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日本“海沟”号深海探测器的失踪之谜

  近年来,各国科学家竞相进行太空探索。但一个不可否认的事实是,人类在热衷研究其他星球的同时,对地球本身仍缺乏足够的认识。比如,对我们所居住的地球上的海洋来说,正如一位美国海洋生物学家所说,“我们关于海底的知识还不如对火星的多”。星际探索短期内可能不会给人类带来实质性的好处,而深海中蕴藏的丰富资源却能尽早为人类造福。在海底及海洋中,蕴藏着极其丰富的生物资源及6000亿亿吨的矿产资源。海底锰的藏量是陆地的68倍,铜的藏量为22倍,镍为274倍,制造核弹的铀的储藏量高达40亿吨,是陆地上的2000倍。海洋还是一个无比巨大的能源库,全世界海洋中储存着2800亿吨石油,近140亿立方米的天然气。因此,洋底的探测和太空探测类似,同样具有极强的吸引力、挑战性。

  众所周知,海底世界不仅压力非常大,而且伸手不见五指,环境非常恶劣。不论是沉船打捞、海上救生、光缆铺设,还是资源勘探和开采,一般的设备很难完成。于是人们将目光集中到了机器人身上,希望通过机器人来解开大海之迷,为人类开拓更广阔的生存空间。

日本在海洋探索方面走在了各国的前列

  日本海洋科学技术中心成立于1971年,30年来它走过了3个发展阶段。日本在20世纪70年代初设立这所科研机构的目的在于开发海洋大陆架资源。它通过实施“海洋计划”开发出了可在300米的深海的高水压、黑暗和低温等严峻条件下进行作业的技术以及潜水技术和潜水系统等。80年代,为展开对深海及海洋微生物的研究,它研制了有人潜水考察船“深海2000”号、海中作业实验船“海洋”号、3000米级无人潜水器“海豚3K”号等。到90年代,它开始在世界范围内展开对海洋的全面考察和研究,为此建造了6500米级潜水考察船“深海6500”号、深海考察船“海岭”号、万米级无人潜水器“海沟”号、海洋地球考察船“未来”号、深海巡航探测器“浦岛”号,最新研制的工具是远程航行型自律无人潜水器“AUV”等。

  1998年,日本海洋科学技术中心制定了新的“海洋开发长期计划”,提出“进一步了解地球”的目标,并设定了五大研究领域:揭示海洋和气候的变化机制、调查海洋海底的动态、探索海洋生态系、解析地球系统及研究新的海洋开发技术等。其中提出,21世纪的重要研究目标之一就是“探索地球生命的起源”。为此,海洋科学技术中心还启动了“深海生态环境”和“深海地球钻探计划”两个研究项目。

海沟”号无人驾驶深海探测器

  “海沟”号无人驾驶深海探测器就是在这样的背景下研发出来的。1986年,日本海洋科技中心开始研制“海沟”号无人驾驶潜艇,于1990年完成设计并开始制造。“海沟”号长3米,重5.6吨,耗资1500万美元。它是缆控式水下机器人,上面装备有复杂的摄像机、声呐和一对采集海底样品的机械手,是世界上惟一下潜深度达到7000米的探测器。

  “海沟”号是人类科技的结晶,要知道,在海洋中,每下潜100米就增加10个大气压,这就要求机器人上的每一个部件都必须能承受住这么大的压力而不变形、不破坏。10000米洋底的大气压能将几毫米厚的钢板容器会像鸡蛋壳一样压碎。而对于浮力材料,不仅要求它能承受住这么大的压力,而且要求它的渗水率极低,以保证其密度不变,否则机器人就会沉入海底。在高压环境下,耐高水压的动态密封结构和技术也是水下机器人的一项关键技术。机器人上的任何一个密封的电气设备、连接线缆和插件都不能有丝毫渗漏,否则会导致整个部件甚至整个电控系统的毁灭。

  由于无线电波在水中的衰减太快,所以在水中不能使用无线电通信、无线电导航及无线电定位,因而,声波是唯一可用的通信方法。在海水中声的传递速度为1500米/秒,要由母船达到10000米以下的海底需要7秒钟的时间。如果真的遇到紧急情况,如前面发现一块大石头,要想通过声波遥控实现避障,几乎是不可能的,等上面的控制指令到达机器人时,机器人也许早已焦头烂额。因而“海沟”号与母船之间采用光缆通信。由母船发出的信号以及由“海沟”摄像机拍摄到的实时图像信号均可通过光缆传输,操作人员可观察监视器上的图像,在母船上对“海沟”号进行操作。

  “海沟”号创下潜水世界纪录的是马里亚纳海沟。马里亚纳海沟是世界上海洋中最深的海沟,马里亚纳海沟的最深处叫“挑战者海渊”,它的名字是为了纪念发现它的英国“挑战者8号”船而得名的。那么挑战者海渊究竟有多深呢?1951年挑战者8号探测出的深度为10836米;1957年前苏联的Vityaz号船利用声波反射装置测量的深度为11034米;1960年美国的载人潜水器“的里亚斯特号”成功地到达挑战者海渊的海底,利用铅锤测量得到的深度为10912米;1995年3月日本的“海沟”号潜水器测得的深度为10911.4米。

  日本海洋科技中心原来打算于1992年夏天使“海沟”号下潜到马里亚纳海沟,但由于它的脐带缆碰上了暗礁,不得不停止该计划。1994年的再次实验又以失败告终。1995年3月24日上午7时54分,“海沟”号由母船尾部的吊车吊起放入水中,12000米长的一次缆以人步行的速度缓缓放向海底,经过三个半小时,潜水器到达查林杰海渊的底部。这时测深表的水深值是10903.3米,修正水深为10911.4米,“海沟”号创造了事实上的世界潜深记录。

  此前的世界记录是由“的里亚斯特”号在1960年创造的,潜深为10912米,由于当时的测量技术不发达,实际深度没有这么深。“海沟”号的潜水深度实际上比“的里亚斯特”号深了15米。“海沟”号还进行了试样采集及拍摄等考察活动,并用机械手将一块书有“海沟”字样的纪念碑树立在海底上。创造了世界纪录的“海沟”号以后每当日本遇到大事时它总要行动,比如说它协助打捞坠入太平洋的日本火箭。2001年,美国潜艇将日本的海洋教学船撞入夏威夷海底后,又是它出动才确定了日本船的位置。因此,“海沟”号成了日本人的骄傲。

海沟”号深海探测器的失踪过程

  2003年5月29日,日本科学家利用“海沟”号在日本高知县东南大约130公里左右的海域进行海底调查作业,当时“海沟”号的下潜深度为4673米。由于当年的4号台风已经开始接近这一海域,操作人员当天下午1时29分提前结束调查作业。但是在回收“海沟”号时,工作人员发现不知何原因“海沟”号已无法回到母船的发射架中。1分钟后,海面控制船与“海沟”号的光缆通信和高达3000伏的电力供应突然中断,控制船不得不采取紧急措施。

  当天下午4时17分,控制船的卷扬机只回收到了“海沟”号的母船发射架,“海沟”号则因电缆断裂而不知去向。操作人员大吃一惊,连续用方位测定器向“海沟”号发射了3次信号,但控制船没有接收到“海沟”号的任何信号。“海沟”号上搭载的电波发射器可以连续工作240小时,而电波发射器的发射范围仅在4公里左右。当时由于台风已经接近该海域,控制船上的操作人员推测认为,“海沟”号没有反应,可能是它受海浪冲击与控制船距离已经超过了4公里的范围。

  事件发生后,日本海洋科学界和日本政府为之震惊,他们决定先采取密而不宣的方式进行搜索与救援,希望能找到“海沟号”的下落。然而,一个月过去了,“海沟号”仍是杳无音讯。此后,日本海洋科学技术中心决心找回“海沟”号,整整一个月,日本海洋科学家和日本政府官员都希望会有奇迹发生――5月29日在太平洋神秘失踪的无人驾驶潜艇“海沟号”能神秘地自动浮出水面,或者在大海深处向母船发出联络讯号。然而,一个月过去了,奇迹没有发生,“海沟号”无声无息地消失在茫茫大海深处。

  直至当年6月30日,日本方面才向外界公布了“海沟”号失踪的消息。日本海洋科学技术中心于当年7月4日开会研究后认为,在大片海域中即使动用声呐仪也不可能找到久已失去联系的“海沟”号,于是宣告搜索结束。“海沟”号失踪使不少科学家痛心不已。对日本的深海科研来说,这次的损失无法估量。一些科学家甚至将“海沟”号比作航天界的“哥伦比亚”号。他们认为,这个价值5000万美元的探测器是独一无二的,它的失踪对科学研究是一个重大损失。

海沟”号神秘失踪的几个猜想

  对于“海沟号”神秘失踪的猜测,日本方面有诸多的猜测。

  一是铨链鬼使神差地断了,无人驾驶潜艇脱离了母船。不过,令日本科学家们大惑不解的是,从铨链断口来看,居然像是被人干净利落地“解开”了似的,这一现象科学家暂时无法解释,只能用巧合来说事。

  二是“海沟号”在海床上行进的时候突然陷入深沟,铨链因无法承受猛然下坠之重而断裂,无人驾驶潜艇因此坠入海底深处,并且砸坏了讯号设备。

  三是有人盗走了“海沟号”。有传言说,在“海沟号”探测期间,有神秘大型水下物体在该水域活动,可能是垂涎“海沟号”技术的某方将其盗走了。不过,这种猜测显然荒唐,因为像“海沟号”这样的深海探测潜艇是世界海洋科学共有的科考平台,任何人拿走后也没法公开使用。另外,冷战结束后,应该说没有“敌对势力”对这样的无人驾驶潜艇下手。

日本在海洋探索方面没有停止脚步

  “海沟号”深海探测器的失踪海洋科学研究是一个巨大的损失,美国国家海洋和大气局深水研究项目负责人摩尔也表示,这令人非常遗憾,是科学界的重大损失。尽管如此,为了进一步探索地球生命的起源,日本科学家没有停止探索海洋的脚步。2000年8月,日本海洋科学技术中心使用深海考察船“海岭”号又在印度洋的中央海岭、东南海岭和西南海岭的交接处(南纬25°19′10〃、东经70°2′24〃,水深2420米)发现了热水喷出孔生物群落,共有20多种生物,其中许多都是第一次发现。

  从2003年起,与美国联合实施“统一国际深海地球勘探计划(IODP)”,为此,日本建造了“地球”号地球深部勘探船,这条船长210米,宽38米,高116米,深16.2米,吃水9.6米,排水量约6万吨,船员150名,能够从海底向下钻探达到5公里~7公里(这是地壳到地幔的最短距离)处的地幔。

  为了配合实施这一国际性研究活动,日本海洋科学技术中心设立了“深海生物风险中心”,开发了“深海微生物实验系统”,其中包括地壳岩芯标本的防止微生物污染技术、地壳岩芯及岩石标本的微生物解析法、微生物分离法和培养法等技术。人们对这个计划寄予了极大期望,期待着能够在揭开生命起源之谜等方面获得进展。科学家们设想:地球诞生初期的微生物有可能不受外界干扰而照原样生存下来;既然海底地壳下这样严酷的环境中还有生物生存,那么,在火星等星球上也会有生命存在;如果热水喷出孔生物是适应地球诞生初期高温环境的生物的话,那么,这就有可能使我们解开地球生命起源的奥秘。

 








 

资料来源:2016-02-24 溪流的海洋人生

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