科普-中华学生百科全书-第258章
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气压。用呼吸管潜水的潜水员所呼吸到的空气是水面上的 1 个大气压的常压
空气，而身体却处于高压状态；这样潜水越深，人吸入的空气的气压与人身
体实际的受压就越不平衡。所以要想再往深处下潜，就必须让潜水员呼吸到
压缩空气，以保证人的体内外的压力维持平衡。另外，通气管式潜水服头罩
里的二氧化碳的积聚问题也要解决，因为潜水员呼出的二氧化碳不能自我消
散，而二氧化碳气体浓度的增加，会大大缩减潜水员在水下的停留时间。为
了克服这些问题，人们经过反复研究，不断实践，终于又研制出一种新式潜
水装具——潜水服，使潜水技术又上了一个新台阶。
潜水服
200 多年前，英国人发明了木制潜水头盔、金属潜水头盔和装甲潜水服，
并在水面上用风箱或手揿式压气机给潜水头盔供给压缩空气。这样一方面解
决了呼吸问题，另一方面也可以不断地自动排出头盔内多余的气体，这就是
最原始的通风式潜水装具。后来，人们又对这种潜水装具进行了某些改进。
在金属头盔上开了一个透明观察窗，把金属头盔和潜水服联接在一起，头盔
里装置排气阀，使得头盔里面的气体保持一定的压力，并可以自动向外排放
一部分呼吸气体，供气也采用了双缸手揿式压气机。潜水服也设计得能够更
好地防水保暖。潜水员身上一般都携带着重物，脚上穿着笨重的金属靴子，
可以帮助下潜；上浮时，潜水服充满了气体，鼓得圆圆的、胖胖的，身后还
拖着两根长尾巴（其中一根是供气软管，一根是信号绳），样子非常滑稽可
笑。潜水员在水下作业时，水面上还会不时冒出串串连珠式的气泡，以至人
们常常称这种潜水员为“冒气的魔鬼”。这种潜水装既大又笨，人们称它为
重潜水装具，相应的潜水方法叫做重潜水。
这种潜水在早期的下潜深度还是有一定局限的。当时它的极限下潜深度
为 60～70 米。为什么会这样呢？这是因为，我们平常所呼吸到的空气实际上
是一种混合气体，其中 78％是氮气，21％是氧气，剩下的 1％是一些杂质、
灰尘、二氧化碳和惰性气体。在一般情况下，这些气体处于 1 个大气压的状
态下。但是前面我们已经知道了，水越深，气压越高；在 60 米以下海水深度
时，潜水员呼吸到的高压空气中，氮气的大气压达到了 5．6 个，氧气则达到
了 1．4 个。高压的氮气会使潜水员发生氮麻醉，思维不连贯，精神恍惚，动
作身不由己；而高压的氧气也会产生氧中毒，出现恶心、耳鸣、眩晕和全身
不适的症状，严重者会呼吸停止以至死亡。鉴于这样，所以当时的潜水深度
都要在 70 米以内。如果再想继续深潜，使用压缩空气是明显不行了，必须另
外寻找一种合适的气体做为呼吸介质。后来，人们在研究中发现了一种叫氦
气的气体。这种气体对人体没有什么不良作用。于是人们在潜水中就使用了
氦—氧—氮或氦—氧人工混和气体。在混合气体中，氮或氧的比例加以人为
控制，以确保它们的含量不至于引起氮麻醉或氧中毒，其余的成分都为氦气。
但是氦气是一种比较昂贵的气体，人们为了有效地和经济地使用氦气，又发
明了一种氦—氧混合气体的喷射再生式潜水装具。这种潜水装具和前面讲到
的通风式潜水装具差不多，不同的是在头盔里安装了呼吸气体再生装置，当
高压的氦—氧混合气体喷进头盔时，通过一个诱导装置使头盔内气体形成自
身循环；呼出的二氧化碳经过吸收器时，被化学药品吸收，气体得到了净化，
可以再循环使用。毫无疑问，我们已经清楚地看到，这种潜水装具已经突破
了早期潜水受到的深度限制，现在可以自如地下潜到 200 米左右了。
在这里，我们还有必要了解一下潜水员的克星——减压病的情况。减压
病是潜水员最容易得的职业病。潜水员为什么会容易得减压病呢？减压病是
怎么一回事呢？是否可以防止减压病呢？首先，潜水员在水下呼吸的是高压
气体，这些气体在进入人体后会发生不同的反应。进入血液中的氧气在帮助
机体新陈代谢时也就同时消耗掉了；而进入血液和机体组织里的氮气或氦气
是不消耗的。在高压状态下，它们大量溶解在血液和机体组织里。如果潜水
结束时，潜水员突然减压，人的机体组织、血液里的氮或氦气不能马上释放
出来，就会出现像开汽水瓶一样的情况，大量的气泡残留在体内，这样不可
避免地容易造成血管堵塞、关节疼痛、瘫痪以致死亡。这种现象就叫做减压
病。不过减压病不是不可避免的。潜水员在上升过程中要根据减压表或医护
人员的规定和安排，在某些深度上停留一段时间，逐渐减压，以保证体内的
气体慢慢析出，最后返回水面。
轻装潜水
我们在前面叙述了裸潜、呼吸管潜水和重潜水。采用这些潜水方法，尤
其是重潜水，潜水员已经能够在较深的海下自由地遨游了。但是这些潜水方
法还不能使人完全像游鱼那样在水下自由地行动。即使是水平较高的重潜
水，人的后面也还是甩不掉两根长尾巴。人类怎样才能摆脱这些束缚，轻松
自在地在水下活动呢？科学家们一直没有停止对这些问题的探索。40 多年
前，一位法国海洋学家创造了自动供气的水下呼吸器，人们称之为“水肺”。
这种水肺主要是由呼吸面罩、呼吸囊、二氧化碳吸收器、阀门、管道及高压
气瓶组成。潜水员潜水时，把高压气瓶背在身后就可以供气了。附属的设备
有潜水服、脚蹼等。这种潜水方法称为轻潜水，也叫自携式潜水。今天我们
比较常用的潜水技术就是轻潜水。
现在世界上又出现了“电子肺”，这是一种新型的水下呼吸器，它是用
微型计算机来控制的。它可以随着下潜深度的变化，自动控制人工混合气体
的成分，来适应人体在不同深度下的生理要求。
潜水员用的加温器，现在也已达到了较高的水平。大家知道，在冷水下
面进行作业的潜水员是需要不断供暖的。开始只是尝试着把潜水服设计得防
水保暖性能好一些，但这只适用于水温不太冷的海域或海层。一旦在较冷的
水域工作，没有供暖设施就显得捉襟见肘了。它外形像个小桶，里面有一层
氧化铝和钼的催化剂。它的工作原理大致如下：将燃烧的氢气流（燃烧起来
不带烟）通过喷射器压入催化剂层，使之发生反应产生热量，并借助水衬衫
回收热量，再将变热的水用压缩机从水衬衫里送到潜水员的衣服里。这样，
加温器里面形成了一个循环系统，可以自动地不断地为潜水员供暖。人类的
探索仍在继续，像游鱼那样自由地在水下呼吸、遨游的愿望也日益变得强烈
起来。当前人工鳃已处于研究阶段。这是一种特殊的薄膜，能通过溶解在水
中的氧而不让水通过。有了它，潜水员就可以像鱼一样，直接呼吸来自水中
的空气，不必再携带复杂而笨重的水下呼吸器了。
饱和潜水
饱和潜水是人类对于潜水技术的又一个突破。在饱和潜水发现之前，人
们虽然掌握了足够的潜水技术，却仍然只是海底的匆匆过客。每个潜水员进
行一次潜水后，要花费大量的时间进行减压，这大大影响了工作效率。40 年
前，美国的一位乡村医生经过和同事们反复试验，获得了一个惊人的发现。
人如果在高压下逗留到一定时间，其血液组织里渗入的气体就会达到饱和程
度。从这一程度起，只要压力不变，即使再增加停留的时间，血液和组织里
的气体含量也不会改变。这就像一只盛满了水的杯子，它的含量达到了极限，
再加一滴也是不行的，无论把水龙头再开多长时间，效果总是一样的。根据
这一发现，潜水员在海洋的某个深度工作一段时间后，不必匆忙回到海面上
来减压，他可以继续在海中呆下去，直到工作干完后再返回海面，进行一次
减压就行了。这种潜水方法，就叫做“饱和潜水”。饱和潜水使潜水作业时
间大大增加了，潜水工作效率也得到了很大提高。饱和潜水的作业系统主要
有下列三种类型：甲板加压舱系统、水下居住舱系统和出入式深潜器系统，
它们都可以把潜水员送到海中进行长时间的工作。
甲板加压舱系统主要由潜水工作船、甲板加压舱、潜水钟等组成。潜水
员在甲板加压舱内加压或等候，工作时用潜水钟送到水下，再出钟作业。
水下居住舱系统由潜水工作船和水下居住舱等组成。
出入式深潜器系统由潜水工作船、出入式深潜器及大吊等组成。
在这里还应说明的是，随着饱和潜水技术的发展，各种深潜器相继问世。
这实际上是潜水的进一步延伸，也是潜水技术的一次革命。最近，微型单人
深潜器又试潜成功，这是当今深潜技术的最新发明。微型单人深潜器是一位
英国工程师设计制造的。深潜器的主体部分是由两个透明的丙稀塑料半球组
成的密封舱，附带着小巧的高能蓄电池箱和两只机械手。整个深潜器看起来
好像儿童游乐场里的游艺机。它装有 4 只小型电动机，4 个螺旋桨控制着它
的前进、后退、上升、下潜。球形舱里没有复杂的仪表，只有一张舒适的沙
发椅，所有的操纵机关都装在沙发扶手上。球形舱有 5 英寸厚的坚固外壳，
配有艇上照明灯，有和岸上进行通话联系的无线电通讯系统。人们又称微型
单人深潜器为“深海旅游者”。目前，它的潜水深度已达到 1100 米。它的两
只机械手能从海底抓起 200 磅的重物。机械手的“手指”上装有灵敏度很高
的触觉传感器，抓住物体以后，传感器能把所抓住物体的硬度和质地、抓握
的松紧程度通过声音报告给舱里的工作人员。这种具有人工触觉的出色机械
手为采集深海生物标本、矿物标本提供了很大的方便。
海洋机器人
神奇而玄妙的大海，有时水光潋艳，旖旎多姿，但转瞬之间也可能浊浪
排空，惊涛拍岸，肆虐的大海会严重威胁潜水人员的生命安全。此外，恶劣
的海洋环境，复杂的海况也对潜水人员设下了重重险阻。所以人类十分盼望
海洋机器人问世，期待着海洋机器人去攻占海底龙宫的每一个角落。现代科
学的发展，已经使制造机器人的理想变成了现实。
世界上第一个设有通讯系链、能够独立工作的海底机器人“逆戟鲸”号
是美国研制的。它有 5 台微处理机，有着装有 5000 张胶片的自动摄像机，有
着非常完善的声纳装置声脉冲发送器、频闪器以及传感器等设施。这架机器
人重 2．9 吨。它不需要海面工作人员“指导”其行动，但是如果遇到障碍物、
摄像机失灵或电路中断等情况发生时，它还得与海面联系，因此，这架机器
人在水下工作时每隔 10 秒钟就向工作船报告一次它的行踪及工作状态。这些
报告都在工作船的示波器上显示出来，工作船上的人员可随时了解机器人工
作的深度、方向、水温及发动机工作状况，必
