Tàu lặn "nổ tung" dưới biển sâu: Áp lực khủng khiếp là thủ phạm?

Thảm họa tàu lặn Titan đang thu hút sự chú ý của thế giới vì những chi tiết "đáng sợ" như trong phim ảnh. Theo MSN, nhiều người đang tự hỏi chính xác điều gì đã xảy ra khi một chiếc tàu ngầm phát nổ và liệu nó có giống như những vụ nổ giải phóng năng lượng hay không.

Câu trả lời nằm trong những nguyên tắc về chênh lệch áp suất và vụ nổ tàu lặn đến từ việc tàu bị một lực lớn từ bên ngoài nghiền nát. 

Cụ thể, ở mực nước biển, con người sống trong áp suất tương đương 1 atmosphere (atm), hay 14,7 PSI. Điều này là do trọng lượng của không khí trong bầu khí quyển đè lên bạn. Nếu lặn xuống biển, bạn sẽ gặp áp lực đáng kể hơn vì nước "đậm đặc" hơn nhiều so với không khí. Ở độ cao lớn, áp suất không khí thấp có thể gây khó thở. Lặn sâu xuống đại dương, trọng lượng của nước có thể nghiền nát cơ thể người.

Chúng ta có thể nhận ra những hiện tượng này qua phim ảnh. Ví dụ, một nhân vật phản diện bị hút qua cửa máy bay hoặc bị thổi bay khỏi cửa khóa khí. Hiện tượng này cũng xảy ra trong đời thực, như một hành khách của SouthWest Airlines từng phát hiện ra. Những cảnh này về cơ bản ngược lại với hiện tượng chiếc tàu ngầm nổ tung, nhưng nó cho thấy hậu quả của sự thay đổi áp suất ngoài ý muốn với tốc độ mà bộ não của chúng ta có thể hiểu được. 

Tuy nhiên, trong trường hợp xảy ra vụ nổ tàu lặn, áp suất không bị mất đi mà nó đang xâm nhập vào bên trong. Theo ước tính, cứ mỗi 10m dưới nước, áp lực lại tăng thêm 1 atm.

Áp lực khủng khiếp

Không giống như máy bay và tàu con thoi, được thiết kế để giữ áp suất khoảng 1 atm khi áp suất bên ngoài thấp hơn - tàu ngầm được thiết kế để làm điều ngược lại. Nó chống lại áp suất bên ngoài để mọi thứ bên trong có thể giữ nguyên áp suất mà con người cảm nhận ở mực nước biển. 

Trong trường hợp tồi tệ nhất, một tàu con thoi sẽ phải đối phó với sự chênh lệch áp suất của 1 atm, trong khi một tàu lặn sẽ phải đối mặt với áp lực lớn gấp nhiều lần. Đạo diễn phim Titanic James Cameron đã từng xuống đáy vực thẳm Challenger Deep và con tàu của ông phải chống lại áp suất lên tới 15.969 PSI, tức là hơn 1.000 atm.

Một vụ nổ xảy ra khi tàu lặn không còn có thể xử lý áp suất tác động lên tàu. Một vài nguyên nhân có thể gây ra hiện tượng này. Ví dụ đối với tàu ngầm, việc lặn vượt quá độ sâu được cho phép có thể dẫn đến hỏng hóc nặng nề cho thân tàu và sau đó là nổ tung. 

Nếu bạn cầm một quả bóng bay và bóp mạnh, thì quả bóng sẽ không sức để chịu các lực tác động và kết quả là sẽ nổ tung. Về cơ bản, đó thực chất là những gì xảy ra khi một tàu ngầm lặn vượt quá "độ sâu thiết kế" của nó. Các sự cố thảm khốc cũng có thể xảy ra ngay cả khi tàu ngầm chưa chạm đến độ sâu nguy hiểm. Bất kỳ hư hỏng hoặc sai sót nào trong kết cấu của tàu đều có thể tạo ra điểm yếu và gây hỏng thân tàu.

Một vụ nổ tàu sẽ trông như thế nào?

Ở độ sâu cực đại, một vụ nổ sẽ diễn ra rất nhanh. Một tàu lặn sẽ chuyển từ trạng thái hoạt động tốt sang một "tập hợp các mảnh vụn" nhanh hơn tốc độ xử lý của não bộ. Nếu bạn không may ở trong một con tàu đang nổ tung, mọi chuyện sẽ kết thúc trước khi bạn biết chuyện gì đang xảy ra.

Trong trường hợp của Titan, hỏng hóc ở thân tàu có thể hơi khác một chút. Phần lớn con tàu được làm bằng sợi carbon, không bị biến dạng như kim loại. Thay vào đó, vật liệu này bị nứt và các mảnh ghép tách ra khi không còn giữ được cấu trúc ban đầu. Khi tàu ngầm của Hải quân Mỹ USS Thresher bị mất tích và nổ tung hồi những năm 60, con tàu đã vỡ thành 3 mảnh lớn và thân tàu không bị phân hủy.

Ngoài ra, những tổn thất sẽ không giống như trong phim khi những vết nứt kiểu mạng nhện bắt đầu xuất hiện trên cửa kính tàu lặn. Do áp lực bên ngoài rất lớn, nên bất kỳ tổn thất nào cũng sẽ diễn ra gần như ngay lập tức. Với sự thay đổi áp lực từ 1 atm đến hàng trăm atm trong tức khắc, con người bên trong sẽ tử vong ngay trước khi nhận ra "có điều gì đó không ổn".