支援科學新聞報道
如果您喜歡這篇文章，請考慮支援我們屢獲殊榮的新聞報道，方式是 訂閱。透過購買訂閱，您將幫助確保未來能夠繼續刊登關於塑造當今世界的發現和思想的具有影響力的故事。
編者注：2014年4月刊的《大眾科學》雜誌提出了探索海洋最深海溝的議程，並報道了載人和無人潛水器將潛入那裡尋找奇異生物、海嘯如何變得如此巨大的證據，以及可能地球生命的起源。只有三個人到達過地球上最深的點，即水下10,989米。電影導演和探險家詹姆斯·卡梅隆在2012年做到了。令人難以置信的是，另外兩個人於1960年一起完成了這次旅行：美國海軍軍官唐·沃爾什和瑞士海洋工程師雅克·皮卡德。下面，沃爾什描述了在大型活動之前的測試潛水中對他們的深海潛水器“的裡雅斯特”號所做的最後調整，並回憶了他在潛水過程中所經歷的興奮和緊張。
--
在1930年代後期，瑞士物理學家奧古斯特·皮卡德開始開發用於深海探索的“水下自由氣球”。他從希臘語中表示深和船的詞語中將其稱為“深海潛水器”。
其操作原理很簡單。氣球（稱為浮體）是一個薄金屬外殼，裡面充滿了比水輕的汽油。懸掛在其下方的是船員的厚壁艙室。浮體配有壓載艙，以便在水面時提供正浮力。當排氣時，它們會充滿海水，使略重的深海潛水器下沉。一旦潛水開始，下降速度會透過從裝在浮體上的壓載容器（鉛丸桶）中釋放固體重量來減緩或停止。它們包含數噸非常小的鋼丸或“鉛丸”。
皮卡德的第一艘深海潛水器FNRS-2於1948年進行了測試。它進行了一次載人潛水至90英尺和一次無人潛水至4,600英尺。兩者都成功了，但潛水器在水面上的適航性不是很好。它被送到法國土倫海軍造船廠進行全面重建和升級。1953年6月，法國海軍推出了他們的第一艘深海潛水器FNRS-3，它使用了其前身的許多部件。
在與法國人短暫合作後，皮卡德和他的兒子雅克去了義大利，並組織了一個由瑞士和義大利贊助商組成的財團來建造一艘新的深海潛水器的裡雅斯特號。到1953年9月底，父子倆在第勒尼安海的蓬扎島附近進行了潛水，深度達到10,392英尺。
皮卡德父子很快發現潛水器的運營成本對他們來說太高而無法管理。1957年，美國海軍研究辦公室（ONR）簽訂合同，總共進行26次潛水，涉及來自各個學科的海洋科學家。
在該計劃結束時，海軍購買了的裡雅斯特號並將其運到聖地亞哥海軍電子實驗室（NEL）。該實驗室聘請了雅克·皮卡德和朱塞佩·布奧諾（他的首席機械師）作為顧問，以幫助海軍學習如何在首席科學家安迪·雷克尼策的領導下操作和維護潛水器。
1958年，我是一名潛艇中尉，暫時在聖地亞哥第一潛艇艦隊的參謀部任職。這是一個很大的指揮機構，擁有24艘潛艇和四艘支援艦。艦隊准將認為他應該有一名副官，於是他招募了我。在一個溫暖的夏日，雷克尼策會見了我們，向准將簡要介紹了的裡雅斯特號的情況。准將問潛艇部隊可以提供什麼幫助。他毫不猶豫地說：“我們需要兩名具有潛艇資格的軍官和大約五名士兵來維護和操作的裡雅斯特號，而且我們很快就需要他們。” 隨後我收到了命令，作為兩名軍官之一報到。
一項秘密任務
我的同事很快就患上了一種需要輕型工作和相當長時間休養的疾病。可悲的是，他不得不離開該計劃，我成為了主管軍官，中尉拉里·舒梅克擔任我的助理軍官。
1959年的前幾個月在NEL非常忙碌。在將的裡雅斯特號送到海軍船舶修理廠進行改裝工作之前，我們在聖地亞哥附近進行了幾次“交付狀態”配置的潛水。三月份，我在聖地亞哥海槽進行了超過4,000英尺的潛水。令人印象深刻……這種航海將會非常令人興奮！
然而，直到我加入NEL後，我才瞭解到一些內部人士對深海潛水器的想法。那就是將其潛入世界上已知的最深處！地點是馬裡亞納海溝的挑戰者深淵，距離關島阿普拉港海軍基地約200英里。深度約為七英里。當安迪向准將彙報時，他遺漏了這一點！
對於我們這些通常緊貼海岸線的潛艇兵來說，這真是令人興奮的事情。我服役的最後一艘潛艇的最大工作深度為300英尺。
的裡雅斯特號需要進行重大改裝。交付時，它的最大潛水深度為20,000英尺。這個限制是由球體（艙室）的強度和浮體可以攜帶的汽油量決定的。需要一個新的艙室和擴大的浮體。
新的球體是從西德埃森的克虜伯工廠訂購的。它的建造最大深度為50,000英尺，以防在海洋中發現任何那麼深的地方。交付時，克虜伯球體是一個美麗的物件。五到七英寸厚的牆壁由三個環製成，並在兩個接頭處用環氧樹脂粘合在一起。海軍船舶局局長海軍上將來看望了NEL的的裡雅斯特號。他問這個非常光滑的球體是如何固定在一起的。我告訴他它是粘合的。他用海軍上將的“邪惡之眼”盯著我說，“沃爾什中尉，海軍不會把它的船隻粘合在一起！” 也許是這樣，但我們的是粘合的。
浮體被加長以將我們的汽油容量從28,000加侖增加到34,000加侖。此外，還建造了更大的壓載桶，以將鉛丸容量從11噸增加到16噸。
在船廠工作進行的同時，我們也在制定我們的深潛計劃的作戰計劃，現在名為“內克頓計劃”。雖然ONR為的裡雅斯特號的升級提供了資金，但海軍的政策層面尚未被告知這項深潛計劃。
經過多次會議，我發現自己站在海軍作戰部長阿利·伯克海軍上將面前。我向他做了簡報，他勉強同意了這個專案。然而，他指示在我們成功之前不要公開我們的意圖。他不希望出現高調的失敗。我打電話給NEL，告訴他們這個好訊息。
關島很棒
改裝後的的裡雅斯特號重新組裝完畢，並在9月中旬在聖地亞哥附近進行了兩次測試潛水，以確保所有改裝都能正常執行。然後我們將其拆開並裝載到一艘前往關島阿普拉港的商業貨船上。該船於10月5日啟航，載著我們的兩名士兵，以確保一切安全。
其餘由三名軍人和七名來自NEL的平民組成的團隊飛往關島，在那裡準備我們的支援基地。從黎明到黃昏，每週七天，我們這個由14人組成的小團隊開始了從1959年11月到12月的一系列越來越深的測試潛水。一切似乎都執行良好。
然後在11月15日，安迪和雅克創造了新的世界深度紀錄，潛水深度達到18,150英尺。
然而，我們遇到了一個重大問題。在六小時的潛水過程中，球體浸泡在非常寒冷的海水中，時間足夠長，金屬變得非常冷。當深海潛水器浮出水面進入溫暖的熱帶水域時，接頭處的差異膨脹導致膠合接頭髮生故障，發出巨大的砰的一聲。這本身並沒有危險，因為海水壓力會使三塊部件保持在原位。但很明顯，我們將不得不讓的裡雅斯特號進塢修理以解決問題。最大的擔憂是當球體從水中移出時，那些部件是否會滑開，因為沒有海水壓力將它們固定住？
深海潛水器非常輕柔地放在其支架上。球體的三個元件確實滑動了一點，但只有幾千分之一英寸。並且有證據表明艙室內有一些鹽水滲漏。我們非常有創造力的機械師約翰·米歇爾士官長負責修理工作。他使用叉車和大型木材“撞擊錘”幾乎完美地重新對齊了這三塊部件，將這些部件震動到大致對齊的位置。然後他建造了一系列帶子，圍繞球體的外部以機械方式將所有部件固定在一起對齊。橡膠帶覆蓋了球體接頭，並使用了汽車墊片化合物使其水密。這是一個非凡的“簡陋工程”作品。它拯救了我們的內克頓計劃。
很難避免向我們在聖地亞哥的主管人員講述這個小的操作問題。但我們認為，任何關於這個問題的風聲都會導致取消該計劃的命令。儘管我們的一些臨時民用工人往返於關島和聖地亞哥之間，但我們設法很好地保持了安全。
一個月後，修復後的的裡雅斯特號重新入水。12月14日，我們在阿普拉港進行了測試潛水，幾天後，雅克和我潛入了離岸約50英里處，深度為5,450英尺。這完成了我們1959年的行動，在這一年中，的裡雅斯特號與美國海軍進行了13次潛水。
潛入海洋最深處
1960年1月15日，雅克和我潛入了尼祿深淵，深度為23,000英尺。我們在看到海底後沒有著陸，因為我們需要儘快返回關島，為的裡雅斯特號的最深潛水做準備。
19日，我們的小艦隊離開阿普拉港前往挑戰者深淵。拖船是USS Wandank號，USS Lewis號是我們的總部艦。這將是一次漫長的200英里拖航，速度為穩重的5節。但即使以如此緩慢的速度，我們也非常擔心在海上可能造成的損壞。
安迪和我在Lewis號上，它先於我們到達潛水地點附近。我們需要時間進行聲學調查以定位挑戰者深淵。Lewis號的測深儀無法看到如此深處的海底，因此安迪開發了一種使用小塊TNT的方案。當炸藥爆炸時，我們將啟動秒錶，並在我們聽到船隻測深儀水聽器上的返回回聲時停止秒錶。我們不關心精確的深度測量，只關心14秒比12秒更深，依此類推。
當Wandank號到達現場時，我們非常確定我們已經繪製了一個大約四英里長、一英里寬的區域。20到25英尺的波浪使從船隻登上深海潛水器變得困難。幸運的是，我們只發現了長途拖航造成的輕微損壞。
我們準備儘快開始潛水。大約在08:00，所有準備工作都已完成，我們從身後擰緊了沉重的入口門。到08:30，我們出發了，希望內克頓計劃能成功完成。
一旦低於水面，航行就變得好多了，下降過程也很順利。從300到500英尺，我們遇到了一些強烈的溫躍層，我們的氣球只是在溫躍層頂部彈跳。我們從操縱艙排出了汽油，最終變得足夠重以突破溫躍層。這確實減慢了我們的速度，因此我們加快了下降速度，因為重要的是我們要在白天有足夠的光線返回水面，以便為的裡雅斯特號拖回關島做準備。這些事情我們不想在黑暗和洶湧的海浪中做。
在4,000到7,000英尺之間，幾個船體穿透器開始滲出一些水滴。這種情況以前發生過，補救措施很簡單。如果水滴的數量隨著深度的增加而增加，則潛水結束，然後我們將浮出水面。今天，水滴減少了，潛水繼續進行。
在31,000英尺處，的裡雅斯特號被一聲沉悶的巨響震動。過去，我們有一些非常小的外部元件發生故障，但這些事件產生了更尖銳的內爆聲。這個聲音的音調要低得多，好像有什麼大的東西破裂了。
我們檢查了我們的儀表讀數，一切似乎都很好，的裡雅斯特號以與之前相同的速度下降，因此我們決定繼續前進。顯然，沒有發生重大的故障。
在約34,000英尺處，我們打開了我們的小型測深儀。它可以為我們提供下方海底高達600英尺的軌跡。我密切關注著它，而雅克則在唯一的舷窗處。使用我們的外部燈，當光線從海底反射回來時，我們也可以看到下方的光芒。
在35,000英尺處，仍然沒有海底的跡象。我們知道測深儀正在工作，因為我們可以看到我們投放的鐵丸的反光，以減緩我們的下降速度。到這時，我們幾乎沒有移動。
然後我們超過了36,000英尺。底部在哪裡？我們儘可能緩慢地繼續向下移動。最後，我開始在紙質圖表上看到海底軌跡。我告知了雅克，並在我們接近海底時報出了我們與海底的高度。當我們靠近時，他可以看到我們燈光的隱約可見，並釋放了足夠的鉛丸以實現輕鬆著陸。我們的深度計讀數為37,800英尺。我們在挑戰者深淵找到了一個新的深度！
就在我們著陸之前，雅克讓我看看舷窗外。他說，“你看到海底的那條魚了嗎？” 我看到了一條“扁魚”，就像一條小型的鰨目魚或大比目魚。它是白色的，大約一英尺長。
雖然非常簡短，但這卻是一個重要的觀察。首先，它告訴我們，在這個令人難以置信的深度存在著更高階的海洋脊椎動物。其次，如果有一條，那麼可能有很多，因為這是一種底棲魚。第三，有足夠的營養和氧氣來支援最深海底的生命。
著陸後，雅克和我握手並表達了我們的解脫和喜悅之情。我們小型的內克頓計劃團隊說過我們會做到，而我們做到了！對於我們所有在關島努力工作了近五個月的人來說，這是一個偉大的一天。
在海底時，我打開了後部觀察燈，並透過入口艙口上的舷窗向外看。這就是31,000英尺處巨響的答案。入口管後部的彎曲丙烯酸視窗上有一條很大的裂縫。值得慶幸的是，這不是壓力邊界，因為在潛水過程中管道始終充滿水。一旦返回水面，我們將使用壓縮空氣吹出管道中的水，然後從球體中出來。如果該視窗在向下吹動管道時發生故障，我們可能會被困在裡面幾天。
在海底停留20分鐘後，我們不得不離開，以便在白天返回水面。我們沒有拍到任何照片，因為我們的著陸攪起了太多的海底沉積物，以至於沒有能見度。在之前的潛水中，雲霧會在幾分鐘後飄散。這次沒有發生，我們在海底的整個時間都像在一個牛奶碗裡。
在13:30離開海底後，我們以良好的速度向上行駛。無需擔心摸索著到達海底，我們可以直接傾倒壓載物並回家。經過三個半小時的上升，我們在白天有足夠的時間返回水面，以固定的裡雅斯特號。
我們輕輕地將壓縮空氣注入入口管，以避免應力開裂的視窗。速度很慢，通常只需幾分鐘的操作卻花了15分鐘。當水位降到艙口中的舷窗下方時，我們可以看到視窗正在保持原狀。當最後一滴水吹乾淨後，我們迅速讓自己離開了球體，在我們身後關上了沉重的艙口，然後我們到了頂部。我們看到海況甚至比以前更糟。
一旦的裡雅斯特號被固定在拖曳繩上，Wandank號駛回關島，內克頓計劃負責人雷克尼策、皮卡德、舒梅克和我自己乘坐Lewis號離開了該區域。我們已被命令返回華盛頓，途經NEL，接受幾天的“名人”待遇。這次旅行的亮點是在白宮與總統會面，在那裡他向我們頒發了獎項，我們給了他一面美國國旗和一個簽名郵票信封，那是我們在潛水時攜帶的。
為科學潛水
在與國會議員和海軍部高階官員進行了多輪訪問後，我們準備好回去工作了。其中一次更重要的訪問是與海軍作戰部長進行的。阿利·伯克海軍上將的笑容比我上次見到他時要多得多！
雅克回到了瑞士，他的專案諮詢工作完成了。在聖地亞哥待了一段時間後，安迪、拉里和我返回關島進行內克頓計劃II。對於這個專案，我們所有的潛水都將是為了科學。我們打算重複挑戰者深淵潛水，但是海軍將的裡雅斯特號的潛水能力降低到20,000英尺。顯然，他們現在對球體的完整性提出了質疑。我一直不清楚他們是如何遠端做出這個工程決定的。
到1960年8月，我們在關島的行動已經完成，我們將深海潛水器和我們所有的支援裝置運回了NEL。除了修理磨損之外，的裡雅斯特號現在還將根據在關島期間吸取的經驗教訓進行一些重大修改。這些活動將使我們忙碌幾個月。
的裡雅斯特號於1961年末再次投入執行，我們開始在聖地亞哥附近進行潛水，以支援NEL的研究專案。在那一年，我們的團隊開始轉到其他任務。安迪離開去北美羅克韋爾公司擔任了一個很好的職位，拉里也在年底離開返回潛艇部隊服役。最後，在1962年7月，我被唐納德·基奇中校接替。對我來說，這真是令人驚歎的三年半。我的願望實現了。我擺脫了潛艇供應船上的辦公桌！
在我們離開NEL之前，安迪、拉里和我已經為一艘新的深海潛水器開發了一個概念設計。我們清楚地意識到，九歲的的裡雅斯特號正在變得脆弱，進一步升級的潛力有限。海軍批准了我們的概念，的裡雅斯特II號在舊金山灣的馬雷島海軍造船廠建造。它於1964年春末投入使用，因此我們都沒有機會在其中潛水。
然而，悲劇為最初的的裡雅斯特號在退役前創造了又一次任務。在1963年4月，核潛艇長尾鯊號在新英格蘭海岸附近的測試潛水中失蹤。一旦水面艦艇發現了殘骸，的裡雅斯特號就被動員起來在該地點進行法醫潛水。該潛水器以波士頓為基地進行了幾次潛水，並回收了一些小的殘骸碎片。深海潛水器於1963年秋季返回NEL，並在10歲時退役。她的團隊現在等待著新的的裡雅斯特II號的交付。
在1960年代後期，最初的的裡雅斯特II號被另一艘的裡雅斯特II號取代，後者也是在馬雷島建造的。它具有更大的有效載荷（升力）能力和更長的續航能力，可以執行更長的任務。這些是執行機密行動所需要的，而機密行動因長尾鯊號的悲劇而被推遲。
然而，當蠍子號潛艇在亞速爾群島附近約9,800英尺的水域失蹤時，這些行動不得不再次推遲。新的的裡雅斯特II號成功地在該地點進行了幾次潛水，作為一項查明蠍子號沉沒原因的計劃的一部分。
直到1970年代初，機密工作才能開始，但到那時，有更有效的方法來完成最初計劃的許多工。最終，的裡雅斯特II號於1984年在聖地亞哥退役。美國海軍成功地執行深海潛水器26年。大約有250名海軍潛艇兵在這些水下“宇宙飛船”中服役，並有權佩戴特殊的深潛操作員徽章。
今天，人們可以在華盛頓特區海軍紀念博物館看到最初的的裡雅斯特號，在華盛頓州基波特的 Naval Undersea Museum 看到最後的的裡雅斯特II號。
的裡雅斯特號終極潛水50週年紀念活動於2010年4月15日至19日在華盛頓特區海軍紀念博物館舉行。這次活動是許多曾經在海軍三艘深海潛水器上工作和操作過的人員的重聚。
下一步是什麼？
超過三分之一世紀以來，美國和法國的深海潛水器是讓人類進入海洋最深處的唯一手段。自1960年代初期以來，全球已開發出200多艘載人潛水器。儘管今天仍在服役的潛水器很少，但我們可以在其中大多數潛水器上看到我們的技術印記。
現在，世界各地許多地方都具備使用載人和無人車輛進行深海作業的能力。有七艘載人潛水器：四艘俄羅斯、一艘法國、一艘日本和一艘中國潛水器可以潛入20,000英尺。最深的是中國的蛟龍號，它可以潛入23,000英尺。透過潛入這個深度，這些車輛可以到達世界海底98%以上的區域。
美國海軍不再執行載人深海車輛。馬薩諸塞州伍茲霍爾海洋研究所有一個計劃，將其歷史悠久的阿爾文號升級到能夠潛入21,320英尺的深度。該計劃已獲得部分資金，但進展非常緩慢。
然而，在的裡雅斯特號最深潛水52年後，挑戰者深淵再次被載人車輛訪問。2012年3月26日，詹姆斯·卡梅隆駕駛他澳大利亞製造的深海挑戰者號到達海底。
卡梅隆於1993年開始計劃這個專案，但其他承諾迫使延誤。建造工作在澳大利亞悉尼完成，潛水器於2012年1月完工。我被邀請到悉尼參加那個月的活動，並對車輛設計和建造中周全的考慮和卓越的工程技術印象深刻。即使它是一艘單人車輛，它的設定也很好，可以進行富有成效的科學工作。而且重量只有12噸，其潛水作業可以得到各種各樣的船舶的支援。
卡梅隆的潛水持續時間接近八個小時，其中三個小時在海底度過。相比之下，的裡雅斯特號九小時潛水中只有20分鐘在海底。
其他人也關注著深海。2011年4月，理查德·布蘭森爵士和他的美國合夥人克里斯·韋爾什宣佈成立維珍海洋公司。目標是駕駛單人潛水器潛入五大洋的最深處。另一位相對較新的參與者，佛羅里達州的 Triton Submarines 公司，已經制定了三人全深度潛水器Triton 36,000的計劃。它將採用革命性的全玻璃耐壓殼。玻璃是一種非常堅固的材料，但在操作過程中難以製造和保護免受損壞。Triton 認為他們有一個可以大大緩解這個問題的建造過程。
兩艘無人車輛曾訪問過挑戰者深淵。1995年和1997年，日本的海溝號遙控潛水器（ROV）在那裡潛水。然後在2009年5月，伍茲霍爾的 ROV，尼瑞斯號，也去了那裡。（新的尼瑞斯號任務計劃於今年四月進行。）
在我看來，無人車輛將在未來完成大部分深海工作。它們的建造成本和運營成本較低，而且不需要支援人員。然而，始終有必要派遣人類去探索。我們必須繼續親自前往，將訓練有素的頭腦和眼睛投入到海洋最深處的邊遠地區
深度。
正如詹姆斯·卡梅隆所說，“哪個孩子想長大後成為機器人？” 深海探索永遠有男人和女人的位置。我很高興在半個世紀前在那裡見證了開始。