Дорогами подводных открытий

Изоляция от глубины

Известное, но довольно редко применяющееся средство, защищающее водолаза от давления, — жесткий скафандр. Это пустотелый металлический панцирь, по форме напоминающий человеческую фигуру. К цилиндрическому «туловищу», снабженному в верхней части иллюминаторами для наблюдения, с помощью шарниров прикреплялись толстые суставчатые конечности — руки и ноги, а на месте пальцев монтировались клещи или другой инструмент. Скафандр оснащался баллонами с запасом кислорода, которым водолаз дышал при атмосферном давлении. Связь с поверхностью осуществлялась по кабелю. В случае запутывания водолаз мог обрезать кабель ножом и всплыть самостоятельно, продув собственную балластную цистерну. Однако конструкторы пока не смогли решить проблему преодоления внешнего давления воды на значительных глубинах. Уже примерно на 100 метрах оно заклинивает подвижные шарнирные сочленения, и водолаз превращается в неподвижного и пассивного наблюдателя.

Жесткие скафандры не нашли широкого применения, но сама идея не отброшена и поиски в этом направлении продолжаются.

Другое направление поисков — это разработка более крупных и более прочных, чем жесткий скафандр, герметичных камер с наблюдателем внутри. Глубоководные погружения в таких камерах стали возможны благодаря появлению автономных устройств восстановления и очищения воздуха, а также источников света, позволяющих вести наблюдения на больших глубинах. Такие наблюдательные камеры, опускаемые на тросе с надводного судна, представляют собой толстостенный стальной сосуд, имеющий иллюминаторы и входной люк. Их внутренний объем позволял наблюдателю располагаться внутри камеры с большими удобствами, чем в жестком скафандре.

Известно, что сферические сосуды оказываются самыми прочными при воздействии внешнего давления. Поэтому глубоководные камеры, в которых исследователи достигли наибольших глубин, имеют предложенную еще в начале XX века К. Э. Циолковским шарообразную форму. Отсюда и название таких камер — батисферы (от греческих «батис» — глубокий и «сфера» — шар). Их существенный недостаток — трудность размещения наблюдателей и приборов из-за сферичности стенок.

Более удобны привязные цилиндрические камеры со сферическими днищами — гидростаты (от греческого «гидра» — вода и «статос» — стоящий).

В 1934 году американские исследователи В. Биб и У. Бартон достигли в батисфере «Век прогресса» глубины 923 метра, а в 1949 году У. Бартон опустился на 1375 метров. Эти исследователи видели много интересного в глубинах, однако из-за огромного риска такие погружения были единичными подвигами ученых-энтузиастов.

Гидростаты для подводных наблюдений применяются и сейчас. В нашей стране для этой цели использовался гидростат ГКС-6, а затем ему на смену в 1960 году пришел «Север-1», рассчитанный на глубину до 600 метров. Он эксплуатируется и поныне Полярным научно-исследовательским институтом рыбного хозяйства и океанографии (ПИНРО). Оригинальный буксируемый гидростат, названный батипланом «Атлант-1», принадлежащий Атлантическому институту рыбного хозяйства и океанографии (Атлантниро), имеет форму планера и снабжен горизонтальными рулями и вертикальным рулем для изменения глубины и курса по желанию наблюдателя. С помощью этих гидростатов удалось получить интересные данные о жизни и поведении промысловых рыб, их реакции на различные раздражители, оценить работоспособность и выявить недостатки конструкции различных орудий лова.

В последние годы стали появляться привязные гидростаты, имеющие собственный двигатель. Таким, в частности, является японский гидростат «Куросио-1». Благодаря двигателю этот гидростат может в определенных пределах маневрировать около грунта подобно маятнику.

Однако и эти средства изучения глубин не получили широкого развития и вряд ли их число на земном шаре превышает два десятка. Причин этому несколько. Первая — все тот же психологический барьер, то есть недооценка подводных методов исследований. Вторая — сравнительная неподвижность гидростата, опущенного на тросе. Успех наблюдений здесь зависит от случайности: попадется ли в поле зрения что-либо заслуживающее внимания или нет — ведь привязной аппарат не способен плыть и искать. И третья причина — это трос или его сегодняшняя разновидность — кабель-трос, служащий для удержания аппарата, снабжения его энергией и для связи.

Многим океанологам хорошо известны неприятности, возникающие при работе с оборудованием, опущенным близко к поверхности дна на длинном тросе или кабель-тросе. Поскольку дно моря бывает обычно таким же неровным, как и любой участок суши, то оборудование, подвешенное на тросе, недолго сохранится в целости, особенно если оно при качке ударяется о скалистый грунт или волочится за судном по неровной поверхности дна. Оборудование (или сам кабель-трос) часто запутывается. Но это полбеды. Хуже, когда в случае разрыва кабеля оно теряется.

Другая опасность в том, что кабель-трос, на котором подвешено оборудование, приходится использовать и во время качки. Это создает в кабеле чрезвычайно сильные напряжения, и при определенных условиях он может разорваться.

Здесь уместно привести цифры, характеризующие так называемые гидродинамические пиковые силы, создаваемые волнением моря. Они особенно опасны во время подъема и опускания приборов и наблюдательных камер. Так, средняя величина пиковой силы засасывания при волнении 5 баллов составляет примерно 10 000 килограммов. Пиковые силы изменяются от 9000 до 18 000 килограммов, а в отдельных случаях могут достигать еще большей величины.

Затруднения часто возникают и при одновременном спуске удерживающего троса и электрического кабеля. Были случаи запутывания, и подача энергии прекращалась.

Из отчета В. Биба следует, что его батисфера ни разу не коснулась дна. Он считал, что это было бы небезопасно для кабины, разделяющей до какой-то степени колебания надводного судна. Он говорит, что ошибки в расчете длины троса при погружении на дно могут привести к тому, что излишки его соберутся на дне, трос ослабнет и может запутаться за какое-либо подводное препятствие. По этой причине батисферу опускали в средние слои океана и ни в коем случае не до самого дна. И все равно В. Биб неоднократно упоминал о подавленности, которая охватывала его в батисфере и мешала сосредоточиться для наблюдений.

Американец Р. Терри описывает случай запутывания троса, происшедший не так давно со сферой, несущей внутри фотоаппарат. Принадлежавшая Южнокалифорнийскому университету, эта сфера была названа бентографом и несколько лет успешно эксплуатировалась для фотографирования морского дна. Однажды у берегов Южной Калифорнии бентограф был спущен в одно из глубоких мест океана. Когда стали поднимать аппарат, почувствовали, что трос за что-то зацепился, исследовательское судно «Велеро» оказалось как бы на прочном якоре. После нескольких часов бесплодных стараний поднять сферу трос оборвался, похоронив дорогостоящее устройство на дне Тихого океана.

Считается, что безопасность опускаемых на тросе аппаратов значительно возрастет при использовании нейлоновых канатов. Нейлон практически не имеет веса в воде — в этом его преимущество. Кроме того, эластичность таких канатов должна смягчать толчки. Однако возникает опасение, что из-за эластичности нейлона кабина будет прыгать вверх и вниз, как на резиновой подвеске. Несмотря на прочность, нейлон быстро истирается и легко режется; тепло, образующееся при трении, способствует его разрушению.

Японский исследователь Наочи Нноуи, работавший на «Куросио-1» в 1961 году, заявил, что операции на глубине были не только дорогостоящими, но часто и опасными, особенно в тех случаях, когда требовалось перемещать аппарат по дну со скалистым рельефом. Н. Иноуи говорит об опасности, несмотря на то, что гидростаты последних конструкций снабжены устройствами для отдачи аварийного груза и самостоятельного всплытия на поверхность.

Следующая ступень в развитии подводных наблюдательных устройств с прочным корпусом — это исследовательские подводные лодки. Они призваны решать уже качественно новую задачу: активное исследование Мирового океана во всем диапазоне глубин. Подводные лодки помогут океанологии, надежно обосновавшейся пока в двух измерениях — на поверхности моря, проложить путь в третье измерение — в глубину.

Впрочем, сама идея использования для подводных исследований специально оборудованных судов не нова. О ней говорили еще в средние века. Например, английский епископ Джон Уилкинс в книге «Математическая магия», опубликованной в 1648 году, описывает огромный подводный корабль, который «окажет неописуемую пользу для подводного исследования». «Я подразумеваю не только сокровища погибших кораблей, — пишет Уилкинс, — но и те многообразные естественные богатства, которые находятся в глубинах морей и которые гораздо легче найти и извлечь со дна моря с помощью указанного корабля, чем обычным способом, ныряя с лодки». И наконец: «Произведенные наблюдения будут записаны, а затем, если это окажется необходимым, напечатаны. Многочисленные семьи смогут проводить всю свою жизнь на подводном корабле; дети их появятся на свет и даже вырастут, не зная, что такое земля, до того дня, когда они, обнаружив мир, существующий над водой, будут изумлены до глубины души».

Мечты о создании подводных исследовательских кораблей сменяли одна другую. Но обратимся к сегодняшнему дню, когда они, наконец, начали воплощаться в действительность.