最近，由中国科学院沈阳自动化研究所主持研制的“海斗一号”全海深自主遥控潜水器，在马里亚纳海沟成功完成了首次万米海试，最大下潜深度10907米，刷新我国万米作业型无人潜水器的纪录。

　　如何将潜水器甚至人类送入万米深海？深海世界里有些什么？

　　本期“科学汇”的嘉宾是西湖大学工学院讲席教授、原“蛟龙号”第一副总设计师崔维成。作为中国深海探索的代表人物之一，他曾亲自随蛟龙号下潜至7035米的深度。

　　去过海底深渊的人比上太空的少

　　下潜万米的潜水器关键是克服巨大水压

　　海洋深渊区

　　比太空更神秘

　　2012年6月24日，通过央视转接，“蛟龙号”潜海员叶聪，在海面下7020米的深渊，打了个“超长途电话”。电话的那头，是“天宫一号”上的三名航天员：景海鹏、刘旺和刘洋。

　　这仅仅30多秒的 “海天对话”，让人感受到“我们的征途是星辰大海”的豪言。

　　海洋中深度大于6500米的区域，被称作“深渊区”（HADAL）。让人惊讶的是，人类对深渊区的探索，竟然比探索太空更加稀有——至今已有560多位宇航员到达过外太空，然而打卡过深渊区的人类却屈指可数。

　　深渊大多藏在深深的“海沟”里。海沟像一个狭长的沟槽，两壁陡峭，是海底最深的地方。目前，已知最深的海沟是马里亚纳海沟，其最大水深可达到约11000米。

　　海沟是怎么形成的？

　　科学家认为，地球的岩石圈不是一整块，而是由六个大板块拼成的。各个板块都在数十亿年的地球历史中不停移动着。

　　当海洋板块和大陆板块相互碰撞，海洋板块就会俯冲入大陆板块，形成长长的“V”字型海沟。在全球已知的39条海沟中，有30条海沟位于深渊区。

　　海底一万米的水压

　　如一辆坦克压在指甲盖

　　深海不仅寒冷黑暗，水压还特别大。在11000米海底的水压，相当于一辆坦克压在一个指甲盖上，或一座埃菲尔铁塔压在人的头顶。如果潜水器在这个深度破了一个小洞，喷射进来的海水时速将超过1000公里，相当于手枪子弹的射速！

　　这样的水压，人类肉身自然无法承受。迄今为止，人类自由潜水的极限深度只有200米。别说是人，即便是鱼类，在8500米以下也几乎绝迹。

　　所以必须有潜水器的帮助，我们才能探索深渊区。

　　潜水器分为无人和载人的。“海斗一号”就是无人的自主遥控潜水器；而蛟龙号则是载人潜水器。相比无人潜水器，载人潜水器的制造成本更加高昂，因为要额外设计载人舱，保证潜海员的生命安全。

　　潜水器的设备都经过高压测试，用特殊材料打造。拿蛟龙号来说，它有着70多毫米厚的钛合金壁，能抗超高压。

　　此外，潜水器还设有多普勒测速仪、机械臂、采集篮、成像声呐、照明设备等装置。

　　蛟龙号最大下潜深度达到7000米级，是目前世界上同类潜水器之最，它可以在占世界海洋面积99.8%的广阔海域使用。在蛟龙号之前，只有美国、日本、法国、俄罗斯四个国家拥有载人深潜器。

　　蛟龙号能以每分钟37米的速度下潜，潜到7000米大约需要3小时。它在水下工作通常可持续12小时，应急状态下可达到3天半。

　　深海到底长什么样

　　并非深蓝、绚丽

　　崔维成说，深海并不像人们想象的那样深蓝、绚丽。在完全没有阳光的深渊区，到处是漆黑一片。在下潜的漫长的几个小时里，即便是贴着潜水器的观察窗，也什么都看不见。

　　当潜水器触底，打开照明设备，才能一睹海底世界真容。眼前有大量东倒西歪的巨石，宛如一座废墟。航行不久，景色就发生巨大的变化。有的地方裂开几道大缝，仿佛地震过后留下的伤疤。

　　在深渊区，依然可以看到生命的踪迹。最常见的动物是钩虾。

　　它们头小身子胖，有很多脚。虽然看着像虾，其实并不是虾，就像鲸鱼不是鱼一样。

　　潜水器潜入深渊后，可以用机械臂抓取这些小生命。但对于钩虾来说，机械臂显得有点“笨”。还有更高效的设备——“着陆器”。它们长得就像橘红色的酒坛子，潜到海底可以采集生物、海水、海底泥巴等样品，出海科考必备。

　　只需几个小时，着陆器就能满载而归，回到海面上。接下来就要把采集来的“宝贝”安置在科考船上进行研究。

　　从深海里捕来的钩虾，每一只都要记录下它们的长度、重量、性别、采集方式、时间、海域、深度等，甚至连用了什么诱饵都要记录下来。填好信息卡后，每只虾都会被安排到一个专属的瓶子里，被编上号冷冻起来。

　　解剖钩虾时会发现，它的外壳下面全是脂肪，因为深海食物匮乏，钩虾把能吃到的食物全都转化为脂肪存储起来，只有在足上才有一点点肌肉。提取一些脂肪和肌肉，通过分析这些组织的成分，就可以了解钩虾的食性和生存的生态环境。

　　假设潜水器的质量为22吨，体积为30m3，假设海水密度不受压强影响，为ρ=1.03g/cm3，已知一个大气压约为P0=1.0×105Pa， g取10N/kg，π取3，请尝试估算（计算结果均保留整数）：

　　(1) 潜水器下潜到海底10000米的深度时，潜水器受到海水的压强约为大气压的多少倍？

　　(2) 潜水器上的一个圆形观测窗（直径约为20 cm），在海底10000米深度时，所承受的海水压力约为潜水器重力的多少倍？

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　　出题老师：屠旭滨

　　浙大附中物理教研组长　物理高级教师