چگونه زیردریایی‌های هسته‌ای ماه‌ها بدون اینکه به سطح آب بیایند، زیر آب می‌مانند؟

فرارو- یک زیردریایی هسته‌ای می‌تواند اکسیژن و آب شیرین خود را تولید کند، در حالی که رآکتور آن ماه‌ها در زیر آب برق تولید می‌کند. 

به گزارش فرارو به نقل از interesting engineering، یک زیردریایی هسته‌ای می‌تواند در زیر اقیانوس ناپدید شود و هفته‌ها یا حتی ماه‌ها بدون اینکه به سطح آب بیاید، در آنجا باقی بماند. برخلاف زیردریایی‌های معمولی، این زیردریایی نیازی ندارد که مرتباً برای هواگیری یا شارژ مجدد باتری‌هایش به سطح آب بیاید. 

راز ماجرا صرفاً در راکتور هسته‌ای نهفته نیست. زیردریایی هسته‌ای در واقع محیطی خودکفاست که می‌تواند انرژی، اکسیژن و آب شیرین مورد نیاز خود را تأمین کند و هم‌زمان، مواد غذایی و تدارکات کافی برای زنده نگه داشتن خدمه در دوره‌هایی طولانی را با خود حمل نماید.  انرژی هسته‌ای بزرگ‌ترین محدودیت را از میان برمی‌دارد. 

تفاوت بنیادین در شیوه تولید انرژی توسط زیردریایی نهفته است. زیردریایی‌های متعارف دیزل-الکتریک برای کارکرد موتورهای دیزلی خود به اکسیژن جو نیاز دارند و باتری‌های آن‌ها نیز سرانجام باید دوباره شارژ شوند. 

در مقابل، یک راکتور هسته‌ای از طریق شکافت هسته‌ای گرما تولید می‌کند و برای کار به اکسیژن اتمسفر نیاز ندارد. این امر به زیردریایی اجازه می‌دهد تا در حالی که کاملاً در زیر آب است، به تولید برق ادامه دهد. 

در یک سیستم راکتور دریایی معمولی، گرمای راکتور در یک سیستم بخار جداگانه به آب منتقل می‌شود. بخار حاصل، توربین‌ها را به حرکت در می‌آورد که نیروی محرکه را فراهم کرده و برای سایر سیستم‌های زیردریایی برق تولید می‌کنند. سپس بخار دوباره به آب متراکم شده و در یک چرخه بسته مجدداً مورد استفاده قرار می‌گیرد. 

این امر اساساً به زیردریایی‌های هسته‌ای برد نامحدودی از سوخت راکتورشان در مقایسه با زیردریایی‌های معمولی می‌دهد. وزارت انرژی ایالات متحده می‌گوید هسته‌های راکتور دریایی مدرن می‌توانند بیش از ۱ میلیون مایل دوام بیاورند، اگرچه مدت زمان واقعی استقرار زیردریایی توسط عوامل دیگری محدود می‌شود. 

اما در مورد اکسیژن چطور؟ 

البته خدمه هنوز به آن نیاز دارند. اینجاست که زیردریایی بیشتر شبیه یک اکوسیستم مصنوعی مینیاتوری می‌شود. زیردریایی‌های مدرن می‌توانند اکسیژن را در داخل خود تولید کنند و به خدمه اجازه دهند بدون نیاز به دریافت منبع تازه از جو، نفس بکشند. در عین حال، سیستم‌ها دی اکسید کربن و سایر آلاینده‌ها را از هوای محصور حذف می‌کنند. 

گزارش تاریخی نیروی دریایی ایالات متحده از عملیات زیردریایی‌ها خاطرنشان می‌کند که قایق‌های مدرن از تجهیزاتی برای تولید هوای تازه، حذف دی اکسید کربن و فیلتر کردن بخارات بالقوه مضر استفاده می‌کنند. 

راکتور به ویژه در اینجا مفید است زیرا منبع انرژی عظیم آن می‌تواند این سیستم‌های پشتیبانی از حیات را به طور مداوم تغذیه کند. به عبارت دیگر، زیردریایی نیازی به ذخیره اکسیژن خود صرفاً به دلیل زیر آب بودن ندارد. این زیردریایی دارای سیستم‌هایی است که برای حفظ مداوم جو داخل قایق طراحی شده‌اند. 

چگونه آب شیرین دریافت می‌کنند؟ 

آب منبع دیگری است که می‌تواند به سرعت برای خدمه‌ای که ماه‌ها زیر آب می‌گذرانند، مشکل‌ساز شود. زیردریایی‌های هسته‌ای مدرن می‌توانند با استفاده از سیستم‌های تقطیر داخلی، آب شیرین را از آب دریا تولید کنند. 

نیروی دریایی ایالات متحده می‌گوید این قابلیت، همراه با تولید اکسیژن، به یک زیردریایی هسته‌ای اجازه می‌دهد تا برای مدت طولانی مستقل از جو زمین عمل کند. بنابراین، می‌توان آب شیرین را برای آشامیدن و سایر نیازهای داخل زیردریایی تولید کرد، به جای اینکه هر قطره مورد نیاز برای یک گشت‌زنی چند ماهه را با خود حمل کند. 

بنابراین چه چیزی در نهایت یک زیردریایی را مجبور به روی آب آمدن می‌کند؟ 

به طور شگفت‌آوری، غذا یکی از بزرگترین محدودیت‌ها است. یک راکتور هسته‌ای می‌تواند به تولید برق ادامه دهد و زیردریایی می‌تواند اکسیژن و آب شیرین تولید کند، اما خدمه آن همچنان به غذا نیاز دارند. نیروی دریایی ایالات متحده، غذا را به عنوان محدودیت اصلی در طول گشت‌زنی در زیر آب توصیف می‌کند، در حالی که یک صفحه رسمی نیروی دریایی ایالات متحده برای زیردریایی کلاس اوهایو، تقریباً ۶۰ روز دوام با ذخایر غذایی را فهرست می‌کند. 

این بدان معنا نیست که یک زیردریایی هسته‌ای باید هر بار که به ذخایر نیاز دارد، به صورت فیزیکی به سطح آب بیاید. گاهی اوقات می‌توان از طریق عملیات تخصصی، ذخایر را دوباره تأمین کرد، اما توانایی یک زیردریایی برای کاملاً مستقل ماندن در نهایت به آنچه می‌تواند حمل کند و آنچه خدمه آن نیاز دارند، محدود می‌شود. 

در مورد افراد داخل چطور؟ 

روشن نگه داشتن ماشین‌آلات تنها نیمی از چالش است. صدها ملوان ممکن است ماه‌ها را در یک محیط محدود بدون نور خورشید، فضای شخصی محدود و ارتباط کم با دنیای بیرون بگذرانند. 

موزه ملی تاریخ آمریکا در اسمیتسونیان خاطرنشان می‌کند که زیردریایی‌های هسته‌ای می‌توانند ماه‌ها در زیر آب فعالیت کنند، در حالی که خدمه باید با شرایط زندگی تنگ و جدایی طولانی مدت از خانواده‌هایشان کنار بیایند. نیروی دریایی ایالات متحده همچنین اثرات اختلال در برنامه خواب، نور خورشید محدود و ورزش محدود را بر روی خدمه زیردریایی در طول استقرارهای طولانی مدت مطالعه می‌کند. 

به همین دلیل است که یک زیردریایی هسته‌ای نه تنها به عنوان یک کشتی جنگی با راکتور، بلکه به عنوان یک شهر زیر آب مستقل بهتر درک می‌شود. راکتور هسته‌ای انرژی مورد نیاز برای حرکت کشتی و راه‌اندازی سیستم‌های آن را تأمین می‌کند. تجهیزات پشتیبانی از حیات، هوا را حفظ می‌کنند. سیستم‌های نمک‌زدایی، آب شیرین را فراهم می‌کنند. ذخایر غذایی، خدمه را پشتیبانی می‌کنند. 

این قابلیت‌ها را کنار هم قرار دهید، و یک زیردریایی دیگر مجبور نیست برای زنده ماندن بارها به سطح آب برگردد. همین استقلال از جو است که زیردریایی‌ها را از کشتی‌هایی که می‌توانستند به طور خلاصه در زیر آب فعالیت کنند، به کشتی‌های جنگی تبدیل کرده است که قادرند ماه‌ها در زیر اقیانوس پنهان بمانند.