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回顾核潜艇达不到的深度,鲸鱼却可以,难道 [复制链接]

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年,我国载人潜水器奋斗者号成功在马里亚纳海沟坐底,下潜深度为米,刷新了我国载人深潜的纪录。水下米是什么概念?按照惯例,我们认为水下每增加10米,就会增加1个标准大气压(atm)。那么在水下米则大约是倍大气压,相当于每平方厘米承受约1.1吨的压力。

这种水压远远超过了人体所能承受的范围,即使是密闭的保险箱放在这里也会被瞬间压成铁片。水下的压力是恐怖的,这也限制了我们去探索和利用深海世界。

以人类材料工艺的极致核潜艇为例,最大下潜深度决定了核潜艇在深海环境中的作战能力。深海有更高的水压和更严峻的环境条件,能够下潜到更大深度的核潜艇可以在更广阔的海域执行任务,包括侦察、监视、潜航和潜艇战等。如果能够下潜到更深的深度,核潜艇就可以更好地躲避敌方的侦察和追踪,提高隐蔽性和生存能力。

各国为了让自家核潜艇下潜更深可谓绞尽脑汁,然而海洋中却有一种动物能轻松胜过核潜艇,下潜深度是核潜艇的数倍,它就是著名的抹香鲸。为什么纯肉身的抹香鲸潜水深度能达到核潜艇的数倍?难道它的鲸鱼肉比钢材还要硬吗?

人类制造工艺的巅峰之作

核潜艇是一种搭载核动力系统的潜艇,它使用核反应堆产生的能量来提供推进力和电力。核潜艇具有长时间在水下行驶的能力,因为核反应堆不需要经常补充燃料,这使得核潜艇能够在深海中持续进行任务而不必频繁浮出水面,这种特性使得它成为军事上的大杀器。

核潜艇是一种高度复杂和技术密集的军事装备,设计、建造和操作核潜艇需要极高的技术水平和专业知识。核潜艇涉及到多个领域的工程学、物理学、材料科学和电子技术等,涉及到高度复杂的系统集成和安全性要求。因此,可以说核潜艇是人类制造工艺的巅峰之作。

目前公开宣称拥有核潜艇的国家有6个,分别是中国、俄罗斯、美国、英国、法国和印度。其中又以美国和俄罗斯的数量最多。

美国的主力核潜艇是俄亥俄级战略核潜艇和弗吉尼亚级攻击核潜艇。其中俄亥俄级核潜艇于年开始服役,并经过多次升级改进。主要任务是搭载弹道导弹,作为美国核三角战略的一部分,执行核威慑任务。这些潜艇携带潜射弹道导弹(SLBM),能够在水下发射核弹头,具备远程打击能力。根据公开数据显示,俄亥俄级战略核潜艇的最大潜深也就到米;而主要以鱼雷为武器的弗吉尼亚级攻击核潜艇的最大潜深则为米。

从下潜深度这项性能来看,目前的世界纪录还是由俄罗斯保持,苏联时期制造的共青团员号核潜艇能够下潜到米左右的深度执行任务,其最大下潜深度达到了米,是俄亥俄级的3倍之多。然而即使是共青团员号也比不上抹香鲸。

潜水最深的哺乳动物

抹香鲸,也被称为巨头鲸,是世界上最大的牙鲸类动物之一。它以其庞大的体型、特殊的头部结构和独特的捕食方式而闻名于世。

抹香鲸的身体呈流线型,可以长达16至18米,体重可超过40吨。最引人注目的是它们巨大的头部,占据了整个身体长度的三分之一。这个头部结构内部有一种称为“抹香鲸油”或“抹香鲸蜡”的润滑油,许多精密仪器如手表、火箭等都会用到它。此外,它的肠内分泌物干燥后被称为“龙涎香”,在历史上被用作香料和药物。

抹香鲸以巨大的猎物,如巨型鱼类和头足类动物为食。它们潜入深海,在超过1,米的深度追捕猎物。抹香鲸可以在潜水期间停止呼吸长达90分钟,潜水深度可达2,米以上,远超核潜艇的深度,是俄亥俄级的5倍以上。而抹香鲸也因此成为了世界上潜水最深的哺乳动物,这种独特的潜水能力使得抹香鲸能够进入深海生态系统,捕食那些生活在深海中的大王乌贼。

与抹香鲸比起来,人类就显得有些弱了。不依靠外物的情况下,目前人类的潜水纪录不过多米,而且还不能快速下潜和上浮,因为水压的快速变化会损坏我们的身体。而抹香鲸纯以肉身就能快速下潜到2米以上的深度,它们靠的是什么?难道它们的肉真的比钢材还要硬吗?

抹香鲸深潜的奥秘

抹香鲸的秘密就在于它们的身体是一个相对来说实心的空间,虽然也包含一些空腔,比如胸腔和腹腔,但空腔内部的压强与周围海水的压强是相等的。这种结构有助于抵抗高压环境。抹香鲸的气管也具有特殊的结构,被分隔成多个小室,形成了一种阀门系统。这种结构使得在潜水胸部受到的压力增加时,空气不会被压入气管,从而保护了肺部免受高压的影响。而且抹香鲸与人类不同,它在水下是不需要一直呼吸的,它的肺部不需要一直与外界进行气体交换。

此外,抹香鲸的体内还有一些调节机制,使其能够适应深海环境的压力变化。例如,抹香鲸的血液中含有特殊的蛋白质和化合物,可以吸收和释放气体,帮助调节体内的气体压力。这些机制共同作用,使抹香鲸能够在深海中自由游动。当然抹香鲸也并非完全不受影响,它的最大下潜深度大约在2米左右,再深它也就承受不住了。

然而核潜艇就不一样了,核潜艇的内部完全是空的,也就导致它的下潜深度受到其外部结构的承受能力限制。随着深度增加,水的压力会变得更大,对潜艇的外壳和结构施加巨大的力量。为了抵御水下压力,核潜艇的外壳采用了特殊的材料和结构设计,以提供必要的强度和密封性。然而,即使采用了强大的外壳,核潜艇的结构仍然有一个极限,超过这个极限就会出现结构破坏的风险。

共青团员号之所以能下潜到米,是因为它的外壳是由昂贵的航空金属钛制造的。恐怕这个世界上除了苏联没有任何国家会想到用这种材料,因为它太贵了。

钛合金强度大、质量轻,这使得它制造的核潜艇排水量小却又比其他材料更加耐压,可谓是最理想的材料。然而它价比黄金,即使是当时是苏联也只有造一艘的能力。而最为可惜的是自它年服役后仅5年,它就在挪威北部的公海出现了火灾事故。全艇69人拼命救火却无济于事由于事故地点离岸太远,等救援飞机赶到时潜艇已经难以挽回。最终共青团员号沉入海底,艇上69人只有27人成功生还,让人唏嘘不已。

结语

尽管鲸鱼不拥有像核潜艇那样坚固的金属外壳,却能在极端的深海环境中游弋自如。这引发了我们对生物学和生态系统的深思,以及对人类科技的启示。

鲸鱼拥有适应深海生活的进化特征。它们的身体结构经过数百万年的演化,形成了适应深海环境的优势。鲸鱼的体型庞大、流线型的身体和肌肉力量使其能够在水中更有效地推进,并减少水流的阻力。此外,鲸鱼的肺部和血液系统具有适应高压和低氧环境的特殊结构,使其能够在潜水期间有效地利用氧气,并防止潜水病的发生。

鲸鱼的潜水能力超越了人类科技的局限,这给我们带来了重要的启示。通过研究和仿效鲸鱼的生理特征和行为策略,我们或许能够开发出更先进、更高效的潜水技术和装备。

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