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潛艇是從鲸魚身上得到的

圖文 更新时间:2024-10-04 00:42:48

1963年4月10日,一艘代号為長尾鲨的美國核潛艇,在大西洋的科德角海域進行深潛試驗時,突遇水密艙破裂故障,潛艇無法上浮并且急速下沉,巨大的海水壓力将潛艇瞬間撕裂、壓扁,最終潛艇沉落在海底2560米深處,長尾鲨号也成為世界上首艘沉沒的核潛艇。

一般來說,核潛艇的下降深度在300米左右,攻擊型核潛艇則可以達到600米,采用钛合金等高端材料打造的核潛艇,可以突破1000米的大關,不過再往下潛,潛艇便開始遇到了下潛極限,為什麼海底水壓是鋼鐵制造潛艇難以邁過去的坎呢?

潛艇是從鲸魚身上得到的(肉身鲸魚能到海底千米)1

海底深度每增加10米左右,潛艇所受的水壓便增加一個大氣壓,相當于每平方米要多承受10噸重量,而潛艇下潛到1000米深,艇身每平方米要抗住1000噸的壓力,稍有偏差,潛艇随時面臨着被壓成紙片的危險。

在葡萄牙首都裡斯本臨近的海域,人們在海底2200米處,發現了一頭被海底電纜纏繞窒息而死的抹香鲸,而根據随後調查試驗,人們發現抹香鲸的潛水極限可以突破2000米。而至今為止,人類發現潛水最深的哺乳動物為柯氏喙鲸,下潛深度史無前例的達到了2992米。那麼為什麼長着肉身的鲸魚能達到潛艇都難以企及的深度呢?

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簡而言之這主要和鲸魚強大的肺有關,當鲸魚下潛時,肺部就會逐漸縮小,肺部的空氣被壓縮到血液和肌肉中,體内的壓強增大,最終使得身體的内外壓力達到一個平衡,以此适應海底的環境。

在海底7000米深處,水壓能輕松将一枚硬币壓成薄紙。全球最深的海溝—— 馬裡亞納海溝,最深處達到了1.1萬米,此處水壓超過100兆帕,極高的水壓、惡劣的環境幾乎無法容忍生命的存在。但就在11月10日國産載人潛水器“奮鬥号”,成功問底了這個世界海洋最深處——10909米,說明了中國人已經有能力探索世界上99.8%的海洋區域 。

那麼這個看似“鋼鐵身軀”的載人潛水器,為何能挑戰海底萬米的深潛任務呢?

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在這超1萬米的深海,奮鬥号身上每平方米承受的壓力超過了1萬噸,如果是普通的鋼制潛艇,會瞬間被壓成紙片,可是總重量将近兩噸、能容納三名潛航員空間的奮鬥号,竟然在水下連續作業了六小時,靠的就是國産新型钛合金材料,才能頂住如此大的水壓。

但8年前,在中國載人潛水器蛟龍号成功突破7000米深度時,就留下了兩個遺憾。首先是蛟龍号的關鍵部件沒有做到國産化,蛟龍号潛水器的耐壓殼體雖然是我國自主設計的,但卻是交由俄羅斯制造生産的,那時我國尚未具備加工的工藝和材料。其次是蛟龍号下潛的深度為7062米,我們離萬米級大關仍存在着很大的差距。

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2012年電影《阿凡達》的導演卡梅隆,曾乘坐着鋼制潛水器——深海挑戰者号,到達了10898米的深處,但深海挑戰者号僅能容納卡梅隆一人。8年後,當我們為挑戰萬米級海深而打造奮鬥号時,我們需要什麼材料,想要制造任何零部件,基本可以由國内廠商提供。在經曆上千次的實驗測試後,我國終于打造出新型钛合金材料,這種钛合金強度高達1100兆帕,相當于黃金的4倍之多,因此才得以抵抗住海底的高壓和沖擊,這也使得奮鬥号的載人艙可以容納三名人員。

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但是搞定了材料就意味着下潛萬米海底不再是難事了嗎?其實除了材料這一關外,奮鬥号身上還需留有觀察窗、開關門等,這都會給潛水器留下安全隐患。如果沒有精密的加工工藝,在下潛過程中,材料中的分子原子在持續受到壓力時,會突然發生脆性斷裂,因此精準的焊接工藝、制造精度和加工技術,都是不可或缺的,奮鬥号的成功也證明了中國海底潛水器的各項指标均達到要求。

從1986年我國首艘載人潛水器——7103救生艇成功下水以來,中國載人下潛的記錄也從300米,跨越到了2010年蛟龍号下潛創造的3759米。2010年再次下水的蛟龍号,突破了之前的記錄,成功挑戰了7062米的深度。但從中國第二代潛水器深海勇士号開始,中國國産潛水器的國産率首度突破了90%,達到了91.3%,2017年投入使用的深海勇士号,雖然下潛深度僅為4500米,但意義卻不小,它不僅說明了中國自己有能力獨立開發制造先進的潛水器,而且也為奮鬥号萬米潛水器的成功打下基礎。

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從星辰走向深海,中國人将足迹留在了世界海洋最深處,這樣的舉措是史無前例的。從材料研發、精密制造到加工工藝,奮鬥号這樣的深海探測器不僅磨合提高了我國底層的制造能力,而且也創造了無可估量的科考價值。

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