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“插”在海上的科考平台
发布时间:2024-12-14
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科学研究有时需要平静的海面和安静的环境,那么人们是如何获得这种稳定性的呢?海洋可是一刻不停地在动啊。一个奇怪的“鸭子”可以告诉你答案————艘名为浮台的研究船。

浮台是浮式仪器平台(FLIP,floating instrument platform)的缩写。浮台没有引擎,无论去哪儿都靠船拖着,来控制水平和竖直方向。

在被拖动的过程中,浮台看上去就像其他海船。但等到在目的地稳定下来后,它看上去就像一只把头埋在波涛之下、尾巴的羽毛直指天空的鸭子。

浮台是由弗莱德·费舍尔(Fred Fisher)和弗莱德·施皮斯(Fred Spiess)两位科学家发明的,他们工作于加利福尼亚州拉霍亚的斯克里普斯海洋学研究所。他们想更多地了解海浪,比如海底地震引发的海浪如何在海中移动。但他们面临一个问题:为了测量在水中穿过的微弱冲击波,他们需要一个本身不会引起波浪和水体晃动的平台。这就排除了装有柴油引擎的普通研究船,因为引擎的颤动会使船在海面上上下左右地晃动。

于是,他们发明了浮台。

浮台是特殊的研究船或平台。通过下面的设计方法,平台的震动被降到最小,即便受到海浪的推挤也不怕:

第一,抛弃引擎的设计避免了柴油引擎在水中引起的震动。

第二,到达目的地后,原本与水面平行的浮台的船尾部分会让海水涌入,108米的总船身中的91米完全被海水淹没。这样的“负载”或重量导致浮台可以从水平状态翻转90°,变成垂直状态。与此同时,实验室和住舱则升到空中,高度相当于五层楼。

第三,浮台被淹没部分的重量超过700吨,另外,船体形似勺子——在被淹没的一端,深度91米到49米的部分宽度为6.5米,然后渐渐变窄,到深20米时宽度为4米。巨大的重量和船体变窄的设计使平台能稳定在一个奇妙的角度。近9米高的浪冲击在平台上,引起的垂直方向的移动仅不到1米!

最后,船体的设计还能避免像锚固定的船只那样打旋。

当数据收集完成后,船尾部分会重新泵入压缩空气,然后浮出水面,使船身与水面平行。

那么,稳定对于海洋科学家来说意味着什么呢?(除了避免晕船)

让我们来看看这个关于海洋哺乳动物间交流的研究。人类有没有可能理解、翻译出海豚和鲸鱼的语言呢?研究者登上浮台,试图解决这个问题。

浮台的稳定性提供了一个相对安静的环境来判断水面之下的声音。鲸鱼和海豚通过复杂的“咔哒”声和哨声进行交流。浮台可以帮助人们确认特定的“咔哒”声和哨声是否与海豚和鲸鱼的习性有关。

科学家将声学传感器(捕捉声音的传感器)放置在不同的深度,然后在浮台上的实验室里检测声音。与此同时,其他研究者在海面上观察经过的海豚群和鲸鱼群,寻找可能与声学传感器所记录的声音相匹配的行为模式。如果行为和与其对应的声音反复同时出现,研究者就认定他们翻译了海豚和鲸鱼的话语。

稳定性并不是浮台唯一的特点。当浮台经过30分钟的转换,也就是从水平状态转换到浮标一样的竖直状态,研究者的生活区和实验区也随之调转了方向。像双层床、灶台和厕所这些设施可以旋转,以保证它们在不同朝向时都能被使用。但有些东西,比如水槽(和门)则设置了两个。大部分的房间有两扇门,一扇是在浮台处于水平状态时使用,另一扇则在竖直状态下使用;在一面墙上也安装了两个水槽,一个水平方向,一个竖直方向。这是不是比海马爸爸生孩子这事儿还疯狂?

当你登上浮台时,大海也许不会把你的胃折腾得抓狂,但是它的怪异感…呃,那又是另一个棘手的问题了。