核潛艇在海底是怎么呼吸的？帶你拆解這個“深海黑洞”

核潛艇在海底是怎么呼吸的？帶你拆解這個“深海黑洞”，沒你想象的那么簡單！

想象一下，把你和一百多個大漢關(guān)進(jìn)一個全封閉的鋼鐵罐子里，焊死艙門，然后沉入幾百米深的海底，一待就是三個月。在這個連窗戶都沒有的絕對密閉空間里，空氣從哪里來？你可能會覺得，帶夠氧氣瓶不就行了？但在長達(dá)90天的潛航中，依靠儲存的氧氣完全是天方夜譚，那個體積大到潛艇根本裝不下。至于像二戰(zhàn)時的老潛艇那樣浮出水面換氣？對于在這個星球上最講究隱蔽性的核潛艇來說，上浮就意味著暴露，暴露就意味著死亡。

所以，核潛艇必須具備一種神一般的能力：在幾百米深的水下，憑空“制造”出空氣。這不僅是技術(shù)問題，更是一個關(guān)于生存的化學(xué)循環(huán)游戲。

核潛艇解決呼吸問題的第一步，聽起來非常簡單粗暴——向大?！敖琛毖鯕狻Ｎ覀冎?，水分子是由兩個氫原子和一個氧原子組成的。既然潛艇周圍全是海水，理論上就有取之不盡的氧氣源。但這事兒做起來遠(yuǎn)比聽起來兇險(xiǎn)。潛艇里有一套被稱為“電解氧”的核心設(shè)備，它利用核反應(yīng)堆提供的近乎無限的電力，對水進(jìn)行電解。你只需要給水通上高壓電，就能把水分子強(qiáng)行拆開，分離出氫氣和氧氣。

但這其中藏著一個巨大的陷阱：海水中含有鹽分，也就是氯化鈉。如果直接電解海水，會產(chǎn)生氯氣。這可是劇毒氣體，一戰(zhàn)時是用來殺人的化學(xué)武器。如果在封閉的潛艇里產(chǎn)生氯氣，全船人幾分鐘內(nèi)就會沒命。因此，在制造氧氣之前，潛艇必須先啟動海水淡化系統(tǒng)，把海水變成純凈的蒸餾水，然后才能送入電解槽。

電解出來的氧氣，通過通風(fēng)管道輸送到潛艇的各個艙室，供船員呼吸。但是，被拆分出來的另一個產(chǎn)物——?dú)錃?，卻是個巨大的隱患。氫氣易燃易爆，而且非常調(diào)皮，它能滲入金屬晶格讓鋼鐵變脆。在潛艇這種滿是電路和機(jī)械的高壓環(huán)境里，氫氣就是不定時的炸彈。所以，處理氫氣比制造氧氣更小心。這些廢氣必須被收集起來，經(jīng)過特殊的消音和混合處理，在不知不覺中悄悄排出艇外，溶入茫茫大海，絕不能在身后留下一串顯眼的氣泡，讓反潛飛機(jī)順藤摸瓜找上門來。

解決了“吸”的問題，其實(shí)只完成了一半。在密閉空間里，“呼”才是更致命的殺手。人類呼吸會排出二氧化碳，這東西是無色無味的“安樂死”藥劑。大氣中的二氧化碳含量極低，但在潛艇里，一百多號人每時每刻都在呼出廢氣。如果二氧化碳濃度超過1%，人就會開始遲鈍、頭痛；超過4%，就會嚴(yán)重中毒甚至昏迷。相比于缺氧，二氧化碳中毒來得更快、更隱蔽。

為了解決這個問題，核潛艇裝備了一套類似于“人工肺”的化學(xué)洗滌系統(tǒng)。這套系統(tǒng)的核心通常是一種叫“單乙醇胺”的化學(xué)溶液。這東西有一種神奇的特性：在低溫下，它像一塊貪婪的海綿，瘋狂吸收空氣中的二氧化碳；而一旦把它加熱，它又會把吸收的二氧化碳吐出來。

潛艇里的空氣會被風(fēng)機(jī)吸入這個充滿冷卻胺液的“洗滌塔”，二氧化碳被截留，清新的空氣被放回艙室。而吸飽了廢氣的胺液會被送去加熱，把二氧化碳“煮”出來，壓縮后排出艇外。這套胺循環(huán)系統(tǒng)周而復(fù)始，只要核反應(yīng)堆還在發(fā)電，它就能不知疲倦地把死神擋在門外。不過，這東西也有副作用，它揮發(fā)出的微量氣體帶有一股特殊的怪味，有點(diǎn)像變質(zhì)的魚腥味混合著塑料味。這就是傳說中的“潛艇味”，它會鉆進(jìn)衣服纖維、滲入皮膚，哪怕水手退役回家洗了十次澡，那種味道似乎還隱約留在身上，成為老兵特有的印記。

除了氧氣和二氧化碳，這個封閉世界還要面對幾百種你意想不到的污染物。一百多個男人生活在一起，汗味、腳臭味、做飯的油煙味、廁所的異味、機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)揮發(fā)的油氣，甚至用發(fā)膠噴霧產(chǎn)生的化學(xué)微粒，在無法開窗通風(fēng)的情況下，這些東西會混合成一種劇毒的“雞尾酒”。

為了對付它們，潛艇里還裝著名為“催化燃燒爐”的裝置。它里面有高溫加熱的催化劑，工作原理有點(diǎn)像汽車的尾氣處理器，把空氣中那些亂七八糟的一氧化碳、氫氣殘留和有機(jī)揮發(fā)物，統(tǒng)統(tǒng)在高溫下燒掉，轉(zhuǎn)化成無害的水和二氧化碳，再交給胺洗滌系統(tǒng)去處理。此外，還有數(shù)不清的活性炭過濾器分布在各個角落，像口罩一樣吸附異味。

當(dāng)然，機(jī)器總有壞的時候。如果全船斷電，或者電解水裝置故障了怎么辦？潛艇還有最后的保命手段——“氧氣燭”。這東西看起來像個巨大的炸藥包，其實(shí)是氯酸鈉和鐵粉的混合物。一旦點(diǎn)燃它，它不會爆炸，而是會劇烈燃燒并釋放出大量的氧氣。一根氧氣燭燒完，足夠一百個人呼吸個把小時。這是一種極其原始但可靠的手段，雖然點(diǎn)這玩意兒的時候燙得要死，而且煙霧繚繞，但在生死關(guān)頭，它就是唯一的救命稻草。

正是依靠這一整套精密而復(fù)雜的生命維持系統(tǒng)，核潛艇才得以擺脫對水面的依賴，成為真正的“深海巨獸”。它不再是一艘船，而是一個小型的移動星球。在這里，每一次呼吸，都是核物理與化學(xué)工程的精密共舞。當(dāng)你躺在狹窄的鋪位上，聽著通風(fēng)管道里呼呼的風(fēng)聲時，你吸入的每一口空氣，前一秒可能還是冰冷苦澀的海水，是人類的智慧強(qiáng)行扭轉(zhuǎn)了自然的法則，讓這鋼鐵巨鯨的腹中，擁有了生命的氣息。