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議題背景：

專家怎麼說？

【王朝欽】【陳信宏】

2023年06月25日
國立中山大學研發長兼水下載具研發中心主任 王朝欽

1. 泰坦號可能出了什麼問題？要知道事故原因是不是「catastrophic implosion」（內爆），還需要哪些資訊、證據或調查？

目前我們所能得到的資訊幾乎全部來自新聞報導或是網路上的消息，幾乎都是片段的訊息，所以若是一定要明確證實是「catastrophic implosion」（內爆）是無法有科學上客觀之證明。但是如果可以收集到泰坦號之殘骸，經過科學檢測證明，才能確認是否為內爆導致。然而，這些殘骸目前應該都散落在3000 ~ 4000 米的深海，需要一段時間的搜集才有可能進行具有決定性的推測。

2. 根據您在中山大學水下載具研發中心的研究經驗，水下載具需要經過哪些安全評估、材料測試或實驗？

水下載人載具（submersible）或是潛艇（submarine）在載人入海航行前，當然一定要經過一連串，且是反覆的測試，這些過程很難被一個固定（routine）的程序評估後就「可以保證安全」，因為每家製造商的設計、規劃、用途都不一樣，幾乎沒法統一。這跟陸上的汽車製造、測試、駕駛等幾乎都有規範，大不相同，水下載具很難標準化。舉例而言，水下沒有紅綠燈，也沒有GPS定位與導航，而且大部分區域都是黑暗與未知。

以中山大學開發水下載人載具而言，設計探討採用漸進式修正方式，然後每一個零件都需要經過水密測試、耐壓測試等。整個艙體完成後，先進行港灣內的長時間水密測試與耐壓測試，然後才是電控系統測試，到這一階段完成前，載具內還是沒有人員進入的實測。在水面與水下外部操控測試完成後，下一階段才是載人入艙測試，也是先在港灣內部進行長時間水密測試、耐壓測試，再加上人員維生系統、生理監控系統、緊急逃生系統等測試後，最後才挑戰實際海域測試。過程相當長，而且一直重複，以確保人員安全。

3. 您認為此次事件是否會對水下載具的科研或產業造成更多限制？我們可以從此事件學習到什麼？

國內對於水下載具的開發可以簡單分為兩類：水下無人載具、水下載人載具。前者較不涉及人命問題，因此應該不會受到此一不幸事件的影響。而後者的研發單位，除了政府與軍方單位外，大概只有中山大學，因此目前涉及的對象較少。但是這樣的事故，將使國內廠商在未來進行水下載具產品規劃時更為小心，務必力求安全驗證過程的完整。另外，政府如果有發展水下科技的規劃，應該儘早在法規上、產業推動上開始規劃，以免未來發生不幸事件時才來檢討與指責，這樣的意義是不大的。

利益聲明：本人目前任職中山大學研發長、水下載具研發中心主任，本人的研究與此議題利益無關。

2023年06月25日
國立中山大學海下科技研究所教授 陳信宏

1. 泰坦號可能出了什麼問題？要知道事故原因是不是「catastrophic implosion」（內爆），還需要哪些資訊、證據或調查？

潛艇失事的可能原因很多，如果是失去動力或是艙體水密失效造成滲水，通常潛艇艙體仍會保持完整。但依據美國海岸巡防隊目前在鐵達尼號船艏附近發現的泰坦號殘骸碎片來推斷，確實以內爆的可能性最高。會發生內爆，通常是艙體結構耐壓設計強度不足或出現弱化（例如：微小裂隙、應力集中、疲勞破壞），不過，以泰坦號曾多次探訪鐵達尼號來看，其艙體初始設計強度應該可以承受3800公尺水深的壓力，所以推斷內爆發生的原因是艙體耐壓強度弱化的可能性較高。一旦艙體弱化後的強度不足以承受外部海水壓力的作用，艙體結構就會瞬間向內潰縮甚至爆裂。但究竟是結構的哪一部份出現問題，是碳纖維艙體？碳纖維艙體與鈦合金異質接合處？鈦合金半球？或是觀景視窗？單純從水下攝影取得的影像很難判斷，最終還是需要取得泰坦號的殘骸碎片進行檢驗分析才能確認。

2. 根據您在中山大學水下載具研發中心的研究經驗，水下載具需要經過哪些安全評估、材料測試或實驗？

水下載具設計涉及非常複雜的系統整合工程，例如推進系統、電力系統、通訊系統、維生系統、運動操控、骨架、緊急配重釋放、艙體耐壓等。以耐壓艙體設計來說，一般會依據水下載具最大作業深度、載具重量限制、艙體大小、成本來選擇合適材料，常見的材料如不鏽鋼、鋁合金、鈦合金、玻璃、壓克力。接著進行艙體結構強度設計與應力分析以決定細部尺寸，細部尺寸決定後便進行加工製造與組裝。為了安全起見，耐壓艙體製作組裝完成後，需以空艙進行耐壓實驗測試，以確認艙體可以承受最大作業深度的水壓。水下載具耐壓艙體設計的安全係數必須取1.2以上，以水下載具最大作業深度3000公尺為例，水下載具耐壓艙體的結構強度至少必須能承受3600公尺深的水壓。

3. 您認為此次事件是否會對水下載具的科研或產業造成更多限制？我們可以從此事件學習到什麼？

發生泰坦號這次事件令人遺憾，一方面提醒我們海洋環境異常險惡，另一方面也提醒我們遵循安全設計規範的重要。海洋探勘調查本就存在很大的風險，水下探測儀器因故無法順利回收一直都是海洋探勘調查面臨的挑戰，不預期的海洋環境變動（例如洋流）或是海中障礙物（例如漁網），都可能造成水下載具無法順利回到水面。

即使如此，水下載具的設計在過去數十年已有成熟的發展，甚至建立了設計參考規範，在正常操作以及定時保養維護下，水下載具通常可以順利完成任務，海洋科研與海洋產業迄今也運用水下載具執行不可勝數的任務。以全世界最有名的科研載人潛艇艾爾文(Alvin)號為例，自從美國伍茲霍爾海洋研究院(Woods Hole Oceanographic Institution)於1964年建造服役之後，歷經多次的系統升級改良，迄今已經執行超過5000次的水下任務，搭載超過3000名科學家進行水下科研，作業水深達6500公尺。

以海洋科研與產業長期累積的無人水下載具設計與操作經驗來看，我認為泰坦號此次事件對於無人水下載具科研與產業造成的影響相當有限。過去無人水下載具廣泛應用於海洋科研調查與油氣產業探勘作業，且累積相當多設計與操作經驗，而在載人水下載具科研方面，也僅限於少數國際知名海洋研究機構有能力營運發展，而且都已經累積相當豐富操作經驗。

但民用載人水下載具應用於深海觀光產業則是近年興起，在國際水域上也沒有強制規範載人水下載具必須符合安全規範認證，不過經過泰坦號此次事件後，擁有民用載人潛艇的各國政府可能會積極推動民用載人潛艇符合安全規範認證的要求，以確保搭乘人員的安全。當然，安全規範認證所耗費的時間以及多支出的成本，短期內可能會降低部分業者投入開發民用載人潛艇的意願。

利益聲明：無利益相關。