Kita bahas dulu tentang kapal selam

Kapal selam laut dalam harus kuat menahan tekanan air karena semakin dalam kapal selam berada di bawah permukaan laut, semakin besar tekanan air yang harus dihadapi. Tekanan air meningkat sekitar 1 atmosfer (atau sekitar 14,7 psi) setiap penambahan 10 meter kedalaman. Pada kedalaman yang sangat besar, tekanan air dapat mencapai ribuan kali tekanan atmosfer di permukaan. Jika kapal selam tidak dirancang untuk menahan tekanan ini, lambungnya bisa hancur akibat tekanan eksternal yang sangat kuat.

Untuk itu, kapal selam laut dalam biasanya dibangun dengan bahan yang sangat kuat, seperti baja berkekuatan tinggi atau titanium, dan memiliki bentuk yang dirancang untuk mendistribusikan tekanan secara merata di seluruh permukaannya. Desain ini memungkinkan kapal selam bertahan di bawah tekanan luar yang ekstrem, sehingga aman bagi kru dan peralatan di dalamnya. Tekanan air di lautan meningkat secara signifikan seiring bertambahnya kedalaman. Di permukaan, tekanan air adalah 1 atmosfer, tetapi di kedalaman yang mencapai ribuan meter, tekanannya bisa lebih dari 1000 atmosfer. Untuk memahami seberapa besar tekanan itu, bayangkan 1 atmosfer adalah tekanan yang kita rasakan di permukaan bumi akibat berat udara. Pada kedalaman 1.000 meter, kapal selam akan menghadapi tekanan sekitar 100 kali lipat dari tekanan atmosfer di permukaan. Pada kedalaman 10.000 meter, seperti di Palung Mariana, tekanan air dapat mencapai lebih dari 1.000 atmosfer, atau setara dengan berat 1.000 kilogram pada setiap sentimeter persegi permukaan kapal selam.

Kebutuhan Desain Kapal Selam Laut Dalam:

1. Bahan Konstruksi: Bahan yang digunakan untuk membangun kapal selam harus sangat kuat, biasanya logam seperti baja berkekuatan tinggi, titanium, atau bahkan material komposit khusus. Bahan ini dirancang agar mampu menahan tekanan yang sangat besar tanpa retak atau hancur.

2. Desain Bentuk: Kapal selam laut dalam biasanya berbentuk bulat atau elipsoid, karena bentuk ini mampu mendistribusikan tekanan secara merata di seluruh permukaan. Jika kapal selam berbentuk lebih sudut atau kotak, tekanan air yang tidak merata dapat menyebabkan titik lemah yang berpotensi merusak struktur kapal.


3. Lambung Tekanan Ganda: Banyak kapal selam laut dalam memiliki dua lapisan lambung, yaitu lambung luar dan lambung tekanan. Lambung tekanan adalah yang menahan tekanan air dari luar, sementara lambung luar memberikan perlindungan tambahan dan kadang berfungsi untuk hidrodinamika.

4. Sistem Kompensasi Tekanan: Untuk melindungi peralatan di dalam kapal selam, sistem seperti ruang kompresi udara, penyesuaian tekanan internal, dan teknologi khusus digunakan untuk memastikan tekanan di dalam kapal tetap stabil dan nyaman bagi awak kapal.

Mengapa Harus Kuat?

Jika kapal selam tidak cukup kuat, tekanan air yang sangat besar akan menyebabkan kapal mengalami keretakan, kebocoran, atau bahkan keruntuhan total yang disebut implosion (implosi), yaitu kehancuran mendadak di bawah tekanan yang sangat besar. Selain itu, kompartemen dalam kapal yang berisi udara juga bisa runtuh di bawah tekanan jika strukturnya tidak tahan. Tanpa kemampuan untuk menahan tekanan besar ini, eksplorasi laut dalam yang aman akan menjadi tidak mungkin.

Eksplorasi Laut Dalam:
Desain kapal selam laut dalam memungkinkan manusia menjelajahi area yang tidak bisa dijangkau dengan cara lain, seperti Palung Mariana atau tempat-tempat dengan suhu ekstrem di dasar laut. Kapal selam tersebut digunakan dalam penelitian biologi, geologi, dan penemuan benda-benda bersejarah.

Lantas kenapa ikan lebih kuat menahan beban atau tekanan?

Fenomena ini terjadi karena perbedaan prinsip antara struktur kapal selam dan biologi ikan laut dalam. Ada beberapa alasan mengapa ikan laut dalam yang tubuhnya lunak bisa bertahan di bawah tekanan yang ekstrem, sementara kapal selam membutuhkan kekuatan struktural yang sangat besar:

1. Adaptasi Biologis: Ikan laut dalam telah berevolusi dan beradaptasi secara alami untuk hidup di lingkungan dengan tekanan tinggi. Tubuh mereka memiliki sedikit atau bahkan tidak ada rongga udara. Tidak adanya udara di dalam tubuh mereka berarti tidak ada bagian yang dapat terkompresi oleh tekanan air yang tinggi. Sebaliknya, tubuh kapal selam memiliki ruang berisi udara (ruang untuk awak dan peralatan), yang sangat rentan terhadap tekanan eksternal.

2. Kepadatan Cairan dalam Tubuh: Organisme laut dalam memiliki jaringan tubuh yang dipenuhi cairan, yang hampir sama kerapatannya dengan air laut. Karena air tidak terkompresi oleh tekanan, tubuh mereka bisa menahan tekanan besar tanpa mengalami kerusakan. Di sisi lain, ruang udara dalam kapal selam dapat terkompresi, sehingga kapal selam harus kuat menahan tekanan agar tidak mengalami implosi.

3. Struktur Seluler yang Fleksibel: Sel-sel dalam tubuh ikan laut dalam juga berbeda dari sel-sel organisme darat. Sel-sel ini lebih fleksibel dan bisa menahan tekanan yang besar tanpa pecah. Ikan laut dalam juga memiliki enzim khusus dan struktur protein yang stabil meskipun berada dalam tekanan tinggi. Mereka juga memiliki molekul seperti piezolytes yang melindungi protein dari kerusakan akibat tekanan.

4. Rongga Udara yang Minim: Ikan-ikan laut dalam biasanya tidak memiliki kantung udara seperti ikan yang hidup di perairan dangkal, yang menggunakan gelembung renang untuk mengatur kerapatan dan posisi di air. Tidak adanya rongga udara mengurangi risiko terkompresi atau kempes akibat tekanan tinggi. Kapal selam, di sisi lain, membutuhkan rongga udara untuk memungkinkan awak bernapas dan peralatan elektronik berfungsi, yang membuatnya lebih rentan terhadap tekanan tinggi.

5. Struktur Tulang yang Unik: Beberapa ikan laut dalam memiliki tulang yang lebih lunak dan kurang padat dibandingkan ikan yang hidup di perairan dangkal. Struktur tulang yang lebih lunak ini membuat mereka lebih fleksibel dan tahan terhadap tekanan besar. Sementara itu, kapal selam dibuat dari material keras untuk melawan kekuatan eksternal, yang memerlukan desain yang sangat kuat agar tidak hancur.

Dengan kata lain, ikan laut dalam telah menyesuaikan tubuh mereka dengan cara alami untuk menghindari masalah yang disebabkan oleh tekanan tinggi, sementara kapal selam harus mengandalkan bahan buatan dan desain teknis untuk melawan tekanan ini.