Die Menschheit träumt nicht nur vom Mars, sondern auch von der Tiefsee

Der Science-Fiction-Abenteuerfilm „Der Marsianer“ aus Hollywood wurde landesweit auf dem chinesischen Festland veröffentlicht und der menschliche Traum vom Mars hat erneut einen Hype ausgelöst.

Tatsächlich gibt es in der Welt, in der wir leben, viele Orte, die der Mensch allein nicht erreichen kann, wie etwa den Mond, den Mars und sogar den Mittelpunkt der Erde.

Manche Freunde sagen vielleicht, dass diese Orte ein bisschen zu „extrem“ sind, wie wäre es also mit der Tiefsee?

Siebzig Prozent der Erdoberfläche sind von Ozeanen bedeckt, und von den mehr als sieben Milliarden Menschen auf der Welt haben es nur wenige jemals in die 10.000 Meter tiefe Tiefsee geschafft. Einige Wissenschaftler haben gesagt, dass die Menschheit über den Meeresboden der Erde weniger weiß als über den Mond. Wie sieht es also unter diesen Ozeanen aus? Warum ist es so schwer zu erreichen? Was für Lebewesen gibt es? Wie tauchen Tiefsee-Tauchboote auf den Meeresgrund? Lassen Sie uns im Folgenden über diese Probleme sprechen.

1. Das Auto tanzt auf dem Fingernagel

Die Leute sagen oft, dass es etwas Schwierigeres gibt, als in den Himmel zu klettern. Tatsächlich ist es für den Menschen relativ einfach, in den Himmel zu klettern, aber „in die Tiefsee zu gehen“ ist schwieriger als in den Himmel zu klettern.

Das erste Problem, auf das man im Ozean stößt, ist der enorme Druck des endlosen Meerwassers. Pro 10 Metern Zunahme der Meerwassertiefe steigt der Druck um eine Atmosphäre. Beispielsweise sind wir in 1.000 Metern Tiefe im Meerwasser einem Druck von etwa 100 Atmosphären ausgesetzt. Unter einem solchen Druck wird ein gewöhnliches Stück Holz auf die Hälfte seines ursprünglichen Volumens komprimiert. Normalerweise fällt es uns schwer, ein Stück Holz mit bloßen Händen zu zerbrechen, geschweige denn es zusammenzudrücken. Wenn Sie den Meeresboden in einer Tiefe von 10.000 Metern erreichen, kann der Druck 1.000 Atmosphären erreichen. Das entspricht in etwa dem Druck, dem ein Auto ausgesetzt wäre, wenn es auf Ihren Fingernägeln stünde. Wie würde es sich anfühlen, wenn ein Auto auf Ihren Fingernägeln tanzen würde?

Der Mensch kann im Meerwasser nicht lange überleben und benötigt dafür eine spezielle Ausrüstung. Ein so hoher Druck stellt jedoch extrem hohe Anforderungen an die Luftdichtheit des Tauchboots.

2. Tiefsee-„Schätze“

Als Kind habe ich den Film „Die Goonies“ gesehen, der die Geschichte eines Jungen erzählt, der tapfer gegen die Bösewichte kämpft und schließlich den Piratenschatz findet. Tatsächlich sind in der Tiefsee riesige „Schätze“ verborgen. Was sind das für Schätze?

1. Riesige Reserven an Manganknollen.

Manganknollen sind Mineralien, die auf dem Meeresboden in Tiefen unterhalb von 4.000 Metern verbreitet sind. Sie enthalten mehr als 70 Elemente wie Kobalt, Nickel und Kupfer. Wissenschaftler schätzen, dass sich die gesamten Reserven an Manganknollen im Meeresboden der Welt auf drei Billionen Tonnen belaufen. Das wäre für den Menschen eine Menge, die er in Zehntausenden von Jahren abbauen könnte.

2. Unterseeisches Öl und Gas.

Wissenschaftler schätzen, dass sich die nachgewiesenen Offshore-Ölreserven auf etwa 140 Milliarden Tonnen belaufen, was 45 % des weltweit förderbaren Öls entspricht. Etwa die Hälfte der weltweiten Reserven entfällt auf unterseeisches Erdgas.

3. Methanhydrat.

Zu den Schätzen auf dem Meeresboden zählen auch natürliche Gashydrate, die durch die Verbindung von Formaldehyd-Gasmolekülen und Wassermolekülen in einer Umgebung mit niedriger Temperatur und hohem Druck entstehen. Sie werden auch „brennbares Eis“ genannt. Dies ist auch eine der zukünftigen Energiequellen für die Menschheit.

Was denken Sie? Diese „Tiefseeschätze“ sind verlockend genug, man kann sie aber nur anschauen. Es ist nicht leicht, sie in den Händen zu halten, denn die „Schätze“ liegen alle auf dem Grund der Tiefsee und sind nicht leicht zu bergen. Was soll ich tun? Bemannte Tiefsee-Tauchboote sind für den Menschen der erste Schritt zur Erschließung der Tiefsee.

3. Der stressresistente Experte kreuzt auf dem Meeresboden

Schichtkuchen sind köstlich, aber wussten Sie, dass auch das Meer Schichten hat? Die Wasserschicht von der Oberfläche bis zu einer Tiefe von 200 Metern wird als obere Schicht bezeichnet und das Wasser ist relativ klar. 200 bis 1000 Meter liegen in der mittleren Schicht, wo das Sonnenlicht nicht vollständig in das Meerwasser eindringen kann und das Licht sehr schwach ist. Unterhalb von 1.000 Metern gibt es fast kein Sonnenlicht, es ist stockfinster und kalt. Gibt es in einer so rauen Umgebung Lebewesen?

Ja, das Bild oben zeigt eine markantere Art von Meereslebewesen.

Obwohl sie hässlich sind, können sie Stress gut widerstehen. Um sich an die raue Umgebung anzupassen, haben sich die physiologischen Funktionen einiger Fische stark verändert. Aufgrund des enormen Drucks in der Tiefsee wird das Skelett von Fischen sehr dünn und verbiegt sich leicht. Darüber hinaus wird das Muskelgewebe besonders elastisch und das Bindegewebe verdichtet. Noch wichtiger ist, dass das Hautgewebe nur noch eine sehr dünne Membran ist, die das siegreiche Gewebe im Fischkörper mit Wasser gefüllt hält und das Gleichgewicht zwischen Innen- und Außendruck aufrechterhält. Ein solcher Körperbau ermöglicht diesen Fischen ein gutes Leben in der Tiefsee.

4. Nachahmung oder Innovation?

Der allgemeine Aufbau eines Tiefsee-Tauchbootes (Anmerkung 1)

Ohne druckfeste Ausrüstung liegt der Weltrekord für das tiefste Gerätetauchen eines Menschen bei 330 Metern. Dies ist noch weit entfernt vom Tiefseestandard von 1.000 Metern. Der menschliche Körper kann solch großen Druck nicht aushalten, deshalb können wir nur auf die Hilfe von Tiefseedetektoren zurückgreifen.

Können Tiefsee-Tauchboote hinsichtlich ihrer Struktur von Tiefseefischen lernen?

Es ist in Ordnung, einen Teil davon zu übernehmen, aber der Hauptkernteil kann nicht von Tiefseefischen übernommen werden.

Das ultimative Ziel von Tiefsee-Tauchbooten ist die bemannte Erforschung der Tiefsee. Der von meinem Land unabhängig entwickelte Jiaolong kann bereits bis zu einer Tiefe von über 7.000 Metern tauchen. Wie ist also die Struktur?

Der kritischste Teil der Jiaolong ist die bemannte Kabine, die eine Umgebung mit Normaldruck für Forscher und Instrumente schafft und so den normalen Betrieb der Besatzung und der Instrumente gewährleistet. Diese bemannte Kabine hat ungefähr die Form einer Kugel mit einem Innendurchmesser von 2,1 Metern und besteht aus einer 70 mm dicken Titanlegierung. Darüber hinaus verfügt die druckfeste Konstruktion über einen Drucktank, mit dem die bemannte Kabine mit Luft versorgt und der Druck im Wassertank reguliert werden kann. Neben der druckfesten Struktur gibt es auch eine Außenstruktur, die den Rahmen des Tauchboots umfasst. Der Rahmen des Tauchboots dient zur Installation von Instrumenten und bietet eine Installationsumgebung für andere externe Strukturen wie Auftriebsblöcke, Stabilisatoren und andere externe Geräte.

Wir haben eingangs erwähnt, dass Menschen im Wasser nicht lange überleben können, weshalb Jiaolong ein lebenserhaltendes System bereitstellen muss. Zusätzlich zu der kugelförmigen Schale aus Titanlegierung, die die Forscher schützt, hält dieses Lebenserhaltungssystem das Personal am Leben, indem es die Luftzusammensetzung in der Kabine kontrolliert. Die Lebenserhaltungszeit von Jiaolong beträgt 84 Stunden, in denen drei Personen arbeiten und überleben können.

Um Energie zu sparen, sind Tiefsee-Tauchboote im Allgemeinen nicht mit speziellen Antriebssystemen zum Auftauchen und Tieftauchen ausgestattet. Beispielsweise wird im Tauchboot Jiaolong grundsätzlich ein Einwegballastgerät verwendet. Zu Beginn des Tauchgangs wird das Gewicht berechnet und auf das Bügeleisen gedrückt, um das Abtauchen und Auftauchen zu erreichen.

Der Jiaolong ist insbesondere mit zwei unabhängigen Elektromagneten und einem hydraulischen Abwurfsystem ausgestattet, das mehrere Sicherheitsvorkehrungen bietet, um Unfälle beim Tauchen zu verhindern und die Sicherheit von Personal und Tauchbooten zu maximieren.

Der Tieftauchrekord der Jiaolong lag bei 7.062 Metern und wurde im Juli 2012 im Versuchsgebiet Marianengraben aufgestellt. Dies ist Chinas bemannter Tieftauchrekord und zugleich der weltweit höchste Tieftauchrekord für ein Tauchboot desselben Typs. Jiaolong verfügt über die weltweit führende Fähigkeit zur stabilen automatischen Fahrt in Meeresnähe und zur präzisen Schwebepositionierung. Dank seiner hervorragenden akustischen Unterwasserkommunikation und seiner ausgezeichneten Außenbordtauglichkeit ist Jiaolong eine Macht, mit der in der Tiefseetauchgemeinschaft gerechnet werden muss.

Die meisten Tiefsee-Tauchboote der Welt sind von der Körperstruktur der Tiefseelebewesen inspiriert, doch die meisten davon sind von Wissenschaftlern geschaffene Innovationen, die für das menschliche Tiefseetauchen geeignet sind. Mit diesen leistungsstarken Tauchbooten können wir frei in der Tiefsee schwimmen. Um jedoch groß angelegte Tiefseeforschung betreiben zu können, ist weiterhin eine Tiefsee-Raumstation mit großem Raum und Langzeittauchmöglichkeiten erforderlich.

Die Tiefsee-Raumstation aus „Deep Sea Sphere“

Im Science-Fiction-Film „Deep Sea Quest“ spielt die Geschichte in einer solchen Tiefsee-Raumstation. Vereinfacht ausgedrückt bedeutet dies, die Raumstation zu verbessern und sie auf den Meeresgrund zu versenken, um sie so in eine Tiefseeversion der Raumstation zu verwandeln. Der Unterschied besteht darin, dass es dem enormen Druck in der Tiefsee standhalten und die Funktion des Andockens an Tiefsee-Tauchboote erfüllen muss.

Die Tiefsee-Raumstation aus dem Film „The Cube“ ist unser Ideal. mein Land betreibt seit 2006 Forschung und Planung auf diesem Gebiet. Relevante Einheiten haben entsprechende Modelle auf der Science and Technology Expo Ende 2012 ausgestellt.

China wird künftig eine Tiefsee-Raumstation bauen, die bis zu einer Tiefe von 2.500 Metern tauchen und bis zu 50 Mitarbeitern Platz bieten kann, die zwei Monate lang unter Wasser bleiben können. Die Station wird etwa 22 Meter lang und etwa 8 Meter hoch sein und an Tiefsee-Tauchboote andocken können, um Personal und Versorgungsgüter zu transportieren. Solche Tiefseetauchboote können über lange Zeiträume und rund um die Uhr Forschungs- und Einsatztätigkeiten in der Tiefsee durchführen und spielen daher eine große Rolle bei der Tiefseeforschung und der Rohstoffgewinnung.

In fernerer Zukunft können die Menschen vielleicht damit beginnen, Unterwasserstädte und Unterwasserfabriken zu bauen, und das Leben unter Wasser wird kein ferner Traum mehr sein.