绝非科幻——未来人类将定居海底

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导读: 从远古时期开始,人类就创造着一个个惊人的奇迹,从最初的穴居到今日的高楼林立,人类探索自然征服自然的脚步飞速前进。随着地球环境日益恶劣,探索未来居住领域成为科学家研究的课题,尽管移居太空的设想已为人们所熟知,但许多科学家认为,未来最适宜人类居住的地方是水下! 海底基地的探索与突破 海下建筑预示着人类未来的生存场所将发生巨大的改变与颠覆。但是,水压会对人体造成伤害,每下沉10米,海水的压力就会增加一倍;人在十几米深处就会感觉耳痛,鼻腔痛;在更深的地方,水压足以置人于死地;无人能够



从远古时期开始,人类就创造着一个个惊人的奇迹,从最初的穴居到今日的高楼林立,人类探索自然征服自然的脚步飞速前进。随着地球环境日益恶劣,探索未来居住领域成为科学家研究的课题,尽管移居太空的设想已为人们所熟知,但许多科学家认为,未来最适宜人类居住的地方是水下!



海底基地的探索与突破



海下建筑预示着人类未来的生存场所将发生巨大的改变与颠覆。但是,水压会对人体造成伤害,每下沉10米,海水的压力就会增加一倍;人在十几米深处就会感觉耳痛,鼻腔痛;在更深的地方,水压足以置人于死地;无人能够赤身下潜到几百米的深处。虽然海洋的平均深度约为4000米,但人们只能在海洋表面活动,而4000 米深处的水压几乎是表面压力的400倍。




尽管如此,人们还是借助生活舱实现了在海底生存的愿望。常见的生活舱有周围大气压生活舱与同一大气压生活舱。

通过大气压舱,人们可以在诸如“崔罗布斯”与“海罗波里斯”这样的海底建筑中居住、游玩。

“崔罗布斯”一半在水下,一半在海面,为意大利风卡洛斯·兹玛设计集团建造,是房屋、船只和潜水艇的结合体,无污染的燃料电池使它能够安全在水下“着陆”。沿着它那挂露出水面的螺旋形楼梯,人们可以一直抵达海底的房间。“海罗波里斯”是阿联酋迪拜预计建造的海底酒店,深20米,有220个房间,距海岸线300米,整个项目耗资高达5亿美元,海底建筑面积7.5万平方米。

但无论是停驻在珊瑚礁上的旅游用舱,还是人类永久的居住地,海底栖息必须简单、安全,有自我保护功能。因为海水会腐蚀建筑的结构,海洋生物还会阻塞建筑的管道、通风孔,在外墙上覆盖厚厚的粘液。而且,海下世界变幻莫测,潮涌、湍流、洋流等,都是建筑执行期间所要解决的难题。

另外,海底房屋需要解决空气和淡水的问题,成年人每天呼吸1.1355万升空气,摄入2.5升淡水,因此,足通过再生循环等途径获得能量。其次,还需要处理一份永远不会结束的垃圾清单,其中包括人类每天呼出的二氧化碳,固体或液体排泄物,以及生活垃圾。至于那些长期在深海作业的工作人员,还必须克服幽闭恐怖症和孤独感,正确处理某些机械和自己身体出现的紧急状况。

由于人在海下的深度超过15米后,氧气就会对人体造成伤害,这时就需要呼吸一种特殊的混合气体。返回海面时,如果浮出水面速度过快,氮气还会在人体内形成气泡并堵塞血管,使人患上减压病,很多患减压病的人要么死掉要么残废,因此,患减压病后,必须进入密封舱进行治疗,舱内会重新恢复水下的压力,然后,通过稳步降低压力,把人体内气泡缩小,最终通过氧气排除这些气体。



人类实现探索海底目标的第一步



早在数千年前,人类探索海洋的行动就开始了。19世纪,海底探索先驱查尔斯曾发明一种导管,将新鲜的空气和声音讯号传递到海下几十米的地方,并把它和一个密封的潜水钟连接,用于水下维修和打捞失事船只。查尔斯生于巴哈马首府拿骚, 1912年,查尔斯的儿子约翰·欧内斯特·威廉森在原有装置的基础上,重新设计了一个装有一面很大的漏斗形玻璃窗的观察舱,他将观察舱与潜水钟结合后,用于水下摄影,这就是“摄影球”。摄影球可在海下停留40分钟左右,1916年,威廉森用它拍摄了第一部海底剧情片《海底两万里》。这部影片上映后,风靡一时,让人们进入了一个认识新知的领域。




西尔维娅·威廉森·门罗是约翰·欧内斯特·威廉森的女儿,至今,她仍保存着这个摄影球。它不仅是一个在探索海洋领域中做出巨大贡献的装置,而且,对于门罗来说,它还具有见证成长的特殊意义。摄影球的上面有个大管道与水面相连,门罗出生9周后,她父亲便带着她顺着管道的梯子爬下去,摄影球中的工作人员手递手把她传递到40英尺的海下。之后,她父亲把她捆在他的背上。当时,有很多鲨鱼来回游动,但当时的门罗并不知道这种生物为何物,或许在她幼小的心灵里,只是充满了好奇。后来,她在海洋中睡了一觉,很快,这副童话般的照片被刊登在各类报刊杂志上,记者们都叫她“小船长”。

作为最原始的海底房屋,摄影球让世人对定居海底的可行性充满希望。遗憾的是,这套装置存在一定缺憾,由于空气是通过一个软管开口从海面进入的,并与海平面保持相同的大气压力,因此,如果软管或玻璃一旦破裂,哪怕一个微小的裂缝,只需几秒钟,海洋就会吞噬人们。



第一位水下建筑师打破水下人类生活新记录



20世纪40年代,雅克·库斯托开始利用蛙人设备探索水下王国。雅克·库斯托拍摄了很多海底纪录片,吸引了数百万观众。在他去世后,他的儿子让·米歇尔·库斯托继承了父业。

让·米歇尔·库斯托一直想成为第一个水下建筑师。1962年,他在法国马赛红海岸边,建成了自己的第一个长期海下科研生活舱“康谢夫”。在康谢夫生活舱中,让·米歇尔·库斯托等人创下了水下人类生活的新纪录,5名潜水员在10米深的海下度过了30天时间,另两名潜水员还在海下25米深的地方,生活了整整7天。今天,虽然红海中只遗存着康谢夫II代的残迹,但它仍然昭示着过去的辉煌。

就在让·米歇尔·库斯托进行海下科研的时候,美国海军也开始了在这个领域的探索。在大西洋彼岸的百慕大群岛海域,美国海军建造了“海底实验室”。1964年,4名美国科学家进入实验室,在海下58米处生活了相当长一段时间。

海底生活计划得到了突破性进展。1965年,“海底实验室2号”被投入南加利福尼亚海湾62米深的海底。除了一个17平方米的起居室,里面还配有热水器和冰箱。在这个舒适的环境中,潜水员斯科特·卡朋特连续生活了30天。他在这个看似狭小的空间里,没有受到任何限制,他随心所欲地生活,在床铺上享受美味的食物,收听优雅的音乐,不时翻阅书籍,几乎与陆地上的家没有区别,他唯一遗憾的是,妻子不在身边,否则这个海底之家就更完整了。

至今,斯科特对当时的情形仍然记忆犹新,他记得,当他躺下休息的时候,迷迷糊糊中倾听着暗礁发出的细碎声,或在半梦半醒间,透过床脚的大窗户看着鱼儿游来游去窥视着他,感觉十分不可思议。

但1969年发生的一幕惨剧却导致了海底实验室被搁浅在历史的角落。当时,“海底实验室3号”在加利福尼亚海湾185米深的海底处,突然出现小规模的氮泄露。在进行查修时,一名研究人员被一个有缺陷的校准器夺去了生命。这次重大事故,使得所有工作都被取消。




《海底两万里》中的场景于佛罗里达出现



事故并没有阻止人类探索海底世界的脚步。体积最大、技术先进的海底实验室——“秘鲁渔船”于20世纪70年代出现。它由两个长15米、宽6米的钢质丙烯酸圆柱体组成,生活空间为29平方米,可容纳5个人共同生活。“秘鲁渔船”是研究海洋生命的前哨,在它的周围大气压生活舱内,曾停留过无数科研远征队。

这个研究项目由波多黎各政府和海洋资源开发基金联合负责运作,1976年,由于研究资金耗尽,“秘鲁渔船”回到陆地被拆毁。10年后,几位投资商把它制造成世界上第一个海底旅店——儒勒海底旅店。旅店位于佛罗里达州的基·拉谷,距海岸10米远,底部被牢牢固定,其生活场景十分接近《海底两万里》中的描述。

由于这是一个周围大气压生活舱,舱内的大气压与外面的水压相同,所以,进入旅店的唯一途径是潜水。旅客鱼一般进入旅店后,淡水淋浴首先会把旅客身上的海水冲洗干净;在一流的客房周围,到处都是绚烂的珊瑚礁;从房间里望出去,还可以看见西班牙大帆船残骸的复制品,五彩缤纷的海洋生物漫游在残骸间。

出于安全因素的考虑,旅店在入口处安装了监控摄像头和一个麦克风,以确保进入旅店的人全部登记。旅店的控制中枢在海岸上,控制室里安装着负责旅店内部安全和通讯整套系统。即使有旅店在半夜时分想订餐,也完全可以实现,控制室里的值班人员会尽快提供帮助。



生活舱中曾进行世界上第一例外科手术



在佛罗里达蔚蓝的海湾内,还有一个海下栖息舱——“宝瓶座”。宝瓶座距海岸线5公里,重82吨,长14米,被固定在近20米深的海底,上面则是一个繁茂的珊瑚礁。

迄今为止,宝瓶座已与各种藻类和积垢共同生活了20年。生活舱里有可容纳6人的休息室,有配餐室和食品柜,还有卫生间和工作站,以及与陆地联系的通讯设备。宝瓶座建于1986年,主体由两厘米厚的钢板制成,外层船体上覆有一层一厘米厚的绝缘层。科学家们在这里研究海洋、全球气候变化给海洋带来的影响,以及在未来深海基地将会需要的水下医疗技术。

宝瓶座是一个周围大气压舱,被称做“月池”的舱口向海洋开放,那里的大气压是海洋表面的2.5倍。许多研究项目都在舱体外完成,它最大的好处是,可以自由进出,研究人员可以随时随地潜到海底或是在暗礁上做研究工作。如果研究染员返回水面时,不想花费太长的时间进行减压的话,那么,只能在宝瓶座里待上80分钟。尽管宝瓶座可以通过软管从海面摄取空气,但为了防备万一,每个研究人员都有备用氧气罐。舱里还设有一个叫做眺望台的避难所,有独立的氧气来源。

在宝瓶座上,先后有400名研究人员完成了70多个科学研究项目。但每天他们仍要面临一些琐碎的挑战,比如,他们需要把补给沿着管道拖到湿漉漉的房间里贮存;在狭小的空间里解决个人排泄和卫生问题;忍受脱离阳光和新鲜空气的心理隔绝感……所有这一切,都使这里成为太空旅行模拟试验场。

因为宝瓶座的空间环境与探索太空的环境十分相似,因此,宝瓶座的另一项任务是在水下进行太空紧急医疗演练。

宝瓶座上曾经进行过世界上第一例海底外科手术。梅兰·安瓦里是远程电视外科手术的权威,他在加拿大安大略市圣约瑟夫医院里通过卫星的传送,指导一位潜水员执行手术。这起将小型解剖刀与大型卫星连接到一起的历史事件,可谓人类探索海洋的里程碑事件。



同一大气压环境可克服海底各种挑战



虽然宝瓶座为人类探索海洋创造了非凡的条件,但周围大气压生活舱也许并不是未来人们想象的海底居住点、实验室、度假村、及海底城市的基础。周围大气压生活舱的内部压力与外部海水的压力相同,但越潜往深处,压力就越大,犹如一只倒置的玻璃杯,让人完全暴露在巨大的深海压力下,而且,在返回海面前,潜水员必须经过一个减压过程,而则可以省去这一步骤,因为同一大气压生活舱的压力则与海面上的正常大气压相同。

海底就游弋着成千上万个同一大气压生活舱——潜水艇。但早期的潜水艇大都不安全,对海底世界的探索也是以战争为目的。比如,南北战争时期的“亨利”号潜艇,就曾使3名船员丧命。船员们几周甚至几个月都在挤在充斥着噪音和热气的空间里,生活空间被压缩到一张床那么大,个人隐私像阳光和新鲜空气一样无影无踪,就是最大的潜水艇,也容易让人患上幽闭恐怖症。

1969年,NR-1潜水艇出现,将潜水艇的设计目标推向了更高层次。NR-1潜水艇与凡尔纳笔下“鹦鹉螺”号最为相近。NR-1长约30米,体型较小,下潜深度接近1000米,是“导弹发射”潜水艇和“侦察”潜水艇下潜深度的两倍。从打捞失事战斗机的残骸,到机密的冷战冒险,可以说无所不能。NR-1本身自带的核反应堆还可以提供无限能源,只有在食物告罄时,它才会浮上海面。一般来说,它会在海下至少持续工作21天左右。NR-1充分证明了同一大气压环境能够克服深海生活的各种挑战。

无论是在海下,还是在太空,同一大气压的优点远远大于周围大气压。在距地面300多公里处的国际太空站,就是一个密封的同一大气压生活舱,即使执行一年的任务也不会有任何减压需要。

开发海底城市胜过开发太空领域

“艾德贝尔”号也可以证明同一大气压海底基地存在的可能性。“艾德贝尔”号为现年30岁的卡尔·斯坦利所制。斯坦利曾在“艾德贝尔”号上停留过17个小时,3个球形吊舱的设计完美地消解了深海带来的压力。斯坦利15岁时就建造了他的第一艘潜水艇“海虫”,这艘潜艇被3个国家下潜过550多次。斯坦利本人曾带领游客在加勒比海水中潜水接近1000次,最深可达900米,是那些耗资几亿美元建造的作战潜水艇下潜深度的两倍。

最新的一个水下居住区“温特贝斯阿尔法”,也是同一大气压生活舱,即使下降到3000英尺的海底,人们还是可以像在陆地上一样行动自如。对同一大气压的充分利用,唤起了众多探险家建立海底城市的梦想。许多海洋研究人员都认为,海底城市是最可行的人类未来水下居住模式。

试想一下,在几百米深的海底,伫立着巨大的居住配套设施,人们在同一大气压设施内生活,开着小型潜水艇穿梭在家与工作单位之间,身边往来着各种海洋生物,生命第一次得到圆融贯通。

同一大气压生活舱给科学家们带来大量灵感,美国康涅狄格州大学海洋技术基金会设计出一个先进的海洋基地,人们可以搭乘电梯进入基地内部。其中,垂直运输舱是海床上的科研舱、补给船及航行器的连接纽带。这些自我推进的舱体还可以从主体分离出来,载着科学家到其他地方开展工作。

随着对海底城市研究的深入,科学家还意识到,水下居住区还隐藏着巨大的经济效益,尤其是那些靠近海床散热口的地方。从海床散热口流出的海水温度高达371℃,而出口周围的海水则是4℃,二者之间的温差意味着巨大的动力能源潜能。如果在此建立热量循环发电机的话,可以提供大量电力,还可以种植农作物,吸收二氧化碳,再释放氧气。散热口处的黑烟由高温中溶解的矿物质形成,只要冷却下来,这些矿物质就会自动分离出来,将其通过冷凝系统存放到运料船上运回海面,就可以产生纯金属产品。

人类总是计划离开地球,去往月球和火星修建居住点,但海洋中埋藏的丰富资源是月球上的6倍之多,或许开发、收获海洋深处的富饶物产,建立安全可靠的永久性海底城市是更好的选择。

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