萬米海底不僅有很多待解之謎，更有巨大的壓力。據介紹，萬米海底的水壓超過110兆帕，相當於2000頭非洲象踩在一個成年人的背上，可以說是威力巨大，無堅不摧。面對如此巨大的壓力，載人球艙要具備什麼樣的自我修養，才能不被壓力“壓垮”呢？中央廣播電視總檯與科普短視頻團隊——回形針，聯合制作了一條短片，來為我們進行解讀。
衡量材料抗壓程度的參數叫屈服應力。應力σ （stress）是材料內部單位面積上的受力，我們作為縱座標，應變ε （strain）是材料局部的相對形變量，我們作為橫座標。
通常來說，應力越大，材料的變形就越大。而應力達到一個預值時，應變會瞬間增大，讓材料發生不可逆的形變，稱為屈服。
比如這樣↓
或者這樣↓
這個點，就是屈服點。此時的應力，就是屈服應力。所以，屈服應力越高，材料的抗壓性就越好。比如黃金的屈服應力是205MPa，超過這個壓強，黃金就垮了。
那海底一萬米球艙材料的屈服應力應該至少大於多少呢？
我們可以簡化模型，大概算算。把球殼一分為二，就可以看到截面上的應力應該等於受力除以接觸面積，用公式表示就是壓強乘截面除以接觸面。根據這份潛水器入級規範中的公式，我們可以猜測中國載人深潛器“奮鬥者”號如果下潛1萬米，球艙材料需要的屈服應力可能在800 MPa以上。
需要說明的是，這只是一個簡化後的薄殼計算模型，耐壓艙還要預留人員出入口、觀察窗開孔，採用厚殼計算，結合實際情況要複雜得多，材料屈服應力要求也會更大。
除了被壓壞，球艙面臨的另一個風險是突然斷裂。
因為現實世界中，我們材料並不完美，製造過程中內部原子或分子排列並不均勻，它們產生的微小裂紋會在壓強持續增大的下潛過程中迅速擴展，引發宏觀斷裂。這種斷裂沒有徵兆，稱為脆性斷裂。
比如這樣↓
這是我們就需要考慮材料對斷裂的抵抗能力——斷裂韌性K。K越大，材料在微小形變和斷裂過程中吸收能量的能力就越大，發生脆性斷裂的可能性就越小。
在這張圖中，我們把屈服應力作為橫座標，斷裂韌性作為縱座標，右上角的區域裡就是高強高韌的金屬材料，如果再考慮海水腐蝕，鈦合金就是潛水器球艙的最佳選擇。
在這篇中國船舶七二五所的論文中，“蛟龍”號球艙使用的這種鈦合金材料，理論屈服應力達到了820MPa，約40mm厚對應的Ⅰ型斷裂韌性K達到了88.4MPa的二分之一次方米。而“奮鬥者”號也在此基礎上使用了中國自主研發的全新高強高韌鈦合金，足以應對深海的高壓和衝擊。
聽起來是不是挺簡單的？當然沒那麼簡單。
搞定材料只是一個開始，想要成功下潛1萬米，還需要極其精密的製造、冷彎、焊接，保證球艙的可靠性。此外，還需要解決操控、供氧、電池、照明、影像、自動巡航、水聲通信等一系列問題，最後才是總裝聯調、水池功能性試驗和海洋試驗。 （up主回形針）
（編輯 張冰）
