飽和潛水：潛水員與深海高壓的較量

　　在隻有一件宇航服的保護下，人類已經將足跡留在了38萬公裡以外的月球。但在隻有一件潛水服的保護下，人類隻到過大海深處幾百米。可謂上天易，入海難。

　　1月20日9時，經過飽和潛水試驗和13天的減壓，參加飽和潛水專項試驗的海軍北海艦隊某防救生支隊4名潛水員依序出艙，創造了330.2米的全國飽和潛水新紀錄。這330.2米意義巨大：它將人體直接暴露於34個大氣壓的深海高壓環境下，每平方厘米的身體承受的壓力為34公斤力。堪稱一場潛水員與深海高壓的戰爭。

　　●南方日報駐京記者 王騰騰 實習生 李強 策劃統籌：黃慧瑩

　　斗 爭

　　深潛面臨的是高強度的海底壓強，以肉體之軀對抗這種壓力絕非易事，潛水員必須與氮麻醉、減壓病等一個個難題作斗爭

　　在清澈的海水中潛游是大多數人夢寐以求的事情，但是，如果面臨的是高強度的海底壓強，這件事情就與享受沒有任何關系了，挑戰甚至是危險都相伴左右。參與此次飽和潛水專項試驗的人員形容自己當時胸口像是壓了一塊大石頭，實際上，在330米的深度，潛水員所要承受的壓強是地面生活的30多倍，身體每平方厘米所要承受的壓力約為34公斤力。

　　以肉體之軀來對抗這種壓力絕非易事。

　　在已知的生物中，不乏生活在深海的一些抗壓高手，它們生活在數百米甚至上千米的海底，以柔弱之軀挑戰高壓。這些魚類的生存之道就是借助壓差流通機制，讓體內的壓力與外界的海水壓力之間形成平衡。同樣，它們的身體結構特殊：骨骼變薄，易彎曲﹔肌肉組織特別柔韌，纖維組織變得出奇細密﹔魚皮組織僅僅是一層非常薄的層膜﹔生理組織充滿水分。

　　魚類的生存之道給人類深潛一些啟示：通過吸入氣體在人體內形成分壓，與體外的壓強之間形成一種平衡，就可以避免被“壓壞”。

　　一個訓練有素的潛水員直接潛入水下幾十米深，可以呼吸壓縮后的普通空氣。但隨著下潛深度增大，人所承受的海水壓力越大。每下潛10米，人體承受的壓力便增加1個大氣壓。如果在更高壓力下，依然呼吸由氮氣與氧氣組成的普通壓縮空氣，極易引發“氮麻醉”，這足以致命。

　　想要安全深潛，含有氮氣的普通空氣已經不能滿足需求，取而代之的是氦氣等惰性氣體與氧氣的混合空氣。與氮氣在高壓下較容易溶解於人體的脂肪與神經組織不同，氦氣的溶解率隻有氮氣的40%。氦分子的體積也非常小，其在人體內擴散速率是氮氣的2.5倍。所以使用氦氧混合氣體不但可以減少麻痺現象，也可利用它迅速擴散的特性，縮短減壓時間。

　　解決了潛水員賴以生存的空氣問題，另一個挑戰又來了——“減壓病”。就算那些抗壓高手深海魚，也同樣面臨這個問題：把它們遷移至淺海時，它們將會爆炸、死亡。

　　這不僅使得潛水作業的時間受到很大限制，也增加了一定的危險性：使用氦氧混合氣的直接潛水深度能到達100米左右，當潛水員作業完成以后，需要漫長的水下減壓時間，即讓身體內溶解的氦氣等惰性氣體隨著壓力的減小而釋放出去。如果減壓正常，溶解於血液以及組織內的氦氣將會匯集到肺泡中被呼出，對人體無害﹔但如果減壓過快，溶解的氦氣等將會在幾秒內形成氣泡，對人體組織造成極大的損傷。

　　高 壓

　　在300米的深海裡，潛水員要承受31個大氣壓，相當於人體每平方厘米要承受的壓力約為31公斤力，“感覺骨頭都貼在了一起”

　　為了解決上述問題，1957年，美國海軍潛水生理學家Bond提出了“飽和潛水”的概念，將人類的潛水深度增加了數百米。在此之前，美國的一位鄉村醫生經過和同事們反復試驗，發現人如果在高壓下逗留一定時間，其血液及組織裡溶解的氣體就會達到飽和程度。

　　“飽和潛水”指的是創造出地面上的高壓環境和條件，使潛水員體內各組織體液中所溶解的惰性氣體達到完全飽和的程度。保持壓力不變的情況下，潛水員體內溶解的氣體不會再隨著時間的增加而增加。呼入的氣體與呼出的氣體數量也是相等的，從而讓人體與外部的壓力環境形成一種平衡。

　　以本次330.2米飽和潛水試驗為例，潛水員在符合330.2米水深壓力的環境下進行加壓，一定時間后，體內組織溶解的惰性氣體達到飽和。此時就可通過潛水鐘這一運送裝置將潛水員送達作業水深。在工作的時間內，潛水員體內的壓強始終保持不變，與外部平衡。最重要的是，減壓時間不會隨著作業時間長度而改變，大大提高了潛水的效率和安全性。

　　按照潛水深度的不同，潛水員加壓至體內溶解氣體飽和的時間和減壓的時間也各不相同。潛水的深度越大，加壓時間越長，減壓時間也會越長。而且，隨著深度的增加，配給給潛水員水下呼吸的空氣組成比例也會不同。一般而言，深度越大，含氧量將逐漸減少。如果氧氣含量過高，在高壓環境中會造成氧中毒。據悉，飽和潛水100米以內呼吸的氣體，氧氣含量在6%左右﹔300米水下呼吸的氣體，含氧量隻有1%左右。

　　“為保証試驗萬無一失，支隊專門成立了指揮所、裝備保障組、潛水組、醫療保障組等各領域骨干組成的專家團隊，並先后制定了10余份方案預案和詳盡完備的安全風險評估報告。”飽和潛水試驗指揮員王鶴鵬副支隊長說。

　　1月4日13時26分，經過層層挑選，4名潛水員進入甲板居住艙。在從1個標准大氣壓情況下加壓到相當於水下300多米的31個大氣壓期間，指揮組不斷調節加壓閥門，控制加壓進度，並在此間採用心理、醫療、營養等干預措施，幫助加壓艙內潛水員調整狀態。約18個小時后加壓完成。下一步即准備將生活艙、過渡艙、潛水鐘進行對接，並進行硬密封。這一過程在工作母船甲板上完成，三艙的壓力一樣。

　　5日22時38分，徐曉、張恆銀、李勇3名潛水員從生活艙經由過渡艙進入運載設備潛水鐘，前往目標深度。高杰作為替補，留在生活艙待命。

　　從深度100米，到200米，再到300米，下潛過程持續了近一個小時。

　　到達目的地之后，潛水員出艙開始作業。在300米的深海裡，潛水員要承受31個大氣壓，比在陸地上多30個大氣壓，相當於人體每平方厘米要承受約30公斤力的壓力。據飽和潛水員介紹，“在這種壓力下，人感覺就像被擠壓住了一樣，骨頭與骨頭貼得很緊，抬下手、動動腳都很費力。”

　　3名潛水員完成一系列規定動作后，最終在深海330.2米的地方返回潛水鐘。6日8時，完成海底巡潛任務的3名潛水員，乘著潛水鐘返回了“海洋島”號，並進入生活艙開始減壓，從31個大氣壓減到正常1個大氣壓狀態，需要近14天的時間。

　　20日9時，4名潛水員減壓結束后依序出艙。至此，任務取得了圓滿成功。

　　應 用

　　中國在飽和潛水技術上發展十分迅速。此次試驗成功摸索出一套科學、實用的大深度潛水程序，為深海作業奠定基礎

　　按照國際慣例，當潛水作業深度超過120米、時間超過1小時，一般就採用飽和潛水。這也是唯一一種可使潛水員直接暴露於高壓環境中開展水下作業的潛水方式，已廣泛應用於失事潛艇救援、海底施工作業、水下資源勘探、海洋科學考察等軍事和民用領域。

　　“此次試驗是中國海軍首次將具有完全自主知識產權的飽和潛水技術應用於實際潛水作業，300米深海終於有了中國海軍潛水員的身影。”在接受媒體採訪時，王鶴鵬如是說。

　　支隊長劉杰表示，300米是世界大多數潛艇的極限深度，能否在這個深度進行高效的潛水作業，關系到打通高效精准進行援潛救生“最后一公裡”的關鍵問題。同時，它對提高沉船打撈、水下施工、海洋資源勘探開發等作業能力，推動潛水醫學進步，都具有重要意義。

　　“這個設備是我們自行設計，中國制造，能夠安全完成任務，就証明了我們設備的技術指標和性能達到了安全的要求。在該領域我們也就有了自己的話語權和能力，沒有這項技術你就受制於人。”海軍軍事學術研究所研究員李杰說。

　　“在飽和潛水技術上中國起步比較晚，但發展確實比較快。2014年的首次300米飽和潛水到今年的海軍330米，雖然只是多了幾十米，但這是一個突破。”李杰說。2014年1月12日5時09分，3名潛水員圓滿完成中國首次300米飽和潛水海底出潛探摸作業，巡回深度達到313.5米。

　　中國海軍醫學研究所早在1975年就開始進行飽和潛水動物實驗研究，這也開辟了中國飽和潛水的研究進程。1976年，海軍醫學研究所建立了中國第一座飽和潛水實驗艙。

　　此次試驗的成功，不僅成功摸索出一套科學、實用、安全的大深度潛水程序，還創新了一套先進、完善、有效的深潛醫學監護和干預手段，掌握了一批深潛環境、深潛技術、深潛程序的技術參數，為今后大深度飽和潛水的實戰化運用奠定了堅實的基礎。

　　“隨著人類海洋行動的增加，相關海域的活動會大幅度增加，人類在海底進行更多的礦產資源如天然氣、可燃冰等的開採，大深度飽和潛水可以使勘探中出現的一些問題得到及時發現和解決。”李杰說。

　　潛水員選拔標准

　　堪比航天員

　　縱深

　　試驗開始之前的潛水員選拔工作非常重要。李杰對南方日報記者表示，大深度飽和潛水員的選拔和航天員一樣有特殊的標准，要檢查牙齒咬合度、心肺功能、高氣壓下硬骨管通氣功能等，對整體身體素質的要求特別高，“畢竟要在海底出艙作業，某種程度上比太空還要可怕。還要具備相應的知識儲備和技術掌握等，是一個綜合的指標。”

　　潛水員在參加試驗之前，要先進行5個月的深潛醫學、高氣壓心理學、防救打撈技術等專業理論學習，同時還會邀請潛水專家、醫學教授等專業人士進行相關專業知識的授課。而且還要從碼頭訓練、30米潛水訓練、60米邦司潛水訓練到最終的300米飽和潛水試驗，分階段、分層次對潛水員進行加壓、體能、心理等專項訓練，讓潛水員們從身體上和心理上戰勝超高壓環境帶來的恐懼情緒。

　　這次試驗配備了具有完全自主知識產權的飽和潛水技術，以及中國自行設計和中國制造的飽和潛水系統設備。包括甲板居住艙、過渡艙、潛水鐘、潛水鐘吊放系統、生命支持系統和中央控制室，以及潛水員熱水供應、氣體供應、氦氣回收系統和觀察通信、供電等設備。

　　甲板居住艙是供潛水員加壓、飽和深度停留和減壓使用的主要艙室。艙內有臥室和起居室，設有供氧、二氧化碳吸收、溫濕度控制等裝置。在這裡，潛水員的一些活動都被嚴格控制。

　　生活艙長11米、寬3.8米、高3.5米。艙裡有6個上下設置的床鋪，中間過道不到50厘米寬，床寬90厘米。沒有白天黑夜的感覺，睡覺不能關燈。由於容易疲勞，一天睡12個小時以上。

　　潛水員有專門的廚師做飯，飯菜通過生活艙上一個圓柱一樣的洞送進來。潛水員不能吃硬的，會損傷牙齒﹔不能吃黃豆等容易放屁的食物﹔不能吃蘿卜、韭菜等味道重的食物，以免污染狹小的環境﹔米飯、饅頭被擠壓粘在牙上，很難受，需要使勁咀嚼才能吃下去﹔高壓讓味覺變遲鈍，飯菜也吃不出咸味。

(來源:南方日報)