“深海挑战者”之潜水器族谱

发布时间：12年05月29日

编译胡昭阳

北京时间3月26日，詹姆斯·卡梅隆驾“深海挑战者”潜入西太平洋马里亚纳海沟后，成功返回海面

　　3月26日，电影导演、探险家詹姆斯·卡梅隆（James Cameron）成为世界上第一个独自潜入世界最深处的“挑战者深渊”的人。该深渊位于太平洋，关岛西南方62英里处。《泰晤士报》作者威廉·J·布罗德（William J. Broad）是这样描述的：卡梅隆先生发现了一片与世隔绝的不毛之地。

　　在此之前，人类仅有过一次成功深潜马里亚纳海沟的记录。1960年，美国退役海军上校唐·沃尔什（Don Walsh）和瑞士工程师雅克·皮卡德（Jacques Piccard）曾乘坐海军“的里雅斯特号”潜水器完成了这一壮举。

奥古斯特·皮卡德

　　卡梅隆此次的成功是技术的胜利。他的潜水器潜入了水下25 756英尺（约10 898米）的海沟底部，周围水压达到约每平方英寸16 000磅，接近金星表面大气压。

　　当年的“的里雅斯特号”为了抗击如此强烈的水压，使用了近乎蛮力的对策：它用厚钢板加固了球形船体，导致其重量极重，出水时要借助岸上机械拖出。（皮卡德在1960年8月的《国家地理》中曾这样记录：它“看上去更像是一个战俘，而不是海底实验室”。）

“的里雅斯特号”，“深海挑战者”的前辈

　　今天大多数常规潜水器，如深海科学界的主力“阿尔文号”，都使用了较轻的钛金属壳体。但是钛材料的抗压能力最深只能到达水下20 000英尺的地方。在制造“深海挑战者号”潜水器时，以罗恩·阿勒姆（Ron Allum）为首的工程师们将潜水员乘坐的舱室设计成球形，用薄钢板铸造，使其轻巧又坚固。相较之下，圆筒形的船体则需要厚度为前者3倍的钢材。

　　潜水器结构的其他部分则大多是专门设计的抗压泡沫组织，用以提供浮力。“深海挑战者”最终经受住了洋底的重压，只出现了一点小小的技术故障。

　　卡梅隆成功抵达挑战者深渊，使得近一世纪来工程师探寻深海景象的梦想成为现实。历史上，第一个试图做此探险的人是物理学家和发明家奥古斯特·皮卡德（Auguste Piccard），也就是雅克·皮卡德的父亲。20世纪30年代，他乘坐自己设计的热气球，飞到了72 177英尺的高空，成为首个达到如此高度的人类。

　　有人说老皮卡德就是法国漫画《丁丁历险记》中向日葵教授的人物原型。他强烈反对吸烟，蔑视喝酒，不喜欢定制服装，喜欢给自己剪头发。在他的口袋里总装着把计算尺，并声称自己在6小时内就解决了热气球从纽约飞往巴黎时如何穿越平流层的问题。

　　20世纪40年代，奥古斯特·皮卡德的注意力从大气转到了海洋，并制造了FNRS-1潜水器。该潜水器吸取了热气球的灵感，可以自己提供动力。这在当时是一个革命性的成就，潜艇们从此无需再拖着电缆，由水面上的舰艇供给动力了。

　　老皮卡德和儿子一起，终于造出了“的里雅斯特号”。1960年1月23日，雅克·皮卡德和沃尔什进行了世界上第一次对马里亚纳海沟的深潜。两人花了近5个小时，一路吃着“好时”巧克力，降入深渊。皮卡德这样记录海底的景象：“这里有终极的平静，巨大的神秘笼罩四周，鱼类在黑暗中睁着贪婪的双眼。”（卡梅隆则将这里形容为“像月球表面一样荒凉”，一个“完全陌生的世界”。）

　　在欣赏了头顶长有圆眼、一英尺长的鱼和红色的龙虾后，皮卡德和沃尔什卸下“的里雅斯特号”携带的铅球，浮上水面。

　　40年后，另一个热气球驾驶者也将目光投入海洋深处。此人名叫史蒂夫·福塞特（Steve Fossett），是个富有的商品交易商及著名飞行员，世界上唯一一个仅靠飞机和热气球完成了连续环球航行的人。2007年9月，他在一次飞机失事中不幸去世，事故发生前，他正在秘密计划独自潜入挑战者深渊。

　　该计划诞生于2000年初，福斯特接触了海洋工程学家格雷厄姆·霍克斯（Graham Hawkes）。霍克斯拥有在深海探险前沿的工作经验，卡梅隆拍摄电影《深海异形》时使用的就是他设计的潜水器“深海漫游者”。这位出生于英国的工程师已经开始研制新型海底巡航潜水器，并打破了由热气球为原型的设计思路，改为以飞机为原型吸取灵感。

　　霍克斯已经成功进行了三次较浅的试航，其中一次创造了单人潜水至水下1 000英尺的世界记录。“我一直觉得，制造出能完全潜至大洋底部的潜水器的那天，我都该有90岁了，”两年前，他曾这么说，“对一个潜水器工程师来说，水下37 000英尺，是个梦寐以求但又可望不可及的目标。”

　　然而仅仅4年后，霍克斯就和福斯特达成了一项合作协议。霍克斯原本希望像前辈一样，能同时享受自己设计、制造并驾驶潜水器的探险。但福斯特无意复制一次皮卡德·沃尔什类型的两人组合（他曾表示：“我不是乘客类型的人。”）。

　　最终霍克斯重新考虑了自己的立场，两人达成了协议：福斯特将资助潜水器“深水飞行挑战者”的研制，并将独自驾驶它潜入大洋深处，打破人类记录。霍克斯则拥有潜水器的知识产权。该项目在完成前都会处于保密状态。

　　在潜水器的设计中，包围福斯特座位的压力壳是最大的挑战。幸运的是，霍克斯了解到，早在20年前，圣地亚哥国家深潜设施中心的海军科学家杰里·斯塔仕（Jerry Stachiw）已经就此问题展开了秘密研究。当时海军对开发轻型、圆柱形壳体，并能潜入水下20 000英尺之下的无人驾驶舰艇很感兴趣。斯塔仕因此对很多复合材料都做过研究，包括陶瓷、玻璃和碳。霍克斯随即联系了已经退休的斯塔仕，请他担任自己的项目顾问。

　　正当卡梅隆的澳大利亚工程团队秘密研制“深海挑战者”时，福斯特资助的项目组也正在霍克斯位于旧金山湾的车间进行着“深水飞行挑战者”的研制工作。

　　他们发现，中国有一种锂电池与美国特斯拉电动车使用的电池非常相似。他们通过特制的蓝宝石晶体为电动车的翼灯供电。

　　在浮力问题上，霍克斯使用了专门订制的泡沫型材料。他的承包商提供了一种由碳纤维编织的材料，用以制造圆柱形压力壳。最终，2007年5月，潜水器准备就绪，即将迎来它的第一次全深度压力测试。测试地点为宾夕法尼亚大学的应用研究实验室，该实验室也为美国海军提供鱼雷测试（卡梅隆也在这里进行了他的潜水器测试）。

　　“深水飞行挑战者”通过了这次压力测试。壳体抵抗住了模拟马里亚纳海沟底部的水压，但结果并不十全十美：球形玻璃观察窗上出现了一个小裂缝。虽然这是制造上的问题而并非设计的错误，项目还是因此推迟了几个月。然而，在潜水器的首次公开下水几周前的一个上午，福斯特驾驶着一架两座超级迪卡斯龙飞机由内华达州“飞翔的M”农场起飞。他再也没有回来。

　　该潜水器沉寂了几年，之后被维珍集团创始人理查德·布兰森（Richard Branson）再次带回公众面前。它被重新命名为“维珍海洋号”，并且正在准备再次向世界最深处发出挑战。其首席驾驶员克里斯·威尔士（Chris Welsh）上周也参加了卡梅隆在关岛的后援船队伍。其角色类似唐·沃尔什所担任“的里雅斯特号”副驾驶一职。