外国颜值逆天的星二代:480米深潜实验内情

饱和潜水的巨大经济、军事战略价值，都值得国家的巨额投入、科研人员的艰苦攻关和潜水员的牺牲奉献

深潜400米，人类必须突破一个“转折点”---进入人体耐受的极限区域，生理负荷迅速升高。中国人，第一次走进这个极限区域，并将模拟深潜的纪录定格在480米。
9月6日，四名潜水员结束了饱和潜水高压实验舱内19天的模拟水下生活，平安出舱。他们的中枢神经功能、体能智力、心理情绪和呼吸、脉搏、血压、体液等各项生理指标正常，感觉良好。
在潜水员的蓝色工作服上，清晰印着这次实验活动的代号“潜龙”。《周易》有云：“飞龙在天、潜龙在渊。”在人们对航天英雄耳熟能详之时，“潜龙在渊”的水下勇士，以及他们所代表的深海潜水研究，同样值得注目。
在商业潜水中应用的饱和潜水技术已比较成熟，300米以浅饱和潜水已经广泛应用，而超过400米的所谓大深度潜水，有着不同的含义。近20年，德国、日本在大深度饱和潜水方面做了大量工作。日本平均每年一次进行大深度饱和潜水实验和训练；德国则认为，超过400米，更强调其军事意义。
英、美、瑞士、挪威、法、德、日本、俄罗斯等八国已先后突破400米深度。此次中国人向480米深度所作的尝试，刷新了模拟饱和潜水载人实验的亚洲纪录，使中国成为世界上第九个掌握突破400米深度、潜水员直接暴露在高压环境下作业技术的国家。
实施本次实验的海军某医学研究所政委黄孝虎告诉《望东方周刊》记者，这一实验围绕着海军战斗力建设、围绕着国家的海洋战略推进，旨在为潜艇事故援潜救生提供技术储备；同时，也可大大提高国家的海洋开发能力。
事实上，在不久前的墨西哥湾海底漏油事件发生后，中国企业开始关注深潜技术---一旦海上油井出事，要封堵，除了装备，还要有人下去保障。
人类能触摸多深的海底
上世纪50年代开始，核潜艇、海上石油开发等军事和民用技术的推进，海上航运业也随着大战后的经济复苏而勃兴。但问题也同时出现：战略意义的潜艇一旦在海中失事怎么办？水面船舶一旦失事该如何打捞？这些都离不开一批人---具备深水作业能力的潜水员。从人体结构来讲，具备承受一定水下压力的能力，经过训练的潜水员承压能力更强。但人类在潜水时也发现了一个死敌---减压病。
简单来说，在几十米的水下，人呼吸压缩后的普通空气就行。但随着深度增大，水下呼吸普通空气，其中的氮气在高压下易引发“氮麻醉”，而且呼吸阻力也随水压增大。这时只能呼吸氦等惰性气体和氧的混合气体来进行更深的潜水作业。而惰性气体吸入后会融进人体血液，这就决定潜水员在水下作业时间越长，上浮减压的过程就越长，潜水作业效率将大大降低。如果不按规程进行减压，溶解在体内的惰性气体将在潜水员的关节或身体组织中形成气泡，会造成严重的减压病，甚至会危及生命。
“我们海军的一些潜水老前辈，当初的拼命精神非常令人震撼，他们不但在水下艰苦工作，而且还要忍受长时间水下缓慢减压的过程。”一位参与实验的潜水员告诉本刊记者。
无论是潜艇救援还是水下打捞，总需要时间越短越好。然而为了避免潜水减压病，反倒限制了潜水员的工作效率。实际上，人类能在水下待多长时间，能潜入多深，不仅取决于高气压对机体的作用，也决定于潜水效率。能不能创造一种环境和条件，避免潜水员每次水下作业后繁琐的减压程序，使减压时间并不随着水下作业的延长而增加，就成了大深度潜水的核心问题。
1957年，美国海军潜水生理学家邦德提出了“饱和潜水”的概念。即潜水员在高气压下长时间暴露，体内各组织体液中所溶解的惰性气体达到完全饱和，使潜水员可以停留在高气压下几天乃至几十天，反复、长时间进行水下作业，待预定作业任务完成后，一次减压出水。
而且科学家还发现，从饱和潜水深度继续向更大深度下潜，在一定深度时程范围内返回原深度，可不经过减压的程序。这就是巡回潜水的概念。
以中国模拟饱和潜水实验为例，480米为模拟饱和潜水深度，493米则是巡回潜水的深度。
美法两国对“饱和潜水”的成功实践，极大促进了深海水下作业的发展。1988年，法国进行了一次饱和—巡回潜水实潜试验，潜水员在地中海水下534米海底完成有效作业任务，这是人类不借助深潜器真正到达的最深水下深度。“饱和潜水”功不可没。
半世纪前沉没的万吨巨轮
美国人首先提出了“饱和潜水”的概念，因此美军不但很快进行了一系列有关“饱和潜水”的实验，而且在1962年成功组织了代号“人在海中”系列试验。这是世界第一次海上饱和潜水试验，成为开拓海洋内层空间的先驱。
几乎同时，法国在1962年也组织了代号为“大陆架—I”的海上饱和潜水实验。
美法两国在该领域的竞争长达20多年。1981年，美国完成“亚特兰蒂斯 III”饱和潜水模拟实验，三名潜水员在模拟686米的深度停留了24小时，在650米的深度整整待了7昼夜；而7年后，法国就在地中海完成了深度为500米的饱和—534米巡回潜水实潜试验，在1992年又实现了模拟深度701米，这个纪录至今无人打破。
随着饱和潜水技术的成熟，一些发达国家例如瑞士、挪威、德国、日本也投身其中。相对于美法两国的纪录竞争，他们或侧重海洋开发的经济利益，或出于海上战略位置的考虑，更注重通过饱和潜水实践，培养大批熟悉这一技术的潜水员。例如瑞士、挪威、德国进行过多次饱和潜水试验，目前在商业海上救援、深海打捞领域已经具备顶尖实力；而日本则保持着450米的海上实际饱和潜水亚洲纪录。
中国饱和潜水起步较晚，但发展迅速。海军某医学研究所政委黄孝虎对记者说：“我们医学研究所的成立研究方向之一，潜水科学。该学科的发展，完成了一系列重大军事和民用潜水作业任务，如1963年的‘跃进’号沉没原因的探摸。”
1963年5月1日，我国自行设计制造的第一艘万吨级远洋货轮“跃进”号，在由青岛驶往日本门司港的途中沉没。在冷战背景下，这艘巨轮的沉没原因备受关注，勘测调查因而格外关键。
海军医学研究所的科研人员研制了我国空气常规潜水的潜水技术、减压方案，保证了该任务的圆满完成。在进行该项工作时，得到了国家领导人的直接关切，推动了潜水技术和潜水医学研究领域的新进展。而随着我军潜艇等装备的不断更新，潜艇救援成为不容回避的问题，也需要相应的大深度潜水技术，特别是饱和潜水技术。
1976年，这家海军医学研究所建立了我国第一座饱和潜水实验舱，并在国内首次将饱和潜水实验研究过渡到人，进行了模拟空气饱和潜水实验。尽管模拟深度只有30米，却培养了我国第一批饱和潜水潜水员、生命支持系统技术人员和医学保障人员。
1987年，中国又进行了首次氦氧饱和潜水海上人体实潜，巡回潜水深度达—100米。
1989年，这家研究所在500米饱和潜水系统进行了模拟350米氦氧饱和－374米巡回潜水人体实验，高压下暴露20天，创造了当时的亚洲模拟饱和潜水纪录。
2001年，在海军医学研究所的协助下，我海军南海某部成功地进行了海上150米饱和—182米巡回潜水训练。
2006年底，中国完成首次海上商业饱和潜水作业（96米饱和－105米巡回潜水），12名潜水员在深海高压中生活了390个小时，出潜28人次，工作时间长达126个小时，完成油田油管更换，实现了饱和潜水从模拟试验转化为商业作业的跨越。
而此次中国模拟480米氦氧饱和潜水实验成功，再度使中国在大深度潜水上占据亚洲的领先地位。
本刊记者第一次近距离接触到这四位潜水英雄，潜水员孙志江说：“这次实验虽然是我们四个人进舱，但参与选拔的12个潜水员都是好样的。在我们背后，还有一大批医学科技人员的奉献。”
每平方米几万公斤负荷
来自海军三大舰队、参与这次实验的潜水员共有12名，都是具有丰富经验的军官或者士官。他们在进入这个实验项目之前经历了非常精细的检查。“从头到脚、从里到外，甚至包括核磁共振检测。”参与最后进舱实验的潜水员倪磊告诉本刊记者。
由于饱和潜水实验的原理是惰性气体在血液等体液中完全饱和，因此心脑血管、内脏器官、神经系统更是检查的重点。
过了体检这一关，潜水员还要进行一系列体能训练。本刊记者查阅的潜水员训练日程安排显示：训练项目包括1000米慢跑、俯卧撑、仰卧起坐、引体向上、呼吸训练、潜水钟训练等项目。同时，潜水医疗专家也建立了潜水员体能训练和技术训练档案。
此次实验的项目负责人肖卫兵介绍说，选拔适应饱和潜水的潜水员和航天员有很大不同，航天员是瞬时承受压力会达到几个G，但长时间中基本不会超过一个大气压；而潜水员在500米水下就要承担50个大气压，相当于每平方米几万公斤的负荷。这种负荷尽管潜水员意识感受不到，但人体每个细胞都要承受这种压力。
潜水员自身体能和技术上的准备只是实验成功的一个方面，在真正的饱和潜水模拟实验中，整个团队面临的风险更多。
首先，实验用加压舱装备已经使用21年，舱体本身虽然按照500米模拟饱和潜水设计，但很多部件已出现问题需要维修，本次实验室载人实验，要求万无一失，项目组结合实验要求，对设备进行改造，并进行了长时间运行，确保设备安全。
其次，潜水员在实验中最危险的敌人就是高压神经综合征。倪磊告诉本刊记者，在以前的250米饱和潜水实验中，他基本上没有感觉到异样；但在480米饱和潜水实验中，在接近400米时，他明显感到了不同，例如呼吸有阻力、头部有眩晕感、动作开始迟缓等等。经过医疗人员的努力，这些症状都在几个小时内基本消失。而减压的过程，减压病的风险同样不容忽视。
这次实验在潜水员突破极限的背后，最关键的核心技术或者创新点在于加压、减压的方案设计---快了会危及潜水员生命，慢了则会影响效率，必须在其中找到平衡点。
肖卫兵告诉本刊记者，这次的减压方案具有独创性，用时比多年来部队训练用时缩短30%，提高了效率，同时也提高了安全性。而此前十多年，部队潜水员训练一直使用外国的减压方案。
最后，潜水员一旦进入加压舱，这个完全密闭、高压的环境又给外界医疗保障乃至实验的成功带来了诸多困难。从潜水员本身来说，除了身体符合要求外，心理也要平衡、健康，能合群，能协作工作。
“只要一个潜水员出现问题，整个项目就宣告失败。”潜水员李刚告诉本刊记者。
潜水员在饱和潜水的密闭环境出现病患，里面出不来，外界也很难干预。一些资料显示：上世纪70年代，少数发达国家启动大于400米深度饱和潜水实验，有的仅仅因为温度控制不当，潜水员在舱内牺牲。在加压过程发生临床疾病，更改实验方案和计划，影响实验的顺利进行。
因此，如何对舱内潜水员进行有效的生理和心理干预，同样关系到实验的成败。最基本的食物和水，都要通过专门的抵物筒才能实现。为了把可能的生理隐患消灭在萌芽状态，医疗保障人员必须全面、动态地掌握舱内潜水员的各项生理指标。因此研究单位也开发了一系列适应饱和潜水的监控手段。
本刊记者通过调阅这次实验的录像资料，发现除了模拟深潜作业，潜水员在休息、看报、锻炼的时候，头部和胸部都绑着几根电极。科研人员告诉记者，那是在测量潜水员的心电图、脑电图、手指震颤、心率变异性等生理指标参数。潜水员在实验加压舱内不仅仅是简单地生活，而且要配合完成各种项目的研究，记录各种数据，为后来人的深潜实验和训练留下前进的路标。
除了生理监测，心理干预也在同时进行。在一个完全封闭的空间，潜水员很容易感到郁闷、无所事事，国外甚至发生过潜水员心理崩溃的案例。本次实验专业人员全程为潜水员提供心理服务。及时缓解心理紧张。专家还会组织小晚会、亲情连线等来调适他们的情绪。
潜水员，水下的孤独勇士
中国的蛟龙号深潜器刚刚完成了3700米的深潜实验，海军某医学研究所则成功完成了480米的饱和潜水实验，这两个数字上的差异该如何理解？
此次模拟饱和潜水实验项目小组组长、海军某医学研究所所长陶永华解释说，蛟龙号深潜器抵达3700米的海底，承受水底巨大压力的主要是装备，只要工业技术允许，达到7000米深度甚至更深也可以；而饱和潜水实验是为了使人能够直接潜入深海，承受海水压力，研究的重点是高气压对人员的影响及应采取的措施，确保潜水员的安全。
深潜器作业主要靠机械手，在执行海底救援、施工等精细化作业方面，远远比不上潜水员的手工作业。这有点像航天员在太空出舱维修---尽管美国、俄罗斯航天员在太空作业时候都会有辅助的机械手，但许多工作是航天员手工作业完成的。
潜水员李刚告诉本刊记者：“从加压舱里出来，我最想的就是呼吸外面的新鲜空气。”
在加压舱中，潜水员的每一个细胞都在承受强大气压。随着气压接近水下400米，潜水员出现了呼吸受阻、反应迟缓的现象。而真正对潜水员长期生活作业造成影响的，是呼吸惰性气体造成的语音失真，他们有时甚至只能通过手势和手写来交流。在减压过程中，由于湿度的变化，潜水员还会普遍出现体癣、脚癣、外耳道炎等病症。
然而与真正的水下实际饱和潜水相比，模拟饱和潜水在费用、复杂程度上还有相当距离。从目前来看，除了商业性的300米饱和潜水外，各国在深度400米上的实际饱和潜水次数很少，因其对潜水员及其潜水医疗保障的要求更大。
“到了海上，天气、食物补给、水下的情况都更加复杂，”潜水员倪磊说。
由于水下作业的特殊性，一般情况都是单人行动。无论水下世界存在多大风险，潜水员只能自己面对。如果水下水体浑浊，潜水员即使携带光源也由于漫反射很难看清物体；如果发生缠绕，潜水员必须自己解决问题。
但无论是水下施工还是深海潜艇救援，饱和潜水的巨大经济、军事战略价值，都值得国家的巨额投入、科研人员的艰苦攻关和潜水员的牺牲奉献。模拟实验结束了，海上的实际潜水实验肯定也会提上日程。■