田浩宇

潛水作業(yè)太難了

地球表面約70%是海洋，海洋的平均深度約為3800米，最深的地方是馬利亞納海溝，最深處達11034米。海洋是一個巨大的寶庫，水產(chǎn)、石油等礦產(chǎn)資源極為豐富，吸引著科學家的目光。

雖然目前水下科考一般用機器人或者潛水艇，但這有點像乘著飛機探勘珠穆朗瑪峰，很難達到科學所追求的精度，也無法取得足夠的數(shù)據(jù)和樣本做實驗。當前最新的智能機器人，其智能作業(yè)能力僅為人類作業(yè)能力的10%左右。人工智能在潛水方面取得突破性進展前，人類潛水員仍然是最靈活、最直觀的操作者。

海底采珠人可能是最早的潛水員。珍珠生長在海底的蚌殼里，采珠人必須潛入海底采集。相傳2700多年前我國就有潛水采珠的技術。南北朝時，今天廣西壯族自治區(qū)北部灣的合浦產(chǎn)海珠，但由于采集過度，珠蚌近乎絕跡。后來孟嘗來當太守，改善了生態(tài)環(huán)境，珠蚌重現(xiàn)，采珠業(yè)又恢復了，這就是“合浦珠還”的故事。

現(xiàn)在看來，古時候的采珠人還算不上是優(yōu)秀的潛水員：他們鉆入水底，只能在幾米水深的地方待上2～3分鐘。而如今，攜帶壓縮空氣的自由潛水已經(jīng)成為一種體育運動，接受過適當訓練的普通人也能比較容易地下潛至水下十幾米。然而，潛水深度每增加10米，水壓就增加約1個大氣壓，空氣中的氮氣會滲透到人體中樞神經(jīng)系統(tǒng)的細胞里，引起“氮麻醉”。

較長時間或者更深的潛水，就要用更專業(yè)的裝備——水肺。水肺里裝的是氦和氧的混合氣體，氦氣的麻醉效應遠低于氮氣，不用擔心麻醉的問題。不過，氦氣是一種非常好的熱傳導體，潛水員大量吸入后常常感到刺骨的寒冷。

人類潛水不僅要考慮呼吸的問題，還面臨另一個威脅：隨著水壓的增大，人體血液溶解氣體的能力也會增加，當潛水員完成工作后快速上浮，氣體會在減壓的情況下驟然形成氣泡，就好像搖開的可樂一樣，這些氣泡大量堆積在人體血管和組織中，會造成嚴重傷害，這就是可怕的“減壓病”。在19世紀，許多修建水下隧道和橋梁的工人都是因為這個病喪生的。所以說，潛水員在完成潛水任務后，必須在減壓艙里逐步減壓，再回到海面上來。不過，這會導致深潛作業(yè)效率十分低下。

給潛水員打氣

40多年前，科學家經(jīng)過反復試驗，獲得了一個驚人的發(fā)現(xiàn)：人處在一定壓力環(huán)境中，其血液里溶解的氣體量是有上限的，達到飽和后，只要壓力不變，血液里的氣體含量也不會改變。這就像一個杯子如果盛滿了水，那么再加一滴都不行。這意味著，在給水下某個深度的潛水員“打滿氣”后，不管潛水員在這個深度停留多久，其身體里的氣體量都不會再變，故上岸時所需的減壓時間也不會改變。

因此，“打滿氣”的潛水員在水下某個深度工作一段時間后，不必匆忙回到水面上來減壓，可以繼續(xù)在水下待著，直到工作干完，再返回水面進行一次減壓就行了。比如100米深度的飽和潛水：停留24小時，上岸時需要花5000分鐘逐漸減壓；停留一周甚至一個月，上岸時也只需要花5000分鐘減壓。這就變相提高了潛水作業(yè)的效率。這就是飽和潛水的理念。

飽和潛水技術可使?jié)撍畣T能夠長時間潛到深水作業(yè)現(xiàn)場，開展深水搜救、打撈、安裝、探查等精細作業(yè)，它往往代表著一個國家的深水復雜作業(yè)能力。

飽和潛水怎么做

早期的飽和潛水方案曾經(jīng)力求讓潛水員在水下居住，由于這種方案對水面保障的要求非常高，而且存在許多缺點，目前已經(jīng)被淘汰?，F(xiàn)代飽和潛水采用的標準方案是甲板加壓艙飽和潛水，其思路是讓潛水員在水面工作船上的高壓居住艙內(nèi)生活，需要作業(yè)時候就把他們送到水下。

整個過程主要有六步。

第一步，加壓。潛水員要先待在一個密閉的艙室當中，艙內(nèi)被不斷地充入混合氣體，直到潛水員血液內(nèi)氣體飽和。

第二步，進入高壓生活艙。

第三步，通過潛水鐘（潛水員運載工具）向大海進發(fā)。

第四步，出潛水鐘工作。除了復雜的裝備，潛水員還要面對重型的機械裝置，比如輸油管道。有時候一個螺栓的重量堪比一個成年人，再加上水下行動困難，能見度低，工作人員往往要花6～8小時，才能完成當天的工作。

第五步，通過潛水鐘返回到高壓居住艙內(nèi)。

第六步，減壓出艙。

潛水員血液里溶解太多氮氣會被麻醉，溶解太多氦氣又會覺得冷，為解決這一問題，國際飽和潛水主流方案是采用三元混合氣，其中有用氦氮氧的，也有用氦氫氧的。目前這兩種三元混合氣方案的外海潛水最深紀錄都由法國保持，分別為501米和534米。