「海洋之門」潛艇災難的科學解讀:當深海壓力遇上人類貪婪

不知道大家有沒有注意到深海觀光潛艇「海洋之門」(OceanGate)日前失蹤,然後證實在深海“災難性的內爆” (catastrophic implosion),搭載人員全數罹難的新聞?
 
你或許很好奇,內爆是什麼?為什麼會內爆?
 
我們比較熟悉的「爆炸」,,即巨大壓力由內往外極度快速釋放的過程。而內爆是一樣原理,只是方向是由外往內,物質瞬間壓縮擠爆。
 
為什麼會這樣呢?
壓力!
 
從海表面每下降10公尺,壓力就增加1 大氣壓! 
在鐵達尼號沈船的深度4000公尺 (4公里)深的地方,壓力是海平面的400倍!!!
 

壓力是深海探勘的最大挑戰

大家應該都有看過太空電影,太空艙要層層密封,偶爾有沒密封好,太空艙裡面的東西就瞬間噴出去的場景吧!
那在深海壓力差是好幾百倍的時候,要怎麼辦?
 
以深海探勘為例,常見方法是用金屬層層包裝,確保能承受壓力和壓力差。像電腦等儀器,是放在鈦金屬圓球裡裡,再用空氣加壓。有些管路則是另外用油加壓,而且加到比外面高壓一點,這樣如果隙縫,油會往外噴,而不是內爆。
一定要露出來的地方如鏡頭,就加厚。特殊的玻璃弄很厚很厚,然後模擬各種壓力承受度。
 
深海探測最常用的金屬是鋁、鋼、或鈦!鈦彈性很好,大家應該有看過鈦金屬眼鏡廣告,常常強調輕又不變形,演員把眼鏡亂拗一通,一放開又恢復原狀。
 
鈦是金屬界的中能屈能伸的大丈夫。傳統深海潛艇和探測都用大量的鈦,但價錢就⋯⋯⋯。
 

「深海數字」的價錢

任何一個普通的儀器只要是設計給海洋環境用的,就常常是陸地用貴三倍起跳。要是深海,價錢更是無可限量,天文數字已經無法形容了,我決定叫他「深海數字」。
 
最近不少研究嘗試碳纖維,輕又堅固,希望能減少造價和重量,海洋之門的潛艇就是其中之一。然而碳纖維很脆,不像鈦金屬能在壓力中被壓縮,回到岸上又重新展開,如此反覆。如果維修和各種檢查沒有確實,這樣鈦金屬和碳纖維合體的設計,在深海壓力下可能就會出現分層現象(delamination),出現空隙。
 
當空隙出現,巨大的壓力差引發內爆,就是小於20毫秒的事情(1秒=1000毫秒)。人的大腦無法感知這麼快的事,所以理論上船上的人應該是還沒意識到發生什麼事情,就瞬間死亡了。
 
搭乘oceangate一次深海探索要25萬美金。能付得起一次25萬票價的人應該不在乎錢了,但即使如此oceangate的老闆仍然想處處走捷徑,人性的貪婪啊!
 

對大海的了解很少,敬畏更少

 
巨大的深海壓力和隨之而來的工程難度和深不見底的經費,讓我們對大海的瞭解不到10%,而且都集中在表層。狂人馬斯克都敢挑戰太空了,也還沒挑戰深海啊,可見難度有多高!
 
雖然,有時候我也私心覺得這或許是好事,地球上還是有些地方「暫時」較少受到人類的侵犯。然而,近年因為稀土元素的缺乏,很多國家都開始進行海底探測和深海採礦。一方面是號稱要製作更多電動車電池,一方面也實為了軍備和軍事競賽。
 
會不會我們都會還沒來得及瞭解深海,就被破壞完了。減碳很重要,但一個健康的生態系統並不只有碳排放是重要的,這跟做任何事只管價錢不是一樣狹隘嗎?
 
希望這場悲劇,可以帶來更多深海研究的重視,也或許,更多對大海的敬畏。
 

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