在海底“生活”

佘毅仁

【極限探索·深海專題之十二】

古往今來，對(duì)于在海洋中居住、生活的向往驅(qū)動(dòng)著人類不斷地探索海底世界，嘗試在海底建立一個(gè)“家園”。傳說中，在一萬多年前的大西洋里有個(gè)亞特蘭蒂斯國(guó)，這個(gè)國(guó)家在科技上達(dá)到了不可思議的先進(jìn)程度，有飛機(jī)、潛艇，還有大片的海底城市；在公元前4世紀(jì)，馬其頓王國(guó)的亞歷山大大帝坐在玻璃桶里，棲身于海底長(zhǎng)達(dá)數(shù)月，遇到了很多超乎尋常的神奇事物，有海怪、魚人、海底花園等。而現(xiàn)實(shí)中，直到20世紀(jì)50年代，人類探索的步子才逐漸邁進(jìn)海底，建設(shè)現(xiàn)代海底之家的愿景才陸續(xù)在各國(guó)科學(xué)界中浮現(xiàn)……

飽和潛水理論

在本期之前的深海專題文章中曾提到，開放式潛水是人類主流的潛水形式，而在深潛后不減壓就直接返回海面，會(huì)使?jié)撍畣T患上“減壓癥”，嚴(yán)重的甚至?xí)＜吧?0世紀(jì)初，英國(guó)科學(xué)家科爾登研究后提出，下潛至13米以下返回時(shí)就要進(jìn)行逐漸減壓，這樣才能保障潛水員的健康。但新問題又出現(xiàn)了，人類在不斷深潛的過程中發(fā)現(xiàn)，每當(dāng)下潛到50米左右，人就會(huì)開始出現(xiàn)時(shí)而亢奮，時(shí)而恍惚，甚至短時(shí)間喪失自控能力的情況。研究表明，這是氮?dú)庠谝欢ㄉ疃认掠绊懼袠猩窠?jīng)所致。雅克·庫(kù)斯托也曾在多次遇到該問題后，詳細(xì)地描述和記錄了當(dāng)時(shí)的情況并努力尋找答案。50年代中期，科學(xué)家采用氦氧混合氣體代替氮氧混合氣體（壓縮空氣）供人呼吸，有效地解決了人類在大陸架深度內(nèi)安全呼吸的問題。

但科學(xué)探索是永無止境的，解決了一個(gè)難題，還會(huì)有其他重要的問題等待人們?nèi)シ治龊徒鉀Q。減壓時(shí)間就是困擾深海潛水的另一大難題。在完成一次深潛返回水面的過程中，潛水員需要花費(fèi)數(shù)倍甚至數(shù)十倍于下潛的時(shí)間進(jìn)行減壓，整個(gè)過程效率低下。直到美國(guó)海軍醫(yī)生喬治·邦德在1957年發(fā)表了飽和潛水理論，情況才有所改觀。他經(jīng)多年研究，發(fā)現(xiàn)潛水員在同一深度長(zhǎng)時(shí)間工作，身體內(nèi)各組織的氣體含量在達(dá)到完全飽和后便不再變化，因此，只要深度不變，潛水員在海底無論工作多久，其相應(yīng)的減壓時(shí)間和流程也會(huì)固定不變。這樣，潛水員可以通過完成大量的水下作業(yè)任務(wù)來提高工作效率。同時(shí)，這一重要發(fā)現(xiàn)也為人類長(zhǎng)期居住海底提供了可靠的理論基礎(chǔ)和科學(xué)依據(jù)，極大地推進(jìn)了人類建造海底之家的進(jìn)程。

在飽和潛水理論的支持下，世界各國(guó)紛紛開始針對(duì)人類海底居住展開各種科研工作，海底之家也開始陸續(xù)建造。美國(guó)首先進(jìn)行了一系列偉大的實(shí)驗(yàn)——海中人計(jì)劃，該計(jì)劃由艾德文·林克任總指揮。與此同時(shí)，雅克·庫(kù)斯托也在緊鑼密鼓地籌備著自己的海底居住項(xiàng)目—大陸架計(jì)劃。此后，美國(guó)進(jìn)一步開展了海洋實(shí)驗(yàn)室計(jì)劃和玻璃隕石計(jì)劃，以及為讓航天員適應(yīng)太空生活而在海底實(shí)施的寶瓶宮項(xiàng)目等。

那么，海底之家到底是怎樣的形態(tài)呢？作為潛水員在海底的基地，它們必然是個(gè)半永久或可移動(dòng)的設(shè)施。雖然它們都在陸地上建造，但必須適應(yīng)水下高壓、寒冷的環(huán)境。海中人 I 期計(jì)劃是在一個(gè)類似現(xiàn)代潛水鐘的設(shè)施內(nèi)進(jìn)行水下生活實(shí)驗(yàn)；海中人 II 期計(jì)劃是在更深的深度進(jìn)行生存考察，整個(gè)設(shè)施外表由橡膠制成，用錨鏈固定在海底，外形像一根巨大的熱狗香腸。而庫(kù)斯托的大陸架 I 號(hào)海底工作站外形像長(zhǎng)了腳的洋蔥頭，大陸架 II 號(hào)像一只大海星，大陸架Ⅲ號(hào)像一只架在浮舟上的高爾夫球。美國(guó)的海洋實(shí)驗(yàn)室 I 號(hào)則像一條裝在儲(chǔ)物架上的大紅腸；海洋實(shí)驗(yàn)室 II 號(hào)、 海洋實(shí)驗(yàn)室Ⅲ號(hào)、 寶瓶宮等海底工作站，一改往日奇異的外形，將工作區(qū)和生活區(qū)進(jìn)行劃分，外觀更像機(jī)械，外殼由能承受海底環(huán)境下內(nèi)外壓力差的金屬材料制成。起初，海底基地多為單層結(jié)構(gòu)，后來則多為雙層或多個(gè)獨(dú)立功能室的結(jié)構(gòu)。

既然是海底之家，那就需要模仿陸地上的生存環(huán)境。通常，海底之家通過線纜與岸上或支援船連接，由后者提供生活淡水、呼吸氣體和電力。人類作為陸地生物，在水下呼吸氮氧混合氣體會(huì)發(fā)生危險(xiǎn)，取而代之的氦氧混合氣體固然安全，但也有缺點(diǎn)。氦氣在低溫環(huán)境下會(huì)迅速吸收體熱，造成居住人員低體溫。為了保證人員的生命安全和生活質(zhì)量，艙內(nèi)有針對(duì)二氧化碳、有害氣體的凈化系統(tǒng)，有除濕、通風(fēng)、供暖的空調(diào)系統(tǒng)，有生活垃圾收集、處理系統(tǒng)，有電話、冰箱、電燈、電視機(jī)、攝像監(jiān)控器等電氣化維生設(shè)備、潛水考察設(shè)備等，可說一應(yīng)俱全。此外，海底之家“麻雀雖小、五臟俱全”，有著起居室、臥室、實(shí)驗(yàn)室、衛(wèi)生間、淋浴房、廚房等設(shè)施。

海底之家作為生活區(qū)、工作站，其功能非常神奇。它有專門的潛水室，因?yàn)槭覂?nèi)氣壓和海水壓力相同，因此海水不會(huì)倒灌進(jìn)室內(nèi)，居住人員穿好潛水服，不用攜帶呼吸氣罐，只需通過隨身管道來呼吸室內(nèi)氣體，就能在周邊的海中自由活動(dòng)。其實(shí)，海中的生活很溫暖舒適，休閑愜意，可以讀書、寫作、下象棋、拉琴、看電視，當(dāng)然還能睡覺、休息，無聊的話還可以去海中“散步”，欣賞海中的美景，和魚兒們嬉戲。當(dāng)然，海底之家的生活也并非事事如意，比如雖然室內(nèi)有除濕系統(tǒng)，但空氣濕度依然非常高，又熱又潮，居住人員通常只能穿著短褲，在半裸狀態(tài)下活動(dòng)，并容易罹患皮膚病。高氣溫和高濕度也容易使人頭昏腦脹，難以忍受，有些人員稱更愿意呆在水里。在海底，由于壓力的關(guān)系，燒開水變得非常費(fèi)力。最滑稽的是由于氦氣的特性，艙內(nèi)的聲音傳到地面檢測(cè)中心時(shí)就像磁帶快放時(shí)的尖聲怪語，以致在深海海底，需要用寫字板進(jìn)行應(yīng)急交流。無數(shù)次的實(shí)驗(yàn)證明：人類可以在海洋里長(zhǎng)時(shí)間安全生活，但要想永久居住在海洋，還需耐心等待。

發(fā)展與未來

1962年9月7日，艾德文·林克派潛水員在60米深度的海中居住了一天。一周后，雅克·庫(kù)斯托將大陸架 I 號(hào)安置在法國(guó)馬賽港外約10米的深度，潛水員們?cè)谀抢锍晒ι盍?天。1963年，雅克·庫(kù)斯托實(shí)施了更為宏偉的大陸架 II 號(hào)計(jì)劃。此計(jì)劃將大陸架 II 號(hào)同時(shí)置于蘇丹港外紅海的深淺2個(gè)區(qū)域，海星狀的主體建筑被安置在約10米深的淺水區(qū)域，圓筒狀建筑被安置在約27米深的深水區(qū)域，共7名潛水員分組在海底的不同深度生活了30天。期間，庫(kù)斯托的團(tuán)隊(duì)乘坐SP-350深潛器多次訪問這些潛水員，觀察他們的生活情況。可以說，該計(jì)劃取得了巨大的成功。1964年，林克再次派潛水員在大西洋約130米深的水下居住艙有驚無險(xiǎn)地生活了近3天，期間還有潛水員離開居住艙進(jìn)行活動(dòng)。一個(gè)月后，美國(guó)海軍委任喬治·邦德為負(fù)責(zé)人，開展海洋實(shí)驗(yàn)室 I號(hào)計(jì)劃，4名潛水員在大西洋百慕大60米深的水域成功生活了11天。1965年，庫(kù)斯托將大陸架Ⅲ號(hào)安置在法國(guó)尼斯港外近100米深的水域，并成功地生活了整整3周時(shí)間。這次實(shí)驗(yàn)是庫(kù)斯托和某石油公司共同完成的，潛水員在百余米的深海里還幫助該石油公司完成鉆探設(shè)備的安裝工作。大陸架Ⅲ號(hào)擁有較高的維生循環(huán)系統(tǒng)，能自動(dòng)循環(huán)并處理室內(nèi)空氣的壓力。同時(shí)，美國(guó)海洋實(shí)驗(yàn)室 II 號(hào)在太平洋加州拉霍亞近海約60米深的海底進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，有所不同的是這次實(shí)驗(yàn)共由30名潛水員分3組在海中分別執(zhí)行不同種類的科研工作，耗時(shí)43天。這次任務(wù)的影響極為深遠(yuǎn)，成就也十分卓越。期間，經(jīng)人工訓(xùn)練的海豚“達(dá)飛”成為海面控制中心和水下基地的聯(lián)絡(luò)員，并且為潛水員們運(yùn)輸部分給養(yǎng)。1969年，美國(guó)人準(zhǔn)備執(zhí)行海洋實(shí)驗(yàn)室Ⅲ號(hào)計(jì)劃——潛水員在加州圣克萊門特190米深的海域生活60天，但期間發(fā)生了設(shè)備事故，計(jì)劃失敗。同時(shí)，美國(guó)海軍和NASA合作，在大西洋維珍群島海域進(jìn)行玻璃隕石計(jì)劃，多個(gè)科學(xué)團(tuán)隊(duì)花了約60天的時(shí)間進(jìn)行有關(guān)人體在海底的各項(xiàng)生命體征和精神心理的實(shí)驗(yàn)，為美國(guó)航天事業(yè)提供寶貴的研究資料。之后，世界各國(guó)均陸續(xù)制造出海底居住艙，以此來模擬太空環(huán)境進(jìn)行科研活動(dòng)。其中美國(guó)的寶瓶宮和蘇聯(lián)的“海底生物”尤為先進(jìn)。1986年服役的寶瓶宮甚至被稱為海底宇宙飛船，在它服役的30多個(gè)年頭里，為美國(guó)的航天事業(yè)提供了極大支持。除了地球引力和窗外引人入勝的海底美景與太空不同，寶瓶宮能夠在水下模擬太空中的所有環(huán)境。2013年雅克·庫(kù)斯托的孫子法比安刷新了他爺爺在海底生活時(shí)間的紀(jì)錄，以31天的新紀(jì)錄為當(dāng)時(shí)萬眾矚目。海底生活不僅在科研、工業(yè)領(lǐng)域受到關(guān)注，還是大眾藝術(shù)的寵兒，1977年公映的007系列科幻動(dòng)作電影《諜影海底城》，其設(shè)計(jì)靈感就來源于當(dāng)時(shí)世界上眾多的海底之家。

至今，世界上已有數(shù)以百計(jì)的海底作業(yè)艙，美國(guó)、日本、韓國(guó)，以及中東、西歐各國(guó)，這些發(fā)達(dá)國(guó)家已擁有或正在建造各種半潛式或永久性的海底酒店，讓人們可以體驗(yàn)不同形式的海底生活。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人類或許有機(jī)會(huì)實(shí)現(xiàn)永久居住海洋的夢(mèng)想。