Geography 版 (精华区)

发信人: Gforce ()第三个代表→aspirer∵(ＦΟG), 信区: Geography
标  题: 秘境追踪：探海威龙 
发信站: 哈工大紫丁香 (Sun Jun 12 08:03:41 2005), 转信

　　 星空浩渺，奥秘无穷，人类穷尽所能，飞向太空，寻找生命起源的终极答案。从月球到火星，在过去的半个世纪里，耗资庞大的航天计划使人类对星空的了解远远超过了地球上的海洋。 


　　在宇宙的极端环境中，生命存在的证据成为科学家苦苦追寻的目标。但是，喧嚣过后，星空仍然是一片沉寂，而生命起源的答案也许就在我们身边。 


　　一次偶然的发现，使人类探索生命起源的步伐重新回归被忽视的海洋。 


　　1979年，在美国科学家比肖夫博士的带领下，“亚特兰蒂斯”号科考船搭载着“阿尔文”号深海潜水器来到东太平洋加拉帕格斯海沟，进行一次常规海洋气象调查。 


　　普通潜艇最深只能到达水下600米，而“阿尔文”号却可以轻松下潜3500米，这一超常本领使它的经历充满了传奇色彩，这一次，它从根本上改变了人类对生命的认识。 
  
 
　　在2600米深的海沟中，一个不明物体绊住了“阿尔文”的推进器。 


　　重新调整推进角度，一个轮廓模糊的物体出现在距离舷窗只有5米的地方。探照灯前的情景使舱内的比肖夫博士惊恐地屏住了呼吸。 


　　高大的柱状物体像烟囱一样喷发着滚滚黑烟，方圆几百米的范围里，数十个柱状喷发物使“阿尔文”仿佛置身于一个由烟囱组成的海底工业基地。 


　　然而，更令人吃惊的是，在这片黑色的“烟囱”林中，居然还存在着生命。状如郁金香的管状蠕虫长约3米，它们既没有嘴，也设有眼，甚至连消化系统也不存在。它们把白色的管腔固定在岩石上，仅靠伸出套管顶端的红色身体来过滤海水中的养分。管状蠕虫周围，还生活着白色的螃蟹，鱼虾、海贝、沙毛虫，以及一些不知名的海洋生物。 


　　在没有阳光的深海无法进行光合作用，这意味着生命不可能在这里生存；同时，2600米深的海底，巨大的水压已足以将几厘米厚的钢制容器像鸡蛋壳一样压碎。如此严酷的环境，怎么可能会有生命？ 


　　此情此景，令科学家感到无比震惊。“阿尔文”在匆忙中采集了柱状喷发物及周围生物的标本。 
  
 
　　柱状物的标本被剖开，露出了中空的管道。滚滚黑烟就从这里升腾而上，科学家形象地称它为“黑色烟囱”。 


　　研究表明，海底“黑烟囱”是由于海水沿海底地壳裂缝向下渗透，在被地壳深部加热后，溶解掉岩石中包括硫和铁在内的多种金属元素，然后又沿着裂缝对流上升，并喷发到海底形成的。这一特殊地质现象，为深海生物的生存提供了必要条件。 


　　“黑烟囱”喷口的温度高达380度，同时，它喷出的高浓度硫化物又在周围形成了一个普通生物无法生存的剧毒海洋环境，但这里，正是嗜热细菌的家园，它们是深海食物链的第一级。嗜热菌不需要光合作用，而是依靠地球热能，把有毒硫化物转变为有机物维持生命活动，它的存在，为鱼、虾等高级生物提供了食物来源，是形成深海生物圈的重要基础。这些在地球上生存了32亿年的嗜热菌在生命发展史上最接近生命树的源头，是包括人和动物在内的所有后期生命的共同祖先。通过对嗜热菌的研究，科学家极有可能找到生命起源的最终答案。 


　　除了生物学上的贡献，能够“喷金吐银”的“黑烟囱”还带来了丰富的矿产资源。海洋深处，纵横着地球上最壮观的山脉，他们被称为“海脊”，“黑烟囱”就分布在海脊和弧后盆地扩张中心的位置上。“黑烟囱”的喷发沉积物在海底形成金、银、铜、铁、铅、锌、锰、钡、汞等多种具有重要经济价值的矿产，在陆地资源日益衰竭的今天，这些品位高，储量丰富的矿产，成为人类在新世纪潜在的矿产资源。 


　　各国潜水器开始频频造访无人问津的深海，“黑烟囱”巨大的矿产与科学价值预示着新一轮海洋竞赛的来临。 


　　大批无人驾驶深海机器人被制造出来参与寻找海底“黑烟囱”，它们行动更敏捷，操作更安全。寂静的海底，成为发达国家比试高技术的赛场。 
  
 
　　北京大学的李江海教授对“黑烟囱”已有多年研究，而缺乏足够的标本，是研究中最大的遗憾。因为此时，中国还没有可以寻找海底“黑烟囱”的深海机器人。 


　　1981年，英国科学家首先在爱尔兰找到了4亿年前形成的古“黑烟囱”的化石残片。这个消息使科学界为之一振。 


　　古“黑烟囱”化石的尺度小到只有指甲大小，这使研究深度大打折扣。李江海决定走遍中国，亲自寻找大尺度“黑烟囱”化石。 


　　黑烟囱化石多与硫化铁矿石伴生，李江海用几年的时间跑遍了全国十几座硫化铁矿山，由于采矿对矿石的损坏，除了碎片，他并没有找到理想中完整的化石。 


　　2002年，李江海来到了河北兴隆县，这是他计划中的最后一站，也是距北京最近的硫铁矿矿山。 


　　矿井中流水四溢冰冷刺骨。14亿年前，华北地区仍是一片海洋，兴隆县正处于大陆裂谷最深的海底。如果能在这种古老的地层中发现 “黑烟囱”化石，对学术界来说将是一次巨大的轰动。因为迄今为止，年代最长的黑烟囱化石也不过4亿年。 
  
 
　　在成吨的矿石中寻找化石无异于大海捞针，而这种工作，李江海和他的课题组已进行了好几年。 


　　采矿业是兴隆县的支柱产业，大大小小的硫铁矿有近二十家，搜寻了超过半数的矿点之后，“黑烟囱”化石仍然不见踪影。 


　　李江海：“在检查了十几个矿点以后是没有任何结果，我们几乎是绝望了。好在老乡告诉我们还有三个矿点正在开采，所以我们兴冲冲地到了那个地方。” 


　　天色渐暗，失败的阴影笼罩上来，李江海的心情有些复杂，难道几年的努力就这样结束了？他一边这样想着，一边随手拣起了一块拳头大的矿石。一块完美的古“黑烟囱”化石就这样在无意中被发现了。 


　　紧接着，又有两块大尺度化石被找到。检测表明，它们的年龄达到了14.3亿年，堪称世界之最。 


　　在李江海的发现引起国际地质学界轰动后不久，2004年6月，中国第一台无人驾驶深海机器人也设计制造完成，2005年初，这台机器人将前往墨西哥湾，采集“黑烟囱”和深海生物的标本，进行我国第一次大洋深海科考取样工作。 
  
 
　　2004年7月27日，世界一流的中国科学考察船“大洋一号”停泊在东运码头，准备运送由中国大洋协会投资，上海交通大学设计制造的无人驾驶深海机器人，“海龙3500”前往黄海进行70米深的软件和机械控制水下测试，为明年的墨西哥之行做准备。 


　　海龙3500深海机器人，长3.15米，宽和高都为1.8米，它没有封闭的操作仓，所有仪器和设备都暴露的海水中，使海水可以自由通过海龙的身体，这种开放式设计，能够有效地避免深海的强大水压。 


　　海龙的主体设计由国内独立完成，部分硬件择优选购了国外产品，这是目前国际上流行的深海机器人制造方案。 


　　海龙共有7个推进器，4个水平推进器和3个垂直推进器提供了强大的动力，海龙的前进后退速度3.5节，上下速度分别为1.8和2.2节，能够在50分钟内迅速下潜3500米，在国际同类产品中，这样敏捷的身手是绝无仅有的。 


　　钢缆包裹的黄色缆绳就是输送电力和数字信号的光缆，它是整个控制系统的生命线。作为总工程师之一的任平是最忙的人，他既要处理技术问题，又要打理后勤。 


　　早在“海龙”之前，我国的探测器就已潜入深海，寻找矿产资源。1993年，中国海洋矿产资源协会成为世界第五个注册的海洋开发投资者，并在太平洋获得了7.5万平方公里的海底钴结壳矿物开采权，根据《国际海洋公约》这7.5万平方公里的海洋矿床成为属于中国的“蓝色公土”。而海龙的诞生，无疑会大大提高中国勘探海洋矿产的能力。 


　　正午时分，保罗和杰瑞终于可以在阴凉处稍事休息，船舱内，疲惫不堪的工人们已进入梦乡。 


　　下午的工作中，发生了一件令人无可奈何的事。由于达不到设计温度，一台国产高温加热器，被证明是伪劣产品，影响了工作进度。 


　　钢缆接头被固定在栏杆上，准备向里面倒入黏合剂。 


　　混合液被迅速倒入接头，它可以在一个小时内把钢丝和接头粘在一起，明天一早，接头就要接受10吨重的拉力测试。 
  
 
　　凝固成半透明状的黏合剂让人看了多少有些担心，它能够经得住考验吗？ 


　　承重试验在后甲板进行，连接重物的尼龙带被挂上接头。 


　　为了充分检测接头的可靠性，悬挂重物的时间必须达到十分钟。 


　　细如发丝的光纤被接入“海龙”的控制箱，这种高效产品只需四根就足以承担“海龙”和整个系统之间的信号和电力传输工作。 


　　在杰瑞从英国带来的工具中，这支靠甲烷燃烧提供热量的烙铁非常适合在没有电源的户外工作。杰瑞今天最后一项任务就是要焊接海龙的一些零散线头。 


　　海龙和中继器的实战连接是整个调试过程中最重要的环节，不能有任何疏忽。 


　　对于无人驾驶深潜机器人来说，顶部与脐带缆的连接点，是最薄弱，也是最让人不放心的环节。机器人3.25吨的重量全部集中在这里，稍有疏忽，就会酿成悲剧。作为海龙和中继器之间的唯一连接，脐带缆把机器人的生死悬于一线。2004年5月，脐带缆的断裂导致了曾创下世界潜水深度纪录的日本海沟号深潜器在太平洋海底作业时神秘失踪。 


　　海龙和中继器实现连接后，接下来就要给海龙注入增压油。 


　　开放式设计使海龙的零部件暴露在水压之下，工程师们采用油压的方式来抵消海水的压力。通过透明的塑料管线和钢制阀门，增压油被注入海龙的各个器官，当外界水压增强时，海龙的油压泵就会给增压油加压，提高零件的内部压力，使它和外界海水的压力迅速达到平衡。 


　　7月31日，所有安装调试工作进行完毕，“大洋一号”离开黄埔港，向大海驶去，海龙将在黄海接受全系统测试。 
  
 
　　10号台风即将通过预定的测试海域，“大洋一号”的气象报警系统全天候启动，时刻跟踪台风的运行轨迹，准备随时调整航向，进行躲避。受台风的威胁，海面上的船只比较稀少，只是偶尔可以碰到准备返港的渔船。 


　　对于即将到来的测试，每个人都不敢掉以轻心，他们深知，从项目的最初论证到今天的海上试验，海龙的背后，凝聚着无数科学家期待的目光。 


　　海龙开始热身，它对即将到来的水下测验跃跃欲试。 


　　两个机械手一个5功能，一个7功能，它们灵活而且力大无比，能够举起上百公斤的重物。海龙的机械手可以360度灵活转动，能够得心应手地采集样本。 


　　尽管操作非常方便，但在实际控制时还是要小心掌握分寸，因为机械臂的握大得惊人，一不留神就会出问题。 


　　海龙前面有一个盛放采集物的金属筐，里面象征性地装上了下沉物。 


　　顶部的黄色帽子占了海龙近一半的体积，它是一种高科技浮力材料，主要成分是环氧树脂和玻璃微球，它提供的浮力大于海龙自身的重力，一旦推进器失灵或脐带缆发生意外断裂时，它能够保证“海龙”自动上浮，不致丢失。 


　　为了减少浮力，增加海龙的下沉速度，试验前要在底架上捆绑一组重物。 


　　“A”字架向前倾斜，海龙被逐渐推向海面。今天的测试深度只有70米，对于海龙来说，这应该是一场轻松的考试。 


　　在接近海面的一刹那，海龙似乎有些犹豫。但很快，它就像一只真正的蛟龙那样钻入了水中。 


　　下潜深度在不断增加。 


　　海龙和中继器很快就下降了69米。 
  
 
 海龙3500深海机器人下海前工作人员紧张的准备 

　　中继器放开了脐带缆，海龙开始自由活动。 


　　通过虚拟监控系统，主控室的工程师可以监视海龙的一举一动。 


　　一只水母误入测试区，被推进器打得粉碎。 


　　镜头切换到海龙的吊篮，里面的物品安然无恙。 


　　就在这时，海底突然袭来一股带有大量泥沙的强流，通过虚拟监控系统可以观察到，“海龙”在暗流的推动下发生了大幅度倾斜。 


　　保罗迅速把海龙提升了10米，避开了浑浊的水流。此时，所有软件系统都已启动，它们要在短暂的试验中得到全面检测。 


　　三十分钟后，全部系统顺利检测完毕，高质量地通过了各项验收。海龙和中继器被安全回收。 


　　工作告一段落，工程师们高举欢庆的酒杯。 


　　对“海龙”来说一切不过是开始，明年初，它将奔赴“黑烟囱”聚集的美国西海岸，在3000米的深海中，向世人展示中国人的“探海威龙”。 


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男 儿 何 不 带 吴 钩
扛住三座大山,曙光就在眼前.Hold on!
日落是沉潜，日出是成熟。


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