利其器 善其事

佘毅仁

極限探索·深海專題之十五

20世紀60年代，人類已跨出快速了解海洋的步伐。為了突破人類探索深海所遇到的障礙，美法兩國從裝備研制的角度出發，通過對潛艇的開發研制，達到了探索深海技術的新高度。尤其是美國，在當時擁有了大幅領先于世界其他各國的裝備優勢。本文將重點介紹美國潛艇——探索深海的故事。

潛艇的誕生

早在15世紀下半葉，意大利著名的藝術家、科學家達·芬奇就創造性地設計出能在“水下航行的船只”，這便是潛艇的雛形。這種船非常滑稽，船體是鏤空的，靠坐在內部的船員劃槳提供動力。為了解決鏤空船會下沉的問題，達·芬奇在船架上設計了氣囊，希望通過氣囊的浮力保持船體穩定，并在船尾設兩個尾舵，分別控制升降和方向。船的潛深大約剛好能讓水面沒過整個船，船員需要穿包著全身的防水服和達·芬奇發明的水下呼吸裝置，以配合船的運行。當然，這艘水下船只是停留在設計階段，并未實際制造。

到了1624年，荷蘭發明家科涅列斯·德瑞貝爾設計制造出了世界上第一艘潛艇——木板船身，外部用皮革包裹接縫處來實現密封，并將船身涂抹黃油防水；船內有若干個氣囊，氣囊進水后船下潛，排水后上浮；人力劃槳驅動船在水下前行。此船潛深5米左右。相傳當時的英國國王還親自登船體驗。

核動力嶄露頭角

19世紀下半葉，隨著蒸汽機和機械化的快速普及，潛艇制造技術得以高速發展。1863年，法國建成了以蒸汽機為動力的潛艇。使用蒸汽機，不僅占用空間大，穩定性也差，工作時還需要消耗大量的空氣。可見蒸汽機不是潛艇的理想動力源。1881年，美國設計師約翰·霍蘭制造出世界上第一艘以柴油內燃機為動力的潛艇。1883年，俄國工程師德維爾捷斯基首創出使用蓄電池驅動的電動潛艇，其意義不亞于現代“特斯拉”電動汽車的開發。隨后，霍蘭改進了自己潛艇的動力設計，采用以輕油內燃機推動潛艇水面前行、以蓄電池提供潛艇水下動力的雙推進系統。這款潛艇也成為近代常規動力潛艇的標準。當時的潛艇設計，考慮的是打擊敵方艦船的軍事用途，而非探索和科考。

第二次世界大戰期間，潛艇的數量與使用均得以迅猛發展，但動力結構卻與霍蘭的設計原理別無二致。

不過，在那個戰爭年代，這種常規動力潛艇在運用上是存在顯著缺陷的。它們通常在夜晚浮上水面，發動內燃機為蓄電池充電，而白天為了躲避或準備攻擊敵方，則潛入水下靠蓄電池驅動前行。然而，由于需要長時間地暴露在水面上，它們不僅會受到大風巨浪等惡劣天氣的影響，而且被敵方攻擊的危險更是大大增加。事實上，到了二戰后期，隨著聲吶和雷達技術突飛猛進的發展，這類潛艇的軍事優勢不再，處境亦變得尤為艱難。蓄電池有限的電力，往往使其不得不隨著海流的流向順勢緩慢巡航，以最大程度地提高航程。到了交戰時，慢吞吞地潛航只會被敵方殲滅，而全速前進又會因短時間內耗盡電力而導致全艇癱瘓。更何況，內燃機和蓄電池大面積地占用了艇內的寶貴空間；艇內空氣循環系統亦十分糟糕，密封的環境中充斥著人的汗味、機油味等各種難聞的氣味，這難免會影響艇員的戰斗力。

常規動力潛艇的致命缺陷迫使工程設計師們努力革新，新的動力源備受期待。二戰結束后，核裂變技術的出現為潛艇的動力源提供了新思路，潛艇無需再經歷不斷浮上水面讓內燃機做功轉為電力這樣復雜的過程了，核動力潛艇躍上舞臺。

暢游北冰洋

1952年，美國海軍開始建造人類歷史上第一艘核動力潛艇。在開工儀式上，美國總統杜魯門稱“這個全球第一的潛艇使用了與太陽相同的原子能動力”。由此，人類利用核動力作為船用動力源的時代拉開了序幕。而這艘具有劃時代意義的潛艇被命名為“鸚鵡螺號”，這是個光榮的名稱——著名科幻小說《海底兩萬里》故事就是圍繞著一艘名叫“鸚鵡螺號”的潛艇展開的。美國海軍希望新的核動力潛艇“鸚鵡螺號”能夠引領時代走向新紀元。

1954年“鸚鵡螺號”制造完成。這艘潛艇外形上雖然還帶有些許傳統船型潛艇的設計風格，但符合流體力學的弧形艇身和全封閉的指揮塔，表明該潛艇已向現代潛艇過渡。當然，“鸚鵡螺號”的進步遠不止這些。它的新型核動力裝置的體積僅為傳統潛艇動力裝置的一半左右，剩下的寶貴空間可以用來改善艇員的生活質量。該核動力裝置的原理是核反應堆發熱，加熱水蒸氣，然后帶動蒸汽輪機工作，再發電儲能為全艇提供電力，這樣不斷循環往復形成動力閉環。這直接改善了空氣循環系統，艇內不僅像空調一樣可以調溫，而且消除了難聞的味道。另外，潛艇的自持力大大提高，一次出航至少能堅持50天；反應堆幾年才需加一次燃料；艇員除了值班站崗，其他時間可以放松休閑，人居環境大大改善。

1957年8月，“鸚鵡螺號”出發遠征北極，可因為設備出現問題，只得返航。之后整裝再發，于1958年8月3日順利抵達北極，成為人類第一艘到達北極點的船只。后來它又以潛航的方式穿越北極海域回到美國本土的基地，順利完成遠征任務。這次任務的科考意義遠大于軍事意義。航行中還經歷了羅盤失靈，設備撞擊損壞，甚至在行進中差點被卡在冰山和海底之間等驚險的事件，但這些危險都被艇員們英勇機智地排除了。它最終實現在北冰洋中暢游，為人類了解和研究北冰洋提供了極為珍貴的資料。同時，它創造了很多關于核潛艇的世界紀錄。比如，節能之最——1957年，它的航行里程已超過62 000海里（1海里=1852米），僅消耗了幾千克濃縮鈾，如果換成常規潛艇所需能耗的燃油，將裝滿超過3千米長的油罐列車；潛航之最——它創造了潛艇連續潛航時間最長的世界紀錄。

“鸚鵡螺號”于1980年正式退役，如今已被改裝為潛艇歷史博物館，以紀念它在人類海洋探索史上創造的光輝成績。

小身材，大能力

自“鸚鵡螺號”后，美國開始大量制造核潛艇，核動力技術也日臻完善。早在1960年，“鸚鵡螺號”之父——美國海軍海曼·利科弗將軍就開始設計能在中深度作業的核動力科研探索用潛艇。鑒于此前美軍發生的一系列嚴重海洋事故，美國開始意識到對事故海域搜索及海底地形勘察分析的緊迫性。1969年美國海軍第一艘非攻擊用的核動力潛艇——“NR-1號”就此誕生。恰如它這別具一格的名字，這艘潛艇非比尋常。它的體積只有現代攻擊核潛艇的1/8左右，是當時世界上最小巧的核動力潛艇。同時，作為當時美國海軍各種新型裝備的實驗平臺，它裝備了操作性不亞于“阿爾文號”和“阿魯米納號”的機械手、切割器、儲物欄。不僅如此，它還裝備了具有跨時代意義的高敏感度攝像機、彩色照相機和地形測繪與照明設備，以及最新型的聲吶。各種可視、聲學記錄設備以及通信系統更是一應俱全。該潛艇的后半部分采用的是新型的低功率壓水堆和渦輪發電機。但它的自持力受限于艇內的小空間，艇員生活用的循環氧氣、淡水和食品需要補給，7名艇員只能在水下不間斷工作一個月左右。艇員在完成工作之余，除了休息，飲食當然是十分重要的。該艇雖因空間小而取消了廚房，但配備有冰箱和加熱爐，艇員還是可以美美地吃到華夫餅、土豆泥和雞肉卷餅等熱食的。

別看“NR-1號”體形小，能力卻稱得上卓越。核動力為它帶來的優勢非常明顯，幾乎同一時期的“阿魯米納號”最長只有不到2天的持續工作能力。“NR-1號”運用高性能鋼材作為艇體，其極限工作深度達到了近1000米。只有蘇聯的685型和705型核潛艇能勉強達到這樣的深度。即使是美國，至今也沒有一艘現役核動力潛艇在潛深方面能與之比肩。“NR-1號”特殊的工作定位，使其在結構上與其他潛艇不同。在它的指揮塔前部下方有一個半球形的工作艙，艇員可在此通過觀察窗操作機械手來獲取標的物。

另外，設計者還腦洞大開地為該潛艇裝上了2組充滿酒精的橡膠輪胎，使它可以像吉普車一樣在崎嶇不平的海底平穩行進。不僅如此，該潛艇還裝有靈活的推進器，使它能像飛機一樣在海中完成懸停、平移等動作，以及進行任意自由度的游弋。“NR-1號”極為優秀的能力，亦使得美國海軍將其長期用于搜尋探索、地質調查、海洋研究等工作。比如，1976年打撈墜落海底的F-14戰斗機和先進的“火鳳”遠程導彈；1986年參與調查“挑戰者號”航天飛機事故。在惡劣海況下，“NR-1號”核潛艇也能彰顯其優勢，完成其他船只所無法完成的復雜任務，立下赫赫“戰功”。

人類通過各種途徑探索海洋的嘗試從未停止。隨著時間的推移，國際海洋事務合作和世界各國海洋事業不斷迅速發展，并呈現出百花齊放的喜人態勢……endprint