女探險家計劃造全玻璃深潛器探秘最深洋底

新浪科技訊 北京時間12月11日消息，據英國廣播公司(BBC)報導，如果讓你建造一艘透明的深潛器，並且要求它能夠抵禦最深的深海中巨大的水壓環境，那麼你會選用什麼樣的材料用來建造？探險家西爾維婭·艾爾(Sylvia Earle)給出的答案非常簡單——玻璃。

當西爾維婭· 艾爾乘坐深潛器到達水下數公里的深處，直至馬里亞納海溝的底部，她希望自己能夠看清楚周圍，看清楚這裏生活的神奇生物。她：“作為一個科學家，我想要 看清楚那裏，這是我來到這裏的全部目的。”當在洋底深處停留時，西爾維婭還希望能夠使用某種“洋底吸塵器”來動作輕柔地取獲取這裏的生物樣本。她還希望自 己乘坐的深潛器在移動時能夠悄無聲息，從而避免驚嚇生活在這裏的深海生物們。

她 的這些想法非常大膽，她提出，那些工作於數公里深大洋波濤之下的深潛器應該採用玻璃建造。這樣一來，當她再次潛入深海時，几乎就像是在一個透明的玻璃球 裏。她想象：“當你轉動你的深潛器，那感覺就像是在轉動自己的身體。而如果你只能透過一個小小的窗口或孔洞向外去觀察，你是無法有這樣的感覺的。”

通常來，我們想到玻璃時，第一反應是這是一種脆弱而易碎的材料。但在深海的巨大壓力環境下，玻璃材料將會發生分子層面上的改變，從而使其變成理想的製造材料——甚至好過鋼鐵和鈦合金。艾爾的工程學團隊主管托尼·羅森(Tony Lawson)指出：“對於科學家而言，這是一項重大的解決方案。”不過即便如此，要想真正製造出這樣一種能夠抵禦深海環境的玻璃球體將會面臨獨特的挑戰和危險。

這一項目將是艾爾作為一名全球頂尖海洋生物學家職業生涯的頂峰。她不是抵達深海洋底的第一人：1960年“的裏雅斯特”號深潛器搭載一個探險小組首次抵達馬里亞納海溝底部，而在不久前，美國大導演詹姆斯·卡梅隆也搭載由自己的團隊開發的深潛器“深海挑戰者”號抵達那裏並拍攝了3D影片。而如果艾爾的計劃能夠成功，那麼她將成為世界上首個乘坐玻璃深潛器抵達那裏的人。

駕駛員和科學家

事實上，早在1960年代，美國海軍就曾經考慮過玻璃材質深潛器的設計可能性，但軍方的某些特殊指標讓這一想法被否決了：玻璃不耐爆炸——故事結束。盡管此前也曾經有使用玻璃深潛器向深海水下運送物資的做法，但此前還從未使用這類深潛器進行過載人航行。

從 某種程度上來，艾爾的這種想法所體現的正是早期探險家們的態度和做法，那就是探險家本人會參與整個計劃的全程和各個方面的准備工作。她：“我想全心投 入，讓我的感官處於完全的警戒狀態。這是身處深潛器時應有的狀態，尤其是這是一艘由你自己駕駛的深潛器——我喜歡這個主意：做一名駕駛員，同時也是一名科 學家，享受工程學帶來的所有樂趣，讓我得以抵達深海。”

羅 森承認他們面臨的前景相當艱難。他：“她(指艾爾)催得很緊，希望能製造一台玻璃深潛器。一開始我很猶豫。玻璃是人類最早認識的材料之一，但也是對其認 識最少的材料之一。”然而，當羅森對玻璃材料在高壓環境下的性質進行進一步研究之后，她最終被服了。其中的一點，玻璃的分子結構是雜亂無章的，這一點與 液體有些相像而不是像典型的固體那樣是由規則性的晶體結構組成的。因此當玻璃材料受到來自各個方向的強大外部壓力時——正如在深海環境時會經歷的那樣—— 玻璃材料中的分子會被擠壓而相互靠近並形成更加緊湊的結構。這樣的結果便是一個厚度10~15厘 米的玻璃球結構，其可以承受海洋探索過程中遇到的大部分情況。艾爾：“它一旦破碎，后果將會很嚴重。”它會在水下為你提供保護，在那樣的撞擊中可能會造 成玻璃的破碎。不過羅森指出：“即便如此，破碎的玻璃碎屑也很難從玻璃艇壁上掉落下來，因為壓力環境讓玻璃結構變得極其緊密。而即便玻璃表面發生了破碎並 有玻璃碎屑掉落，玻璃結構主體的強度仍然將足以確保深潛器的安全，不至於整個崩潰。”

完美結構

然 而有些應力因素仍然會讓整件事變得非常危險——尤其是當這種應力來自潛艇玻璃艇壁內部。面臨的挑戰之一是如何設計一種閘門用於艇員進出玻璃潛艇，然而開鑿 這樣的閘門將造成玻璃艇壁內部生應力，這將容易造成開裂發生，由於玻璃與金屬的收縮繫數存在差異，這將造成摩擦和開裂。為此，羅森帶領的團隊仍在努力嘗 試解決這個問題。

當然，要想建造出這樣一個巨大的，足以容納人類艇員的玻璃耐壓球體本身就將充滿挑戰。羅森表示，他們之所以能夠在這方面取得了不錯的進展，很大程度上是得益於人們對大型天文望遠鏡的開發工作。這些大型望遠鏡都需要用到巨大的玻璃鏡面，有些情況下這些玻璃的直徑可以做到10米，當從模具中澆築成型之后要經過長達6個月的冷卻過程，從而確保它們能夠形成完美的結構，而不會生微小的裂紋。而建造艾爾的玻璃深潛器所需要的玻璃結構基本就要用到相同的技術。

到目前為止，科研團隊已經與數家玻璃製造商商討了澆築用於這一深潛器艇身玻璃結構件的可能性。一項方案是一次澆築成型，而另一個方案則是先澆築半球形玻璃模具，隨后對兩個半球進行拼接。

艾爾還需要設計一種特殊的真空裝置，可以用於在洋底直接吸取海洋生物用於研究之用。她：“我還不知道如何製造這樣一種工具，但我知道該如何向工程師們描述這種工具，以便讓他們去設計製造。”

艾 爾的最終目標是讓每一個感興趣的人都能像她一樣能夠體驗駕駛玻璃深潛器深入海底探險的樂趣。她：“我希望能夠一次又一次地前往深海，並且我也希望每一個 人都能擁有這樣的機會——小孩子，其他科學家，當然還有政策制定者們——甚至是詩人和作曲家們，任何對在地球上維持生命的系統——海洋感興趣的人都可以 參加進來。而如果你能抵達世界上最深的深海，這就意味你可以前往任何地方——從技術上，已經沒有什麼可以阻礙你的腳步。”

那麼，乘坐一艘玻璃製造的深潛器深入海底，會讓艾爾感到害怕嗎？她回答：“實際上，乘坐這樣一艘深潛器的風險要遠低於出門乘一輛汽車。當你在高速公路上開車——我想這才是最危險的事！”(晨風)