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【裏斯本丸沈沒】將代表中國內地,競逐第97屆奧斯卡金像獎「最佳國際影片」。
「裏斯本丸」是什麽?
這是一艘140公尺長、18公尺寬的 日本商船 ,曾滿載戰俘,從香港駛向大阪。在開至中國舟山東極島海域時,它被一枚魚雷擊中,開始下沈。日軍將1800余名戰俘預先關進船艙、又拒絕轉移,導致僅有一半的戰俘在中國漁民參與救援後幸運逃生。而 裏斯本丸號自己,在東極島邊沈睡近70年,一直未被後來者找到確切位置 。
直到 方勵和他的團隊 出手。
大海撈針
一艘一百四十米長,十八米寬的鋼鐵巨物,放在陸地上的任何地方都是一件醒目的存在。
唯獨 躺在海底,它微不足道 。人類作為一種整個前進演化史都發生在陸地上的生物,占地球表面積70%的海洋,是一種絕對陌生的環境。
我們花了差不多一萬年的時間去探索海洋,直到最近一兩百年才掌握了可以描述它的方法。
描述海洋 ,是一個難題。當我們用刻舟求劍來嘲笑自己對相對座標和絕對座標的迷惑時,很難體會到在罕有參照物的茫茫大海中定位的困難。 精確計時技術的發明和天文觀測知識的積累,很大程度上都要歸功於航海家們對定位的需求。 即便是有了天文定位導航技術,在大海上立即報出自己的座標也不現實。
最近幾十年,在花費千萬億把數百顆衛星送入太空之後,我們才終於有信心 在衛星定位芯片的幫助下實作在海洋上的位置近乎即時的描述 。衛星定位系統的實質也就是在地球上空構建了一套無死角的參照路標。
使用者同時接收三顆以上衛星訊號,測量出使用者至三顆衛星的距離,結合衛星的空間座標解算出使用者的具體位置,這就是衛星定位法。
對於沈船而言,要找到它們最大的困難,就是搞清楚它們 沈沒前的最後座標 ,越精確越好。別說是差一度,就是差一秒,也就是一度的三千六百分之一,實地位置的誤差可能有幾十米,要比沈船本身還要大。
很多古代沈船只有語焉不詳的船難記載,在方圓幾百千米可能都無肉眼可見差異的海面之下搜尋一個可能只有幾十米大小的沈船殘骸,「 大海撈針 」這個成語的始創者腦中的難度也不過如此。這種難度,也給了古往今來無數的尋寶故事創造了可能性。
在這一點上,裏斯本丸還是幸運的。它緩慢地沈沒,發生在日軍其他船只的目擊之下,加上事發地距離島嶼不遠, 因此裏斯本丸沈船殘骸的位置,有個相對精確的座標 。
但是這種原始報告的精度完全不足以讓我們直接找到沈船。原始數據是不是 有錯誤 ?沈船時船的姿態不同可能會導致殘骸在海底 散布的位置 不同,它還是 完整 的嗎?幾十年過去,在洋流和潮汐作用下,它是否發生了 位移 ?
目視
對我們陸地動物來說,尋找什麽東西,最方便的就是借助視力。如果沈船的海域 水深很淺 ,海水的 透明度又高 ,利用飛機或者無人機從空中找到它們並非沒有先例。
海水透明度高時,能清楚地看到淺海處水下丨圖蟲創意
裏斯本丸沈沒的舟山東極島海域位於 大陸棚 之上,後來我們知道殘骸就躺在海面 三十米 之下。在特別清澈的海域,會有不到百分之五的光線到達這裏。但是 舟山也是世界上海水透明度最差的海域之一 。長江在距離這裏不遠的地方入海,每年向東海輸送數以億噸的 泥沙 ,隨之而來的,還有總量巨大的營養物質,它們滋養了海中的單細胞藻類,這讓 舟山海域成為世界級漁場 的基礎。泥沙和藻類,加上附近繁忙的航運——船只螺旋槳的不停攪動,讓這裡海水的透明度大部份時候不過只有四五米,最差的時候可以說伸手不見五指。
必須用別的 不用看的辦法 。
第一步:找
裏斯本丸跟大部份現代船舶一樣主要由鋼鐵建造,能不能像 用繩子拴上磁鐵在水裏撈廢鐵一樣來找它呢? 可以,不過不是用磁鐵,而是 把它當做一塊磁鐵 。
任何具有鐵磁性的物質,在 地球的磁場 裏都會被磁化本身變成一塊磁鐵。這個磁場和原本的地磁場疊加,會 造成磁場的波動 , 發現這個波動就能找到隱藏的家夥 。不管它是地下的鐵礦,還是敵人的潛艇或者是裏斯本丸號殘骸。
能發現磁場波動的儀器,叫 磁探儀 。它的工作原理非常復雜,要到量子層面才能充分理解。簡化來描述,就是用光讓氦或者某些堿金屬的原子達到一種特定的狀態,這種狀態下的原子對磁場的變化異常敏感,並反應在對光的吸收和折射上。 透過測量光線的變化就可以推算出磁場的變化。
這種極其靈敏的磁場檢測儀器在上世紀六十年代投入實用。如今,它被廣泛套用於 遙感物探 等民用場景和 踩地雷、反潛 等軍事領域。在反潛飛機上,磁探儀一般被安裝在飛機長長的尾貝瑞,以避開飛機本身的磁場幹擾。隨著磁探儀裝置本身和演算法的進步,它也可以被裝在無人機上進行作業。
磁探儀是反潛的裝置之一丨風聞社群
2019年,【物探與化探】雜誌刊發了一篇由自然資源部地球物理電磁法探測技術重點實驗室等科研機構發表論文,題為【基於無人直升機平台的航磁系統整合與套用】,介紹了一種用無人直升機搭載的磁探儀系統。
在電影中我們可以看到,方勵導演團隊采用的 磁探無人機 與其非常類似。論文中介紹的無人機一次可以作業三小時,按照預設航線對感興趣的海域進行拉網式的掃描。
方勵導演團隊的無人機磁探儀在重點海域發現了大型金屬船舶的殘骸,但是磁探儀只能解決 有無 問題,並不能產生足夠分辨率的影像。它埋藏多深?具體形狀如何? 我們還是要「看到」 。
第二步:見到
在水裏「看」,要靠聽 。水對包括可見光在內的大部份電磁波都有極強的吸收能力,但是聲波作為一種機械波,卻在水中遊刃有余。很多海洋生物都有非凡的聽力,不少也掌握裏主動產生定向聲波,利用反射的聲波在頭腦中產生影像的能力。
只聽,就是被動式聲吶。發射聲波接受反射波,就是主動式聲吶。聲吶的實用化離不開法國物理學家保羅·郎之萬,他利用晶體的壓電效應催生出了實用的把電和聲波互相轉換的「聲波換能器」。這是一切聲吶的基礎。聲吶是個外來詞,音譯自sonar(sound navigation and range/聲音導航和測距),1988年全國自然科學名詞審定委員會公布的【物理學名詞】將其標準譯名定為 「聲吶」 ,註意,可不是「聲納」。
主動式聲吶的原理丨FreediveGreece
如果只是向海底發射 一束聲波 ,接收它的反彈訊號,那就能實作聲吶的最簡單功能: 測量深度 。如果能向側面發射一個 垂直扇面的波束 ,加上自身運動的疊加, 就能獲得側面的海底高低起伏數據 ,這就是 側掃聲吶 。側掃聲吶最適合用來做大面積普查,但是一般民用的側掃聲吶也只能對兩側幾十至幾百米的範圍進行掃描。
用側掃聲吶發現疑似目標,如果需要精確成像,那就需要多波束聲吶,透過同時發出的多束聲波掃描,經過演算法的模擬,就可以生成海底的高分辨率影像。 影片中多次出現的那張裏斯本丸殘骸的圖片應該就是多波束聲吶的作品。
裏斯本丸殘骸丨【裏斯本丸沈沒】
到這個時候,對人類而言,還沒有實作真正的「眼見為實」。 下一步來鑒證沈船身份的,就是潛水員或者水下機器人。 有了前期磁探儀和聲吶的工作,潛水員或者水下機器人才能安全且有效的在水下作業,船名牌或者其他有標誌性的物件會給沈船身份蓋棺定論。
說起來簡單,在變幻莫測的海洋上組織這樣復雜的科考工作,每一步都相當耗費時間和金錢。對於方勵導演團隊來說,找到裏斯本丸,也只是第一步, 去挖掘那些行將溶化在歷史長河中的史實,是更困難的工作 。
聽說他們還在籌備挖掘馬航Mp70航班的秘密,從技術上那將是比尋找裏斯本丸難幾個數量級的任務。失蹤的波音777雖然是大型客機,但是它的物理尺度大概只有裏斯本丸的一半,重量更是只有不到二十分之一。 不論飛機以何種方式墜海,都難以保持完整,大機率會嚴重碎裂。 加上Mp70航班疑似墜海的南印度洋是地球上水文資料最缺乏的海域,事故發生之後多國聯合搜尋無果。但是看完了【裏斯本丸的沈沒】, 我依然期待這個團隊會帶給我們什麽樣的真實 。
作者:瘦駝
編輯:luna
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