在巴塞罗那海事博物馆的院子里,陈列着一个用木头建造,既像马面鱼又像潜艇的装置。如果不看说明牌,你很可能会误把它当成是表现航海文化的雕塑,或者是已经倒闭的博物馆小卖部。然而,在160多年前,真的有一艘长成这副模样的潜艇,曾在巴塞罗那港的海水中遨游。而且,它还有一个看上去像是梭鱼的“接班人”。
这两艘潜艇的建造者,是一个加泰罗尼亚菲格雷斯的箍桶匠的儿子,名叫纳西斯·蒙图里奥·伊斯塔里奥。虽然他在大学里的专业是法学,可是拿到学位之后,他一天也没有做过法律方面的工作,而是一心想当个出版家。1846年,27岁的他在巴塞罗那开了一家出版公司,专门制作宣传女权主义和空想社会主义的报纸、杂志和小册子。这些在当年非常前卫的思想,也为他吸引来一些忠实的读者。
然而好景不长,1848年,欧洲的很多地方发生了反对君主专制的革命。西班牙政府认为蒙图里奥的言论影响社会稳定,就责令他制作的一份宣传空想社会主义的杂志停刊。他只得离开巴塞罗那,跑路去了法国。第二年,他回到巴塞罗那,却发现政府已经出台了一连串针对出版业的禁令。带着镣铐跳舞的感觉实在难受,在他看来,做出版已经没什么前途。当巴塞罗那的氛围变得更压抑的时候,他决定到滨海小镇卡达克斯去暂避风头。
为了糊口,蒙图里奥开始在海边卖风景画,这让他经常能碰见潜水采集珊瑚的贫苦渔民。这些人没有任何潜水装备,只是深吸一口气就下到海里,凭着手中简陋的工具挖出珊瑚拿到岸上卖掉。虽然经过雕琢修饰的珊瑚,最终会成为价格高昂的奢侈品,可是这些处在产业链末端的渔民,却只能拿到勉强够生活的小钱,还要为这份工作冒生命危险。蒙图里奥到卡达克斯之后不久,就亲眼看见一名渔民因为憋气时间过长,最终不幸溺水身亡。
这些渔民的悲惨生活,让蒙图里奥深刻地意识到,世界上充满了形形色色的剥削和不公平,而他应该为保护弱者做点什么。苦思冥想之后,他找到了解决方案:既然印刷机和铅活字可以迅速印出成千上万份报刊和书籍,免去抄书匠的艰辛劳动,那么,他或许可以建造一种机器,让人们能坐着它安全地潜入水下,挖掘大海中形形色色的宝藏以获得报酬。
在他看来,水下航行甚至称得上是一种平等的象征:当世界各地的海洋正在被划分的时候,水面之下的世界,却是个让人们可以自由航行的不羁的新天地。这就像印刷机和铅活字的普及,令书籍价格大幅降低,平民百姓才有了读书的自由一样。
但蒙图里奥也明白,对于当时的西班牙社会来说,他的创意实在太过超前,也许只要说出来就会成为全国的笑柄。直到1857年,他在朋友的鼓励下,才终于决定将创意付诸实践。
这年9月,他设法筹集到价值相当于3.2千克黄金的1万比塞塔(当时的西班牙货币),在巴塞罗那注册了西班牙第一家研究水下航行的商业社团。第二年,蒙图里奥发表了一篇题为《鱼形艇》的论文,向人们介绍自己的构想。按照他的解释,鱼的躯体最适合在水中行动,而这条“能够潜入水下的船”,也就是潜艇,是对鱼的全方位模仿。鱼通过摆动尾鳍来游水,其他的鳍用来在水里保持身体的稳定,或是转弯;鱼鳔负责调节鱼在水中的深浅位置。
而他要建造的“水下船”,是通过设在尾部的螺旋桨来推进,以尾部的舵调整航向;船底的滑橇则如同鱼的背鳍,只是挪到了腹部,可以保持船体的稳定;船里的压载水箱则如同鱼鳔,通过注水和排水来调节潜水的深度。因此,他将希腊语的“ikhtys”(鱼)和“naus”(船)这两个词结合起来,用“鱼形艇”来形容自己发明的潜艇。
当论文发表的时候,“鱼形艇”也已经动工开建。
但在当时的西班牙,设计船舶的知识还属于海军工程学的一部分,几乎只有军队的工程师才能掌握;而蒙图里奥并没有受过这方面的专业训练,只有少年时做木工活的经验。所以,完善“鱼形艇”的设计和建造它的工作,是由蒙图里奥和他聘用的造船工程师团队共同完成的。
这样的工作方式,让“鱼形艇”成为西班牙工业革命中的一个重要的里程碑——因为这或许是西班牙历史上,凭经验工作的工匠和“科班出身”的工程师,第一次为一个工程项目通力协作。
蒙图里奥希望“鱼形艇”最终能潜到水下500米深的地方,这一数字和现代的军用潜艇相当。在那样的深度,水压已经相当于50个大气压,而最为耐压的形状是球体。他想要用钢建造一个耐压舱,装在鱼形的木制外壳里,作为乘员的安身之地。但因为资金非常有限,他只能退而求其次,把耐压舱也改成木制的。
身为箍桶匠的儿子,蒙图里奥在木桶的基础上略加修改,用橄榄木做了一个耐压舱。
它是个长径4米、短径2米的橄榄状椭球,外面覆盖着2毫米厚的铜皮来加固,并且有橡木制成的加强箍。这个舱室内部空间约有7立方米,可以容纳4个人;外面则是7米长,3.5米高,2.5米宽的鱼形艇身。在艇体的侧面,耐压舱与外壳最为接近的位置,是一对主要的观察窗,其他的观察窗设在顶部和船艏。这些观察窗的玻璃被精心制作成圆台,也就是布丁那样的形状,贴近水的一侧直径更大一些。
这样一来,当“鱼形艇”潜入水下的时候,水压就会把观察窗牢牢地压在船体上,从而保证了乘员的安全。
在耐压舱和鱼形艇身之间的空腔里,布置着4个被蒙图里奥称为“鱼鳔”的压载水舱,可以让“鱼形艇”在水中自如地上浮和下潜。如果不小心下潜过快失去平衡,艇员们还可以前后移动鱼形艇身里的一枚巨大的砝码进行调整。
潜入水下之后,保证艇员的生存便成为第一要务。蒙图里奥经过计算,发现耐压舱中的氧气可供4名艇员呼吸大约2个小时,但在最后一段时间里,耐压舱中的二氧化碳浓度会明显提高,让艇员们因为缺氧而失去力量。于是,他在耐压舱里安装了一个装有氢氧化钙的换气装置,让舱里的空气不断地流过它。在这个过程中,二氧化碳就与氢氧化钙反应,变成了水和碳酸钙,从而让艇员们能呼吸到“新鲜”的空气,把呆在水下的时间延长大约一倍。
1859年6月28日,蒙图里奥的“鱼形艇”在巴塞罗那港开始了第一次试航。出于稳妥起见,他决定第一次只潜到50米深,但这也已经超过了不带装备直接潜水的人能够达到的极限深度。可就算是这么小心,试航仍然出了事故。在那片海域的海底,刚好有一些之前被拆掉的港口建筑留下的木桩,但因为海水的阻隔,在岸上根本看不到。
当“鱼形艇”潜入海底的时候,它就撞上了这片由木桩组成的海底森林,当场损失了一个压载水舱,鱼形的外壳也撞破了几个洞;撞击还震裂了一部分观察窗的玻璃,幸好观察窗独特的结构,让水压成了保护玻璃的力量,耐压舱里的蒙图里奥方才逃过一劫。
1859年的整个夏天,蒙图里奥带着几名艇员,在巴塞罗那港进行了20多次试航。“鱼形艇”在水中沉沉浮浮颇为自如,而且在潜水的时候非常稳当。但唯一的缺点,却成了它的“致命伤”。
和很多早期潜艇一样,“鱼形艇”是由人力来驱动的,艇员们在耐压舱里摇动一根曲轴,让螺旋桨转起来。但人的力量和反应速度毕竟有限,即使所有艇员齐心合力,螺旋桨也不会转得太快;而潜艇在水下需要克服的阻力,比水面上的船大得多。所以,潜入水下的“鱼形艇”慢得如同蜗牛爬行,这让它根本不能像当初设想的那样,完成采集珊瑚的任务,而且可以说毫无用处。
1865年5月20日,“鱼形艇二号”在巴塞罗那港进行了第一次试航,潜入到30米的深度。随着夏天的到来,蒙图里奥为“鱼形艇二号”安排了密集的试航计划,以便让它尽快调整完善,来吸引政府和军队的投资。当夏天快要结束的时候,他甚至将一门轻型火炮装到了“鱼形艇二号”上。它的炮身大部分在耐压舱里,只有一小部分炮口露在外面,而且大体和甲板平齐。
艇员们可以在潜艇只露出指挥塔的情况下,从耐压舱里操纵火炮进行瞄准,将炮弹从潜艇里发射出去。但这门火炮的准头其实很差,所以不出意外地没有引起军方的兴趣。
1867年10月22日,蒙图里奥带着完成改装的“鱼形艇二号”,又一次来到巴塞罗那港。用于水面航行的那一部分蒸汽机带动螺旋桨飞速旋转,让潜艇的航速达到了每小时4.5海里(1海里=1.852公里)。
12月14日,他让所有化学药品各居其位,而后操纵潜艇缓缓下潜。化学反应产生的热量,果然让用于水下航行的那一部分蒸汽机动了起来,潜艇的航速也比使用人力驱动时明显提高。但仅仅几分钟后,化学反应产生的热量,就让耐压舱里变得酷热难耐。蒙图里奥不得不让潜艇浮上水面,想要散热之后再度下潜。可是,等到耐压舱里的温度恢复正常,化学反应已经终止,锅炉也渐渐冷了下去,“鱼形艇二号”只能开回了码头。
1939年,法西斯主义者弗朗西斯科·佛朗哥在德国和意大利的支持下,取得了西班牙内战的胜利。他知道德国正在大力发展潜艇部队,就命人搜集“鱼形艇”的技术资料,送到柏林“献宝”。没想到,蒙图里奥将近100年前的设计,竟然让德国著名火箭发动机专家赫尔穆特·沃尔特拍案叫绝。此时的德国拥有非常发达的化学工业,已经能大规模生产浓度高达80%的过氧化氢。
于是,沃尔特根据蒙图里奥使用过氧化物的经验,设计出了用过氧化氢来助燃的“沃尔特涡轮机”。搭载这种发动机的V-80潜艇,曾经在水下跑出每小时28海里的惊人高速,已经相当于现代核动力潜艇的水平。
2007年,西班牙开始为海军建造新锐的S-80级常规动力潜艇。它搭载了欧洲最先进的AIP系统,可以从生物乙醇(酒精)中提取出氢气,与氧气一起输入燃料电池,通过化学反应直接转化成电能来驱动潜艇。这一级别潜艇中的前三艘,分别以19世纪西班牙的3位潜艇先驱命名,其中的第二艘,便得名“纳西斯·蒙图里奥号”。这艘价值10亿欧元的潜艇,是纪念蒙图里奥不朽功业的丰碑。