对於年轻人来说,我相信「深水炸弹」一词并不会陌生,因为这近乎是每一个狂欢派对里的必需品。但对於埋藏在深海里的炸弹,大家又有没有想过我们如何找出来?

这些未爆炸的军备,我们称之为 Unexploded Ordnance(简称 UXO),有可能是水雷,有可能是深水炸弹,也有可能是导弹。它们多数是第一次或第二次世界大战遗留下来的产品,受到多年来沉积(即水流在流速减慢时,所挟带的砂石、尘土等沉淀堆积起来)的影响,令它们埋藏在海床以下的地方。跟据 Euronews 的估计,单单在波罗的海亦有超过 30 万的 UXO 埋在那里。

你也许会问,既然都已经埋藏了,何况我们仍然要处理他们?这是因为我们会在海底里铺设电榄、水管、天然气输送管等输送系统,假如钻探过程中不小心触碰了它们已产生意外,或是在完成工程某一天突然爆炸而令输电系统中断,後果可真是不堪设想。因此,最理想的方法便是把他们全部找出来并绕道而行,或是安排专家把他们处理。

真正的大海捞针:用磁场把 UXO 吸出来!

要找到这些 UXO,最容易的方法便是使用金属探测的方法,但由於普遍的金属探测器的探测范围是不超过 2 公尺的,我们很难把探测器贴近凹凸不平的水底前行(这大大增加了磨损探测器的风险),因此我们会选择较间接的方法:磁强计(Magnetometer)。由於大部份的弹药外层是用铁形成的,而铁是对磁非常敏感的,因此我们能够在较远的范围便能察觉他们的存在。当在外勤工作,我们会以两个磁强计为一组去作探测,令我们更准备知道其实际位置及大小。让我们看看以下例子:

在图 1 里,假设我们知道标记「1」是一个 UXO 的位置,上图的平行线为磁强计由左至右的移动路线,下图为磁场沿路的变化。我们可以看见,当若果没有任何金属物件存在的话,两个磁强计量度的数是相近的,亦即是该环境本身的磁场。但在 UXO 的附近,我们可以看到明显的变化。蓝色线代表航行路线的左方磁强计的量度值,灯色线代表右方,由於磁场强度会随着距离而减少,因此很明显这一个 UXO 的位置更接近蓝色线,亦即是航线的上方。

我们可以透过两者的差距估计其位置及大小,但为了确保其真实性,我们亦会在附近再次航行,假如也有磁场变异,这便是一个不会移动的金属物品(撇除了船、飘浮中的海洋垃圾等的可能性)。

排除法:用侧扫声纳窥探看不见的海底!

正如上文提要,磁场变异所告诉我们的,只是金属物品的位置,但它亦有可能不是炸弹,也有可能不是埋在海床下,因此我们也会使用其他科学方法去验证。其中一个便是侧扫声纳(Side Scan Sonar) ,透过声波反射的原理,我们可以看到海床的影像。假如海床是乾净的,声波传送及接收的时间是一样的,因此我们可以看到连续的昼面。但假如有异物在水中间或海床上,声波便会被折射而形成黑影。让我们看看以下例子:

看看图 2。灯色的部份是海床的昼面,中间白色的部份是船的航道,亦是侧扫声纳的盲点,而黑色的部份则是有物件在海床上方而形成的声波折射,让我们能够清楚看见它们的形状。有时候我们亦会看到一些海洋垃圾,如车胎、单车等,而在上图的左上方,我们相信是一些弃置的工业废料。

当然你也可以争论,在图左上方的物件有机会不是死物,而是一种未知海洋生物,因此我们也会进行多次的侧扫声纳,如果在同一位置并不能再看到它,那麽这是生物的机率便很高。假如在磁场异变的位置侧扫声纳没有探测到任何物件,这进一步证明其 UXO 的可能性。但假如有黑影在上方,我们也会透过黑影分析其大小是否吻合,并会凭经验分析该物品会否存在金属。

此外,在看侧扫声纳,我们也很重视在磁场异变的位置附近有没有刮痕,因为形成刮痕的原因多数是船上作业频繁的地方,有机会是渔船拖网的地点,也有机会是大船抛锚起锚的地方,而这些动作均有机会接触或移动了这些潜在的 UXO,产生危机。因此,这些地方都会是我们首要处理的地方。

笔者按:假如大家想看看其他用侧扫声纳发现的东西,如沉船、飞机等,可以到这里观看。

万无一失:Mission Completed !

当然,在取得数据时,我们也要尽可能减低人为因素而形成的影响。举个例子,我们要确保磁强计远离测量船,以免船上的仪器影响了磁强计。因此,我们并不会把磁强计绑在船底,而是把它们用缆索绑在船尾数十米以外的地方拖行。

另外,我们也要确保测量船要以均速航行,以确保所有数据都是一致的。最後,我们也要确保船上的 GPS 系统准确无误,否则所有有可能是 UXO 的位置都是错误的。

完成以上的工序後,我们便会制作磁梯度图(Magnetic Gradient Map),把剩余下来的磁场变置点用其强度及大小表示出来,正如图 3,再交给拆弹专家们处理。他们便会跟据他们的专业知识,加上该海岸的战争历史,对比当时有可能参战的国家、使用的武器及其金属含量以找出存在的炸弹来处理。

要知道这些 UXO,单单在 2015 年在世界各地亦夺去了超过 6000 人的性命,因此这个科学命题可真是不容忽视!

延伸阅读:

  • 航海日志:一份高风险,却常被误会「在渡假」的工作

参考资料:

  1. Salem, A., Hamada, T., Asahina, J. K., & Ushijima, K. (2005). Detection of unexploded ordnance (UXO) using marine magnetic gradiometer data. Exploration Geophysics, 36(1), 97–103.  
  2. Han, S., Rong, X., Bian, L., Zhong, M., & Zhang, L. (2019). The application of magnetometers and electromagnetic induction sensors in UXO detection. E3S Web of Conferences, 131, 01045.
  3. Image scans gallery. EdgeTech. (n.d.). Retrieved January 5, 2022, from https://www.edgetech.com/underwater-technology-gallery/ 
  4. Grothues, T. M., Newhall, A. E., Lynch, J. F., Vogel, K. S., & Gawarkiewicz, G. G. (2017). High-frequency side-scan sonar fish reconnaissance by autonomous underwater vehicles. Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences, 74(2), 240–255.

本文亦刊载於作者部落格 Else Production ,欢迎查阅及留言

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