人类向水下发展的历史

很多年以来，美国佛罗里达岸外的水瓶座礁基地（Aquarius Reef Base，1993年部署）一直是科学家们唯一可用的水下栖息实验基地。总部位于英国的DEEP公司，最近在这里部署了新的水下研究实验室和栖息地Vanguard（先锋号），这是40年来在美国水域首次新部署的海底人类栖息地。

先锋号于六月被部署到佛罗里达群礁国家海洋保护区水面下17米的地方。DEEP公司表示，这个站点的设计可以容纳四名潜水员执行五天或七天的任务，生活空间约10.67米 × 2.44米。先锋号通过一个浮标将新鲜空气泵送到下面，并配备了现代技术以减少对生态环境影响，这包括生活废水和马桶污水废物的收集，这些废物先储存在储罐中，然后再泵送到支撑浮标进行处理。这个基地主要是研究和监测周围的珊瑚礁，希望能恢复这里正处于危机中的珊瑚花园。

这里的珊瑚礁以深海珊瑚和海绵生物闻名，和其他地区一样，经历了水温上升和珊瑚白化现象——当珊瑚受到压力时，它们表面会失去附着的藻类，也就是食物来源，变得暗淡灰白。该站将识别有生命力的珊瑚，并替换受损珊瑚。

水下探险员可以使用水肺设备探索周围环境，或者戴上连接有100米长的氧气脐带。在这里，饱和潜水的时间更长，相比传统的水肺潜水（受限于氧气瓶容量并且潜水员减压上浮消耗大量时间）可以在不到一周的时间里完成一个月的工作量。

饱和潜水是一项尖端技术，让潜水员体内的惰性气体在高压下达到饱和状态，这样无论在水下工作多少天，最后的减压消耗时间都只与深度有关，不再随工作时间延长而增加，从而极大延长潜水员在深海高压环境中的作业时间和提升整体项目效率。

在水下，高压会使惰性气体（如氮气）溶解进人体组织。如果上浮太快，气体会在体内形成气泡，导致致命的减压病。常规潜水深度超过60米，水下工作时间可能只有半小时，但减压却要耗费数小时。利用饱和潜水的突破，人在高压下停留超过24小时，体内溶解的惰性气体将达到极限“饱和”状态。此后，只要不改变深度，停留时间再长，体内气体也不会改变。因此，无论在水下工作1天还是1个月，都只需在任务完成后进行一次减压过程即可。

潜水员住在船上的高压生活舱里，压力可达几十个大气压（如在300米水深约为31个大气压），身体仿佛被“挤压”着，抬手抬脚都很费力。呼吸的是特殊配比的氦氧混合气，这会让说话声音变得像鸭子叫。为了避免在狭小密闭空间内产生异味或胀气，食物有严格限制，不能吃黄豆、萝卜、韭菜等。通过潜水钟转运到工作地点，面临的是高压、黑暗和寒冷的环境，进行的是机器人无法替代的精密操作。

自20世纪60年代起，人类就开始实施水下栖息地。当时雅克-伊夫·库斯托的开创性项目Conshelf开启了海底研究的新时代。随后，美国、欧洲、俄罗斯和日本也建起了其他站点，这背后的动力与太空竞赛的野心如出一辙。人类不断向太空进发探索，国际空间站也已经有人居住超过25年了。但海底狭小、简陋、造价高昂的海底栖息地，使用寿命都很短，竞争热潮也逐渐消退。

最早的海底栖息设施是大陆架站（Conshelf），是潜水先锋雅克-伊夫·库斯托（下图左侧）构思的。1962年，该栖息舱被放到法国马赛海岸水面下约10米深海底。一支由两人组成的队伍在那里生活了七天，进行饱和潜水，并测试环境对生理和心理的影响。

大陆架站第二代（Conshelf II），体积更大也更雄心勃勃，拥有一个星形的两层居住舱，最多可以容纳五名海底人员住一个月。1963年，它被部署到苏丹附近的红海海底。

美国海军在1964年夏天实施第一个海底实验室(Sealab I)，部署在百慕大海域的海底。一支四人团队在这里住了10天，因恶劣天气迫使任务提前结束，比计划的21天短。不过，实验仍然获得大量饱和潜水的宝贵知识。

大陆架站第二代（Conshelf III），1965年被放到法国费拉角附近海底100米的深度。有六名潜水员生活了三周，获取了关于长期高压环境对人体影响的数据。

美国海军的海洋实验室 II，于1965年部署在加利福尼亚近海太平洋水面下63米。三支各有10名潜水员的队伍各在实验室里待了15天，根据海军记录，他们一共进行了46项实验。

海洋实验室 III，则是在1969年的派遣五个潜水员小组在海平面下深达183米生活。然而，这次任务由于潜水员贝瑞·坎农在潜水准备期间去世被迫中止。

特克太一号 （Tektite），这是由美国海军牵头、与NASA、内政部和通用电气合作的多机构参与项目。在1969年2月，四名船员在水面下15米的地方生活了60天，实现以往饱和潜水条件下生活时间的两倍。

Hydrolab属于美国国家海洋和大气管理局（NOAA）的水下研究站，珊瑚礁研究的重要设施。Hydrolab 从 1970 年运作到 1985 年，接待 700 多名科学家共进行 85 次以上的任务。这个研究站一次可以容纳四名水下航行员，最初位于巴哈马，后来搬到了美属维京群岛。

特克太二号（Tektite II），在1970年执行了10次任务，每次有四名船员和一名工程师。第六次任务有一支全女性船员队伍，其中包括著名海洋学家西尔维娅·厄尔。这些任务中的许多都集中在围绕基地的生态环境研究上。

建于1972年的La Chalupa，是个移动栖息地，可以沉到海底。在1992年，它支撑了NASA宇航员为期30天的太空模拟任务。

赫尔戈兰（Helgoland），是一个可以水下移动的栖息站。在德国建造并于1969年投入使用，这个14米长、7米宽的基地曾用于在北海和波罗的海执行任务。1975年，它被搬到靠近美国的大西洋，一个被推测为是鲱鱼重要产卵地的地方，进行三个月的观察任务，不幸的是，鱼并没有按计划出现，但船员们仍然学到了很多关于冷海水环境的知识。

水瓶座礁基地（Aquarius Reef Base），这是世界上运行时间最长的水下实验室，目前仍在运行。建于1986年，自1993年以来一直位于佛罗里达礁岛群国家海洋保护区，自2013年以来由佛罗里达国际大学运营。到目前为止，这个基地已经接待了462名水下宇航员并进行超过150次饱和潜水任务，支持了超过800篇研究论文。