专家比较航天器深潜器异同 称双方技术互有影响

2008年10月20日14:40  来源:新华网

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虽然深潜器,比如“艾尔文” 号,为我们指明了一条和太空探险完全不同的深海研究的途径,但是两者开始变得越来越相似。(图片由美国伍兹.霍尔海洋科学研究机构提供)
虽然深潜器,比如“艾尔文” 号,为我们指明了一条和太空探险完全不同的深海研究的途径,但是两者开始变得越来越相似。(图片由美国伍兹.霍尔海洋科学研究机构提供)
    深海探险家们经常会把他们的工作和太空探险进行比较。但是很多时候,这种比较是非常肤浅而且带有敌意的,他们总是认为太空探险花费太多。有一种观点在海底探险教材中非常普遍,即人们对海底的了解程度远不如对月球表面的了解程度,或者是到达海底的人比进入太空的人要少的多。 这些比较大多有失公允。因为每年都有数千名水手搭乘各型军用潜艇在海面下穿行;数千名商业潜水员在建设或维修海底输油管道、通信电缆和石油钻塔;数千名潜水爱好者以探寻海底奥秘为乐;数百名科研人员潜入深海进行科学研究。

    另外,还有许多海底机器人在人类无法承受的深度进行探险活动。其实,大部分比较都是出于嫉妒,客气的说,是职业羡慕。因为,美国政府每一年在太空研究方面的投入高达数十亿美元,而在深海研究方面则要少的多。

    其实深海探险和太空探险之间既存在着许多的相同点,同时也有一些明显的不同。人类探寻深海至少比探寻太空早一倍的时间,而且发展思路也大不相同。但是这些差别正逐渐变小,深海研究者和太空研究者彼此越来越相像。更加重要的,深海探险现在能够对太空探险产生巨大影响。

    深入海底的第一步

    1928年,一位美国人,奥蒂斯.巴顿,发明并建造了第一艘球形深海探测装置。该装置通身都用钢铁建造,它可以从一艘水面船舶上通过连接的电缆下潜到海面之下。1930年,巴顿和另一名博物学家威廉.彼博一起乘坐这个球形装置下潜到了距海面245米(803英尺)的深度;1932年,他们又下潜到了923米(3028英尺)的深度——这一纪录直到15年之后才被打破。后来彼博写了一本书《1/2英里之下》,他在书中详细描绘了所见到的奇异的海底生物。这些生物听起来就像是从外星来的,因此很多人怀疑彼博是在撒谎。不过,他并没有撒谎,海底世界对于人类来说就是一个完全不同的另类世界。

    接下来在深海探测技术方面的重要进步就是由瑞士探险家奥古斯特.皮卡德发明的深海潜水器。该潜水器在巴顿的球形深海探测装置上加装了升力和推进装置,看起来比较像一艘粗笨的深海潜艇。如果把巴顿的球形深海探测装置比作水星太空船——功能和机动性非常有限,那么皮卡德的深海潜水器就是双子星太空船。皮卡德在对部分设计进行了一些改进之后,建造了第二艘潜水器并命名为“迪里亚斯特”号。1957年,美国海军购买了“迪里亚斯特”号。1960年,皮卡德的儿子雅科斯和美国海军上尉唐.沃尔什搭乘“迪里亚斯特”号下潜到了马里亚纳海沟的深处,距海面10916米(35813英尺)。之后的二十年中,改进型深海潜水器“迪里亚斯特II”号一直在美国海军中服役。它承担了许多深海探险任务,包括搜寻美国海军失事的“天蝎”号核潜艇的残骸和打捞坠入海底的航天器装置。

    不过最著名的深潜器还是“艾尔文”号,1964年专门为美国海军建造,并由伍兹.霍尔海洋科学研究机构管理使用。“艾尔文”号可以搭乘3名研究人员,并且能够下潜到4500米(14764英尺)的深度。在将近40年的服役生涯中,“艾尔文”号一共有4000多次深潜经历。它找到了美军丢失的氢弹,勘测过海底火山口。另外,它还是第一艘到访过泰坦尼克号沉船的载人潜水器。不过“艾尔文”号曾经发生过一次事故而沉入了海底,幸好没有人员伤亡。过了整整一年之后,它才被打捞上来。

    海底机器人的出现

    尽管海底机器人——其实就是陶式聚光灯和照相机的平台——早在1960年代就已经发明作为军事用途,而且海底机器人也是第一个访问过泰坦尼克号沉船残骸的潜水器,但是直到1980年代,这项技术都没有得到广泛的应用。只是在海洋商业领域,海底机器人技术才得到了飞速发展。比如在检查海上石油钻井平台和海底通信电缆,执行海底打捞任务方面,海底机器人都发挥了非常重要的作用。到了1990年代,海底机器人变得更加复杂,机动性更强,操作更加灵活,而且视频探测能力(高分辨率的视频探测仪)也得到了极大的提高。甚至还为海底机器人配备了“子女”—— 搭载在海底机器人上的一种体积很小的潜水器。当海底机器人下潜到一定深度之后,可以释放这些小型潜水器,让它们探寻一些海底机器人不能到达的狭小区域。现在,海底机器人已经可以下潜到不同的深度进行探测研究,包括那些载人潜水器无法到达的极限深度。不过,海底机器人的技术复杂性并不是仅仅以下潜深度来衡量的,还要看所搭载的探测设备。

    最近几年,研究人员把研发重心放在了不需要人工远程操控的自动潜水器上。比如一种名为“水下滑翔机”的潜水器。虽然它的下潜深度不大,但是它不需要推进系统,上浮和下潜的动力来源于内部球胆。在1980年“迪里亚斯特”号退役之后,美国海军再也没有建造其它深海潜水器,但是依然保持了在深海探测研究领域的领先地位。不过相比之下,很多深海探测方面的技术,早在十几年前,就已经应用于太空研究领域了。

    在过去的十几年间,随着网络化研究技术的发展,太空研究和深海研究两者走的越来越近。我们知道,早期的太空和深海研究主要就是通过局部观测方法,在一段较短的时间里从一片较小的范围内获取测量数据。但是现在,研究人员更加关注于研究系统交互特性,也就是弄清楚各种自然现象之间的复杂联系。地球研究已经发展到了一个全新的时期。大量的卫星围绕着地球运转,不停的搜集海洋、陆地和大气的各项指标数据,然后再用复杂的数学模型进行计算处理。NASA在过去的十年中已经成功的把这项技术扩展到了火星研究方面。NASA发射的多颗火星探测器组成了一个探测网络,该探测网络所能获取的数据要比每个探测器的测量数据全面精确得多。

    相应的,深海研究也发展到了网络化研究时代。现在科研人员在海底、距海底一半深度的位置和海面上都投放了大量的传感器,这些传感器把监测数据传回处理中心,然后研究人员对各种现象之间的联系进行详细分析。不过海洋中各种自然现象的联系比太空中航天器或天体间的联系要复杂的多,因为,海洋研究中还涉及到了生物因素。科学家们知道洋流或海水盐度的微小改变会影响浮游生物的食物供给,从而影响到处于食物链顶端的鲸类的生存,甚至还可能引发气候变化。但是具体机制为何,研究人员并不是非常的清楚。

    人类VS自动探测器

    水下机器人技术的发展花费了非常长的时间。至于说为什么会这样,我们并没有简单的答案。当NASA的探测机器人在月球表面登陆,并且NSA已经能够发射空间探测器飞越金星、火星和木星的时候,海洋科研和商业领域甚至还没有出现水下探测机器人的身影。导致这一情况的部分原因可能是与研究环境有关。NASA和苏联利用机器人进行深空探测的主要原因是那里的环境极其恶劣,要把人类送到那样的地方非常的困难。同样的,机器人广泛的应用于地球研究领域也是因为让人类承担这样的工作会带来过于昂贵的费用,而且技术上也难以实现。此外,几个世界大国之间还存在着太空竞赛,这从客观上一直推动着太空探测技术的发展。最后,人类没有太大的必要进入太空亲自进行科学研究,而只要呆在地面上通过无线电通信技术远程控制探测机器人完成各种研究工作。与其花费大量的财力物力把人类送入太空,还不如做点别的更为有意义的事情。只是有些国家需要借助把人类送入太空插面旗帜或是说几句激动人心的话,显示其政治和经济体制的优越性。不过无论机器人和信息技术再怎么发展,仍然有些研究工作需要人类的直接参与才能完成。但是相比于机器人,人类并不适合执行空间探测任务。
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(责编:宋曦普(实习))
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