2015年4月6日 星期一

Triton:只存在於想像中的潛水新未來?

滔滔日前分享了一個新潛水輔具的點子:三星美術設計學院的Jeabyun Yeon設計的Triton,包含了左右兩個氧氣過濾器──能夠過濾出海水中的氧氣供潛水者呼吸的「人工鰓」。這個想法一出現就遭受很多質疑,這樣的設計是否真的可行呢?


triton人工鰓,來源


Yeon表示韓國已經有人發明了孔洞大小能夠讓氧分子通過,卻會擋住水分子的濾網,加上利用微型電池來提供壓縮氧氣的動力,他認為這個設計並非不可能完成。但這兩項技術都尚未成熟。

技術並不是最大的問題,除了技術不成熟之外,也有厲(ㄖㄣˋ)害(ㄓㄣ)的(ㄇㄛˊ)網(ㄖㄣˊ)友立刻算出了人工鰓的主意是在地球上是不可行的。為什麼呢?

人類每次約呼吸500毫升的空氣(潮氣容積),500毫升的氣體中含有約0.223莫耳的氣體分子;而吸氣又呼氣的過程中大約會耗掉5%體積的氧氣,也就是0.00111莫耳,0.03552克氧氣。

在氧氣充足的表層海水中,氧氣的濃度約是0.006克/升(但海洋部分地區的氧含量正在減低http://blog.oceansays.info/2015/03/oceanhypoxyia.html),這表示人一次呼吸要從至少6公升的海水中過濾出的氧氣才足夠。而人在平靜狀態下每分鐘約呼吸15次,也就是說Triton必須每分鐘過濾6x15=90公升的海水才能夠提供足夠的氧氣。而以上的計算都是在假設海水氧含量充足,且過濾是100%有效的狀況下才成立。

Triton的設計中並不含幫浦,也就是氧氣過濾器完全是依靠潛水者在水下移動來讓海水通過,顯然是不可能讓90公升的海水在1分鐘以內通過過濾器的。

所以按照這些計算的結果,Triton大概是個不可及的夢了。也許我們能夠期待未來有更多創新的點子來改良「人工鰓」這個主意,或是更加有創意的潛水器具。

例如說,從一戰過後人類就開始探索呼吸液體的可能性。碳氟化合物(Flurocarbon)是被研究最多的介質,因為它能夠攜帶比血液還要多三倍的氧氣,在正常的大氣壓力底下,老鼠能夠在碳氟化合物中存活20小時,貓甚至可以存活數周;也因此碳氟化合物被嘗試用來治療呼吸衰竭,與作為血液的可能代替物。但是在海面下,壓力更大的狀況下還有其他問題:液體對流不足,因為碳氟化合物具有高黏稠性,在深海的壓力底下使得液體流動困難,在高壓下呼吸碳氟化合物的老鼠能夠支撐幾分鐘,之後就會死於血液酸化,因為碳氟化合物無法有效地將排出的二氧化碳給運走。

科技日新月異,不知道這些點子未來能夠將人類潛水的極限延伸到甚麼樣的地方呢?


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