¿Cómo podemos construir algo para resistir el vacío del espacio, pero no podemos construir algo para soportar las abrumadoras profundidades del océano?

Lo que hace que los fluidos quieran ir de un lugar a otro es una diferencia de presión. Los fluidos se moverán del área de alta presión a la de baja presión.

Imagine que todas las moléculas de aire dentro de la Estación Espacial Internacional están presionando una contra la otra, compitiendo por su propio espacio. Si se produce una brecha en el casco de la EEI, el aire se expulsará esencialmente, probablemente con consecuencias catastróficas, pero la fuerza por unidad de área (que es la presión), digamos un metro cuadrado, con el que lo hace es el equivalente a La presión sobre la tierra al nivel del mar. Esto significa que la fuerza por unidad de área que empuja las paredes de la EEI es el equivalente de la fuerza que la columna de aire por unidad de superficie ejerce sobre el suelo al nivel del mar.

Así que piense en ello como las moléculas de aire que se empujan a sí mismas, no el vacío que las saca. En el vacío, no hay otras moléculas con las que chocar, por lo que es el camino de menor resistencia y ahí es donde va.

No es exactamente trivial construir una máquina complicada como la ISS, pero las fuerzas involucradas aquí son bastante manejables con la tecnología actual para fabricar una estructura que pueda resistir estas fuerzas.

Ahora, cuando vas bajo el agua, las cosas se vuelven un poco más complicadas porque el agua es 784 veces más densa que el aire al nivel del mar (el aire se vuelve más delgado a medida que avanzas, una buena explicación aquí sobre las diferencias de densidad y peso entre ambos), así que cuando Ir bajo el agua ahora tiene que lidiar no solo con todo el peso de todo el aire de arriba, sino también con todo el peso de toda el agua de arriba. Si escala el equivalente a 50 metros en la superficie, probablemente estará bien. Si sube un elevador demasiado rápido, probablemente escuchará sus oídos saltar debido a una repentina diferencia de presión, pero no será una experiencia discordante. Intente bucear a 5 metros en una piscina o en el océano. Personalmente, no puedo pasar los 3 metros sin comenzar a sentir una gran molestia de tener toda esa masa de agua sobre mí apretando mi cabeza.

Recuerde, tanto el aire como el agua son fluidos, pero existe un contraste tan marcado entre sus propiedades (uno es un gas, el otro un líquido) que los tomamos como entidades separadas. Por ahora piensa en ellos como un todo.

Entonces, en este momento, su área de baja presión no es el exterior de su embarcación, sino el interior, y ahora no solo tiene todo el peso de la atmósfera de la tierra, sino también toda el agua que está sobre ella tratando de forzarse dentro de su embarcación submarina. desde el espacio exterior donde todas esas moléculas chocan entre sí y no hay absolutamente espacio entre ellas (el agua es un fluido incompresible, el aire es compresible, lo que significa que no importa cuán fuerte lo aprietes, el agua siempre ocupará el mismo espacio, mientras que el aire puede exprimirse en un espacio más estrecho porque hay mucho espacio entre sus moléculas, aunque esto tiene consecuencias como elevar la temperatura), al espacio dentro del recipiente donde, aunque hay un fluido, hay mucho más espacio para las moléculas de fluido para moverse Puede aumentar un poco la presión dentro para ayudar a la estructura a hacer frente a toda esa cantidad de peso loco que lo soporta desde todos los lados, pero solo mucho antes de que los humanos blanditos adentro se vuelvan * pop *, porque después de todo, nosotros También hay recipientes para otros fluidos que están acostumbrados a estar en un ambiente de presión de 1 atmósfera.

Podrías intentar diseñar una esfera de metal perfecta que equilibrara perfectamente todas las fuerzas que ejercen presión sobre el casco de tu embarcación, pero sin ventanas ni forma de entrar no sería tan útil, así que tan pronto como las pongas en ti ‘ Está creando puntos débiles en las estructuras que incluso los materiales y métodos de fabricación más avanzados no pueden hacer frente después de una cierta profundidad, y su embarcación submarina probablemente explotará si va demasiado profundo.

Esta es la razón por la que subir más de 100 km (donde comienza el espacio oficialmente) es “trivial” en comparación con bajar no más de 11 km (el más profundo que hayamos tenido).

Podemos construir cosas que puedan soportar las presiones en las profundidades del océano, pero de hecho es más difícil, al menos desde el punto de vista de la presión, que construir cosas para resistir el vacío del espacio.

Considere, en el espacio, el exterior es un vacío, mientras que el interior (para algo en lo que los humanos necesitan para sobrevivir) necesitaría ser presurizado a 1 atmósfera terrestre (o posiblemente un poco menos).

Esa es una presión diferencial de 1 atmósfera.

Sin embargo, en el fondo del océano, la presión puede superar la presión atmosférica 1000X al nivel del mar. Por lo tanto, para mantener el interior con una presión de supervivencia cercana a 1 atmósfera, el contenedor debe soportar una presión diferencial de casi 1000.

Si una nave cuyo interior está en una atmósfera se lleva al espacio, la diferencia de presión es de aproximadamente quince libras por pulgada cuadrada. Si se lleva al fondo del océano, la presión diferencial es mil veces mayor. Es como preguntar por qué un jeep puede transportar quinientas libras, pero no puede moverse si transporta 250 toneladas.

¿Cómo podemos construir algo para resistir el vacío del espacio, pero no podemos construir algo para soportar las abrumadoras profundidades del océano?

Como se dijo, los buques ya se han construido para soportar la presión en las profundidades del océano. Pero la razón por la cual es más difícil construir algo para sobrevivir a las profundidades del océano es que hay mucha, mucha, mucha más presión ejercida sobre el barco. La presión atmosférica a nivel del mar es de aproximadamente 14.5 psi. Entonces, al ir al espacio, la embarcación solo tiene que manejar aproximadamente la misma presión, ya que normalmente suministraría la misma presión atmosférica dentro del vehículo espacial.

Pero en el océano, por cada 33 pies de profundidad, la presión aumenta en 14.5 psi. En la parte inferior de la Fosa de las Marianas, a más de 36,000 pies, tendrías que lidiar con 15,750 psi. Eso es más de 1000 veces la presión que tiene que enfrentar la nave espacial.

Por supuesto, todo esto supone que tiene una tripulación humana en cada barco, por lo que debe mantener el interior del barco a 14.5 psi para mantenerlos vivos. Si elimina la necesidad de pasajeros, es mucho más fácil construir una embarcación totalmente robótica y se han construido y utilizado numerosos robots submarinos para inspeccionar el fondo del océano. Pero incluso entonces, el recipiente robótico aún necesita manejar la presión para evitar que se dañe la electrónica del recipiente. Si bien no tiene que preocuparse por una atmósfera transpirable dentro del recipiente, aún debe evitar que los componentes electrónicos se mojen.