|
. y- A5 L% P1 ^- |2 B$ g4 I9 R) g 在近期热播的国产科幻大片《流浪地球2》中，人物图恒宇和马兆在水下使用的潜水动力甲引起了很多观众的兴趣，对此的讨论也十分热烈。很多观众都很好奇，人是否真的有可能在如此深的水下正常工作。事实上，影片中出现的潜水动力甲，其科技水平和现实并不遥远。 
( `9 [6 Y, E8 }/ X3 a6 t/ {' Z （图为《流浪地球2》中的潜水服）
: E, k3 r) h8 J, Z+ P5 s9 g/ N" z 早期人类深潜的尝试
9 [3 |4 G# o/ ^, S# \% \6 D! ?& q 人类对于深水的挑战，始于需要通过海产获取食物和收入的年代。最早的人类潜水活动，往往只限于浅海，通过憋气和呼吸管获得一定的在水下活动的能力。这种工作方式不具有太多的水下观察能力，在水下活动的时长和深度也非常有限。到了17世纪末，欧洲开始使用潜水钟作为潜水工具，以获得更久的水下工作时长，更大的工作范围和工作深度。有一些设计还为潜水者准备了小型的头戴式潜水钟，联通到大型潜水钟内，这可以看作现代潜水服的雏形。
9 U; n) V4 p$ @, S% r （图为早期潜水头盔） ; L$ W6 ?2 ]9 R i) a; U
人类第一套成型的封闭式潜水装具诞生于1715年，出自一位法国贵族，他设计的潜水服由完全贴合封闭的头盔和玻璃制成的观察窗构成。有分离的空气进入和二氧化碳排出管道，为潜水员提供源源不断地新鲜空气。1819年，德国人生产了第一套完全隔水的潜水服，潜水员不需要再忍受海底的低温，可以内穿干燥的衣物保暖工作。头盔的设计也越来越多的考虑压力耐受能力，以保障潜水员可以在海底正常的呼吸。
0 g2 A2 \) v8 x( q8 ^+ t 走向深海之路
3 `1 M9 f. Q6 b( ~$ G9 p! i! x4 G 1860年，法国人制造了人类史上的第一款独立供氧的潜水服，潜水员能在水下工作的时间得以延长，对于岸基保障的要求也进一步降低。而随着工作时间的不断增加，人们也逐渐摸索出了一些应对海底高压的方法，比如可以通过阶段加压和阶段缓慢减压逐渐下潜到更深的深度。直到这时，人类本身身体素质的限制逐渐显现，肉体凡胎很难承担过高的水压，制作潜水“铠甲”，在更大水压下工作成为一种期盼。到了1979年，世界上第一套硬壳气压潜水服——纽特潜水服（“Newtsuit”）被加拿大人纽特发明，成为了石油、打捞、科考和军事领域的首选产品。 
, Y7 m. u0 D1 e$ i9 z) } M （图为早期潜水服）
q: }4 M# ^9 R4 b% d5 _ 纽特潜水服不同于此前出现的隔水或非隔水潜水设备，他为潜水员提供了一整套的耐压“盔甲”。我们知道，随着潜水的深度不断增加，水压也会越来越高。人身体的抗压能力是有限度的，理论上人体在无保护装置的情况下能承受的最大压力相当于16个标准大气压，按照水深每增加10米增加1个大气压换算，人类无装具深潜的极限在160米左右，普通人潜水的耐受深度大概在10至15米，当水压提高到一定程度，即便受过专业训练的潜水员也会严重受伤甚至死亡。而纽特潜水服即便在百米的深度，也可以维持潜水服内接近海平面的气压，依靠坚固的硬质外壳承担大部分水压，让潜水员得以深入之前从未涉足过的深海。  ; K: }# p, [2 U. b3 I
（图为纽特潜水服） 0 t4 ~# a: s. e
而随着科技的不断发展和深海作业需求的增加，最早的纽特潜水服已经不能完全满足需求。早期的纽特潜水服基本没有动力，完全依赖岸基或者船载设备进行保障，通过吊索下放到工作深度并进行较大范围的位移，肢体的活动也比较僵硬。纽特潜水服的开发商随后设计了纽特潜水服的下一代产品，Exosuit。这套系统拥有新的推进系统和辅助操作系统，将喷水推进器整合到了脚部，潜水员可以通过脚部动作控制姿态，解放出双手用于进行机械操作。同时在自持力和工作深度上，Exosuit也进一步得到加强，可以在350米的水深工作，并且拥有后方保障中断下50小时的独立氧气供应和二氧化碳吸收能力，提供了远超纽特潜水服的应急处理能力和更大的深海工作自由度。 8 J( B! y1 ]. G7 h- @
未来还是眼前 , d, T$ n5 O" [% }/ L. K
而《流浪地球2》中出现的潜水动力甲，本质上是外骨骼的动力关节技术和硬壳潜水服的技术结合，从而实现了在空气环境中几乎没有浮力，但是依然可以正常行走。细心的观众不难发现，影片里这套潜水动力甲重达240千克，还可以强行掰开挤碎机器人的重压门，说明其动力关节技术已经相当先进。 
9 m( I$ e5 f3 Z* _/ j+ h( N7 D （图为：纽特潜水服的下一代产品Exosuit） + k4 ~ {, l" O7 M# Z
从现有技术来看，辅助或者驱动一套240千克的重型潜水服行走，并不是完全不可能。多个国家都有试验军用和工业的外骨骼技术，其载荷能力都远超人类血肉之躯的水平。由于潜水服的重量主要由壳体材料和配重构成，而配重大多可以在上岸前抛弃，其总体重量应该是非常均匀的，相比于搬运航空弹药，工业大型零件，想要辅助人力操作重型潜水服的地面行走则容易得多。而较大尺寸的背包也可以容纳较大的电池和生命维持系统，让潜水员在海底的空气区域中更持久的工作。
- y9 U! m' M5 B/ m/ j 总的来说，《流浪地球2》中的潜水动力甲并非遥不可及。目前没有在水下空气区域中行走的需求，几乎所有的硬壳潜水服工作都是在有较大浮力的水中进行，潜水服的自重并不会过大的影响移动，反而会被其庞大的体积产生的浮力大部分抵消。而如果真的有一天地球要去“流浪”，较短的时间内人类想要拿出这样的产品，并不会太难。 * R: @+ S8 b6 b0 j
作者简介：黄天，媒体工作者，主要从事军事、科普相关媒体工作，长期研究冷战军事科技发展历程 . u! Z1 J3 D9 c* U7 p8 E1 j& H
出品：科普中国
9 ^/ ^4 X* d6 A/ i2 ~( C0 g 监制：光明网科普事业部 + t. T' m3 w& d7 f0 B3 {
作者：黄 天（矛隼工作室） " ^6 l, x, b5 Z5 |
审核专家：费伯禹 （资深军事内容编审） ) e9 C" W" U& v7 ]
策划：金 赫
8 @" \$ E5 H) C/ X: F 来源： 光明网-科普中国 9 Y0 K5 Z1 ?2 i4 d3 |
, ?+ T* S2 P" b. J+ \, v/ C4 I! h* t- w2 V- R8 r
( X0 g v, B) E& A. C" R. E4 Y' L* \. N2 y7 Q2 W; H9 K. {1 t
| 
