海洋潜水装备 -海洋潜水需要哪些准备工作

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。

" }- e2 u& o' s/ S; |2 o

（图为《流浪地球2》中的潜水服）

早期人类深潜的尝试

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。

（图为早期潜水头盔）

$ t5 w% K; u7 X! ]

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。

走向深海之路

! G( W! ^/ {3 l% H( f7 {

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。

6 F2 U% f) Q$ C6 s% ~3 D3 t- M

（图为早期潜水服）

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。

9 \- F; y5 D" m0 `: {

（图为纽特潜水服）

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。

未来还是眼前

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。

/ s+ F4 g- h- a R- b3 k$ ~! Y3 W. c/ ]

（图为：纽特潜水服的下一代产品Exosuit）

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。

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。

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

出品：科普中国

. O, d4 k4 x$ ?3 M! S& }3 `

监制：光明网科普事业部

% L/ C6 M1 c" V2 `2 \! A; Y, c

作者：黄 天（矛隼工作室）

3 i+ _. p+ U& g) c

审核专家：费伯禹 （资深军事内容编审）

* W- E8 I4 K- |4 ` b# I! b/ G/ R# s

策划：金 赫

来源： 光明网-科普中国

, x3 r7 W6 G% _, C: m 8 r1 a) Y) ~$ s/ ~* ^6 \ , o& Q4 Q% C; Q9 @; M: B # i/ s e D0 O+ f5 D4 |