奋进的“阿基米德号”

佘毅仁

【极限探索·深海专题之九】

相传古希腊国王召见阿基米德，请他鉴定工匠制作的纯金王冠是否掺假。阿基米德冥思苦想，一筹莫展，直到他用澡盆洗澡时，发现水位上升甚至有水溢出，由此想到通过比较王冠与等重量纯金块入水后的排水量来解决这一难题。阿基米德定律也就这样诞生了。那么，法国为了稳固其海洋研究大国的地位而倾力打造的“阿基米德号”，又会有怎样的传奇故事呢？

新 的 需 求

自1954年“弗恩斯- 3”完成4050米深的科考后，这个深潜器已达到了设计的可承受最大潜深——4000米左右。而这一潜深的确定，主要是因为世界各国公认地球海洋的平均深度约为3800米，而4000米足以在世界上大部分海洋的深处进行探索了。

到了1955年，法国海洋联合研究开发委员会筹划建造新型的高性能深潜器，用来取代“弗恩斯- 3”，因为“弗恩斯- 3”有限的能力严重阻碍了法国人向全世界海洋深处进军的步伐。这也迫使法国当局决定一步到位——新的深潜器必须能适应全世界所有深海环境，哪怕超过4000米深的海沟仅占2%的海洋面积。

然而，这是一项涉及多个学科的系统工程，迫于当时各方面条件的限制，他们准备先将“弗恩斯- 3”的功用发挥到极致。法国深潜科研的金牌组合——乔治·奥特和皮埃尔·韦尔姆当仁不让地担任了这个项目的测试和研发工作。

对海沟的进一步认知

20世纪50年代是全球海洋地理大发现的时代，一大批海洋地理学理论和新发现陆续发表，这和世界各国广泛开展大范围的海洋科考有着直接的关系。特别是以苏联“勇士号”科考船为代表的各国科考船，不仅探明了马里亚纳海沟是海洋的最深处，而且获悉全球超越万米的海沟都在太平洋中，如：最深点11 034米的马里亚纳海沟、最深点10 882米的汤加海沟、最深点10 682米的日本海沟、最深点10 542米的千岛—勘察加海沟、最深点10 497米的菲律宾海沟、最深点10 047米的科马德克海沟。其他大洋虽也有很深的海沟，如最深点9219米的波多黎各海沟（大西洋中），但比起太平洋的海沟来，都稍逊一筹。

海沟是如何形成的呢？地球大陆和海洋都由各大地质板块形成，板块的交融、挤压和冲撞，使得大陆板块和海洋板块之间相互影响。密度较大的海洋板块俯冲到大陆板块的下方，板块间相互作用，营造出沟壑纵生的低洼地带，这种地貌一般呈现出V型结构，这就构成了海沟。

有了对世界海沟分布的更进一步了解，法国人自然不愿意放弃考察深海的良机。自1953年开始，他们将“弗恩斯- 3”用于全世界各大洋的深海科考探索。此后的数年，“弗恩斯- 3”大多在大西洋海域进行深海科考。

1958年，“弗恩斯- 3”来到了日本。日本的地理环境非常特殊，它位于亚欧板块与太平洋板块的交界处。作为岛弧地形，其东侧边缘海洋内存在大量的海沟。日本虽然拥有着深海科考的这种天然地理优势，但是当时却并没有深海科考的能力。因此，法国决定与日本合作。“弗恩斯- 3”在日本周边的海底进行了科考，积累了丰富的深海科考经验。同时，日本的地理学家、物理学家、生物学家，还有新闻记者也登上了“弗恩斯- 3”，体验了一把深海科考。“弗恩斯- 3”的到来，推动了日本深海科技的发展。

同年秋季，法国正式启动了新型深潜器的研发、制造工作，他们不仅提出了一系列严格的技术要求，同时也密切关注着美国“的里雅斯特号”项目的进展，准备与美国一较高下。法国的这一设计制造过程繁复，进展缓慢，直到1961年，他们才把新深潜器制造出来。此时“的里雅斯特号”已经成功探索到地球海洋的最深处。

然而，这一切的努力都是值得的，法国人制造出的这台深潜器，全重达196吨，比“的里雅斯特号”重50吨，是“弗恩斯- 3”全重的2倍有余，堪称轻油浮力源深潜器中的顶峰之作。

这台新深潜器从外形上看，更像一艘船型潜水艇。其球形载人舱不同于“的里雅斯特号”吊装在艇体下方的设计，而是被安置在艇体前下方，并与艇身融合。这台新深潜器体形庞大，只能由支援船拖曳到目标区域后，再进行下潜作业。这样的设计可以减少阻力，以较快的速度拖曳航行，并能提高抵御海面大浪的冲击能力。另外，乘员的出入通道被安排在了载人舱顶部，比起安排在载人舱后方的“的里雅斯特号”，舱内的空间利用率显著提高，可同时容纳3名工作人员。

同时，新深潜器载人舱的性能也使其他对手无法望其项背，其直径达到了2.4米，采用含有稀有金属的合金钢材制造，舱壁厚达15厘米，足以抵御全球海洋任何深度的水压。

相较于“的里雅斯特号”仅有的一个观察窗，新深潜器设计有左、中、右三个并列一排的观察窗，有效改善了目视观察的效果。新深潜器的浮筒结构与“弗恩斯- 3”类似，分为上下两层，拥有大于170立方米的轻质油容积舱。为了提高其使用寿命，水线以下全部涂上了红色的防锈涂料，而水线以上的部分使用极易辨认的柠檬黄色，作为在不同色彩的海水中可通用的识别手段。新深潜器的压载系统则完全参照“的里雅斯特号”的设计，使用电磁铁控制压载铁珠来提供配重。其实，此前法国另有一个团队研制了“水瓶座Ⅰ号”和“水瓶座Ⅱ号”深潜器，其压载系统创新性地使用了液态气体作为浮力源，然而效果并不是很理想。因此，新深潜器的压载系统依旧采用了成熟的技术。

此外，新深潜器采用封闭舱安放电动机和电池为推进系统提供动力，不仅在后方设置推进桨，在浮筒顶部也安装了一个推进桨，这样便可以在水平和垂直操作中获得更多的灵活性。为了提高乘员的舒适性，出入口围壳被设计成全封闭状态，乘员出入深潜器就不会被海水溅成“落汤鸡”了。

最后，新深潜器装备了先进的机械采样设备，方便采集、带回海底的研究样本。这些超前的设计理念，成为日后深潜器设计参考的标杆。鉴于其出类拔萃的性能，以及法国人对于古代科学家的崇敬，这台新深潜器被命名为“阿基米德号”。

游 历 全 球

自1961年7月28日下水起，“阿基米德号”便开始了为期13年，探索全球海沟、海槽的探索历程。至1974年退役时，它共计完成了226次深潜作业。多年来，法国、美国、比利时、日本等多国科学家、工程师搭乘“阿基米德号”进行了各种不同类别的科学探索和考察工作。他们的航迹覆盖太平洋、大西洋的众多海域。出于安全、便捷、经济等多方面的综合考虑，其主要工作区域是太平洋的日本周边海沟、地中海的希腊海槽、大西洋中美洲附近的波多黎各海沟、葡萄牙亚速尔群岛附近的海沟等。

“阿基米德号”的探潜深度从数百米至9560米不等，特别是在1962年和1967年，探索日本附近的海沟时，它连续多次突破9000米。1962年7月25日，由驾驶员奥贝恩、工程师德劳兹和日本生物学家佐佐木忠义共同组成的科考小组，历时约9个小时完成了9560米的深海科考工作。然而，“阿基米德号”最辉煌的功绩不仅仅在其深潜的深度，而是它参与了20世纪70年代国际海洋地理联合科考计划。该计划对地球海洋地质研究有着深远的影响，其中“阿基米德号”功不可没。不仅如此，“阿基米德号”还在生物学研究方面获得了前人难以企及的突破性进展，它发现了众多新物种。法国也由此成为当时除美国以外唯一有能力派遣载人深潜器探索地球海洋最深处的国家。

世道必进，后胜于今。“阿基米德号”服役后不久，国际上对深潜器的发展产生了新思路。人类在成功探索地球海洋最深处后，逐渐转向探索海洋中更为广袤的其他深度层次……