本文来自微信公众号:瞭望智库 (ID:zhczyj),作者:田硕,编辑:王乙雯,原文标题:《危机四伏!极限探险,自杀之旅?》,题图来自:视觉中国
当地时间6月22日下午,美国海岸警卫队表示,此前在考察“泰坦尼克”号邮轮残骸途中失踪的美国深海潜水器“泰坦”号已在沉船地点附近发生“灾难性内爆”,5名乘员全部遇难。
“泰坦尼克”号残骸处于美国马萨诸塞州科德角以东大约1450公里的北大西洋水域,在水下3800多米处。“泰坦”号18日早晨在加拿大纽芬兰和拉布拉多省圣约翰斯以南约700公里处下潜。通常情况下,需要两个半小时才能到达“泰坦尼克”号所在的海底区域。但该潜水器在出发后1小时45分钟后与母船“极地王子”号失去了联系。
路透社援引英国帝国理工学院工程学教授罗德里克·史密斯的话报道,“泰坦”号失事看上去是因为耐压壳破裂,需要打捞残骸后做全面调查才能最终确定失事原因。此前,经营“泰坦尼克”号探险之旅的“海洋之门”公司被爆出旗下的“泰坦”号并未接受过第三方的测试和检验,且试验性太强,并不适合搭载乘客。
深海潜水器有什么作用?深潜探险存在哪些风险?这一事故对方兴未艾的极限旅游市场将产生怎样的影响?
“鲸咬人的力量”
内爆通常指潜水器遭强大水压被急速压毁。此前,在全天候搜寻过程中,海岸警卫队设想的所有情况中最糟糕的结果就是内爆。
6月22日,遥控潜水器在距离“泰坦尼克”号船头遗骸约488米处发现了失联的“泰坦”号潜水器的尾部,随后发现了更多残骸碎片。当天,美国海岸警卫队召开新闻发布会,确认残骸状况与潜水器发生内爆的情景相符。在场的专家表示,潜水器可能在失联时就发生了内爆。
同时,没有迹象显示“泰坦”号深潜器曾与“泰坦尼克”号残骸发生过碰撞。此外,搜救人员之前探测到的“水下噪音”与“泰坦”号深潜器残骸无关。目前,海岸警卫队和海洋之门探险队均未提供有关内爆的详细信息,潜水器出事的具体时间和原因还有赖于后续的搜索和调查。
“泰坦尼克”号沉船地点在海面以下3800米的深处,此处的水压约为400个标准大气压。对“泰坦”号而言,仅封顶部分就承受着超过9000吨的压力,整个船体上可能有5万至6万吨的压力。
美国东北大学物理学教授阿伦·班西尔(Arun Bansil)将这种“巨大”的压力比作“鲸咬人的力量”。
澳大利亚阿德莱德大学造船中心主任埃里克·福西尔(Eric Fusil)表示,虽然“泰坦”号的复合材料船体内置传感器,可以承受海底附近的高压,但任何缺陷都可能导致其在不到40毫秒的时间内“瞬时内爆”。
英国普利茅斯大学机械与海洋工程副教授贾斯珀·格雷厄姆-琼斯 (Jasper Graham-Jones)表示,“泰坦”号已经进行了两次以上的深海潜水,这给船体带来了反复的压力。这种压力可能会导致材料分层,即碳纤维船体的水平分裂。
专业人士介绍称,“泰坦”号不是完整的钛合金耐压壳,据海洋之门称,“泰坦”号重约10吨,有一个航空标准的13厘米厚的碳纤维船体,并用两个圆顶的钛合金端盖加固。
相较于常规深潜设备使用钢或钛材料以承受压力,“泰坦”号所使用的碳纤维结构是一种尚未经过长期测试的材料。尽管 “泰坦”号的设计最大运行深度为4000米,但当承压结构失效时,其带来的后果将是灾难性的。
海斗深渊探索
对人类而言,海洋是神秘未知的领域,世界各国对它的探索从未停止过。潜水器发展的历史有60余年,经历了从载人到无人,从遥控到自主的主要阶段。
深海潜水器,就是研究海斗深渊(Hadal Trench,水深范围从6000米到11000米左右的海域)不可或缺的装备,主要分为载人潜水器(HOV)和无人潜水器(UUV)。
载人潜水器,以其有人驾驶、近距离直接观察与操作的特性,已成为深海装备研究的热点之一。美国的“阿尔文”号、日本的“深海6500”号、法国的“鹦鹉螺”号、俄罗斯的“和平”号,以及中国的“奋斗者”号,都是此类潜水器的代表,它们的下潜深度均可超过6000米。
无人潜水器也叫“水下机器人”,主要有三类:遥控潜水器(ROV),自主潜水器(AUV),最后一类是混合式潜水器。
远程遥控潜水器是最早得到开发和应用的潜水器种类。在深海远程遥控潜水器装备和技术领域,美国、加拿大、英国、法国、德国和日本等国家处于领先地位,均有6000米级深海远程遥控潜水器用于海洋科学研究;而在商用远程遥控潜水器方面,美国和欧洲国家占据了绝大部分市场。
上世纪90年代,人工智能和致密能源等高新技术更新,推动深海自主无人潜水器进入快速发展时期。美国、英国、日本、加拿大、俄罗斯、法国等海洋强国不断加快研究,自主无人潜水器的探测深度从百米级发展到千米级再到万米级。除了军用潜水器外,商业化深海自主无人潜水器不断涌现。
混合式水下机器人则是近十几年来发展起来的新型潜水器,由于结合了遥控潜水器和自主潜水器的优势,其潜在的应用前景更加广泛。国外最具代表性的混合式水下机器人是美国伍兹霍尔海洋研究所(WHOI)研制的“海神”号(Nereus HROV)。其最大工作水深为11000米,主要用于地球、生命等科学探索。
有别于目前以观光旅行为主要用途的“泰坦”号,海洋调查和监测是载人深海潜水器的主要功能之一。此类潜水器的下潜深度是海洋中深度超过6000米的深渊,而这些深渊只占海洋总面积的1.2%。
由于海洋深处工作环境的复杂性,不可预测性,深海潜水器一旦出现故障,不仅无法完成水下作业任务,而且潜水器本身有时也无法回收,损失巨大,因此其可靠性技术研究与设计显得尤为关键。
惊人的巧合
作为一种具有水下观察和作业能力的活动潜水装置,与潜艇相比,潜水器的下潜深度更大,且必须依靠母船补充能量和空气,其体积较小,航程短,不能在海中独立行驶,也没有潜艇那样的艇员生活设施。
美国国家海洋和大气管理局(NOAA)表示,与潜艇不同,“泰坦”号深海潜水器的动力储备有限,需要单独的支持船只以便发射和回收它。一旦脱离其发射和回收平台,该潜水器的四个电动推进器只能帮助它达到约3节(5.56公里/小时)的速度。
海洋之门承认,大部分内部结构由“现成技术”组成。据称这些技术“有助于简化施工,并使其在现场操作和更换部件上变得简单”。但实际上潜水器内使用的技术一直受到批评。
潜水器内的操作系统是个改良过的游戏机手柄。此次事故的遇难者之一,海洋之门首席执行官斯托克顿·拉什去年在接受美国哥伦比亚广播公司(CBS)采访时说,驾驶该潜水器“应该不需要很多技巧”。此外,舱门是用17个螺栓从外面封死的,即使上浮成功,如果无人从外面打开舱门,乘客无法出来。
这艘潜水器从2018年开始海试,2021年首航,去年进行了10次下潜。但早在2018年,潜水器专家对海洋之门在建造“泰坦”号时采取的实验方法和放弃传统评估的决定表示了“一致的担忧”,并警告说,其设计可能存在“灾难性”问题。但拉什没有听取意见。
海洋技术协会载人水下航行器委员会主席威尔·科南(Will Kohnen)认为,海洋之门至少应该在挪威船级社(DNV)或其他一家领先的认证服务机构的监督下测试其潜水器原型,“虽然这可能需要额外的时间和费用,但我们一致认为,第三方的验证是保护潜水器乘员的关键措施。”
美国北卡罗来纳州坎贝尔大学海事史副教授塞尔瓦托·梅科利亚诺(Salvatore Mercogliano)介绍称,与其他船只不同,潜水器基本上不受监管,尤其是在国际水域作业时。“由于‘泰坦’号是被装载到一艘加拿大船只上,然后在‘泰坦尼克’号附近坠入北大西洋,因此它不需要在某个国家注册,不需要悬挂国旗,也不需要遵守适用于许多其他船只的规定。”
2018年,美国海洋技术协会的工程师和科学家们给拉什写了一封诚恳的警告信,劝告该公司:作为一家初创企业,你们会强调尽可能地提高效率,但是你们完全缺乏安全意识。如果发生灾难,会毁掉载人水下航行器(MUV)行业的良好名声。
此外,“泰坦”号潜水器的安全性也曾受到海洋之门内部人士的质疑。海洋之门前海洋业务部门的主管戴维·洛克里奇(David Lochridge)曾表示, “泰坦”号前部观察窗的认证承压能力为1300米,但是公司计划让其搭载乘客下潜至4000米深,而且拒绝订购能够达到这一深度的观察窗。
洛克里奇认为, “泰坦”号需要经过更多在极端水深下的测试,否则乘客在该潜水器中会面临潜在的极端危险。之前公司测试过的船体比例模型存在普遍缺陷。潜水器在深海海底航行时会经历巨大的压力变化,而供应给该公司的碳纤维中存在缺陷,将增加压力循环过程中的小缺陷扩大为大裂缝的风险。
2018年,他在向公司高管提交了一份关于“泰坦”号潜水器的质量控制报告后被公司解雇,同年6月,海洋之门在华盛顿州法院起诉洛克里奇夫妇,指控其违反合同、泄露机密和欺诈等。
《泰坦尼克号》电影导演卡梅隆在6月22日对美国广播公司新闻网表示, “泰坦尼克”号船长爱德华·史密斯曾多次被警告注意前方有冰山,却一意孤行,仍在没有月光的夜晚全速驶入冰域,导致悲剧发生。111年后,在同一个地点,“泰坦”号悲剧发生。两起悲剧酷似的地方在于,警告都被置若罔闻。这实在令人震惊,简直是离奇。
当地时间6月22日,一位曾经乘坐过“泰坦”号的乘客表示,两年前的下潜考察就曾遇到许多惊险状况。今年60岁的亚瑟·洛伊布是一名德国商人,同时也是一名探险家。他曾于2021年8月乘坐“泰坦”号潜入深海,绕着“泰坦尼克”号邮轮残骸转了两圈。虽然他见识到了令人震撼的场景,但洛伊布说,这次探险之旅简直是一场“自杀之旅”。
据悉,他们第一次下潜时就发现用于平衡潜水器的稳定管支架出现断裂,在修理之后,又因电力问题延误5小时才继续下潜。
更糟糕的是,“泰坦”号本身非常狭窄,长6.7米,宽2.8米,高2.5米,只能搭载5名船员,即1名驾驶员和4名乘客。 其内部相当拥挤且没有座位,乘客只能席地而坐;舱内只有一个马桶,人们会为了避免上厕所减少吃喝。受困如此长的时间,对乘客来说十分煎熬。洛伊布表示,乘客需要强大的心理素质,还不能有幽闭恐惧症。
CBS记者大卫·波格(Davie Pogue)2022年也搭乘“泰坦”号体验了这一冒险之旅。他表示,出发前乘客必须签署一份风险免责声明,并被告知“泰坦”号是一艘未经任何监管机构批准或认证的实验性潜水器,可能会导致身体伤害、残疾、情感创伤或死亡。
“午夜区”里危机四伏
光线很难照亮超过1000米的水下,因此海面下1000米,永远处于黑暗之中。“泰坦尼克”号所处区域已达水下3800米,被称为“午夜区”。有探险家曾表示,他们在黑暗中下潜了两小时,直到海床反射潜水器的灯光后,他们才看到光亮。
然而,灯光亮度有限,只能照亮附近几米。在这种条件下,探险人员很容易迷失方向,探险变得极为艰难。所幸,过去几十年,科学家对“泰坦尼克”号进行过高清扫描,拼凑出了其附近的地图。只要有物体进入视线,就能大致掌握方向,哪怕没有光线,探险人员也能使用声呐技术定位。
某些潜水器驾驶员会使用惯性导航技术,这一技术工作时不依赖外界信息,不向外界辐射能量,不易受到干扰,能够自主导航。但尽管有技术加持,找准航向也并非易事。
辛普森系列动画创作者迈克·里斯曾搭载过海洋之门的深海潜水器,抵达“泰坦尼克”号遗骸所在地附近。接受英国广播公司采访时,里斯表示,“触到海床时,我们根本不知道自己在哪。我们在海底胡乱摸索,知道‘泰坦尼克’号肯定就在附近,但是那里实在太黑了。‘泰坦尼克’号离我们只有500米,但我们找了90分钟。”
科南也曾表示,深海探测主要有三个难点。首先是能源。海底探测设备的电池续航能力在很大程度上会影响勘探计划。其次是材料,深潜设备的下潜能力受制于当下材料能满足的性能。最后一个难点,就是通信问题。由于无线电波难以穿透盐水,水下通信依靠声呐,因此局限性很大。“泰坦”号只能发送基本的文字信息。专家们估计,“泰坦”号在水下约3500米处与水面失去联系。重要的是,“泰坦”号的一些导航系统是依靠与水面的通信来运作的。
事实上,任何穿越这种深度的运载工具都必须与不可预测且多变的海流作斗争。在“泰坦尼克”号长眠的地区,北大西洋深层水流席卷深至大约1500米至4000米的水域。
此外,火灾也是海底运载工具可能面临的最大危险之一。如果某个电气故障导致即便是微小的火灾,也会产生有毒烟雾烧毁氧气供应设备。
极限探险,逐渐兴起
海洋之门公司官网信息显示, “泰坦尼克”号遗骸探险的费用约为每人25万美元,可谓极其昂贵。2021年以来,该公司已为大约60名付费游客和15至20名研究人员提供了参观“泰坦尼克”号遗骸的服务。2023年,该公司宣布计划进行五次探险,每次历时8天,并计划在2024年进行另外五次探险。
“这是你走出日常生活并发现真正非凡事物的机会。”该公司表示:“你将成为少数亲眼看到‘泰坦尼克’号的人之一。”
近年来,越来越多的游客追求极限旅游体验,搭乘深潜器参观“泰坦尼克”号残骸只是其中一项。
《华尔街日报》报道称,极限探险将旅行者送到地球的尽头、海底,甚至太空。尽管存在风险,费用也往往超过10万美元,但这一业务正在蓬勃发展。
据CBS报道,去年探险旅游业务的价值接近3000亿美元,预计十年内将达到一万亿美元。
今年夏天,预计将有106000名游客穿过德雷克海峡踏上南极洲。尼泊尔政府发放了创纪录的攀登珠穆朗玛峰的许可证,引发人们对珠穆朗玛峰过度拥挤和死亡人数激增的担忧。一位旅游公司负责人表示,该公司非洲狩猎旅行增长最快,狩猎旅行的覆盖率比去年增加了75%。徒步旅行和露营旅行增加了近50%。
然而,这些冒险活动往往伴随着灾难风险,救援的成本十分巨大。《纽约时报》指出,目前尚不清楚相关国家的纳税人最终是否需要支付这笔救援费用。美国海岸警卫队也没有立即回应有关过去广泛搜救工作费用的问题。
致力于荒野救援的美国非营利组织全国搜救协会的执行董事克里斯·博耶说:“这些人花了很多钱来做一些非常危险且难以恢复的事情,救援任务可能耗资数百万美元。”
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