为何核潜艇能长时间待在水下?其实说白了,核潜艇唯一的限制,那就是人得下班回家。 以前的常规潜艇主要用柴油发动机和电池。在水面或接近水面时,柴油机可以充电和提供动力,但一潜到水下就得靠电池驱动电动机。 电池容量有限,通常只能支撑几天慢速航行,最多跑几十到上百海里,电就快没了。充电的时候必须浮起来或用通气管伸出水面,让柴油机吸空气运转,这时候潜艇容易被发现,行动范围也小。 艇里的人呼吸会消耗氧气,呼出二氧化碳,空气越来越差,如果不通风换气,很快就会出问题。电力本来就紧张,还不能大量用来制氧,所以常规潜艇在水下待不了多久,一般任务几天就得回港或浮出补充。 核潜艇的情况完全不一样。它装了核反应堆,用核裂变产生热量,把水加热成蒸汽,推动涡轮机转动,既给螺旋桨提供推进力,又发电供全艇使用。 这种反应堆不需要空气,一小批核燃料就能用很多年,甚至整个服役期都不用加燃料。潜艇在水下可以一直有动力,不用担心电池耗尽或柴油机需要氧气的问题。 这让核潜艇的速度和续航能力大幅提升,能长时间保持高速潜航。 空气供应是另一个关键。 核反应堆发电充足,艇上装了电解设备,把海水先淡化处理成纯水,然后通电把水分解成氧气和氢气。氧气直接释放到舱室里,供艇员呼吸。 整个过程靠反应堆电力驱动,几乎可以无限进行,不用浮出水面换气。电解会产生氢气,这种气体易燃易爆,不能随便排放。 艇上用专门的吸收材料把氢气固化成化合物,储存起来,任务结束后带回岸上处理。艇里还有空气净化系统,控制湿度,避免设备受潮或环境太湿。 二氧化碳的处理也很重要。艇员呼气会不断产生二氧化碳,如果积累太多会影响健康。 核潜艇用化学吸收剂来清除,常见的是单乙醇胺溶液,在冷却时吸收二氧化碳,加热时释放出来再生循环使用。另外还备有锂氢氧化物罐,作为备用,能快速吸收二氧化碳。 这些吸收剂都是固体或溶液形式,出航前带够量,就能支持几个月。加上过滤和循环设备,舱内空气能保持在合适水平。 1955年,第一艘核潜艇鹦鹉螺号从康涅狄格州新伦敦出发,完全潜航到波多黎各,航程超过1200海里,用了不到90小时,创下当时最长连续潜航纪录和最高持续水下航速。1958年8月,它又从阿拉斯加附近潜入北极冰盖下方,连续潜航96小时,航程约1590海里,首次从水下穿越北极点,到格陵兰东北海域浮出。 这些行动在柴油潜艇时代根本做不到,因为它们没法在水下待那么久,也没法在冰层下长时间航行而不需换气或充电。核动力本身能支持极长时间运行,理论上反应堆燃料够用十几年到几十年,氧气和水也可以通过电解和蒸馏海水持续补充。 淡水系统把海水蒸馏成饮用水,满足艇员日常需要。 电力还支持声纳、导航、武器系统等设备正常工作。 现代核潜艇执行任务时,艇员轮班操作,生活起居都在狭小空间里进行。不过,再先进的技术也有限制。 核潜艇可以几个月不浮出,但艇上携带的食物、药品和一些消耗品是有限的。典型巡航任务持续90到120天左右,主要看食物储备够不够。 超过这个时间,艇员就需要补充新鲜食物、处理垃圾、进行维护。人员长期在封闭环境里,精神和身体也会疲劳,需要轮换休息。 简单说,机器能一直转,但人总得吃喝拉撒,得定期回港调整。所以核潜艇长时间待在水下的最大瓶颈,其实就是人的生活需求,得像上班一样,到点“下班回家”补充物资。 在台海周边海域,这种能力对潜艇作战有实际意义。核潜艇可以长时间在水下隐蔽巡航,监控海面情况或执行其他任务,而不用频繁暴露位置。 相比之下,常规柴油潜艇在狭窄水域活动时,更容易因为需要充电而上浮或使用通气管,增加被侦测的风险。两岸军事力量都在关注潜艇技术的发展,美国核潜艇以长续航和安静性能著称,而大陆的核潜艇如094型等也在提升水下持久力。
