险中求胜：人类首次万米深潜

姜森

1960年1月20日，在水下9000米深处，他们听到深潜器观察窗的外层玻璃碎裂的声音。死神正在逼近，而如果这个时候放弃，即宣告人类首次冲击万米深海的行动失败。由于对自己设计的深潜器充满信心，主导这次行动的小皮卡德决定险中求胜……

奥古斯特和他设计的飞行器

6月22日，美国海岸警卫队证实，此前失踪的“泰坦号”深潜器已在水下解体，5名乘客全部遇难——美国海洋之门公司组织的这次深海探险活动遭遇惨痛失败。早在60多年前，人类就首次实现了万米深潜。皮卡德父子设计制造了深潜器，并亲自操控一次次刷新下潜深度纪录，从而成为载人深潜领域的传奇人物。

“平流层的哥伦布”

1884年，奥古斯特·皮卡德和孪生弟弟吉恩·皮卡德（后来成为热气球工程专家）出生。1910年，奥古斯特在瑞士苏黎世联邦理工学院拿到机械工程学位。他与爱因斯坦是校友，后来成为好友。在不到30岁时，奥古斯特当上物理学教授，不仅课讲得好，还有一手绝活：能一只手画图形，另一只手写讲义。他还有不少发明，包括精准的地震仪和放射性物质检测仪。

1922年，小有名气的奥古斯特接受比利时布鲁塞尔自由大学的聘请前往任教。醉心于物理学和机械工程的他很快引起关注。比利时著名漫画家埃尔热以奥古斯特为原型，创作了《丁丁历险记》中的人物卡尔库鲁斯教授，这让奥古斯特的名声更大了。

奥古斯特不仅是一位科学家，还是一位探险家。传统的吊篮式气球，最大的问题就是无法应对高空的寒冷和缺氧。奥古斯特认为，密封的舱体能突破载人气球的飞行高度极限。他设计了一款封闭的铝制球形舱体，悬挂在气球下方，目标是挑战1.5万米以上的平流层。他以比利时国家科研基金会的缩写将这款飞行器命名为“弗恩斯号”（FNRS）。

1931年5月27日，奥古斯特和助手基普费尔操控“弗恩斯号”从巴塞尔升空，最终升到距离地面15781米的平流层——他们成为世界上首次进入平流层的人。奥古斯特想在高空捕捉并测定宇宙射线，为好友爱因斯坦的理论提供依据。

这次高空飞行看似一切顺利，奥古斯特觉得已经足够高了，于是想放掉部分氢气降低高度。孰料，控制氢气排放的绳子卡住了，他尝试了几次，结果绳子断了！他们失去了对气球的控制，开始在平流层“流浪”。舱内先是异常闷热，后来又变得寒冷。好在氧气足够，随着气球内的氢气慢慢泄漏，他们开始缓缓下降。

在预定的降落地点，人们迟迟不见气球的踪影，纷纷朝天空张望。当时载人气球飞行高度世界纪录（10500米）保持者、德国教授阿瑟·本森对媒体表示：可能发生了“最糟糕的情况”，舱内氧气系统出故障，奥古斯特和助手已經死亡！

另一边，奥古斯特和助手正在经历惊险的降落。气球的下降速度越来越快，撞上了阿尔卑斯山的冰川，弹跳了几次，最终停在一片雪地上。这次“迫降”是成功的，两人毫发无伤。

奥古斯特受到了英雄般的欢迎，媒体冠以“平流层的哥伦布”称号，把他与发现新大陆的航海家相提并论。1931年，奥古斯特在当时畅销的科学杂志《流行科学》上发表论文，描述了他在平流层观察到的“世界的形状”——大地看上去像一个圆盘，其四周向上翘起……

奥古斯特最大的成就，是开启了极限探险的“密封舱道路”，推动了航空乃至航天飞行器的发展。美国航空航天局（NASA）认为，奥古斯特设计的舱体实际上是全球最早的载人飞船。

“上天”之后又“入海”

因平流层飞行闻名遐迩的奥古斯特并未止步，继续痴迷于极端环境探险。那时还没有深海摄影和摄像技术，人们对深海生物几乎一无所知。对海洋生物颇感兴趣的奥古斯特不禁有了这样的思考：怎样才能把人类送到深海探险呢？密封舱能否应付深海的水压？

于是，奥古斯特重新出发，设计出全球首艘载人深潜器“弗恩斯2号”——对奥古斯特而言，密封舱的设计是一脉相承的，在飞上高空之后不久，他打算凭借自己设计的密封舱潜入深海。

第二次世界大战令奥古斯特的探险计划搁置了，“弗恩斯2号”只停留在模型阶段。二战结束后，奥古斯特在比利时国家科研基金会的资助下，建造了新的“水下气球”——“弗恩斯3号”深潜器。其载人舱是一个直径为2米的纯钢制球体。

“的里雅斯特号”，下部球体为载人舱

工人在冰川上运送奥古斯特设计的密封舱

这里需要说明的是，深潜器载人舱的壳体采用一种材料制造，安全性能够得到保证。发生事故的“泰坦号”由钛和复合碳纤维组合制成。从结构工程的角度看，这是违反常规的。在深海环境中，钛和碳纤维是有着巨大差异性的材料。钛是有弹性的，可适应更大范围的压力，在恢复到常规大气压后，不会留下任何可测量的永久应变（或称“塑性应变”）。它会收缩以适应压力，并在压力减轻时重新膨胀。而碳纤维复合材料则硬得多，不具备钛的弹性。由于材料之间的差异，壳体的完整性会出现某种程度的缺失。复合材料可能出现“分层”，导致增强层分离。这存在隐患——水下压力可能引发瞬间内爆。

“弗恩斯3号”的载人舱内除了安装控制仪器外，仅能挤下两人。一个装有2.8万加仑汽油的油箱与载人舱相连，作为深潜器的动力来源。与载人舱相连的还有水箱和被电磁力吸附的铁块。深潜器的水箱吸入海水即可增加重量实现下潜；排出海水可上浮，而抛掉铁块可实现快速上浮。

1948年11月3日，“弗恩斯3号”进行了载人潜水测试。奥古斯特与助手英纳德操控深潜器潜到水下26米处。他们非常谨慎地停在这一深度，在证实所有控制系统运转正常后，就浮出了水面。

“弗恩斯3号”配有遥控装置。第二次测试采用无人化操作，深潜器下潜到1370米。当它浮出水面时，奥古斯特发现其外壳变形，载人舱有进水，这说明壳体的抗压性和密封性都有待改进。尽管如此，奥古斯特的测试仍使人类向深海探索开启了新纪元。

1951年，奥古斯特带着儿子小皮卡德来到意大利港口城市的里雅斯特，设计建造了新的深潜器。这艘深潜器长15.1米，宽3.5米，可载三人。皮卡德父子将它命名为“的里雅斯特号”。

1953年的一天，皮卡德父子操控“的里雅斯特号”潜入1088米深的海中。随后在第勒尼安海，皮卡德父子操控深潜器下潜到3048米，又一次创下人类深海潜水纪录。同年9月，“的里雅斯特号”第三次载着皮卡德父子，在地中海下潜到3150米。

1955年，美国海洋科学家乘坐“的里雅斯特号”遨游海底，从而开启了皮卡德父子与美国的合作。1958年，他们将“的里雅斯特”号卖给美国海军作为研究之用。其后，皮卡德父子作为机械工程顾问，指导美国海军从德国购置了一种抗压性极强的克虏伯球体，用于建造新型“的里雅斯特号”深潜器。1958年，新“的里雅斯特号”首次试潜就抵达5600米的深度；第二年潜到7315米的深海。

与死神擦肩

1960年，皮卡德父子认为时机成熟，可以向万米深海發起冲击了。他们的目标是马里亚纳海沟，那是已知的地球海洋最深处，水压极高，瞬间可压扁一辆汽车，而且温度极低、氧气匮乏、漆黑无光。“的里雅斯特号”深潜器是奥古斯特·皮卡德半生的心血，他已经76岁了，身体状况不允许他进入深海探险。于是，他把重任交到了儿子肩上。

1960年1月20日，海面上涛声如雷，海浪有四五米高，似乎预示着这次探险不会一帆风顺。当日7时，小皮卡德和助手沃尔什操控“的里雅斯特号”按计划入水。很快，他们眼前一片黑暗——海面200米以下就完全看不到阳光了。过了一会，深潜器周围出现瑰丽奇幻的光芒，那是水母发出的光，映得海水绚丽多彩。“它们真像可爱的小精灵！”沃尔什惊喜地说。“这是我们的精灵护航队。”小皮卡德很幽默。接下来，他们在水下3000米处看到了发光的浮游生物；在水下7000米处，一种身体薄如纸片的透明的鱼从深潜器旁游过……

就在小皮卡德和沃尔什观赏深海奇景的时候，危险悄悄逼近。当深潜器到达9000米深度时，两人突然听到刺耳的碎裂声——深潜器观察窗外层的钢化玻璃经受不住海水的高压，出现裂痕。正如事后媒体所描述的那样：“生命和死神之间原本隔着两道屏障，现在只剩下一道。深潜器被海水推搡着，就像巨浪中的一片树叶。”

小皮卡德明白，一旦内层玻璃破裂，他们瞬间就会被海水压碎。这可以说是他有生以来面临的最危险的时刻。如果现在上浮返航，那么就意味着冲击万米深海的尝试失败了。

仔细检查后，小皮卡德淡定地说：“意料之中，外层玻璃就是做这个用的。我们继续下潜！”沃尔什没有表示反对，因为他对皮卡德父子和他们设计的深潜器很有信心。

“的里雅斯特号”深潜器终于突破1万米深度，创造了人类深潜的新纪录。就在这时，伴随着剧烈的摇晃，小皮卡德和沃尔什听到了“咚咚”的敲击声，而且很有规律，就像有人在敲门。他们试图查看是什么东西在敲击深潜器的外壳，可是外面漆黑一片，探照灯的照射范围极为有限。两人看了许久，毫无发现。这时，他们看到一条大比目鱼，至少有30厘米长。没想到这里还有生命的存在！两人心中的恐惧感减轻了不少。

在下潜近5个小时后，他们感受到深潜器撞击海底产生的震动，激起的海底泥如同奶油般浮动，粘在观察窗外层的玻璃上。

海底的温度极低，小皮卡德和沃尔什冻得发抖，通过吃巧克力棒补充能量。他们忙着观察海底地貌并进行记录。可惜观察窗有些模糊，看不清太多的东西。这是另一个世界——孤寂、广漠、寒冷，像是到了其他星球。

海底的压力是水面上的1000倍，观察窗外层玻璃的裂痕有扩大的趋势。小皮卡德不敢停留太久，于20分钟后启程返航。当日17时，“的里雅斯特号”浮出水面，接应他们的美国海军见证了这一历史时刻。

后经测定，从海面到海底，“的里雅斯特号”总共用时4小时43分。其下潜最深处为10916米，即马里亚纳海沟的深度。小皮卡德实现了父亲和他的梦想，他们也成为载人深潜领域的传奇人物。

20世纪60年代，美国海军对“的里亚斯特号”进行了多项改进：增设储油器，利用比水轻的汽油控制深潜器的浮沉；用铁砂替代铁块，从而更精确地控制深潜器所处的深度；改进蓄电池和电动机，保证螺旋桨、舵和其他机动装置高效运转。此后，这种深潜器成为美国研究人员的“深水电梯”。

编辑：姚志刚   winter-yao@163.com