世界最後一間深海實驗室,藏著人類未來的祕密

作者 | 發布日期 2020 年 05 月 10 日 0:00 | 分類 天文 , 環境科學 , 自然科學 Telegram share ! follow us in feedly


如果世界末日來了,人類站在荒廢的土地上,倉皇奔往未來的逃生門,我們應該往哪去?

有人說,是太空;有人說,是海洋。

現在有個地方,正把兩者結合起來──Aquarius Reef Base 深海實驗室

這個處於海底 18 公尺的實驗室,不僅讓人們體驗真實的海洋生活,也正成為人類太空飛行的絕佳模擬地,未來,它甚至會成為每個人「逃離」地球前的訓練場。

地球最後一間深海實驗室

為了挖掘海洋空間的潛力,1957 年以來已建立 65 座水下實驗室,但因維持成本太高,大多都蕭條關閉。

現在,只有 Aquarius Reef Base 還力撐著,成為世界最後一間正在營運的深海實驗室。

實驗室 1986 年建成,位於佛羅里達礁島國家海洋保護區,起先由美國國家海洋暨大氣總署擁有,後來幾度轉手,現由佛羅里達國際大學管理。

包含一座 1,400 立方英呎的棲息地和實驗室,四處都配備鏡頭和感測器,記錄實驗室內外的行動和危險。

U 形任務控制台裝有 5 台監視器,就像實驗室的「眼睛」和「耳朵」。

就像科幻電影那樣,控制台能聯繫、協調 6~10 名船員,操作維護外部系統,並提供動力給基地。

在深海完全隔離 24 小時後,人體就會充滿氮氣。所以當執行完海底任務,想要回到陸地,實驗室就變成巨大的減壓室。

人們在裡面可以吸氧,並在艙內緩慢降壓 17 小時,避免罹患減壓症(俗稱潛水夫病)

潛水夫病是人們潛水時的大敵,在幾十公尺水下,如果不溶解體內的惰性氣體,就會在關節和身體組織形成氣泡,甚至危及生命。

▲ 減壓室。(Source:Susan Karlin)

實驗室上方還有一個罐子般的大型容器,能承受超過正常壓力 2.5 倍的氣壓,將食物、電腦和其他設備送到實驗室。

海面還有一個直徑 33 英呎的浮筒,透過電纜、軟管、繩子為實驗室提供空氣、電力、高速網路和電話服務。

實驗室臥室有 6 張床,浴室有淋浴設備、水池,廚房有微波爐、冰箱,工作室有電腦和潛水裝置。

住在裡面,就跟住在高科技感的房間差不多,這也為人們未來在海洋生活領先嘗試和探索。

首席科學家 Ellen Prager 表示,室內環境讓人輕鬆自如:

放心,絕不會讓你罹患幽閉恐懼症。

之前實驗室主要用於海洋環境研究,保護海洋生態系統,同時,也訓練專業潛水員,完善海軍潛水技術。

知名的海洋探險家 Jacques Cousteau 曾創下水下探險長達一個月的紀錄,而在這個實驗室,他的孫子 Fabien Cousteau 在水下度過 31 天,一舉擊敗祖父的成績。Cousteau 表示,31 天內,他和團隊收集到海洋長達 2 年的數據。

看到這裡,這個充滿科技感的地方,有沒有讓你想起國際太空站?

是的,美國國家航空暨太空總署(NASA)也想到了。2001 年開始,海下實驗室就成為 NASA 極端環境任務行動計畫(NEEMO)的所在地。

如何在海底當「太空訓練生」?

可以說,當你進入這個實驗室,就如同置身外太空了。

十幾年來,NASA 每年都會派數名太空人、工程師、科學家進入這個實驗室,並讓他們在裡面生活和工作。

太空人要在此接受模擬月球和太空環境的訓練,為人類未來登陸其他行星準備。畢竟水下環境提供和太空類似的物理條件:缺氧、重力失衡、突發危險狀況……

他們面對的是與太空類似的任務和挑戰──在水下極端環境,太空人將模擬太空漫步,評估未來太空任務使用的工具和操作技術,並排除障礙、收集數據。實驗室的太空人要測試一系列太空裝置。

一般他們會待 3 週左右。在這不長不短的時間內,卻要經歷和身處太空一樣,完全隔離、面對巨大的生理和心理壓力。

2004 年,太空人 Coleman 參與 NEEMO 7 計畫,在海底實驗室度過 11 天,他們要完成的挑戰是:在遠離醫院或醫生的太空環境,太空人要如何處理遠距離危險醫療事故。

他們在實驗室對模擬患者做了一次遠程機器人外科手術。

醫生遠程指導 Coleman 進行膽囊手術和闌尾切除術,另一個成員則透過虛擬控制技術,操控機器人並即時診斷。

▲ NEEMO 7 成員。

2006 年,太空人 Kopra 在 NEEMO 11 計畫,測試零重力工作的太空套裝,此套裝計畫用來在月球行走和工作。

他在海底實驗室待了 7 天,回饋太空服在極端環境下的工程數據,包括行動性、靈巧性、導航性、視覺效果等。

「這是人類太空飛行的絕佳模擬」,他說。後來他順利執行 2009 年和 2015 年的國際太空站任務。

長江後浪推前浪,2019 年 NEEMO 23 計畫,挑戰難度更複雜了。

太空人開始首次在水下測試便攜式掃描電子顯微鏡,透過擴增實境設備追蹤環境、模擬月球著陸,還測試太空漫步機、運輸昏迷的太空人。

他們還要測試月球疏散系統,最大的挑戰就是,太空人的水下行動要戴著 32 磅的重型頭盔、60 磅的潛水裝備,脖子和背部再施加 20 磅額外重量,只為模擬月球遇到的巨大壓力。

▲ NEEMO 11 成員。

近年來,NEEMO 的任務已解決未來探索太空要面臨的諸多挑戰,從科學技術到心理健康層面。

海洋和太空一樣,必須在限定條件下、緊湊的時間內,完成大量密集的挑戰性工作。

他們要隨時拿起相機拍照和錄影,要環顧四周看看有沒有同伴需要幫助,並進行簡潔高效的溝通,還要把數據快速發送到地面,並面對實驗室可能設備故障、冷卻系統極易出現毛病等等。

我們有個時間表,每分鐘就有一個新的行程,幾乎沒有停下來的時候。除此之外,休息時間,也要經歷狹小空間和其他成員生活的諸多矛盾。

Coleman 說。這或許也是我們未來的的太空生活,每個人都抬頭不見低頭見的日常。

不過他們的空間雖然頗小,偶爾也會出現一些浪漫時刻。

「我們幾乎每晚都熬夜」,太空人 Coleman ,「有時候我在吃晚餐或工作時,可從窗外看到新宇宙。」

各種生物會游過,有時大石斑魚也往實驗室裡看,這是種奇妙的感覺。牠們慢慢開始認為,我們成了牠們世界的一部分。

海洋,讓我們越來越接近太空

無論從環境相似度、實驗成本、測試難度、便捷度來講,海洋,都是人類前往太空前的絕佳「訓練場」。

儘管海洋訓練並非真正的太空探索,但也讓人們離太空生活更近。

NASA 已在海底進行大量模擬太空測試,利用最先進的水下導航技術和工具,在海底開拓複雜的任務,這些工具精心編排,模仿火星的探測軌跡;在海底試驗新的通訊技術和時間軸統計法,發現這些技術在人類接近太空小行星時,將會非常有用。

▲ 錨定小行星表面概念圖。(Source:NASA

它們在海底讓人們進行日常對話和活動,以清晰挖掘內部和外部空間探索的緊密相似之處。

在 Aquarius Reef Base 深海實驗室,參與實驗室的珊瑚修復專案,保護海洋生態系統的同時,也收集用於海洋生物學和地質學研究的樣本,這些成果,同樣可用於研究其他星球的樣本。

▲ 清潔珊瑚樹。(Source:Torian Richardson)

自 1993 年以來,深海實驗室已執行 117 次任務,近 100 名太空人參與訓練。

一屆又一屆 NEEMO 計畫過去,海洋中的測試,開始從太空人的專業探索,慢慢延伸到與長期太空旅行有關的一​​系列研究。

NEEMO 19 計畫,太空人用大量智慧裝置、擴增實境和人工智慧技術研究自己的身體變化、睡眠品質、心理狀況等。

儘管實驗室也經歷多次颶風、潛水員死亡、水下發電機起火,甚至面臨資金不足的倒閉風波,依然堅持下來。

最近實驗室在探索新的收入來源,包括開放給大型海洋教育團體,建立自己的深海實驗室學院,將實驗室的科研轉化為國家認可的課程,讓更多教師、學生、普通人都能實地考察和學習等。

不過這次疫情期間關閉,疫情過後,馬上就會再次對外開放。

越來越多大眾參與、學科跨界合作、海洋與太空之間剝絲抽繭的探索,都更將激發未來先鋒技術的發展。

太空人 Coleman 說

有人認為我們的太空生活只與太空有關,但實際上,全都與地球有關。

如果地球有一天消失,從那一天往回看──深海實驗室這些最接近未來的起點,大概就是人類最後的墓誌銘。

(本文由 愛范兒 授權轉載;首圖來源:佛羅里達國際大學

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