“里雅斯特”号外,日本的“深海6500”号、法国的“鹦鹉螺”号、前苏联的“和平”号等载人潜水器均有不俗表现,都可以搭载3人下潜至6000米至6600米的海底。
深海探测事业发展到今天,“海沟”号无疑是各类潜水器中的佼佼者。尽管有关方面目前尚未作出决定,但有人估计,如果“海沟”号真的一去不返,日本海洋科技中心可能会为它建造一个“接班人”,以完成它未竟的事业。
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