我們的征途是星辰大海！
只不過我們的征途還有很長的路要走。直至今日，所有的星辰大海的任務都是點對點的，這限制了我們的探測範圍和時間，我們需要一些驛站，來休整，來更好的了解星辰大海。這就是空間站。深海空間站和軌道空間站，一個海平面以下，深不見底，一個大氣層之上，高不可攀。不過，我們的海洋最深處只有11km，而空間站通常有200~500km高，儘管如此，我們涉足深海的困難卻更大。直至今日，去過月球的人，仍然比去過馬里亞納海溝的人要多；宇航員的數量，也比下潛到2000m以下的人要多。
那麼，接下來我們就來聊一聊深海空間站、深海載人探測器、軌道空間站和載人飛船的區別：深海載人探測器和載人飛船類似，都是一個短期的運載工具，也都作為地面/水面和空間站自己人員/物資的運輸作用。因此有時候會為了探測極端環境而追求下潛深度/軌道高度。深海空間站和軌道空間站類似，同屬空間站，因此需要在特定的環境下長期維持，以進行科學實驗、探測和研究。因此要求有充裕的體積，和長期滯留的能力。一個簡要的表格如下，其中，深海挑戰者號是導演卡梅隆為了拍攝紀錄片而委託製造的深潛器，禮炮一號是世界上第一個軌道空間站：
接下來，我們從幾個方面進一步了解一下深海和太空的區別：
1#外部環境
對於深海和太空，外部環境都是很苛刻的，由於還需要載人因此苛刻的外部環境和宜居的內部環境會形成鮮明的反差，這裡有如下幾項：a.溫度，b.外部壓力，c.腐蝕，d.輻射，e.重力軌道空間站所處的環境是：
a.高低溫循環，當軌道空間站朝向太陽時溫度比地面高，而當軌道空間站轉到地球背面時溫度比較低，國際空間站通常90分鐘就能繞地球一圈，因此外殼將不斷在高低溫下切換；b.幾乎無氣壓；c.幾乎無腐蝕；d.一定劑量的電離輻射，主要來源於宇宙射線和太陽風，取決於軌道高低，軌道越高，受地磁場的保護就越小，受到的輻射劑量越強；e.失重；
對應的，深海空間站所處的環境是：
a.低溫 ；b.高壓，這個高壓到了什麼程度呢，迄今為止各國的軍用作戰潛艇（探測用軍輔潛艇例外），除了變態至極，被冠以「金魚」這麼貴的蘇聯945型梭魚鈦合金核潛艇最大潛深600~800m，其餘的全部低於550m。這些潛艇快到極限的時候，厚重的金屬殼也會發出嘎吱嘎吱的聲音，在一片漆黑的寂靜的深海，是種特殊的音效。換句話說，就是1000m深的海洋深度能將全世界所有的海軍作戰潛艇全部壓成渣渣……這才最深處的十分之一不到。這一點嚴重限制了深海探測器的發展。看一下抹香鯨，不過，即使是潛深2000m的抹香鯨，在最深處的肺只有海平面的1%大小。c.鹽水腐蝕，身處海邊或在海上待過的人們很清楚海水和海霧的腐蝕性是多麼的令人髮指，而當新研發的感測器及設備遇到鹽霧這樣一個測試項的時候，難免都會有些犯愁。即使是通過了耐鹽霧的測試，維護起來也容不得半點馬虎；d.幾乎無電離輻射；e.正常重力；
咋一看，深海的環境貌似和太空的環境打了一個平手，實則不然。
軌道空間站離地球很近，其實相當於人類在較淺的海域活動，溫度層面上，兩者的溫度都不會太極端，相比金星表面的極熱，或者冥王星表面的極冷，軌道空間站所需要承受的溫度可謂小巫見大巫了；而在空間輻射上，由於地磁場的保護，絕大多數空間輻射不會對軌道空間站有直接的影響。相比之下，深海空間站的高壓卻是一塊硬骨頭，從外部環境來看，深海空間站的所處的外部環境要惡劣的多。若是對於深空，那麼環境則會惡劣的多，極端的高低溫和不可預料的電離輻射會陡增難度，因此，從外部環境而言，深空>深海>近地軌道。
2#工程差異#通信與光學與地面或水面設備的正常通信也是個很重要的因素，同時，由於可見光屬於電磁波，視覺觀測也適合納入這一類技術範疇。
軌道空間站採用無線電波進行星地間的通信，且頻段趨勢越來越高，信道容量越來越大，現在的國際空間站可以和地面視頻了，對於他們這樣幾乎「足不出戶」的宅男宅女來說，普及的網路實在是太方便不過了。
這是國際空間站的對地聯絡的天線（右側）：
這些對地通信的天線大約一人大小，這是國際空間站的宇航員在修理備用天線：
而地面也會這樣收：
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無線通信廣泛應用的基石，在於其在空氣和真空中的信號衰減不和距離成正比（有線通信是），而是近視的對數關係，因此儘管距離十分遙遠，我們也能相互收發。而到了海水裡，一切都不一樣了，海水對於電磁波的衰減是超強的，只有在極低的頻率（kHz）下，我們所使用的電磁波在海水中的傳播深度只有80~150m左右。在這麼低的頻率下，傳輸的速率低的驚人，通俗的說也就相當於下載txt格式了，jpg格式的就十分痛苦了，而avi格式的會逼瘋所有人。。。而這並沒有解決深海通信問題，這才100m左右的深度。因此深海的無線通信幾乎只有一種選擇，就是選用聲波而非電磁波。於是這裡只剩下聲吶的用武之地了。不過，水中的聲速只有1.4km/s，深潛器和水面船隻使用聲吶通信會有幾秒的延遲。。。
聲吶很多時候總是半掩半露的，於是，船艇上的各種凸起，球鼻之類的，都是因為裡面有聲吶：
如果是有線傳輸的話，也是有這樣的先例的。幸好距離短，不過維護和意外損毀的可能性就大得多，畢竟幾公里深的線纜，誰也不知道會被咬或者扯斷。法國的Nautile就採用了光纜和母船進行數據傳輸。而在視覺上，由於可見光同屬電磁波，因此海水對可見光的衰減也一視同仁，200m以下的海洋就透不過光線了，一片漆黑。而在地面能照亮百米的光源，在深海也就只能照亮幾米的水域了，深海的觀測都需要湊近了看，想觀察一種深海動物需要窮追不捨，這樣的視野顯然十分不利於科學觀測和觀察。不過，軌道空間站並不介意沒有安裝外部光源，但對於深海空間站而言，多盞、可調角度的、不同功率的大型光源是必不可缺的了。例如，Mir就有6盞5kW的大燈。我就不放可能存在深海恐懼症的圖片嚇人了。
#載人系統目前，深海載人探測器的核心載人部分都是個鈦合金球，如下圖所示：這一解決方案嚴重製約了人的活動空間，卻最大限度的保障了人員的安全，球的直徑通常在2~3m，鈦合金壁厚5cm左右。
而這個大小是明顯無法作為空間站使用的，艙里的人們常需要長期保持相同的姿勢，幾乎沒有什麼活動的空間，如何設計並建造一個相當規模的鈦合金艙，成為建造深海空間站的首要挑戰。
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而從這一點來看，軌道空間站就顯得花枝招展了，各種四處拼接、八向伸展，無拘無束的自由擴展，迄今國際空間站已經72.8m長，108.5m寬了，總空間900多立方米。。。共同點是國際空間站和深海探測器通常都往裡面塞了3個人，這就好比一列動車和三輪車都裝了三個人。。。
#能源能源也是兩者的一大差異，軌道空間站可以大量使用太陽能而擺脫對能源的依賴，而深海目前沒有利用的能源，必須自行攜帶，水面補給。不過，海洋的洋流帶來的水力發電，也可以成為未來深海空間站能源的一部分。
#製造能力
另一點就是每年的航天器數量有數百個，形成了一套比較完善的產業鏈和行業標準，從設計角度考量更加成熟。深海探測器一共也沒一百台，每年的建造寥寥無幾，因此沒有一套成熟的體系和規範，仍處於摸索狀態。
對於深海探測器而言，也是有比航天器的優勢的：一是可維護性，任何不致命的失敗都可以很容易吊起來更改和維修；二是深海探測器的內部設備完全可以使用工業級產品，幾乎無需另外設計可靠性。
4#現狀盤點世界上第一個空間站是1971年蘇聯發射的禮炮1號，重18.9噸，同期的深海載人探測器Alvin和這一空間站同一量級。然而，40多年過去了，禮炮一號早已報廢，我們搭建了400多噸的國際空間站，曾經的Alvin仍然是世界上少數在役的深海探測器。而我們卻難以搭建一個400噸的深海探測器，更別說一個更大的能夠長期自持的深海空間站了。#軌道空間站而目前運行中的的軌道空間站只有一個，國際空間站：
作為第二個常駐宇航員的空間站，國際空間站於1999年開始發射並組裝，拼接，16個國家的科研機構參與其中，組建了這個目前重達419噸，長108米的龐然大物。
這裡，沒有了大氣層的阻擾，是新的彗星、小行星和各類天體的主要發現場所和觀測場所之一；（C/2011 S3 Lovejoy ，一個超浪漫的名字，攝於國際空間站）
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這裡，由於可以長期居住，成為了深空探測的奠基石；（NASA的火星計劃中的第一步就幾乎利用國際空間站：抵臨螢火近鄰──踏上火星之旅 - 知乎航空航天署 - 知乎專欄）這裡，甚至開展了太空旅遊業；（第一位國際空間站遊客Dennis Tito，頭髮最醒目的那位）
這裡，有太多的可能。。。最近的一個軌道空間站則是天宮一號，天宮一號是我國首個空間站，體積比神舟飛船要大一些，因此提供了比神舟更多的活動空間和實驗場所。天宮一號長10.4m，直徑3.35m，內部體積15立方米。2011年9月20日，天宮一號發射升空，之後分別於神舟8，9，10號飛船對接成功。2016年3月21日，在軌工作1630天後，天宮一號正式終止數據服務，並將逐漸降低軌道後墜入大氣層燒毀。
今年（2016年），天宮二號將發射升空，預計可為3名宇航員提供20天在軌運行的補給，並等候航天員的到來。
我們來盤點一下各國深海載人探測器：#美國：
Alvin，美國目前唯一在役的深海探測器，1964年服役，和最早的軌道空間站禮炮1號同屬一個時期，但他仍然在默默堅守，送走了一批又一批的軌道空間站。Alvin重17t，長寬高7.1*2.6*3.1m，航速2節，兩節是什麼概念呢，大約3.7km/h，低於普通人的步行速度，遠洋巨輪的經濟航速為10節，驅逐艦的經濟航速為20節，最大航速高於30節。其潛深是這一系列裡面最淺的，只有4500m。
緊急時刻，Alvin號回拋棄輜重，使載人艙室和一些必要的附屬設備緊急上浮。要知道，Alvin是孤立無援的。
#日本
日本作為一個海洋大國，海洋技術實力雄厚。Shinkai 6500，重26.7t，長寬高9.5*2.8*4.3m，航速2.5節，最大潛深6500m，最大下潛時間129小時，約合5天，下圖是Shinkai 6500一次行程的示意圖：
下沉前，壓載艙由空氣填充，往壓載艙灌水使得探測器下潛，下潛需要2.5小時；當探測器抵達指定深度時，可以通過推進器控制方向；任務完成後，拋棄提前準備的負重，探測器開始上浮，也需要大約2.5小時。
Shinkai 6500於1991年首次投入使用，使得日本在深海探測領域的水平大幅提高，這一探測器用於替代退役的的Shinkai 2000，顧名思義，最大潛深為2000m。#法國
Nautile，直接翻譯過來便是鸚鵡螺號，還記得百年19世紀法國科幻作家凡爾納的《海底兩萬里》么，其中大量的科幻如今已經成了現實。為了紀念他和這本書，世界上第一艘核動力潛艇，以及法國的這艘深海載人探測器，都被命名為鸚鵡螺號。鸚鵡螺號重19.5噸，長寬高分別為8*2.7*3.8m，航速1.5節，潛深6000m，巡航半徑7.5km，最長自持時間120h，在6000m深度可工作5小時，1984年服役。#蘇聯/俄羅斯
Mir-1和Mir-2，兩艘姊妹花，翻譯過來是和平號。1987年，兩艘同樣的探測器同時服役，因此在執行任務時可以互相支援，乃至提供救援，這也是目前唯一的一對深海載人探測器。Mir重18.6噸，長寬高分別為7.8*3.6*3m，由於動力十足，最大航速「高達」5節，潛深6000m，這個深度足以探測世界98%的海底了。巡航半徑7.5km，最長自持時間120h，在6000m深度可工作5小時。Mir那特有的6盞5kW的大燈，好費電。。。#中國
我國的載人深潛器就是蛟龍號了。蛟龍號於2009年開始下潛試驗，在這一系列中屬於後起之秀，不過設計潛深7500m，也是目前各國科學用途的深海探測器中最深的。由深度的增加，蛟龍號的載人艙鈦合金壁厚為7cm，高出其他幾個深潛器1~3cm。2012年6月27日，蛟龍號潛入馬里亞納海溝7062m深處，突破了7000m大關。蛟龍號長寬高分別為8*3*3.4m，重22噸。目前擁有深海載人探測器的只有以上五個國家。如同小汽車都是四個輪子，核潛艇都是水滴形一樣，無論是相互借鑒還是殊途同歸，他們的設計都有很多類似之處：載人艙的鈦合金球直徑和厚度類似，均為2~3m直徑，4~7cm厚度。整體的設計方式也很類似，都是個圓筒狀結構，採用前面載人艙後面設備艙的模式，體積和重量也很相近，均為6~8m長，3~4m直徑的圓柱體主體。都具備龜速的海底巡遊和探測的能力，這是那些能去11000m的直上直下的深潛器所不具備的功能。出於科學探測的需要，這些探測器都會對一小片海底進行探測，不過目前在海底的自持時間都只有數小時，速度也只有人走路的速度。而在攜帶的設備上，也是很類似的，首先是分布在前部的三大法寶：燈、相機、機械臂觀測口四周的不同類型不同功率的十幾盞探照燈，燈燈燈燈……小燈省電，用於一般情況以及較深海域的照明，大燈用於對探測物體的細緻觀測。
其次是各式各樣的相機和攝像機，也都裝上數台一齊上陣，畢竟幾乎每次都會有各種新的發現，而且時間和金錢寶貴，因此多拍一些是一些。
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再次是機械臂，用于海水、海底地質和海洋生物的標本採樣，通常他們都有一左一右兩個機械臂，互為備份，也相互協作。見上圖下方摺疊起來的兩個臂。此外還有海底地形的測繪和勘探，通常也是聲吶，海底的詳細海圖至今仍有大量的空白。由於跨洋海底光纜、墜機和沉船的存在，因此這些深海載人探測器均攜帶有磁力探測設備，用於尋找海底光纜、墜機和沉船，上述幾艘探測器就有些參與過泰坦尼克號的探測。坐擁了深海空間站後，深海豐富的礦產資源就首當其衝了，如南海的可燃冰，太平洋豐富的錳結核，都是列強垂涎已久的肥肉。不過，最重要的是，我們對於深海的了解實在是太少太少，少到每一次深海探測都有大量新的發現，時不時的還會冒出重大發現。例如幾十年前的深海火山生態系統的發現，現在已經在很多地方發現類似的獨立系統了（IMAX系列於2003年專門拍攝過 Volcanoes of the Deep Sea）。
雖然「星辰大海」將星辰和大海並列，但是，我們對月球甚至火星都詳細測繪過，但是從來沒有對海底進行過全面的測繪。
大海雖不深，卻讓人們邁向深處的每一步舉步維艱。
我們需要去更多的認識和了解我們所居住的這個地球，儘管，我們對於地下和深海，卻一直知之甚少。
我們，還不知道，我們會發現什麼。才疏學淺，掛一漏萬，以上。Ref:http://www.jamstec.go.jp/e/about/equipment/ships/shinkai6500.html;Nautile - Ifremer FleetNOAA Ocean Explorer: Technology: Submersibles: Mir I & II;IMAX Volcanoes of the Deep Sea.2003
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