中国机器鱼,勇闯大海沟

2024-01-11 10:04秦彧
课外生活·趣知识 2023年12期
关键词:马里亚纳鱼鳍海沟

秦彧

探索海洋最深处的无穷奥秘,是许多科学家长久以来的梦想。作为一款来自中国的新型深海机器人,我的诞生就是为了帮助人们实现这个梦想。和小朋友们常见的机器人不同,我没有金属大脑袋和一对机械手,而是拥有软软的身体和一对大大的“鱼鳍”。由于我能够潜入深深的海底,模样又很像一条可爱的小鱼,于是人们就把我叫作深海软体机器鱼啦!

深海小小“鱼坚强”

深度10900多米的马里亚纳海沟,是全世界海洋最深的地方。这里的海底终年寒冷而黑暗,水压更是达到了惊人的1100个大气压。一个指甲盖大小的面积所承受的压力,就相当于一辆小汽车的重量!对于人类来说,马里亚纳海沟底部的环境,简直比太空还要险恶。

为了抵御如此巨大的水压,保护内部的乘员不受伤害,我国“蛟龙号”“奋斗者号”深潜器都拥有一副坚不可摧的钛合金耐压球壳。用于深海探测的水下机器人,大多依靠耐压壳来保护内部设备。

来自中国浙江大學和之江实验室的科学家们,在设计我的时候却反其道而行之。我没有又大又重的耐压壳,整个身体只有一张A4纸的大小。无论是长度只有22厘米的机身,还是一对宽大而纤薄的“鱼鳍”,大部分都被富有弹性的软体硅胶材料包裹着,这和那些身穿“铠甲”的水下机器人截然不同。虽然看上去似乎弱不禁风,我却毫不畏惧深海的巨大水压,曾经多次潜入几千米深的海底。2019年12月,我更是勇敢地挑战马里亚纳海沟,在10900多米的深度停留了好几十分钟!

今生身体以柔克刚

没有耐压壳,照样耐高压!我是怎么做到这一切的呢?这要感谢聪明的科学家们,以及钝口拟狮子鱼这位神奇的“鱼老师”。模样像只大蝌蚪的钝口拟狮子鱼,是一种身长30厘米左右的深海鱼类。它们粉白色的身体十分柔软,完全没有厚甲和坚鳞的保护,却能在8000多米深的海底繁衍、生息。

经过一番仔细的研究,科学家们发现了钝口拟狮子鱼的耐压“秘籍”。原来,它们全身的骨骼大多是可以变形的软骨,相对坚硬的头骨分成间隙很大的许多块,还被胶质一般柔韧而有弹性的肌肉分别包裹着。这种独一无二的柔性身体构造,能够平衡和分散钝口拟狮子鱼承受的巨大水压,帮助软乎乎的它们成为鱼类中的耐压冠军。

以钝口拟狮子鱼为蓝本,科学家们巧妙地运用仿生原理,也为我设计了以柔克刚的耐压身体。我体内的芯片、电池和其他重要零件,安装在彼此分离的不同电路板上,然后用柔性导线连接成一个整体,最后用弹性硅胶机身紧紧地包裹起来。分布式排列的内部组件,有弹性的软性外层机身,完美模仿了钝口拟狮子鱼的身体构造,让我同样具备了极其优秀的耐压本领。即便来到距离海面10000米之下的深渊,承受高达上千个大气压的重压,我的芯片和零件照样不会损坏,随时可以进行一次海洋最深处的大冒险。

轻盈“双翅”能“飞翔”

想要探索广阔深邃的海底世界,不会运动是万万不行的!然而,我只是一条小小的机器鱼,既没有用来行走的双腿,也没有螺旋桨和喷水孔。为了帮助我在水下游动起来,科学家们为我找来了另一位“鱼老师”——蝠鲼。与俗称“魔鬼鱼”的蝠鲼一样,我也能扇动宽大的双鳍在海水中“飞翔”。在我的机身和“鱼鳍”的连接处,科学家们安装了一种高科技的“电子肌肉”。看上去薄薄的半透明“电子肌肉”,有点像一个三层的馅饼,上下两层是介电高弹体薄膜,中间夹着用于导电的水凝胶。在电压发生变化的时候,柔性薄膜的面积和厚度会快速变化,让“电子肌肉”像真正的肌肉一样收缩或放松。即便在海水温度接近零摄氏度、水压超过上千大气压的海底,我的“电子肌肉”也能正常工作。

让身体两侧的“电子肌肉”有节奏地收缩放松,带动一对宽大的“鱼鳍”上下扇动,我就瞬间化身为一条微型机器蝠鲼,可以在冰冷幽暗的海洋深处遨游。比起使用螺旋桨或喷水推进的机器人,我的“飞行”速度有点慢腾腾的,每秒钟只能前进1.5厘米多一点。不过,这种运动方式特别节约能量,仅仅依靠体内的一节锂电池供电,我就可以在海中尽情遨游45分钟以上。

茫茫海洋探索忙

身体小巧又坚强,万米海沟任我游。本领高强又讨人喜欢的我,诞生不久就成了科学家的宠儿。当然了,我从来没有骄傲自满,一直努力配合科研人员完成各种实验。无论是在实验室的静水池,在好几十米深的湖底,还是在南海海面之下3200多米的深处,抑或是在马里亚纳海沟10900米深处,我每一次的表现都让科学家们竖起大拇指。在水压超过1000个大气压的马里亚纳海沟,我完成了一对“鱼鳍”45分钟的正常扇动,成为全世界第一台成功挑战万米深渊的软体机器人。因为这个重大科技成果,我还成了著名科技刊物《自然》2021年3月号的封面明星。

在科学家们的不断改进之下,未来的我和软体机器鱼家族,究竟会变成什么样子呢?也许我们会游得更快、更持久,可以悄悄跟踪观察深海鱼群的活动;也许我们会变得更加灵活智能,可以自主探测迷宫般的珊瑚礁和海底洞穴;也许我们会拥有灵敏的摄像机和传感器,长期潜伏海底为人们监测海洋污染和环境变化情况……到了那个时候,我一定再次来到这里,和小读者们分享软体机器鱼家族的新故事。

(摘自《少年电脑世界》)

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