海洋是我们星球上最后一个未知的边疆。 在探索泰坦尼克号残骸时,一场悲惨事故夺去了深海潜水器泰坦号上五人的生命。 该船在大西洋的巨大压力下在泰坦尼克号残骸附近爆炸,船上所有乘客当场死亡。 伤亡者包括海洋勘探和商业领域的一些最著名的人物,包括 OceanGate 首席执行官兼创始人斯托克顿·拉什 (Stockton Rush) 以及巴基斯坦百万富翁沙赫扎达·达乌德 (Shahzada Dawood) 和他的儿子。

泰坦号潜水器表面上是为了承受海洋深处的巨大压力而设计的,但它在 6 月 18 日遭遇了灾难性的结局,将一次探索任务变成了一场悲惨的灾难。 美国海岸警卫队在对幸存者进行为期一周的搜寻后确认了死亡事件,这引起了全世界的关注。

这艘潜艇的任务是一项危险的任务,即下跌到标志性的泰坦尼克号沉船所在地的深处,即海面以下 12,000 多英尺处。 但是,尽管深海探索的风险众所周知,但泰坦致命坠落过程中到底出了什么问题仍然是个谜。 目前所知道的是,潜水器经历了灾难性的内爆,周围的海洋在几毫秒内将潜水器像空铝罐一样压碎。

深海船舶的建造是为了抵抗极端压力、低温和海洋深处的漆黑。 但是,它们并非绝对正确。 在深海中,水压可以达到海平面的1000倍以上,如果没有充分准备,即使是最坚固的船只也足以压碎。

当我们眺望浩瀚的蓝色海洋时,我们看到的只是一个极其深邃而复杂的生态系统的表面。 海洋的真实深度对许多人来说都是一个谜,在平静的表面之下,情况变得比大多数人想象的要危险得多。 当我们下跌时,发生巨大变化的一个关键因素是水压。

了解一些重要的概念是了解压力在深海潜水中所起的致命作用以及泰坦尼克号潜艇内爆悲剧的严重性的先决条件:海洋深度和水压

海洋分为几层,每一层都有其独特的条件。 这些层是日光带、暮光带、午夜带、深渊带和深渊带(最后一层是最深的)。

阳光区是你可以发现大多数海洋生物和人类活动的地方,范围从表面到约 200 米深。 当我们下跌到暮光区(200 至 1,000 米)时,阳光会减弱,温度会下跌,压力会增加。 在午夜地带(1,000 至 4,000 米),完全黑暗,奇异的生命形式繁衍生息。

再进一步,深海区(4,000 至 6,000 米)覆盖了广阔的海底。 这里的温度徘徊在冰点以上,压力巨大。 最深的部分是超深渊带(6,000 至 11,000 米),包括海沟和峡谷。 马里亚纳海沟是海洋最深处,深度达 11,034 米,比珠穆朗玛峰的高度还高。

水压是指水的重量在某一点上方施加的力。 当你下跌时,深度每增加 10 米,压力就会增加一个大气压 (atm),相当于海平面的压力。 在海洋最深处,压力可达到 1,100 个大气压,相当于大约 50 架大型喷气式飞机叠在你的头顶上。

泰坦怎么了?

这种极端压力是深海探索面临的最大挑战之一。 当像泰坦这样的潜水器下跌时,它必须承受越来越重的水压。 如果接头外部的压力明显大于内部压力,则可能导致容器内爆。

灾难性的内爆,就像泰坦所遭受的那样,是一种突然的、毁灭性的崩盘。 这是由严重压力失衡引发的暴力事件,类似于压碎空汽水罐。 如果你拿一个空汽水罐,将其密封,然后对其施加巨大的力(就像汽车碾过它一样),罐子会由于压力差而迅速塌陷或“内爆”。

但是,为什么泰坦尼克号在沉没时没有爆炸,而泰坦号却在下跌过程中爆炸呢? 答案在于这些结构承受压力的方式。 泰坦尼克号沉没时充满了空气舱,但随着它逐渐下跌,这些舱室可能充满了水,平衡了船内外的压力。 这种逐渐的压力变化防止了快速内爆。

相比之下,泰坦号作为一个充满空气的密封容器,迅速下跌。 如果容器内部的压力没有以与外部压力相同的速度增加(考虑到下跌的速度,这是一个巨大的挑战),就会产生危险的压差。 如果这种差异超过了潜水器的结构极限,它可能会引发似乎已经发生的灾难性内爆。

极端的深海条件构成危险

这些极端条件对人类和机器都构成重大风险。 对于人类来说,在没有适当设备的情况下潜水即使是几百米也可能导致致命的情况,例如氮麻醉和减压病(也称为“减压病”)。 深海压力可能导致潜水器爆炸,使勘探和救援行动变得充满挑战。

对于深海生物来说,这些情况很正常。 它们进化出了独特的生存适应能力,比如在漆黑的黑暗中使用生物发光灯进行交易所和狩猎,或者灵活的身体来承受巨大的压力。

因此,大多数水下深海探索都是由无人驾驶车辆进行的。 使用最广泛的深海潜水器包括遥控潜水器 (ROV)、自主水下航行器 (AUV) 和载人潜水器,而命运多舛的泰坦就属于此类。 这些车辆采用钛和Compound泡沫等材料制成,专门设计用于承受巨大的压力。 它们还配备了先进的生命支持系统来保护乘员和高清摄像机来记录深海世界。