Ostatnio świat zdawał się żyć katastrofą łodzi podwodnej Titan należącej do OceanGate. Przez kilka dni trwały intensywne poszukiwania, karmione nadzieją, że pomimo utraty kontaktu z łodzią ta zachowała integralność struktury, a pasażerowie wciąż żyją. Dziś wiemy już, że w czasie zanurzania doszło do implozji, co oznacza, że nikt na pokładzie nie miał cienia szansy na przeżycie. Ale co to jest implozja i dlaczego jest tak niszcząca? Pozwól, że wyjaśnię.
Różnica ciśnień
Czy mówimy o obiektach poruszających się pod wodą, czy o statkach kosmicznych, o samolotach czy wielu innych urządzeniach i instalacjach – wszystko opiera się na różnicy ciśnień. Paradoksalnie, pod względem odporności na ciśnienie zdecydowanie mniejsze wymagania stawia rakieta kosmiczna, niż łódź podwodna. Dlaczego? Bo wbrew temu, co się wielu ludziom wydaje, próżnia to nie jest takie magiczne coś, co będzie starało się wyssać wszystko, co się tylko da. Różnica między ciśnieniem w kapsule załogowej rakiety a próżnią na zewnątrz to około jedna atmosfera.
W wypadku łodzi podwodnej – każde 10 metrów zanurzenia oznacza zwiększenie ciśnienia o kolejną atmosferę. Jaka jest głębokość, na której leży Titanic? Około 4 kilometrów, czyli 400 atmosfer. A ciśnienie w środku to jedna atmosfera… Czterysta atmosfer różnicy oznacza, że na każdy metr kwadratowy powierzchni naciska około 4 000 ton wody. To są olbrzymie obciążenia. A na domiar złego, zdecydowanie łatwiej jest zbudować strukturę odporną na ciśnienie, które chce ją rozerwać od środka, niż zgnieść od zewnątrz. Jest to w sumie dość logiczne: ochrona przed rozerwaniem bazuje na wytrzymałości materiału na rozciąganie. Ochrona przed zgniataniem oznacza odporność materiału na zmianę kształtu – bo gdy już kształt się zacznie zmieniać, to nie będzie chciał przestać, aż do wyrównania ciśnienia. Przykład? Wystarczy spojrzeć na to, co się dzieje z wagonem-cysterną [film w serwisie YouTube], który ktoś opróżnia, zapomniawszy otworzyć zawory wyrównujące ciśnienie. A oglądając podlinkowany filmik, pamiętajcie, że tutaj mówimy tylko o niecałej atmosferze różnicy ciśnień.
Implozja Titana
I to jest jeden z możliwych przebiegów katastrofy Titana. Jego kompozytowy kadłub tracił wytrzymałość z każdym cyklem zanurzania i wynurzania. To samo dzieje się również z kadłubami samolotów, jednak ze względu na niższą różnicę ciśnień są w stanie wytrzymać dziesiątki tysięcy cykli. W tym wypadku kadłub miał już na tyle małą odporność na zgniatanie, że na pewnej głębokości doszło do jego zgniecenia – w ciągu kilkudziesięciu milisekund. Opcja alternatywna? Coś pękło – mówi się na przykład o możliwości pęknięcia okna na dziobie Titana. Miało ono być certyfikowane tylko do dużo niższych ciśnień. Tak czy inaczej, pęknięcie czegokolwiek również oznacza błyskawiczne wyrównanie ciśnienia z otoczeniem, i niemal identyczny efekt. Jaki?
Przede wszystkim, wdzierająca się pod wysokim ciśnieniem woda spowoduje dalsze zniszczenie kadłuba. Ciśnienie wewnątrz kadłuba błyskawicznie wyrównuje się z ciśnieniem zewnętrznym, co podgrzewa powietrze do temperatur rzędu kilku tysięcy stopni. Kombinacja gwałtownego wzrostu ciśnienia i temperatury z kolei wywołuje samozapłon właściwie wszystkiego, co się da – efekt ten sam, jaki występuje w silnikach Diesla, tylko dużo silniejszy. Następnie wszystko, co płonie, zostaje ugaszone przez dalszą wdzierającą się wodę, która z kolei działa niczym młot, rozgniatając na miazgę wszystko, co napotka na swojej drodze. Dlatego też nie można mówić tutaj o żadnym poszukiwaniu ciał ofiar katastrofy – w tych warunkach ciało praktycznie natychmiastowo, cytując Randalla Munroe, przestaje podlegać zasadom biologii, a zaczyna podlegać zasadom fizyki. Nie zostaje z niego praktycznie nic rozpoznawalnego.
Nie zdążysz poczuć bólu
I to właściwie jest jedyne “szczęście” w nieszczęściu – proces jest na tyle szybki, że człowiek nie zdąży nie tylko poczuć bólu, ale nawet zarejestrować, że cokolwiek jest nie tak. Czas reakcji ludzkiego mózgu na jakikolwiek bodziec zewnętrzny to około ćwierć sekundy – 250 milisekund. W tym wypadku po upływie połowy tego czasu mózgi pasażerów praktycznie nie istniały już w jakkolwiek rozpoznawalnej formie. Co nie zmienia faktu, że była to głupia, niepotrzebna katastrofa, której można było zapobiec, gdyby tylko szef firmy1Który, nota bene, sam znajdował się na pokładzie jednostki, co sugeruje, że święcie wierzył w swoją nieomylność słuchał rad ekspertów i pozwolił na odpowiednie testy przed wprowadzeniem pojazdu do eksploatacji. Co, swoją drogą, przypomina również przypadki katastrof programu kosmicznego czy Czarnobylskiej Elektrowni Jądrowej – ale to już inna historia.
Źródła:
- https://www.bbc.com/news/world-us-canada-65934887
- https://thefederal.com/explainers-2/explained-why-does-a-submarine-implode-and-what-follows/
Zainteresowało Cię to, co czytasz? Chcesz wiedzieć więcej? Śledź nas na Facebooku, i – pozwól, że wyjaśnię!