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给海底拍照

2021-02-23天亮

知识窗 2021年1期
关键词:水压钛合金玻璃窗

天亮

漆黑一片的海洋深处是什么样子?

早在1856年,英国的一位工程师用铁、木头、强力胶和玻璃窗为普通相机制作了一台防水箱。他将相机放进去,沉入水底,拍摄到一张水下桥墩的照片。这是人类第一次进行水下拍照,虽因灌水而失败,却是科技发展史上的一个滥觞。从此以后,如何去探究深海的奥秘,便拉开了序幕。

2020年11月10日,中国首艘万米级载人潜水器“奋斗者”号成功在目前人类已知的海洋最深处——西太平洋马里亚纳海沟坐底科考。这里水压高、温度低、含氧量低、完全黑暗,科考难度大,被称为“挑战者深渊”。“奋斗者”号刷新了它在10月27日于此地创造的10058米中国载人深潜纪录,坐底深度10909米。

那么,在深达万米海底的巨大水压下,“奋斗者”号是如何保证“滴水不漏”,确保舱内相机正常工作的呢?

“奋斗者”号的钛合金舱球壳直径长达2米,是目前世界上最大的舱球壳,采用整体冲压加电子束焊接的技术自主制造。钛合金舱体和舱尾透明窗口组成的耐压干舱,在它们的接缝处装有一个“O”形圈。当“奋斗者”号在下潜时,外部的海水会将这些橡胶圈挤压进接缝处,形成一个滴水不漏的密封舱体,这标志着我国钛合金材料技术和焊接加工技术已经达到了国际领先水平。

即使做到这一点,还没有完全解决问题。因为研究人员在对耐压舱进行研究测试时,发现舱内玻璃窗要顶不住了。当压力罐内压力达到100兆帕时,耐压舱前的玻璃窗会突然破裂,这种高硼硅玻璃的硬度根本无法承受住万米水压。

经过反复测试,研究人员发现蓝宝石玻璃是潜水器玻璃窗的最佳选择。自然界中的蓝宝石硬度仅次于钻石,但由于

含有钛、铁等杂质,会呈现出各种颜色,并不适合透光。而蓝宝石玻璃是人工制造的蓝宝石,纯度极高,无色透明,耐压性也非常强。于是,一款适合万米深海探测的蓝宝石玻璃窗诞生了。

可是,在漆黑一片的海底,“奋斗者”号怎样才能做到不迷路呢?首先,“奋斗者”号会利用水声通信技术,通俗来说,它会通过向水面发送声波来向母船“喊话”收发信息。“奋斗者”号能够在深海之下和母船进行清晰通话,指导智能相机进行拍照、录像。其次,一套“惯性导航装置”可以实时研判“奋斗者”号的行动轨迹,让它能清楚地感应自身的位置、速度、姿态和方向,即便只有一枚硬币厚度的偏移,也可以被检测到。

锦上添花的是,“奋斗者”号还携带了一套灯光系统。通常在水下200米以下,太阳光的照度不足水面照度的0.01%,1000米以下的深海更是一片漆黑,想要看清海底的种种情况必须打光。这套灯光系统的每一台照明灯都有独立的编号和控制系统,可以满足不同的水下照明条件和照明需求。

解决了玻璃窗和灯光系统,“奋斗者”号舱内的相机便能自如地拍下海洋最深处的情景,甚至通过无线电系统实现了实况直播——原来海底并非一片平坦,而是有火山、河流,甚至瀑布的。海底还有花园、喷泉,也能下起“海雪”,自然景观比起陆地毫不逊色。

“奮斗者”号是中国掌握核心技术、拥有自主知识产权的载人潜水器,它正载着中国人民的殷切期盼,劈波斩浪,奋勇前进,于黑暗的深海中寻找属于我们自己的光明前程。

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