一个透明的蓝色球体在200米的深海中,这里是一座可居住4000人的未来城市。通过连接着城市的“深海螺旋”,人类可以到达3000~4000米深的“深海工厂”,开采海底的稀有金属等矿物资源,并且利用深层水发展养殖渔业等。
11月18日,日本清水建设公司公布了一项名为“深海未来城市”的构想,该公司预计,这个构想在2030年至2050年间即可实现。
直径500米的“蓝色花园”
这个未来的深海城市是什么样的?
根据清水建设公司的构想,这座城市包括位于海面附近作为人类活动空间的巨大球体“蓝色花园”、从球体下部伸向海底的螺旋状结构“深海螺旋”、作为海底资源生产基地的“地球工厂”。整个工程设施将利用防止漂流的锚索固定在海底。
“蓝色花园”是一个直径500米的球状结构,球体中部是一座75层的中央塔楼。高塔内有一个拥有400个客房的酒店、1万平方米的商业和会议设施、5万平方米的办公楼、1150户居住设施、14万平方米的研究和实验设施,可供4000名居民居住,还可接待1000名来访者。高塔内的商务区可以建立深海开发和新产业商务模式,发展深海资源产业、能源产业、观光产业并建立深海尖端研究基地。
球体是360度全景的透明球体,视野非常好。此外,利用“微气泡”可防止生物附着在球体上,以确保球体的透明。在球体内能够充分感受深海的魅力,还可以开展深海观光旅游、深海体验型教育等。
为了让球体能够承受强大水压,外层部分采用了高强度的树脂混凝土制的框架(每边长50米),外壁使用每边50米的三角形透明丙烯板,同时利用半透明的纤维加强塑料加大强度,接缝处则能够防水和吸收位移。树脂混凝土是利用回收的矿泉水瓶子制作的,可最大限度节约资源。
树脂混凝土是一种新型的建筑材料,它所用的胶凝材料是合成树脂,不是水泥。其技术性能大大优于普通混凝土,它脱模迅速,不需要长时间的养护,且重量较轻,运输方便,构件表面较光滑,抗腐蚀性能强,且不渗水。
为了让“蓝色花园”成为稳定的浮体,其下部还连接着由3个直径200米的球体组成的浮力调整结构“超级平衡球”,通过调整内部的沙子和空气的比率来调整浮力。发生海啸和台风时,可以让球体沉入海中,躲避风浪,维修时可让球体升到海面上。
海面下200米以上是真光层,阳光能够充分到达,这里是舒适、健康、安全的空间。
“蓝色花园”内拥有很少出现温度变化的舒适空间,与地面相比,氧气浓度更高,对健康非常有益。球体内可实现自然对流,即利用海水和空气的温度差实现舒适的凉风自然对流,利用深海海水的冷热实现了除湿功能,利用除湿后的冷水制作舒适的辐射空调,而厚3米的丙烯板还拥有很好的隔热效果。
不仅如此,由于球体很少会遭受台风和地震的危害,所以拥有舒适安全的居住和工作环境。球体周围还有一圈作为客船码头的浮体式防波堤。球体的施工则采用海上的完全自动化施工,利用先进的3D打印模式浇筑树脂混凝土和树脂骨架,而且一直在水面下施工。
深海螺旋与地球工厂
“深海螺旋”则是一个直径600米的圆弧的螺旋状结构,绕了七八个弯之后,将“蓝色花园”与水深3000至4000米的海底上的“地球工厂”连接在一起,该构造也是利用纤维加强塑料和树脂混凝土建造的。
利用这个螺旋状的“深海吊舱”,可以运送人员、电力、水、氧气、海底的矿物资源和生物资源等。在全长15公里的螺旋结构内,还容纳了海水温度差发电设施、养殖场用深层水汲取设备、海水淡化设备、深海监控设备、深海探测器的补给基地等。
200至1000米的弱光层只有微弱的阳光到达。让球体实现平衡的超级平衡球也位于这一深度,恰好利用了螺旋状结构中的空间。
1000米深是“上部深海区”开始的地方,再往深处太阳光无法到达,在低纬度地区,这里与海面的温度差达到20摄氏度,可以利用海水温差发电,这里也是声波能够到达的最远地点,是海水性状(温度、密度、盐分)出现巨大变化的最下层,可以建立深海声波监控基地,对海洋环境进行监控。
1500米处是“下部深海区”开始的地方,海水温度只有2至3摄氏度,可以用作养殖用冷水。这里可以建立深海生物监控基地,不间断观测海水中的生物。
2500米深处的海水则可以用于淡化,这个深度可以建立服务于深海探测器的深海港,用于补给电、水和氧气,转送数据和海底资源。
在位于“深海吊舱”终点的3000至4000米的深海海底,则是“地球工厂”。“地球工厂”能够经受每平米4000吨压力,它也是利用纤维加强塑料和树脂混凝土建造,在海面建造好后利用锚索沉埋在深海。
“地球工厂”是外径1500米的环状结构,在工厂内,利用海底的产甲烷菌,可以将地面上排放的二氧化碳转变为甲烷气体,并且持续回收稀有金属和稀土等。除了对二氧化碳进行再利用外,还可以开发和培育海底资源,观察地壳变动,监控地震等。
人类为什么要住在深海
地球表面约70%的面积是海洋,而深海面积又约占海洋的80%,深海对于地球生命圈正常循环发挥着重要作用,可以说是地球最后的边疆。对于环境不断遭到破坏的地球来说,深海潜藏着实现地球再生的无限可能性。但是,人类还没有充分利用这种潜力。
而清水建设公司的构想,正是意图挖掘深海内蕴藏着的能够解决人类面临的粮食、能源、水、二氧化碳和资源等五大课题的潜力。
利用深海的温度和营养,可以养殖高档鱼类,扩大近海养殖渔业;利用深海温度差进行海洋温度差发电,可能实现能源的充分供应;深海能够制造的淡水量是无限的,利用深海的压力差进行反渗透膜海水淡化,解决缺水问题;深海处理二氧化碳的能力是无限的,利用二氧化碳制造能源,可以将“削减”二氧化碳转变为“利用”二氧化碳。
此外,陆地的资源经过长年开采已经枯竭,还诱发了严重环境问题,而海底和海洋中的资源量是无限的,利用海水和海底的未利用资源,例如人工热水矿床,还可以从“开采”资源向“培育”资源发展。
清水建设公司表示,正是由于看到这些潜力,公司希望建设能够垂直管理大气、海面、深海和海底的海洋设施,利用深海的力量解决上述问题。
根据该公司的构想,未来人类可能建立深海城市群,这些城市群能够充分利用各国专属经济区内的离岛。而太平洋岛国由于海面上升,正在面临生存危机,因此深海未来城市还有望解决岛国的生存问题。中东和非洲有面积广大的沙漠,干旱酷热,如果能够在毗邻的海洋中建立深海未来城市,也能够获得相对舒适的居住环境。
为了建立深海未来城市,清水建设公司计划在2030年前确立必要的技术,推出产学合作项目以及企业合作项目,最终,在2030年至2050年将这种未来城市付诸实施。
据估算,整个深海未来城市建设费用约3万亿日元(约合252亿美元),工期估算为5年。清水建设公司对这一构想的实现充满信心,因为“全球约70%的面积是海洋,对于人类社会的可持续发展来说,利用深海是必须的。”
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