物理学家解释泰坦潜水器“灾难性内爆”是如何发生的

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。