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世界最后一间深海实验室,藏着人类未来的秘密

2024-11-23 213


如果世界末日来了,人类站在荒废的土地上,仓皇奔往未来的逃生门,我们应该往哪去?

有人说,是太空;有人说,是海洋。

现在有个地方,正把两者结合起来──Aquarius Reef Base 深海实验室。

这个处于海底 18 米的实验室,不仅让人们体验真实的海洋生活,也正成为人类太空飞行的绝佳模拟地,未来,它甚至会成为每个人“逃离”地球前的训练场。

地球最后一间深海实验室

为了挖掘海洋空间的潜力,1957 年以来已建立 65 座水下实验室,但因维持成本太高,大多都萧条关闭。

现在,只有 Aquarius Reef Base 还力撑著,成为世界最后一间正在营运的深海实验室。

实验室 1986 年建成,位于佛罗里达礁岛国家海洋保护区,起先由美国国家海洋暨大气总署拥有,后来几度转手,现由佛罗里达国际大学管理。

包含一座 1,400 立方英尺的栖息地和实验室,四处都配备镜头和感测器,记录实验室内外的行动和危险。

U 形任务控制台装有 5 台监视器,就像实验室的“眼睛”和“耳朵”。

就像科幻电影那样,控制台能联系、协调 6~10 名船员,操作维护外部系统,并提供动力给基地。

在深海完全隔离 24 小时后,人体就会充满氮气。所以当执行完海底任务,想要回到陆地,实验室就变成巨大的减压室。

人们在里面可以吸氧,并在舱内缓慢降压 17 小时,避免罹患减压症(俗称潜水夫病)。

潜水夫病是人们潜水时的大敌,在几十米水下,如果不溶解体内的惰性气体,就会在关节和身体组织形成气泡,甚至危及生命。

▲ 减压室。(Source:Susan Karlin)

实验室上方还有一个罐子般的大型容器,能承受超过正常压力 2.5 倍的气压,将食物、电脑和其他设备送到实验室。

海面还有一个直径 33 英尺的浮筒,透过电缆、软管、绳子为实验室提供空气、电力、高速网络和电话服务。

实验室卧室有 6 张床,浴室有淋浴设备、水池,厨房有微波炉、冰箱,工作室有电脑和潜水装置。

住在里面,就跟住在高科技感的房间差不多,这也为人们未来在海洋生活领先尝试和探索。

首席科学家 Ellen Prager 表示,室内环境让人轻松自如:

放心,绝不会让你罹患幽闭恐惧症。

之前实验室主要用于海洋环境研究,保护海洋生态系统,同时,也训练专业潜水员,完善海军潜水技术。

知名的海洋探险家 Jacques Cousteau 曾创下水下探险长达一个月的纪录,而在这个实验室,他的孙子 Fabien Cousteau 在水下度过 31 天,一举击败祖父的成绩。Cousteau 表示,31 天内,他和团队收集到海洋长达 2 年的数据。

看到这里,这个充满科技感的地方,有没有让你想起国际太空站?

是的,美国国家航空暨太空总署(NASA)也想到了。2001 年开始,海下实验室就成为 NASA 极端环境任务行动计划(NEEMO)的所在地。

如何在海底当“太空训练生”?

可以说,当你进入这个实验室,就如同置身外太空了。

十几年来,NASA 每年都会派数名太空人、工程师、科学家进入这个实验室,并让他们在里面生活和工作。

太空人要在此接受模拟月球和太空环境的训练,为人类未来登陆其他行星准备。毕竟水下环境提供和太空类似的物理条件:缺氧、重力失衡、突发危险状况……

他们面对的是与太空类似的任务和挑战──在水下极端环境,太空人将模拟太空漫步,评估未来太空任务使用的工具和操作技术,并排除障碍、收集数据。实验室的太空人要测试一系列太空装置。

一般他们会待 3 周左右。在这不长不短的时间内,却要经历和身处太空一样,完全隔离、面对巨大的生理和心理压力。

2004 年,太空人 Coleman 参与 NEEMO 7 计划,在海底实验室度过 11 天,他们要完成的挑战是:在远离医院或医生的太空环境,太空人要如何处理远距离危险医疗事故。

他们在实验室对模拟患者做了一次远程机器人外科手术。

医生远程指导 Coleman 进行胆囊手术和阑尾切除术,另一个成员则透过虚拟控制技术,操控机器人并即时诊断。

▲ NEEMO 7 成员。

2006 年,太空人 Kopra 在 NEEMO 11 计划,测试零重力工作的太空套装,此套装计划用来在月球行走和工作。

他在海底实验室待了 7 天,回馈太空服在极端环境下的工程数据,包括行动性、灵巧性、导航性、视觉效果等。

“这是人类太空飞行的绝佳模拟”,他说。后来他顺利执行 2009 年和 2015 年的国际太空站任务。

长江后浪推前浪,2019 年 NEEMO 23 计划,挑战难度更复杂了。

太空人开始首次在水下测试便携式扫描电子显微镜,透过扩增实境设备追踪环境、模拟月球着陆,还测试太空漫步机、运输昏迷的太空人。

他们还要测试月球疏散系统,最大的挑战就是,太空人的水下行动要戴着 32 磅的重型头盔、60 磅的潜水装备,脖子和背部再施加 20 磅额外重量,只为模拟月球遇到的巨大压力。

▲ NEEMO 11 成员。

近年来,NEEMO 的任务已解决未来探索太空要面临的诸多挑战,从科学技术到心理健康层面。

海洋和太空一样,必须在限定条件下、紧凑的时间内,完成大量密集的挑战性工作。

他们要随时拿起相机拍照和录影,要环顾四周看看有没有同伴需要帮助,并进行简洁高效的沟通,还要把数据快速发送到地面,并面对实验室可能设备故障、冷却系统极易出现毛病等等。

我们有个时间表,每分钟就有一个新的行程,几乎没有停下来的时候。除此之外,休息时间,也要经历狭小空间和其他成员生活的诸多矛盾。

Coleman 说。这或许也是我们未来的的太空生活,每个人都抬头不见低头见的日常。

不过他们的空间虽然颇小,偶尔也会出现一些浪漫时刻。

“我们几乎每晚都熬夜”,太空人 Coleman 说,“有时候我在吃晚餐或工作时,可从窗外看到新宇宙。”

各种生物会游过,有时大石斑鱼也往实验室里看,这是种奇妙的感觉。它们慢慢开始认为,我们成了它们世界的一部分。

海洋,让我们越来越接近太空

无论从环境相似度、实验成本、测试难度、便捷度来讲,海洋,都是人类前往太空前的绝佳“训练场”。

尽管海洋训练并非真正的太空探索,但也让人们离太空生活更近。

NASA 已在海底进行大量模拟太空测试,利用最先进的水下导航技术和工具,在海底开拓复杂的任务,这些工具精心编排,模仿火星的探测轨迹;在海底试验新的通讯技术和时间轴统计法,发现这些技术在人类接近太空小行星时,将会非常有用。

▲ 锚定小行星表面概念图。(Source:NASA)

它们在海底让人们进行日常对话和活动,以清晰挖掘内部和外部空间探索的紧密相似之处。

在 Aquarius Reef Base 深海实验室,参与实验室的珊瑚修复专案,保护海洋生态系统的同时,也收集用于海洋生物学和地质学研究的样本,这些成果,同样可用于研究其他星球的样本。

▲ 清洁珊瑚树。(Source:Torian Richardson)

自 1993 年以来,深海实验室已执行 117 次任务,近 100 名太空人参与训练。

一届又一届 NEEMO 计划过去,海洋中的测试,开始从太空人的专业探索,慢慢延伸到与长期太空旅行有关的一​​系列研究。

NEEMO 19 计划,太空人用大量智慧装置、扩增实境和人工智能技术研究自己的身体变化、睡眠品质、心理状况等。

尽管实验室也经历多次飓风、潜水员死亡、水下发电机起火,甚至面临资金不足的倒闭风波,依然坚持下来。

最近实验室在探索新的收入来源,包括开放给大型海洋教育团体,建立自己的深海实验室学院,将实验室的科研转化为国家认可的课程,让更多教师、学生、普通人都能实地考察和学习等。

不过这次疫情期间关闭,疫情过后,马上就会再次对外开放。

越来越多大众参与、学科跨界合作、海洋与太空之间剥丝抽茧的探索,都更将激发未来先锋技术的发展。

太空人 Coleman 说:

有人认为我们的太空生活只与太空有关,但实际上,全都与地球有关。

如果地球有一天消失,从那一天往回看──深海实验室这些最接近未来的起点,大概就是人类最后的墓志铭。

(本文由 爱范儿 授权转载;首图来源:佛罗里达国际大学)

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