Submarins. Amunt el periscopi!
Written by Ignacio Padródiumenge, 25 febrer 2007 05:31
Vivim còmodament assentats en un món al qual innocentment anomenem Terra, tot i que el 70% de la seva superfície està ocupada per aigua. D’aquest món només hem pogut explorar si fa no fa un 1%. Per fer-nos una lleugera idea: hi ha una profunditat mitjana d’uns 2.000 metres en tot el món, mentre que nosaltres, a pulmó, arribem a uns 5 metres, els bussejadors amb equip arriben fins els 40 metres sense posar-se en perill i els submarins nuclears més poderosos es creu que poden arribar als 600 metres. Però des de sempre, l’oceà profund ha estat un potent imant per a la nostra imaginació. Només cal rellegir la mitologia grega, amb el seu impetuós Déu Posidó (Neptú pels romans) i un munt de fantàstics éssers aquàtics com les sirenes, els tritons i les nereides. Però seria el geni de la ciència-ficció, Jules Verne, qui dotaria la imaginació popular d’una nau capaç de submergir-se en el mar i descobrir les seves profunditats a 20.000 llegües de viatge submarí.
Uns orígens entre la llegenda i la veritat
El desig de posseir una nau capaç de navegar per sota l’aigua provenen de molt antic: la primera referència llegendària procedeix del gran savi grec Aristòtil (384-322 aC), que en la seva obra Problemata, proporciona les primeres referències històriques sobre una campana de busseig anomenada “Colimfa”, paraula grega que significa “calder”.
Es tracta d’una campana que, en posició invertida, es submergeix en l’aigua de manera que atrapa al seu interior un volum d’aire proporcional a la seva capacitat. En el seu interior, un bussejador troba aire per respirar entre busseig i busseig, de manera que no li cal pujar a la superfície cada cop que necessita aire. El seu ús queda ofuscat entre la boira de la llegenda, atès que Aristòtil fa referència a aquesta campana durant el setge de Tir (332 aC), on suposadament Alexandre Magne la féu servir per minar els vaixells de fusta de la flota fenícia. Fins i tot es diu que el mateix Alexandre, empès per la seva curiositat natural, s’aventurà a submergir-se en una d’elles.
Els primers dissenys
El 1580, un oficial de l’armada anglesa anomenat William Bourne donava a conèixer un disseny d’un buc submarí proveït d’una carcassa de fusta revestida de cuir aïllant. Es tractava de dues barques unides, una sobre l’altra, i segellades amb cuir. La idea de Bourne no passà de projecte fins que l’any 1605 un altre anglès, Magnus Pegelius, la portà a la pràctica, però sense èxit. La nau construïda quedà sepultada en el fang del llit del Tàmesi. No fou una prova que encoratgés gaire els següents pioners.
Com fer un submarí?
Quins eren els principals problemes amb què es trobaven aquells aventurers de les profunditats? Quines dificultats havien de superar per aconseguir crear una nau submarina funcional? En primer lloc, calia aconseguir que el submarí fos capaç de tornar a la superfície, atès que enfonsar-lo era molt fàcil. En segon lloc, era necessari assegurar que la pressió de l’aigua no aixafaria el submarí (per cada 10 metres de profunditat, la pressió augmenta en 1 atmosfera); però és clar, com més fort i resistent fos el material de construcció, més difícil seria fer-lo emergir. Un altre problema que calia solucionar era el temps de residència dels submarinistes: quant d’oxigen podria emmagatzemar el submarí per albergar-hi persones a bord? S’ha de pensar que a mesura que respirem, prenem oxigen i expulsem diòxid de carboni, que a determinades concentracions és asfixiant. I en darrer lloc, hi havia el problema de la mobilitat: com fem que el submarí es desplaci?
Tornar a surar
El problema de pujar i baixar per l’aigua ja el va solucionar William Bourne en el seu disseny del 1580. El divuitè artefacte del seu llibre ofereix una descripció lúcida de per què sura un vaixell (per desplaçar un volum d’aigua equivalent al seu pes) i de com, en disminuir el seu volum, es pot enfonsar. El submarí de Bourne estava equipat amb unes bosses que, a mode de manxa, podien inflar-se o desinflar-se d’aire per així augmentar o disminuir el volum de la nau. Un altre mètode consisteix en controlar el pes de la nau. Al cap i a la fi, es tracta de regular la densitat del submarí. Si la seva densitat és superior a la de l’aigua, s’enfonsarà; si és menor, surarà. La densitat es pot regular modificant el volum de la nau, com va proposar Bourne, o bé es pot regular modificant el seu pes, com fan els submarins moderns. Aquests darrers estan equipats amb tancs de llast que s’omplen completament d’aigua per submergir-se o d’aire (emmagatzemat com aire comprimit) per emergir.
No quedar aixafat
Per poder assolir aquestes cotes, els científics utilitzen submarins especials anomenats batiscafs, com el Trieste de Piccard, el qual el 1960, amb un llast especial i unes parets d’aliatge de 10 cm de gruix, arribà al fons de la fossa de les Marianes, a 10.911 metres, la profunditat més gran assolida fins avui.
Tenir aire per respirar
La manca d’oxigen fou el factor limitant que féu que els submarins no poguessin passar molt de temps sota el mar, doncs no hi havia manera de fabricar l’aire. Per això, es van haver d’habilitar tancs d’aire per a la respiració de la tripulació. Avui dia, encara és un dels factors més limitants. Els submarins nuclears actuals poden hidrolitzar l’aigua i extreure’n l’oxigen que conté, però es requereix una maquinària especial i una gran quantitat d’energia (només possible d’obtenir mitjançant els motors de propulsió nuclear).
Desplaçar-se pel fons
Fou precisament la propulsió allò que més dificultats ocasionà. Els primers models es valien de la força muscular dels seus tripulants que impulsaven pales (submarí de guerra de De Son), rems (el Jacob I de Cornelius van Drebbel), o bé d’una hèlix senzilla (el Tortuga de David Bushnell). Alguns fins i tot feien servir veles per a la navegació en superfície, com el Nautilus de Robert Fulton. No serà fins el 1863 que el Le Plongeur es propulsarà amb una turbina d’aire i una hèlix, obrint així el camí cap als motors: de benzina (la sèrie Holland), de combinació de motors dièsel i elèctrics que permeten una navegació silenciosa (sèrie D1 britànica) i, finalment, els més moderns submarins nuclears, amb un o dos reactors nuclears capaços de donar la volta al món vàries vegades sense esgotar el combustible.
Els submarins moderns
Considerat des dels seus inicis (De Son) com una arma de guerra, des que el submergible Hunley armat amb un torpede, enfonsés un vaixell en la guerra americana de Secessió, la maquinària de guerra ha vist en els submarins un arma temible de poder dissuasori. Van ser els alemanys en les dues guerres mundials, sobretot en la II guerra, els que van donar un impuls enorme a aquest “vaixell d’immersió”. Amb la seva Kriegsmarine van formar un grup d’intrèpids marins que, amuntegats a les seves “llaunes de metall”, van aterrir mitja Europa. No serà fins a la postguerra, que els submarinistes es converteixin en un grup d’elit de les marines de tot el món. Actualment, aquests arriscats marins vigilen en silenci els mars del planeta, a l’aguait, en la foscor de les profunditats.
El primer submarí modern: un disseny català
El primer submarí amb motor de combustió va ser l’Ictineu II, construït el 1867 per un inventor català: Narcís Monturiol. La nau de 14 metres de llarg estava dissenyada per a albergar una tripulació de dues persones, submergir-se 30 metres i romandre sota l’aigua fins a dues hores. En la superfície feia servir un motor a vapor; però sota l’aigua aquest motor hauria consumit ràpidament l’oxigen del submarí. Per això, Monturiol va recórrer a la química i va inventar un motor que consumia una barreja de clorat potàssic, zinc i peròxid de manganès. L’elegància d’aquesta idea fou que la reacció que movia l’hèlix alliberava oxigen, que després de ser tractat es podia utilitzar en el casc per a la tripulació i també alimentava un motor de vapor auxiliar que ajudava a propulsar la nau sota l’aigua. Malgrat les reeixides demostracions en el port de Barcelona, Monturiol no va aconseguir que ningú s’interessés pel seu invent. L’Ictineu II va acabar fet ferralla.
Trabajo en clase