考古“海底撈”，究竟需要多大陣仗？

審核專家：蔡大偉 吉林大學考古學院教授

不管是在文化作品中，還是在現(xiàn)實的科考活動里，隱藏在水面之下的古代沉船都充滿著神秘色彩。然而和文化影視作品中，主角們探秘深海如無物的劇情不同，現(xiàn)實世界的考古工作中，想要揭開深藏水下的沉船背后的秘密卻難如登天。

2015年，在長江口崇明橫沙水域水下調(diào)查的過程中，上海市文物局意外發(fā)現(xiàn)了一艘木質(zhì)沉船，并將其命名為“長江口二號”。2022年，長江口二號終于被整體打撈出水。這艘古船是目前國內(nèi)發(fā)現(xiàn)的體量最大的木質(zhì)古船，創(chuàng)下了多個世界之最。

打撈工程主作業(yè)船“大力號”

來源｜上觀新聞

對于這樣珍貴的文物，打撈工作自然是慎之又慎，各種各樣的水下考古技術(shù)都在此次打撈工程中顯露頭角。本篇文章將帶大家淺淺了解一下水下考古與其中的技術(shù)。

探尋水下秘密：水下考古

水下考古學是考古學的一個分支，顧名思義，就是對水下的人類文化遺存進行研究的學科。水下考古需遵循考古學之原則，按照相應考古理論以及技術(shù)規(guī)范進行，且對于水下遺址需進行全面的史學及考古學考據(jù)。

20世紀80年代，水下考古被引入中國，在一批批水下考古學家的努力下，我國在“南海一號”和“白礁一號”宋代沉船遺址、沿海沙丘貝丘等多處水下遺址或涉水遺存的調(diào)查、發(fā)掘與保護工作中取得了重要成果。

雖然在考古學體系中，水下考古學可以算得是剛剛起步，但水下考古學在關(guān)于古今中外貿(mào)易、水上交通、船史等研究方面仍有巨大潛力。

水下沉船 來源丨pexels

盡管水下考古學相對而言尚顯稚嫩，但是在不斷摸索中，我們總結(jié)出了形形色色的考古方式與技術(shù)。除了水下攝影、海洋掃測、海洋測量等技術(shù)，還有這次“長江口二號”工程中應用的獨創(chuàng)技術(shù)——弧形梁非接觸文物整體遷移技術(shù)。

海洋掃測聲吶技術(shù)

首先要介紹的就是海洋掃測聲吶。聲吶作為在海洋探測中便利好用的“神器”，在海洋探測中的地位自然非常高。而在水下考古中，聲吶探測也有著舉足輕重的地位。

海洋掃測聲吶技術(shù)主要用于對海底進行大范圍掃測。而在多種聲吶技術(shù)中，有三類應用最廣，它們就是：側(cè)掃聲吶，多波束聲吶以及合成孔聲吶。由于這三種聲吶工作原理、應用技術(shù)不同，故它們在使用優(yōu)勢及適用場景上也有不同。

聲吶系統(tǒng)

來源｜中國青年報

側(cè)掃聲吶由母船拖動以實現(xiàn)在海水中的航行，相對于其它聲吶技術(shù)，雖然側(cè)掃聲吶在作業(yè)時可能會出現(xiàn)航速不穩(wěn)定或抖動的問題，但可以獲得更高清晰度的圖像以及更清楚的地形顯示。而且，側(cè)掃聲吶現(xiàn)場作業(yè)簡單、探測成果影像直觀，可以現(xiàn)場讀圖、識圖，實現(xiàn)水下檢測缺陷異常情況的現(xiàn)場判斷。

而多波束聲吶則運用了寬覆蓋高分辨多波束測深技術(shù)、橫搖穩(wěn)定技術(shù)等技術(shù)，可以實現(xiàn)測深深度與覆蓋寬度兩個指標的統(tǒng)一和實現(xiàn)對橫搖產(chǎn)生的數(shù)據(jù)誤差的補償。

“長江口二號”古船多波束聲吶掃測合成圖

來源丨新聞圖片

多脈沖技術(shù)則是通過向多方向發(fā)射不同頻率的脈沖聲信號，使單次探測信息量增加，提高刷新率。除此之外，還有合成孔徑聲吶技術(shù)，它的特點就是分辨率較高，對較大數(shù)據(jù)量處理效率較高，且航向分辨率與作用距離與信號頻率無關(guān)。

水下拍攝工作的意義

水下拍攝等工作在水下考古是不可或缺的。由于水下拍攝環(huán)境特殊，進行潛水拍攝時，要求潛水員熟練掌握拍攝器材和熟悉海洋特性，這樣才能拍出具有考察意義的水底照片。

在長江口古船打撈過程中，使用了更加先進的智能水下攝像系統(tǒng)，這種系統(tǒng)是為應對長江復雜的水下考古環(huán)境而研發(fā)的。這個系統(tǒng)大量運用了包括無人艇、自動識別系統(tǒng)等智能化識別和操作，為長江口水下考古立下了汗馬功勞。

雖然有了智能化系統(tǒng)，但傳回的遺址照片依然模糊不清。此時，上海大學李曉毛工程師勇?lián)厝?，通過專業(yè)手段對圖像進行增強，才得到清晰的水底圖像。

獨創(chuàng)“弧形梁非接觸文物整體遷移技術(shù)”

2007年，“南海一號”被打撈出水，開創(chuàng)了全新的打撈解決方案——古船整體打撈。15年后，這一打撈方式又被應用于“長江口二號”的打撈中。此次打撈也開辟了多項新技術(shù)，其中最為特別的**“弧形梁非接觸文物整體遷移技術(shù)”**，為世界首創(chuàng)。

由于長江口高泥沙含量且水流湍急的特點，故“長江口一號”并不能使用分段沉箱的打撈方法。好在經(jīng)過相關(guān)機構(gòu)的研究后，創(chuàng)造了“弧形梁非接觸文物整體遷移技術(shù)”。它的原理為利用弧形梁，在沉船底形成巨大沉箱，將沉船連同附近的泥沙一同打撈上來，然后由工程船運輸至目的地。

打撈前，工作人員用水流沖刷沉箱周圍的淤泥，以減少海泥對沉箱的吸附力。

來源｜上觀新聞

打撈時，為了能穩(wěn)定托住古船，使用了22組弧形梁、46組鋼絞線將其固定住。在22號巨大弧形梁將古船無接觸地抱住后，將其以2米每小時速度提升，經(jīng)過兩個多小時，才將古船成功離底。然后，又以每小時3—4米的速度，在經(jīng)歷了兩個多小時的上升過程才將古船嵌入工程船“奮力號”。在這個過程中，融合了十幾項如液壓同步提升技術(shù)、綜合監(jiān)控系統(tǒng)等先進技術(shù)。

弧形梁穿梁現(xiàn)場 來源｜上海市文化和旅游局

雖然長江口為渾水區(qū)，打撈難度很大，但是工作人員并未被眼前的困難擊退。在這個過程中，上海大學無人艇工程研究院院長彭艷率領(lǐng)團隊迎難而上，解決了多個技術(shù)難題。如創(chuàng)新性地解決了收集超低頻能量的難題，這樣就可以實現(xiàn)海底能量的實時收集，長時間進行水底文物的監(jiān)測工作了。

彭艷團隊研制的無人艇也在研究過程發(fā)揮了不可替代的作用，如“精海6號”無人探測艇就承擔了區(qū)域數(shù)據(jù)采集的任務。

長江口二號古船出水 來源｜新華社

水下遺址美麗又奇妙，當它沉入海中之后，即使經(jīng)過幾百上千年的時間，我們依然可以讀出它們身上的故事。這就是水下考古學的意義，在茫茫的水面之下，還有許多關(guān)于人類文明的故事等待我們?nèi)ヌ剿髋c閱讀。