Tàu lặn Titan của công ty Mỹ OceanGate Expeditions đã thu hút sự theo dõi của toàn thế giới trong những ngày qua bởi những gì đã xảy ra, “một vụ nổ thảm khốc” như chia sẻ của lực lượng Tuần duyên Hoa Kỳ (U.S. Coast Guard). Kết quả là cả năm hành khách trong khoang tàu đều có thể chết ngay trong khi tàu nổ.
Lời cảnh báo sớm Vậy chúng ta biết gì về con tàu lặn mang tên gã khổng lồ của thần thoại Hy Lạp này? Titan bắt đầu đón khách từ năm 2021 để thám hiểm tàu Titanic, có lẽ là con tàu đắm nổi tiếng nhất lịch sử thế giới, kể từ năm 1912. Theo những gì OceanGate Expeditions từng tiết lộ với báo giới thì con tàu lặn màu trắng hình trụ này có khoang cửa sổ phía trước. Chiều dài của con tàu là 6,7 mét và rộng 2,8 mét, nặng 10.432 kg và tốc độ 5,5 km mỗi giờ. Khi cabin của Titan chứa đủ năm người, điều đó có nghĩa là áp lực đặt lên nó nhiều hơn.
Nó được giới thiệu là có khoang cabin hình trụ được làm từ sợi carbon, một điểm khác biệt so với những con tàu lặn có cabin hình cầu được làm bằng titanium khác. Trong khi đó, hình cầu của là “một hình dạng hoàn hảo”, bởi vì áp lực nước gây ra ở mọi khu vực đều như nhau, theo giải thích với hãng thông tấn AFP của giáo sư Chris Roman, trường Đại dương học ĐH Rhode Island. Roman chưa từng lên tàu Titan nhưng đã nhiều lần lặn với Alvin, một tàu ngầm do Viện Nghiên cứu Đại dương học Woods Hole ở Massachusetts.
Việc kéo dài không gian cabin trên một tàu ngầm làm gia tăng áp lực lên khoang giữa, làm nhân lên tải trọng mỏi và tải trọng tách lớp, Jasper Graham-Jones, một phó giáo sư cơ học và kĩ thuật biển tại ĐH Plymouth ở Anh. Sự mỏi, theo nhận định của anh, trên thực tế giống như việc uốn đi uốn lại một sợi dây cho đến khi nó gẫy ra còn sự tách lớp giống việc tách, chẻ một thân gỗ thành từng thớ, vốn dễ hơn là chặt nó. Hơn nữa, độ dày 12,7 cm của vỏ tàu Titan đã từng phải chịu áp lực từ khoảng hai chục lần lặn trước đó, Graham-Jones lưu ý.
Mỗi chuyến lặn biển có thể tạo ra những vết nứt nhỏ tí trong cấu trúc này. “Có thể ban đầu là nhỏ và không dò được nhưng sau đó sẽ trở nên nghiêm trọng hơn và sẽ tiến triển nhanh và khó kiểm soát”, anh nói.
Theo quảng bá của OceanGate Expeditions, do vật liệu tổng hợp (composites) sợi carbon khiến Titan “nhẹ hơn và hiệu quả hơn trong di chuyển hơn những tàu ngầm có thể xuống sâu nhất” và con tàu này được thiết kế có thể lặn xuống sâu 4 km “với biên độ thoải mái và an toàn” như quảng bá trên trang web của mình.
Mặt khác, thành phần carbon cũng có tuổi thọ giới hạn khi các tải trọng vượt quá hoặc được thiết kế nghèo nàn, có thể dẫn đến những tập trung ứng suất lên tàu, Graham-Jones cho biết. “Đúng là vật liệu composite rất cứng và tồn tại rất lâu nhưng chúng ta cũng có những vấn đề với composite và sự thật là composite cũng có thể bị hỏng theo những cách khác nhau gang tấc hơn với những loại vật liệu khác”.
Trước đây, OceanGate Expeditions cũng từng được cảnh báo là việc thiếu sự giám sát của một bên thứ ba trong quá trình thiết kế và chế tạo con tàu cũng có thể dẫn đến những vấn đề thảm họa về an toàn.
David Lochridge, người từng là giám đốc vận hành của OceanGate, từng nói trong một vụ kiện năm 2018 với công ty này là thiếu các thử nghiệm và chứng nhận, điều này có thể “khiến các hành khách gặp nguy hiểm cao độ khi tàu ngầm vận hành”. Ông cho biết từng đề xuất các phương pháp đánh giá không phá hủy như quét siêu âm nhưng công ty đã từ chối.
Xét nghiệm siêu âm có thể giúp điểm trúng những khu vực bên trong cấu trúc nơi vật liệu tổng hợp đang biến đổi, Neal Couture, giám đốc điều hành của Hội Đánh giá không phá hủy Mỹ. “Một khi điều này xuất hiện và chịu ứng suất, nó sẽ ảnh hưởng đến những vật liệu khác, nó sẽ ảnh hưởng đến các vật liệu tổng hợp đó”, Couture nói. “Đánh giá không phá hủy là cách anh có thể truy cập vào các cấu trúc này và nói ‘được thôi, nó vẫn ổn’ hoặc ‘nó dễ bị tổn thương’”.
Hội Công nghệ Biển, một tổ chức gồm các kỹ sư biển, các nhà công nghệ, hoạch định chính sách và giáo dục, cũng từng biểu lộ lo ngại với OceanGate về kích thước tàu, vật liệu cấu trúc và sự thật là con tàu chưa được bên thứ ba kiểm tra. “Chúng tôi đã từng e ngại là việc thiếu công đoạn chứng nhận tàu có thể sẽ dẫn đến điều gì đó”, Will Kohnen, Chủ tịch Hội Công nghệ Biển nói và cho biết thêm là đã cùng với 37 chuyên gia khác gửi một bức thư cho công ty này vào năm 2018 để cảnh báo “lối tiếp cận hiện nay có thể dẫn đến kết những kết quả tiêu cực (từ nhỏ đến lớn) và có thể tạo ra những hệ quả nghiêm trọng cho mọi người ở ngành công nghiệp tàu ngầm”.
Điều gì đã xảy ra với Titan?Chuyện xảy ra với Titan khiến bức thư năm 2018 của 38 chuyên gia biển trở nên được chú ý trở lại. Nó cho thấy sự phớt lờ lời cảnh báo của các chuyên gia sẽ dẫn đến những hậu quả nghiêm trọng nào. Phó giáo sư Eric Fusil Trường Kỹ thuật điện và Cơ khí ĐH Adelaidea, Úc, viết trên The Conversation, lưu ý rằng vấn đề kỹ thuật và quy tắc vận hành của các tàu lặn dưới đáy biển sâu vẫn còn những điểm chưa được khám phá. Và do Titan được vận hành ở vùng biển quốc tế thì nó không chịu áp lực điều phối của bất cứ quốc gia nào.
Rất nhiều chuyên gia đã thử lý giải các vấn đề có thể xảy ra với Titan. Các chuyên gia ĐH Northeastern, Mỹ, đã đưa ra một số tình huống đáng chú ý.
Việc một tàu ngầm ‘co sụp’ (implosion) có nghĩa là gì? Những nguyên nhân nào khiến một tàu ngầm ở dưới nước bị co sụp? Có sự khác biệt nào ở một vụ nổ tung (explosion)?Hoàn toàn đơn giản, một vụ co sụp đối nghịch với một vụ nổ thông thường. Trong một vụ nổ tung thành từng mảnh, các lực tác động hướng ra ngoài nhưng trong một co sụp thì lực tác động lại hướng vào trong. Khi một tàu ngầm ở dưới sâu đại dương thì các lực tác động lên bề mặt nó lại còn tùy thuộc vào áp lực nước. Khi lực này trở nên lớn hơn lực vỏ tàu có thể chịu được, con tàu sẽ bị co sụp dữ dội.
Nếu mọi thứ được thiết kế, sản xuất và thử nghiệm một cách hoàn hảo, tàu sẽ có đủ không gian hoàn hảo để đứng vững dưới mọi ứng suất đặt vào từ mọi hướng. Vụ co sụp cho thấy điều này không xảy ra với Titan.
Những người quan sát cuộc tìm kiếm tàu ngầm cho biết cuộc tìm kiếm các mảnh vụn từ dưới nước phù hợp với một vụ co sụp thảm khốc. Một sự kiện như vậy có nghĩa gì với năm hành khách?Các vụ co sụp và nổ tung đều diễn ra rất dữ dội. Khi vỏ tàu tan tác dưới áp lực cực lớn từ bên ngoài, một mức năng lượng lớn cũng được phát ra, và năm hành khách có thể chết ngay lập tức, dưới 20 mili giây. Trên thực tế, não bộ không thể xử lý được thông tin ở tốc độ này. Thậm chí năm hành khách của Titan còn có thể không cảm nhận được cái đau đớn hoặc nhận thức được cái gì đang tác động lên họ.
Tàu ngầm có thể vận hành được ở những độ sâu khủng khiếp dưới đáy biển ngay từ đầu không? Tại sao Titan lại không thể làm được điều này?
Vấn đề chính là thiết kế lớp vỏ bảo vệ con tàu chống lại các ứng suất ngoài rất lớn, vốn lúc nào cũng hướng đến vỏ tàu. Rất nhiều công nghệ hiện có đã là cơ sở để đem lại các đặc tính quan trọng của thép, titanium và nhôm. Hiệu suất của các vật liệu đó dưới sức ép cực đoan cũng được nghiên cứu rất nhiều.
Tuy nhiên, vỏ của tàu Titan là một thiết kế mang tính thử nghiệm. Nó chủ yếu là dùng sợi carbon, một vật liệu tiên tiến và nhẹ hơn so với titanium hoặc thép, vì vậy Titan có thể có thêm nhiều không gian cho các hành khách. Các đặc trưng của sợi carbon cho ứng dụng dưới biển sâu, nhưng lại chưa được hiểu biết đầy đủ. Nó có thể bị rạn ra và bị phá vỡ một cách đột ngột.
Trong trường hợp này, cần phải có sự chứng nhận an toàn của thiết kế vỏ tàu, cần có chuyên gia để đảm bảo là các con tàu có thể thoải mái đạt được các tiêu chuẩn của ngành công nghiệp đóng tàu khắt khe nhất.
Cần chú ý vấn đề gì khi dự phòng các kịch bản khác nhau?Trong thiết kế cấu trúc chức năng và lựa chọn thiết bị, một nhà thiết kế cần xem xét một số trường hợp “chuyện gì xảy ra”? nếu các nguồn điện chính có vấn đề; nếu máy tính bị hỏng và không thể kiểm soát?; nếu hệ thống liên lạc chính bị lỗi?; tín hiệu tàu ngầm đến tàu mẹ có vấn đề?
Những kịch bản cho tàu biển phải được đảm bảo cho điều được gọi là một an toàn SFAIRP (có thể thực thi trong chừng mực hợp lý). Nó có thể không giúp loại bỏ hết các hệ quả của tai nạn nhưng giúp ngăn ngừa một số thứ không diễn ra, đó là nguồn oxy dự trữ (cần trong khi chờ ứng cứu); các nguồn điện đáng tin cậy và các hệ thống dự phòng; các hệ thống này cần được trải qua các thử nghiệm phân loại và đánh giá.
“Khi anh đặt ai đó vào một vị trí có tiềm năng nguy hiểm thì anh phải đảm bảo hoàn toàn tất cả đều được kiểm tra trước khi thực hiện bất cứ hành động nào”, Stefan Williams, giáo sư robotics biển tại ĐH Sydney, nói. “Chúng ta phải có một danh sách kiểm tra trước khi chúng ta đặt ai đó xuống nước”.
Các thiết bị có sẵn trên thị trường có thể có tiềm năng phù hợp việc trang bị trong khoang tàu, nếu chứng minh được sự phù hợp với các mục đích sử dụng khác nhau. Tuy nhiên phần lớn các thành phần bên ngoài và hệ thống an toàn lại cần có những thiết kế được tính toán riêng theo yêu cầu. Tuy nhiên theo các báo cáo, tàu Titan lại sử dụng thiết bị “có sẵn trên thị trường” và thật khó để nói là liệu nó có được chứng nhận là phù hợp sử dụng ở những độ sâu ấy không.
Theo giới thiệu của OceanGate Expeditions, con tàu ngầm này có thể đưa khách xuống độ sâu 4.000 mét, đủ sức chạm đến xác tàu đắm Titanic ở độ sâu 3.800 mét. Stefan Williams, một chuyên gia về robot chuyên lặn dưới nước tại ĐH Sydney, từng nói với AFP rằng áp lực ở những độ sâu như vậy “vô cùng khủng khiếp”. “Cứ sâu xuống dưới nước mỗi 10 mét, áp lực lại gia tăng thêm một atmosphere”, ông nói. Điều đó có nghĩa là khi Titan chạm đến độ sâu của xác tàu Titanic, áp lực tác động lên Titan sẽ ở mức gấp 380 lần so với khi nó ở trên bề mặt Trái đất.
Trên thực tế thì việc OceanGate Expeditions đưa khách đi ngắm xác tàu đắm Titanic trong khoảng thời gian từ năm 2021 đến năm 2022 đã ghi nhận có ít nhất 46 người tham gia. Công ty này cũng báo cáo với một tòa án ở Norfolk, Virginia, là có giám sát các vấn đề của Titan, bao gồm cả địa điểm ở xác tàu đắm Titanic. Tuy nhiên có những câu hỏi dấy lên về sự an toàn của con tàu ngầm này từ cả cựu nhân viên tàu và cựu hành khách. Một trong những khách hàng đầu tiên của OceanGate Expeditions đã ví chuyến đi hai năm trước như một vụ chết hụt. “Hãy tưởng tượng một cái ống kim loại chỉ dài vài mét với một tấm kim loại ở mặt sàn. Anh còn không thể đứng được. Anh cũng không thể quỳ được. Mọi người đều ngồi sít nhau hết người này đến người kia hoặc ngồi lên đầu nhau”, Arthur Loibl, một cựu doanh nhân và nhà thám hiểm Đức nói. “Anh không thể không sợ hãi”.
Miêu tả lại chuyến đi này, ông nói rằng trong suốt hai tiếng rưỡi lên và xuống, đèn sẽ được tắt hết để tiết kiệm năng lượng, và chỉ có một nguồn sáng duy nhất từ một cái bóng huỳnh quang như cây gậy. Thậm chí chuyến đi lần đó liên tiếp bị trì hoãn để kiểm tra một vấn đề về pin và giữ cân bằng trọng lượng. Về tổng thể, chuyến đi mất khoảng 10 tiếng rưỡi.
Nicolai Roterman, một nhà sinh thái học biển sâu và giảng viên sinh học biển tại trường ĐH Portsmouth, Anh, cho rằng sự biến mất của Titan nhấn mạnh vào những hiểm nguy và sự bấp bênh của du lịch dưới đáy biển.