之前美国海岸警卫队称,最近引起世界广泛关注的"泰坦"号潜水器经历了一次"灾难性的内爆"。灾难的悲惨结局是船上的五名乘员被推测在内爆中瞬间身亡。这样的内爆是如何发生的,它又会对泰坦号的船员产生什么样的影响?东北大学全球新闻网联系了东北大学物理学杰出教授Arun Bansil,以提供有关物理学的基本概述--以及与之相关的后果。
潜水器 "泰坦 "号由于极端的水压而遭受灾难性的内爆,导致所有五名乘员推定死亡。失败被认为是由于船体的实验性设计而发生的,它主要是由不太耐用、不太容易理解的碳纤维而不是传统材料制成。
为清晰起见,简短的对话已经过编辑。
潜艇'内爆'是什么意思?是什么原因导致水上潜水器发生内爆?它与爆炸有什么不同?
很简单,内爆是爆炸的反面。在爆炸中,力向外作用,但在内爆中,力向内作用。当一个潜水器在海洋深处时,它经历了由于水压而在其表面产生的力。当这个力变得大于船体所能承受的力时,该船就会发生剧烈的内爆。
监督搜索潜水艇的政府官员说,发现水船的碎片符合'灾难性内爆'的情况。这样的事件对五名乘员意味着什么?
像爆炸一样的内爆是非常激烈的。当船体在巨大的外部压力下破裂时,大量的能量被释放出来,而这五名乘员会立即死亡。乘员们不会有痛苦感受,也不会意识到是什么袭击了他们。
如果可以的话,能简要地解释一下,潜艇首先能够在如此破碎的深度航行的背后的工程,以及为什么泰坦号被推测为无法做到?
关键是船体的设计,它可以保护船只不受试图压碎船体的巨大外部水压的影响。现有的大部分技术都是基于钢、钛和铝。这些材料在极端压力下的性能已被充分理解。
然而,泰坦号的船体包含实验性的设计,它主要使用碳纤维,其优点是比钛或钢更轻,因此泰坦号可以有更多的空间供乘客使用。然而,用于深海的碳纤维的特性并不那么好理解。它可以突然开裂和断裂。
另外,泰坦号以前曾进行过几次深海潜水,这将促进船体的材料疲劳发生,使船体更容易发生灾难性的故障。