Открывая тайны океана

В несено в книгу рекордов Гиннеса

24 января 1981 г. был поднят флаг СССР и вымпел АН СССР на новом НИС «Академик Мстислав Келдыш», построенном для АН СССР на верфи «Холлминг» в финском городе Раума. Это судно, как и суда типа «Академик Курчатов», предназначено для проведения комплексных океанологических исследований.

Но ведь между датами вступления в состав исследовательского флота обоих судов прошло 15 лет. Поэтому они существенно отличались по уровню научного оборудования. Более того, на новом НИС был создан уникальный автоматизированный комплекс сбора и обработки научной информации, связывающий в единую стройную систему процессы измерения, регистрации, накопления и обработки значений параметров, определяющих состояние водных масс и их взаимодействие с атмосферой.

Этот уникальный комплекс был разработан в результате творческого содружества советских и финских специалистов. Уже первые экспедиционные рейсы судна подтвердили высокую эффективность применения этого комплекса для изучения океана.

НИС «Академик Мстислав Келдыш» носит на борту имя президента АН СССР в 1961–1978 гг., трижды Героя Социалистического Труда, видного ученого академика Мстислава Всеволодовича Келдыша (1911–1978). На протяжении многих лет он активно содействовал развитию советских океанологических исследований.

Академик М. В. Келдыш являлся выдающимся ученым в области математики, аэрогидродинамики, теории колебаний. Он внес значительный вклад в разработку ряда актуальных вопросов развития авиационной, космической и атомной техники, в развитие вычислительной и машинной математики в СССР. Это вполне закономерно, что именно НИС с новым уникальным автоматизированным комплексом накопления и обработки научных данных с помощью ЭВМ названо его именем.

Строительство этого уникального судна – наглядный пример тесной кооперации финских судостроителей с советскими промышленными объединениями, выгодной для обеих сторон. Многое из состава радионавигационного и другого оборудования на судне советского производства и поставлено финской фирме – строителю судна в счет взаимных межгосударственных поставок промышленной продукции и сырья.

С самого начала постройки судно вызывало неослабевающий интерес в кругах судостроителей многих стран, в первую очередь из-за уникальности научного комплекса, устанавливаемого на судне, а также мер по обеспечению высокой точности измерений океанологических параметров и отбора проб. Что особо привлекало внимание, так это меры для максимального устранения помех, создаваемых качкой, вибрацией и шумами при работе судовых механизмов и устройств.

Район плавания НИС включает всю акваторию Мирового океана за исключением ледовых районов Арктики и Антарктики. Мореходные качества судна подверглись суровой проверке во время, возвращения из третьего экспедиционного рейса в 1982 г. Судно в течение многих дней находилось в зоне 10-балльного шторма и успешно выдержало штормовое испытание.

Научный комплекс судна не имеет мировых аналогов. Он состоит из 17 отлично оборудованных лабораторий для работы 65 научных сотрудников и автоматизированной системы непрерывного замера значений характеристик водных масс и атмосферы над ними. По тематике проводимых исследований судно практически не имеет ограничений, так как оборудовано необходимыми приборами и устройствами для изучения физических, химических, биологических процессов и явлений в океане и атмосфере, а также для изучения строения дна океана.

Судно снабжено различными зондами, включающими датчики температуры, глубины, электропроводности, количества растворенного кислорода, концентрации водородных ионов (pH), мутности.

При погружении зонда в глубины океана результаты измерений в заданном интервале времени передаются по кабелю на судно и записываются в цифровом блоке записи на магнитную ленту. Сам блок расположен в гидрологической лаборатории. Затем через лабораторную ЭВМ данные передаются в вычислительный центр (ВЦ). Там же в гидрологической лаборатории установлен лабораторный солемер для автоматического анализа проб воды. А данные анализов через лабораторную ЭВМ можно передавать в ВЦ.

Поражает работа автоанализатора в гидрохимической лаборатории. Прибор автоматически определяет содержание в пробах морской воды нитратов, нитритов, сульфидов и ряда других соединений. И опять система предусматривает передачу данных анализов в ВЦ.

В комплекте научного оборудования имеется система буксируемого насоса с датчиками для автоматического сбора данных по параметрам поверхностного слоя воды. Замеренные данные выводятся на дисплей в гидрохимической лаборатории, а затем через лабораторную ЭВМ могут быть переданы в ВЦ. Эти же данные с помощью цифрового блока записи могут быть занесены на магнитную ленту.

Помимо штатных судовых лабораторий, на судне имеются 4 съемные контейнерные лаборатории. Они в случае необходимости устанавливаются на палубе надстройки и оснащаются оборудованием в зависимости от характера планируемых исследований. Контейнерные лаборатории могут быть по желанию ученых легко сняты и заменены другими с измененным составом научного оборудования.

Но самым удивительным и примечательным в составе научного комплекса является многоуровневая система автоматизированного сбора, распределения, обработки и хранения данных научных исследований, включающая 12 мини– и специализированных микро-ЭВМ. Она объединяет в единое целое разнообразные измерительные и аналитические приборы в лабораториях, линии связи и центральный комплекс ЭВМ в судовом ВЦ.

Интересно, что судно после вступления в строй было занесено в «Книгу рекордов Гиннесса». В этой книге наряду с самыми эксцентричными рекордами типа «наибольшая продолжительность путешествия на руках при положении путешественника вниз головой» фиксируются и технические достижения. Так, в 1981 г. НИС «Академик Мстислав Келдыш» считалось крупнейшим в мире плавучим центром автоматизированной обработки данных и по этому поводу было занесено в «Книгу рекордов».

Как же функционирует эта система? Вначале результаты измерений параметров и данные анализов по линиям связи поступают в лабораторные ЭВМ. Оттуда после предварительной обработки данные передаются в ВЦ. Там информация, поступающая из разных точек, собирается, и ее массивы записываются на магнитных лентах.

Последующая обработка информации производится либо сразу в ВЦ, либо позднее на берегу. Сама запись идет в международной стандартной форме, поэтому обмен результатами исследований с другими советскими и иностранными исследовательскими организациями максимально облегчен.

Лабораторные ЭВМ, установленные в основных семи лабораториях, представляют собой настольные образцы микро-ЭВМ, оснащенные дисплеем, клавиатурой для ввода исходных данных, а также памятью на гибких магнитных дисках. К ним подключено печатающее выводное устройство и графопостроитель.

Гибкость их использования необычайна. Во-первых, ученые имеют возможность работать на них как на автономных ЭВМ и решать определенные локальные научные задачи по индивидуальным программам. Для этого каждая лабораторная ЭВМ снабжена индивидуальной библиотекой программ по обработке и анализу собранных научных данных (исходя из профиля лаборатории) и вывода их в случае необходимости на графопостроитель.

Второй режим предусматривает использование лабораторных ЭВМ в качестве разнесенных терминалов (оконечцых составных частей) ВЦ. Для этой цели разработаны специальные программы, позволяющие использовать вычислительные средства ВЦ из лабораторий. В свою очередь, ВЦ имеет возможность задействовать мощности лабораторных ЭВМ в интересах решения общей задачи.

И наконец, в третьем режиме лабораторные ЭВМ используются для автоматизации процесса сбора, накопления и обработки результатов измерений в реальном масштабе времени. При этом массивы данных фиксируются на гибких дисках или передаются в ВЦ. Одновременно массивы данных от лабораторных ЭВМ можно вывести на дисплей, печатающее устройство и на графопостроитель, выдающий графики и схемы.

На судне установлена автоматизированная навигационная система, основой которой является навигационная ЭВМ. Что же она умеет делать? Очень многое. Навигационная ЭВМ оценивает и анализирует данные о курсе скорости судна, поступающие от судового гирокомпаса и лага, а также радиосигналы от навигационных ИСЗ и береговых радионавигационных систем. В результате анализа определяется местонахождение судна, причем параметры точки, где находится судно в данный момент, высвечиваются на видеомониторах, расположенных в рулевой и штурманской рубках, в ряде лабораторий и в других местах.

При необходимости данные о местоположении судна автоматически печатаются на специальных бланках и передаются в ВЦ.

Затем навигационная ЭВМ обеспечивает автоматическое вычерчивание маршрута движения судна на навигационных картах. И наконец, эта же ЭВМ может управлять автоматическим удержанием судна на курсе при его движении по определенным исследовательским линиям. Так, можно проводить автоматическое удержание судна на курсе при плавании по дуге большого круга, отрезок которой является кратчайшим расстоянием между географическими пунктами.

По заранее разработанной программе навигационная ЭВМ обеспечит автоматический переход судна с одного исследовательского маршрута на другой, выдавая команды на руль для поворота в намеченных программой точках.

Мозговым центром всей системы автоматизированной обработки данных на судне является ВЦ. Именно туда по линиям связи стекаются все многочисленные данные от лабораторных ЭВМ, навигационной системы, автоматический метеостанции, исследовательских эхолотов. В ВЦ установлены две мини-ЭВМ, которые называются «ЭВМ регистрации данных» и «ЭВМ обработки данных». Сами названия определяют их основное назначение, хотя обе центральные ЭВМ полностью взаимозаменяемы. К ним подключены блоки дисковой памяти, устройства с магнитными лентами, где записаны массивы данных, печатающие вводно-выводные устройства, видеомониторы и многое, многое другое.

ЭВМ регистрации данных по специальной программе может регистрировать данные в реальном масштабе времени, поступающие от нескольких измерительных комплексов непосредственно либо через лабораторные ЭВМ.

Все результаты измерений при регистрации объединяются в массивы стандартного формата и, что особенно ценно, автоматически снабжаются заголовками, которые включают сведения о дате, времени, местонахождении судна в момент проведения измерений, а также метеоусловия в это время. После этого происходит автоматическая перезапись массива на магнитные ленты.

Все заложенные в память ЭВМ измеренные значения параметров водных масс и анализов проб составляют базу данных. Каждый параметр имеет свой алфавитно-цифровой код, каждый заголовок – свой индекс, кодируются также обозначения экспериментов, к которым относится тот или иной массив информации.

Вся эта подробная кодификация позволяет по специальной программе запроса разыскать в памяти ЭВМ и извлечь оттуда те или иные сведения по определенному научному направлению. Значит, ученые имеют возможность в любой момент получить необходимые данные по проведению экспериментов, причем не просто набор данных в заданном научном разрезе, а обработанные данные в соответствии с программами, имеющимися в судовой библиотеке программ, если нужно, то в виде графиков, схем, контурных карт.

Для этого к ЭВМ подключены специальные самописцы. Работе картопостроителя помогает устройство оцифровки. С его помощью с карт и различных схем можно автоматически считывать значения координат опорных точек и записывать их в массив данных. А в последующем по другой программе можно вывести эти данные на графопостроитель и вновь построить контурные карты и схемы.

Надо прямо сказать, что наличие системы автоматизированного сбора и обработки данных с помощью ЭВМ позволило вывести исследования океана на новую ступень, а ученым выявить новые закономерности, определяющие изменения во времени сложной физической системы под названием «океан – атмосфера».

Океан и тайны эволюции биосферы

Многие загадки океана были раскрыты учеными с помощью подводных аппаратов (ПА). Поэтому на НИС «Академик Мстислав Келдыш» также установили ангар и спуско-подъемное устройство для ПА. Вначале на судне разместили обитаемый исследовательский ПА «Пайсис», способный погружаться на глубину до 2000 м. Эти отличные ПА освоены советскими учеными из Института океанологии АН СССР и успешно используются для проведения исследований во многих районах Мирового океана.

ПА «Пайсис» имеет водоизмещение всего 11,3 т, а длину – 6 м. Гребной электродвигатель, получающий электропитание от аккумуляторной батареи, обеспечивает дальность плавания около 10 миль при скорости до 2 узлов. Экипаж ПА состоит из двух пилотов-гидронавтов и гидронавта-наблюдателя. Система жизнеобеспечения ПА позволяет экипажу работать непрерывно в течение трех суток.

Как же экипаж ПА определяет свой курс, как ориентируется в толще вод на океанских глубинах? Работа ПА на глубине обеспечивается оригинальной гидроакустической системой ориентирования и локальной навигации. Эта система позволяет определять положение ПА относительно донных акустических маяков, которые устанавливаются в борта НИС – носителя ПА перед началом работ. Точность определения места с ее помощью – несколько метров при дальности действия до 4 км.

В состав системы входят установленные на ПА приемное, передающее и регистрирующее устройство, а также специализированная микро-ЭВМ, которая вычисляет по данным запросов и ответов донных маяков расстояние до каждого из них, а также направление на каждый маяк.

Вычисленные расстояния высвечиваются на электронно-лучевом индикаторе, на котором в виде светящихся точек видны маяки, а рядом с ними светятся цифры, обозначающие номер маяка и расстояние до него. Местонахождение ПА обозначается светящимся треугольником, а квадратом – цель, к которой он движется.

Второй комплект микро-ЭВМ устанавливается на борту. судна-носителя ПА. Данные от нее вводятся в ЭВМ ВЦ, и оттуда результаты вычислений поступают на графопостроитель, где отображается маршрут движения ПА и по которому руководитель погружения следит за работой гидронавтов.

ПА «Пайсис» снабжен системой подводного акустического телефона. Кроме использования в обычном разговорном режиме, она применяется также для пеленгования: при определении направления на ПА с борта судна – с помощью направленного гидрофона, установленного на судне; при определении направления на судно-носитель из ПА – с помощью установленной на нем направленной акустической антенны. Так же используется эта система при поиске одним ПА другого в аварийной ситуации.

«Пайсис» оборудован разнообразной научной аппаратурой для изучения океана: датчиками скорости течения, температуры, электропроводности морской воды, глубины, скорости распространения звуковых волн в воде, датчиком содержания растворенного кислорода, Автоматизированная система сбора океанологических данных периодически опрашивает все датчики и записывает полученные значения параметров на видеомагнитофон. Одновременно фиксируется видеоизображение поступающее от подводной камеры, установленной на корпусе ПА.

ПА снабжен гидролокатором бокового обзора и приемным устройством сейсмопрофилографа, которое фиксирует акустические колебания и позволяет получить разрез осадочных отложений на глубину 200 м от поверхности дна, причем выделяются неоднородности размером не менее 300 мм.

Все видеомагнитофонные записи, сделанные на ПА при проведении геофизических и гидрофизических исследований, после подъема ПА на поверхность вводятся в ЭВМ ВЦ судна-носителя и там обрабатываются с выдачей результатов либо на цифропечатающее устройство, либо на графопостроитель, либо на ленточный самописец.

ПА оборудован поворотным устройством, на котором установлена фотокамера с осветительными приборами, включаемая в работу гидронавтами. И наконец, при помощи манипулятора гидронавты могут доставлять на поверхность образцы пород и биологические пробы.

Как видим, исследовательские возможности ПА велики и многообразны, что и подтвердилось при многочисленных их погружениях в океане.

Комплекс ПА «Пайсис» является исключительно сложным. Безаварийная его эксплуатация требует от пилотов-гидронавтов, инженеров и техников, участвующих в подготовке его к погружению, высокой компетентности и ответственности. Отсюда и особые требования к личному составу, выполняющему на судне-носителе контрольно-регулировочные операции.

Для них выделяют отдельные помещения, где проводится осмотр и техническое обслуживание демонтированных с ПА агрегатов, а также выполняются сложные и ответственные работы по подготовке оборудования ПА к работе в холодных (а иногда и горячих, как увидим дальше) глубинах океана.

НИС «Академик Мстислав Келдыш», на котором неоднократно базировался «Пайсис», принадлежит Институту океанологии АН СССР и приписано к порту Калининград. За время нахрждения в строю судно побывало на просторах Атлантического, Индийского и Тихого океанов, участвовало в нескольких международных экспедициях и полигонных исследованиях.

В 1984 г. во время девятого экспедиционного рейса НИС «Академик Мстислав Келдыш» советские ученые, выполняя обширную программу исследований, много внимания уделили изучению необычных и загадочных геологических объектов – гайотов – плосковершинных подводных гор в Тихом океане. Был открыт неизвестный ранее гайот, получивший название ИОАН (Институт океанологии АН). Для проведения исследований 23 раза уходили на глубину базирующиеся на судне два ПА «Пайсис».

«Когда мы опускались на аппарате в первый раз, – рассказывал заместитель начальника экспедиции, один из первых советских гидронавтов, кандидат технических наук Александр Моисеевич Подражанский, – нам открылась суровая, фантастическая картина океанского дна, покрытого черными, железомарганцевыми пластами. Естественно, никаких растений. Очень мало животных – губки, морские звезды… Вообще самое острое ощущение – это подход к грунту. Аппарат опускается медленно, тысячу метров преодолевает примерно за 50 мин. Уже на глубине 500 м тьма становится абсолютной, не ощущается движения – ты как будто паришь, теряется представление о ходе времени. И поэтому все чувства напряжены, ждешь, когда же наконец прожекторы высветят в однообразной толще воды железную твердь. Сколько бы ни опускался, это ощущение всегда будет самым ярким.

Аппараты у нас надежные… Могут вести активную работу в течение 10–12 ч. Неожиданностей у нас с ними не было, если не считать одной – на подводном хребте Муссау. Сильное природное течение кинуло нас на стену, вышел из строя один из двигателей. Пришлось всплывать.

Впервые мы погружались одновременно на двух аппаратах. Благодаря этому исследования велись более интенсивно. Теле– и фотокамеры работали прекрасно, а о ловкости манипуляторов можно судить хотя бы по тому факту, что, случалось, умудрялись поймать ими рыбу».

Начальник экспедиции в этом рейсе доктор физико-математических наук Олег Георгиевич Сорохтин поделился своими мыслями о происхождении гайотов, которые образовались примерно около 100 млн. лет назад, в середине мелового периода, за счет разрушения вулканических островов и последующего их опускания ниже уровня Мирового океана. На вершинах многих из этих гор имелись рифовые постройки типа тех, которые существуют сегодня на атоллах, и в раннем и среднем мелу какое-то время эти острова существовали сначала в виде вулканических островов, затем атоллов.

В дальнейшем, по мнению ученого, там произошла экологическая катастрофа. Наступление моря и широкое распространение микрофауны посадило кораллы на голодный паек. Из-за нехватки карбоната кальция тонкие веточки кораллов разошлись и погибли. За счет прогибания океанского дна острова скрылись под водой. Ныне их вершины скрыты в непроглядной мгле на глубине порядка полутора километров.

Ученый вспоминал позднее: «Я считаю, что успех нашего рейса полностью определяется прежде всего успехом погружений на двух ПА «Пайсис». С их помощью мы могли спускаться на вершины и на склоны подводных гор, видеть их собственными глазами, брать образцы при помощи манипулятора ПА, описывать, то есть применять всю ту методику и те способы исследований, к которым геологи привыкли на суше…

Еще мы изучили рифт Таджура в Аденском заливе. Эта структура относится к зонам, где происходит раз-движение океанского дна и образование новой коры. Там продолжили исследования, начатые в седьмом рейсе экспедицией под руководством члена-корреспондента АН СССР А. П. Лисицина. Наши предшественники обнаружили тут проявления гидротермальной деятельности и гору, которую назвали Марганцевой. Первые данные указывают, что она покрыта железомарганцевыми корками – полезными ископаемыми будущего, спрятанными Землей в океане, как в кладовой!»

Анализ научных материалов, собранных в этом рейсе, помог О. Г. Сорохтину и доктору геолого-минералогических наук А. М. Городницкому, занимавшемуся подводными горами более 20 лет, обосновать гипотезу гибели кораллов 100 млн. лет назад, приведшую к образованию гайотов.

Происходившее в то время увеличение зеркала водной поверхности Земли вызвало общее потепление. Особенно хорошо прогревались и освещались многочисленные мелководья в тропической зоне. Сильное, непрерывное испарение на большой площади мелководья можно сравнить с мощнейшим насосом, выкачивавшим воду из глубин океана. На мелководье росла концентрация солей, растворенных в морской воде, в том числе и соединений кальция.

Морские организмы быстро поглощали этот кальций, а в центральных областях океана, откуда «насос» качал воду, создавался хронический недостаток соединений кальция. Поэтому кораллы, населявшие вершины погружавшихся вулканических островов, погибли, что и привело к образованию гайотов. Так, в результате исследований, проведенных с борта НИС «Академик Мстислав Келдыш», оказалась близкой к разгадке еще одна тайна океанских глубин.

Более того, догадка о причинах гибели кораллов в меловой период позволила ученым попытаться разобраться с влиянием на флору и фауну океана более раннего грандиозного затопления суши в кембрийскую эпоху (570–500 млн. лет назад).

Установлено, что для географии суши в кембрии, как и в меловой период, характерна большая протяженность прибрежных мелководных районов с множеством заливов, бухт, лагун. Схожи и климаты этих эпох: кембрия и мелового периода. Обе эпохи характеризуются значительным потеплением.

Следовательно, в этот геологический период шло сильное испарение воды на мелководье и параллельно увеличивалась там концентрация солей. Значит, и в кембрии работал природный «насос», перекачивавший воду из океана к побережью.

Но в то время среди обитателей шельфа не было еще активных потребителей кальция. Наоборот, многие мягкотелые организмы докембрииского происхождения не смогли выжить при изменении природных условий в прибрежных районах.

Одновременно в ходе эволюции появились живые существа, способные поглощать избыток кальция в воде за счет оснащения тела раковинами, скелетом и панцирем. Скелеты некоторых животных той поры напоминают как бы пропитанные известью ткани. Типичные представители фауны кембрия – трилобиты – имели хитиновый панцирь, на треть состоящий из извести и фосфата кальция.

Л. Юдасин, писавший об исследованиях О. Г. Сорохтина и А. М. Городницкого, отмечает: «Кембрий еще называют фосфоритовой эпохой, потому что он подарил нам крупнейшие месторождения этой горной породы». Ее находят там, где когда-то были мелководья: в Казахстане, Сибири, Китае.

Но ведь фосфорит – содружество фосфора и кальция. Как они оказались рядом именно в шельфовой зоне?

Ветры с суши отгоняли от берега в этих акваториях поверхностные слои. На их место из глубин океана поднимались воды, богатые фосфором. Это явление называют апвеллингом. Оно тем более распространено на Земле, чем обширнее шельфовые зоны. У фосфора есть особенность: находясь в растворе, он постоянно готов соединиться с кальцием, чтобы выпасть в осадок. На больших глубинах в океане этого не происходит, мешает присутствие углекислоты. Поэтому там накапливается много фосфора. Иное дело на мелководье. Когда туда начинает поступать сильный приток глубинных вод, происходит встреча двух элементов, находящихся в изобилии. Выпадение осадка и образование залежей фосфоритов становится закономерным.

То, что кембрий богат мощными пластами фосфоритов, еще раз подтверждает: в тогдашних шельфовых водах была высокая концентрация кальция, благодаря чему при глубоких генетических изменениях у организмов и мог совершиться один из самых крупных актов в развитии жизни на Земле – появление первых скелетов, панцирей и раковин».

В 1986 г. НИС «Академик Мстислав Келдыш» совершило 12-й рейс продолжительностью более 4 месяцев. В этот раз главной целью ученых было изучение вулканически активных участков Срединного хребта северовосточной части Тихого океана. Работы проводились в основном в двух районах, доступных для ПА «Пайсис», которые совершили 48 погружений на глубину, – в Калифорнийском заливе и на подводном хребте Хуан де Фука (северная оконечность Восточно-Тихоокеанского поднятия).

Особо интересными были исследования в Калифорнийском заливе, где вместе с советскими учеными работали три мексиканских исследователя. Руководитель экспедиции – заведующий геолого-геофизической секцией Института океанологии АН СССР член-корреспондент АН СССР Александр Петрович Лисицин вспоминал уже в Москве после возвращения из экспедиции: «На двух ПА «Пайсис» параллельными курсами мы шли по рифтовой долине впадины Гуаймос, что находится в Калифорнийском заливе. Перед нами появились раскаленные базальтовые лавы, в них циркулировала вода. И так продолжается сотни тысяч лет. Вода выщелачивает металлы из базальтов и вырывается на поверхность горячими источниками. Возле них накапливаются руды цинка, меди, свинца и других металлов.

Аппараты зависали над дном океана всего в десятке метров от него. А выше простиралась двухкилометровая толща воды».

Ученые наблюдали на дне причудливую картину. Из геотермальных источников изливались горячие растворы (температура которых достигает 350 °C), насыщенные соединениями цветных металлов, железа с серой. Было установлено, что отложение сернистых соединений идет во многих местах Серединного хребта.

Вблизи таких источников проживают не так давно обнаруженные живые существа – вестимитиферы. Внешне они похожи на белые гибкие трубки длиной до 2 м и диаметром 4–5 см. Эти существа не имеют рта и органов пищеварения. В их клетках обитают серобактерии, которые усваивают сернистых соединения и синтезируют органическое вещество. За счет этого вещества и живут вестимитиферы уже десятки миллионов лет.

В связи с открытием в глубинах океана новых видов бактерий произошла любопытная история. В 1983 г. с сенсационным заявлением выступили американские геохимики из Массачусетского технологического института. Они сообщили, что на глубине 2600 м у гребня Восточно-Тихоокеанского поднятия ими обнаружены бактерии, которые живут и активно размножаются в горячих источниках при температуре 250 °C.

Затем появились сообщения, что некоторые из этих бактерий якобы живут и размножаются в автоклаве при давлении 265 ат и температуре 150–250 °C. А ведь всегда считалось, что бактерии в воде погибают, если ее нагреть до температуры 90 – 100 °C.

Появились сообщения, что извлеченные со дна бактерии были тщательно изучены. Американцы сообщили, что состоят они в принципе из тех же веществ, из которых сформировано все живое: наследственная информация хранится в ДНК, протоплазма состоит из белков, и усваивают они якобы химические вещества, выделяемые из термальных источников на дне океана.

Даже сообщалось, что при температуре ниже 80 °C эти бактерии якобы прекращают размножение и что особенностью их является наличие в молекулах белков в большом количестве таких аминокислот, которые отсутствуют у всех других живых организмов Земли.

Но в 1984 г. в журнале «Nature» появилась работа американского ученого Р. Уайта. Он доказывал, что при температуре 250 °C белки и нуклеиновые кислоты функционировать не могут. Не могут потому, что при такой температуре рвутся химические связи, соединяющие нуклеотиды в молекулах ДНК и РНК и аминокислоты в белковых цепочках.

Тогда что же обнаружили американские ученые и глубинах океана? Пока многие ученые считают, что это были капельки коацерватов – продуктов тепловой денатурации белков и нуклеиновых кислот. Видимо, поэтому и приняли их некоторые ученые за новые аминокислоты, которые отсутствуют у других живых организмов.

Безусловно, крайне заманчиво было бы обнаружить в глубинах океана живые организмы, способные существовать при высоких температурах. Это было бы одним из выдающихся открытий, связанных с изучением океана. Будем ждать результатов новых погружений ПА в глубины вод.

Вернемся к нашим гидронавтам. В Калифорнийском заливе ПА обнаружили самые крупные из известных скопления сульфидных руд. Это грандиозные сооружения – причудливые башни в десятки метров высотой. Снаружи они плотно укутаны «живым одеялом» – живыми организмами. Из вершин башен бьют струи горячего раствора, «как из труб огромного парохода», валит мощный столб рудного дыма высотой 100–150 м. Такие природные образования назвали «черными курильщиками». Их происхождение связано с тем, что выходящие на поверхность рудоносные образования смешиваются с холодной морской водой, а в результате образуются мельчайшие твердые частицы минералов с высоким содержанием металла.

Александр Петрович рассказал, что содержание взвешенных частиц в дыме «черных курильщиков» достигает 200 мг/л воды. Это довольно высокая концентрация рудного вещества. Исходя из этого около 150 вагонов руды ежегодно поставляется с гидротермами на дно Калифорнийского залива. И это продолжается миллионы лет.

В том же районе гидронавты ПА «Пайсис» обнаружили на большой глубине газовые выбросы. Они поднимаются над дном на– высоту до 1000 м. Определен состав этих выбросов – метан и гелий. Видимо, район перспективен в части месторождений нефти. Рыхлые осадки на дне залива, богатые органическим веществом, под действием господствующих здесь высоких температур быстро перерабатываются в нефть и газ. Взятые там пробы руд были настолько пропитаны органическими соединениями, свойственными нефти, что загорались от огонька спички и горели дымным пламенем.

Александр Петрович рассказал далее: «Наш подход к изучению океанских сульфидов – комплексный подход – оказался совершенно оригинальным, такими методами не работают ни американцы, ни французы. Они обычно проводят исследования на мелких судах и в несколько приемов. Проведут, к примеру, геофизические исследования – возвращаются для обработки материала, сделают геохимические измерения – и снова перерыв.

Для нас такой стиль морских исследований неприемлем, потому что, как правило, в район работ нужно идти месяц, да месяц обратно. Сама жизнь заставляет оперативно организовывать работу, тут же на месте проводится анализ собранных материалов и наблюдений. На «Академике Мстиславе Келдыше», имеющем самую мощную в мире судовую ЭВМ, созданы прекрасные условия для оперативной работы.

В последней экспедиции мы многому научились, приобрели хороший опыт в поисках гидротерм и сульфидов, обработали данные наблюдений 15 разнообразных приборов. Среди них – приборы, примененные впервые в мировой практике океанологических исследований. Например, лазерный анализатор, в состав которого входят четыре лазерных прибора, он позволяет определить в пробах ничтожные концентрации благородных металлов.

В Сан-Франциско, куда наше судно заходило в ходе рейса, мы принимали на борту американских ученых. Они назвали наш корабль ультрасовременным и дали высокую оценку нашим методам изучения сульфидов. Профессора Станфордского университета и специалисты Геологической службы США с огорчением признали, что они работать в море такими крупными экспедициями пока не могут. Выразили пожелание вести совместные исследования».

Видный морской геолог настроен оптимистически: «Мы сделали лишь первые шаги в доселе неведомый мир глубин, – отметил он. – Будет и второй этап – разведка. Придет время, когда человек откроет кладовые океана и научится пользоваться его богатствами разумно, не причиняя природе ущерба».

В конце 1987 г. вошли в строй новые ПА – «Мир-1» и «Мир-2». Построенный с учетом новейших достижений науки и техники глубоководный исследовательский аппарат «Мир» создан совместными усилиями советских и финских специалистов. Разработку технического задания и руководство испытаниями взяли на себя специалисты АН СССР, а проектирование и изготовление самих аппаратов выполнила финская фирма «Раума-Репола».

Один из создателей этого ПА доктор технических наук И. Е. Михальцев рассказал: «Перед учеными стояла задача – создать глубоководный автономный аппарат, способный полностью обеспечить проведение геологических, физических, биологических и химических исследований в океане. Это значит, что аппарат должен быть оборудован манипуляторами, системами связи, фото– и киноустановками, обладать большим запасом хода, обеспечивать комфортные условия для ученых на его борту. Поскольку практически 99 % площади Мирового океана имеют глубины до 6000 м, глубина максимального погружения может быть именно такой».

Испытания новых ПА «Мир» состоялись в декабре 1987 г. на НИС «Академик Мстислав Келдыш» в Атлантическом океане. 13 декабря ПА «Мир-1» с экипажем в составе И. Е. Михальцев – руководитель испытаний, пилоты А. М. Сагалевич (Институт океанологии АН СССР) и представитель финской фирмы «Раума-Репола» Пекко Лааксо пошел на погружение на предельную глубину. Результаты превзошли ожидание, во время испытательного 12-часового погружения были превышены расчетные характеристики: «Мир-1» погрузился на 6170 м. На следующий день тот же экипаж на ПА «Мир-2» достиг глубины 6120 м.

Надежно работали все механизмы и аппаратура, установленные как внутри обитаемого отсека – двухметрового стального шара, так и снаружи на проницаемом легком корпусе аппарата. Были проверены в работе на предельной глубине обе системы ультразвуковой связи с поверхностью на каждом аппарате, телевизионные установки, широкоформатные фотостереоаппараты. Манипулятор ПА «Мир» имеет семь степеней свободы, то есть сего помощью оператор может, изгибая и поворачивая «искусственную руку», доставать из самых недоступных мест образцы породы и биообъекты массой до 80 кг.

ПА «Мир» может передвигаться на глубине со скоростью до пяти узлов. Экипаж состоит из трех человек: двух пилотов и одного наблюдателя – научного сотрудника. Запасы кислорода рассчитаны на 216 человеко-часов подводной работы, то есть три человека могут находиться в автономном плавании трое суток, а при необходимости выполнения длительных экспериментов продолжительность пребывания может быть увеличена до 10 суток.

ПА «Мир» легко маневрирует по горизонтали и по вертикали. Короче говоря, это своеобразная маленькая подводная лодка массой 18 т, которая может выполнять разнообразные научные исследования.

Вновь слово И. Е. Михальцеву. «Мы получили уникальную возможность для исследования океана… Само название «Мир» символично – все наши исследования ведутся с грифом «СН» – «совершенно несекретно», и мы готовы к сотрудничеству в мирных целях с учеными любой страны».

В феврале 1988 г. НИС «Академик Мстислав Келдыш» вышел из Калининграда в рейс с ПА «Мир-1» и «Мир-2» на борту, но уже не в испытательный, а исследовательский рейс. Основу научной программы экспедиции составили геолого-геофизические исследования в Атлантическом океане. Возглавил экспедицию неутомимый исследователь член-корреспондент АН СССР А. П. Лисицин.

Почему же на этот раз исследования проводились в Атлантике? Еще совсем недавно ученые относили к самым перспективным рудоносным районам в океане именно области срединных подводных хребтов, где выше скорости раздвижения морского дна. Но последующие исследования позволили отнести, к участкам с активными гидротермами и те районы, где скорости раздвижения значительно меньше.

Экспедиция направилась именно в один из таких районов на атлантическом полигоне, расположенном на 26° северной широты, где Трансатлантический геотраверз пересекается с Срединно-Атлантическим хребтом.

Погружения ПА «Мир» позволили установить, что атлантические «черные курильщики» отличаются от тихоокеанских прежде всего размерами. Они гораздо крупнее, чем в Тихом океане и представляют собой огромные, похожие на вулканы усеченные конусы до 70 м в высоту с диаметром основания около 200 м. В такой сульфидной горе миллионы тонн руды. Ученые обнаружили в этом районе кроме действующих гидротерм и давно потухшие. Удалось установить, что время образования каждой такой неактивной гидротермы около 10 тыс. лет. Но возраст океанической коры составляет в ряде районов до 150 млн. «лет, поэтому ясно, что за этот период могло образоваться громадное количество потухших «курильщиков». Следовательно, запасы сульфидных руд на дне океана значительно больше, чем предполагалось ранее.

Исследования ученых подтвердили, что прежние модели рудообразования в океане неверны. Самое главное – размеры перспективных на сульфиды районов Мирового океана увеличились вдвое. Если раньше считали, что они занимают по протяженности 30–40 тыс. км подводных срединных хребтов, то, по данным экспедиции, теперь эта цифра почти удвоилась – 80 тыс. км.

Интересно, что фауна атлантических гидротерм отличается от тихоокеанских и состоит в основном из мелких ракообразных. Ученые предполагают, что сравнительная бедность фауны на атлантических «курильщиках» объясняется значительно меньшим наличием сероводорода, без которого не могут существовать вестимитиферы и другие уникальные представители подводной фауны.

Сульфидные руды океана – это огромный резерв для человечества на будущее. Исследования показали, что запасы сульфидных руд в океане по крайней мере в тысячу раз, если не больше, превышают прежние оценки.

Почти трехмесячный рейс НИС «Академик Мстислав Келдыш» в Атлантику был исключительно напряженным. Во время погружений на ПА «Мир» ученые имели возможность определить не только химический состав воды и взвешенных в ней частиц, но и характеристики руд и донных осадков, содержание радиоактивных элементов, исследовать микрофлору и микрофауну осадков, оценивать их возраст методами абсолютной геохронологии и биостратиграфии. Эти исследования наглядно продемонстрировали преимущества новых ПА.

Вся страна вновь заговорила о ПА «Мир» в июне 1989 г., когда они были использованы для обследования затонувшей атомной подводной лодки «Комсомолец» в Норвежском море. Аппараты были доставлены туда на борту НИС «Академик Мстислав Келдыш». Район поиска был оборудован системой донных акустических маяков-ответчиков, а затем начались погружения ПА «Мир». Первым на ПА «Мир-1» направился в глубину моря экипаж в составе И. Михальцева, Д. Васильева и А. Сагалевича. Когда ПА опустился на 50 м, солнечный свет полностью пропал, экипаж включил прожектор, и ПА со скоростью 30 м/мин продолжил погружение. Поиск продолжался 11 ч, но лодку обнаружить не удалось.

Затем в воду погрузился ПА «Мир-2», в экипаж которого входили Е. Черняев, М. Фалин и Н. Шаков. На этот раз удалось обнаружить затонувшую подлодку. Определить сразу, как она лежит, было трудно, поскольку увидеть что-либо можно было лишь на расстоянии не более 3 м. ПА «Мир» осторожно двигался вдоль лодки. Сильное течение относило аппарат прямо на «Комсомолец». Создалось сложное положение, но Евгений Черняев мастерски удерживал аппарат от навала. Тем временем остальные гидронавты фотографировали лодку, делали видеозапись и другие необходимые измерения.

Удалось определить, что лодка лежит на ровном киле и погрузилась в донный ил примерно на 2,5 м. Видимые разрушения были главным образом в носовой части, винты и вся кормовая часть как будто были целы. Приблизительно в 700 м от лодки гидронавты обнаружили на грунте и всплывающую спасательную камеру, которая, как известно, отделилась от лодки, всплыла на поверхность, но затем затонула. Во время девятичасового погружения ПА «Мир-2» полностью выполнил поставленную задачу. Для уточнения некоторых вопросов решено было провести третье погружение. На завершающем этапе, однако, экипажу не удалось справиться с сильным течением. ПА снесло на кормовую часть лодки, и его гребные винты получили повреждения. Гидронавты вынуждены были продолжать работу на менее мощных двигателях. После всплытия на поверхность неисправности были быстро устранены.

Страна оценила подвиг гидронавтов «Мир-1» и «Мир-2» и наградила членов экипажа орденами. Исследования глубин океана с помощью ПА «Мир» продолжаются.

Плавучий институт открыл Атлантиду?

Все началось с подводного снимка. В 1973 г. НИС «Академик Петровский», принадлежащее МГУ, работало в Атлантике. С борта судна научный сотрудник Института океанологии АН СССР В. И. Маракуев сделал серию снимков вершины подводной горы Ампер, расположенной в Атлантике недалеко от Гибралтара. Вершина горы находится на глубине всего 70 м от поверхности океана.

На некоторых из этих снимков под слоем белого песка были видны какие-то вертикальные гряды, похожие на остатки стен древнего поселения. Что было особо примечательно, так это расположение загадочных гряд почти под прямым углом друг к другу. Считается, что природное образование таких прямых углов в геологических структурах довольно редко. Сразу возник вопрос: а не искусственного ли происхождения эти гряды? Снимки попали в прессу. В ряде зарубежных газет и журналов появились сообщения о возможном обнаружении следов таинственной Атлантиды, расположенной, по словам древнегреческого философа Платона (428–348 гг. до н. э.), в Атлантическом океане и 11 тыс. лет назад в результате землетрясения погрузившейся в пучину вод «в один день и бедственную ночь».

В 1979 г. разгадать загадку горы Ампер попытались ученые на НИС «Академик Курчатов» с помощью ПА «Пайсис». Но неисправность в самом аппарате и ухудшение погоды не позволили этого сделать в тот раз.

24 января 1982 г. из Новороссийска в первый исследовательский рейс вышло новое НИС. На борту его было начертано знакомое всем имя «Витязь». Не прошло и трех лет с тех пор, как легендарный «Витязь» закончил свою тридцатилетнюю службу советской науке и завершил последний 65-й экспедиционный рейс, а на просторы Мирового океана вышел новый корабль науки, носящий это славное имя. Четвертый «Витязь» в истории русского и советского флота был построен польскими корабелами верфи им А. Барского в Щецине (ПР).

Это замечательное судно предназначено, как и НИС «Академик Мстислав Келдыш», для проведения комплексных океанологических исследований. Его возможности в этом отношении исключительно велики и разнообразны. О научных лабораториях этого плавучего института расскажем позже. Особенностью научного комплекса нового «Витязя» явилось наличие оборудования для эффективного использования ПА и водолазов.

На НИС оборудован в кормовой части ангар для ПА, где удобно производить его подготовку к спуску на глубину. Вывод ПА из ангара на палубу автоматический: сам ПА расположен на тележке, закрепленной на подъемной платформе. При нажатии кнопки пуска с помощью гидропривода раздвигаются крышки люка и подъемная платформа поднимает аппарат на верхнюю палубу. Затем он на платформе перемещается под П-образную раму, которая и выводит его за корму. Такое приспособление позволяет опускать и поднимать ПА при волнении до 5 баллов и крене судна до 5°.

В первом рейсе «Витязя» на борту судна находился обитаемый ПА «Аргус» отечественной постройки. Он рассчитан на экипаж из трех гидронавтов. Правда, вместо 100 глаз мифического стража, в честь которого назван ПА, у него было всего три иллюминатора для визуальных наблюдений и проведения кино– и фотосъемок. Есть у него и механическая рука-манипулятор для забора образцов грунта или флоры. Ее подвижность такова, что были случаи, когда рукой захватывали и неповоротливое подводное животное.

Кроме обитаемых, на «Витязе» имелся буксируемый необитаемый ПА «Звук-4м», созданный в Институте океанологии АН СССР. При буксировке на заданной глубине он позволяет осматривать и фотографировать дно. Установленный на нем гидролокатор бокового обзора дает возможность изучать рельеф дна в полосе шириной почти километр. Кроме того, на «Звуке» установлены подводный телевизор и специальная фотокамера, способная делать сотни фотографий морского дна на ходу судна.

Новый «Витязь» оборудован уникальным водолазным комплексом, предназначенным для спуска водолазов под воду в автономном водолазном снаряжении и проведении различных подводных работ и исследований на глубинах до 250 м.

Основу комплекса составляет водолазный колокол, в котором размещаются три водолаза. Колокол оборудован системой жизнеобеспечения, предназначенной для подачи водолазам кислородно-гелиевой дыхательной смеси, для подогрева самой смеси и гидрокостюмов, в которые водолазы облачены.

На судне установлена декомпрессионная камера. Именно в ней водолазы проходят декомпрессию под давлением после длительного пребывания под водой и быстрого подъема в колоколе на поверхность. В этом главное преимущество комплекса. Наличие декомпрессионной камеры и колокола, где также можно поддерживать необходимое давление, позволяет исключить медленный многочасовой подъем водолазов с глубины и проведение декомпрессии в ходе длительных остановок под водой.

В первом рейсе надлежало обстоятельно проверить и испытать все научное оборудование, включая ПА в действии. В качестве испытательных полигонов были выбраны подводные склоны острова Кипр в Средиземном море и таинственная гора Ампер, где были сделаны сенсационные снимки с борта НИС «Академик Петровский». Кроме советских, в работе участвовали болгарские и кипрские специалисты.

У берегов Кипра ученые совершили 11 спусков на «Аргусе», 10 раз погружались в колоколе водолазы. В ходе испытательных спусков была решена одна насущная проблема, которую жизнь поставила перед островной республикой. Вблизи Пафоса, одного из древнейших и живописнейших городов острова, на его южном побережье нет песчаного пляжа. А он нужен, ведь туризм на острове – одна из главных статей дохода. Хорошо бы найти песок недалеко от берега.

В районе Пафоса советские и болгарские водолазы спустились на глубину 200 м и нашли подводные залежи песка. Они оконтурили залежь, оценили качество песка, а пробы и карту бесплатно передали в геологический департамент Кипра.

Были сделаны и интересные археологические находки. Неподалеку от современного порта Пафос под водой были найдены и сфотографированы остатки древнего порта, ушедшего под воду. Там же найдены остатки древних судов и амфоры.

Испытания ПА «Звук» также прошли успешно. Ученые убедились в том, что аппарат позволяет обнаруживать выходы скал над плоской поверхностью осадочных пород, то есть выявлять выход коренных пород дна, которые больше всего интересуют геологов.

После разведки, выполненной «Звуком», к наиболее интересным объектам опускался «Аргус», а на самые-самые привлекательные для ученых участки дна опускались водолазы. Так, в первом рейсе «Витязя» было отработано последовательное использование всех технических средств для подводного геологического исследования дна. После завершения испытаний «Витязь» направился к таинственной горе Ампер.

Погода в районе горы была крайне неблагоприятной – волнение 6–7 баллов, да и до планового срока возвращения домой оставалось совсем немного. Слово участнику этого рейса доктору геолого-минералогических наук А. М. Городницкому:

«Прежде всего провели детальную съемку рельефа. На самой вершине он оказался очень сложным: на глубине около 70 м – нагромождение скал, узкие трещины. Зато немного глубже, около 100 м от поверхности, – ровная площадка большой протяженности, покрытая песком. Как и у берегов Кипра, в ход был пущен «Звук-4М» с фотопулеметом. Несколько десятков фотографий составили подробную фотопанораму вершины. И опять отчетливо видны были вертикальные узкие гряды, как бы сложенные из отдельных блоков. Может быть, все-таки не гряды, а стены?

Надо было спускаться под воду. Фотографии и телеосмотры сверху информативны в меру: посмотреть нужно не сверху, а сбоку.

Осадков на вершине горы как будто немного – черные скалы торчат повсеместно из-под ярко-белого детеритового песка. Это понятно: здесь проходит сильное Португальское течение, оно гонит океанские воды с севера на юг с приличной скоростью, смывая илистые осадки со склонов горы. Пробовали отдать якорь, а выбрать обратно его не смогли – цепь оборвалась, такие эти скалы…

Время уходит. Истекают последние сутки отпущенного нам срока для исследований на горе Ампер. А погода не улучшается – не то время года. Начальник рейса профессор В. С. Ястребов ходит мрачный, капитан Н. В. Апехтин – тоже. Несколько раз готовили к спуску ПА, и каждый раз погода срывала планы. Опустить-то его можно, а вот как обратно взять в такую волну? Что же, так и уйдем ни с чем? И тогда было принято другое решение: прямо на вершину горы, где обнажались выходы таинственных «стен», на глубину около 70 м опустили, несмотря на шторм, водолазный колокол с тремя акванавтами. Балансировку колокола обеспечивали двумя дополнительными грузами почти по полтонны. Их опускали на своих тросах. Группу акванавтов возглавил начальник отряда водолазов Николай Ризенков, участник знаменитого глубоководного погружения ко дну Байкала на «Пайсисе» (об этом погружении расскажем в последней главе).

Шторм на поверхности гулял вовсю. Операция была довольно рискованная. Колокол мотало и било о скалистую поверхность горы. Выбрав подходящий момент, Ризенков прыгнул из люка колокола прямо на стену. «Все равно, что с трамвая на полном ходу», – рассказывал он потом участникам экспедиции.

Перед погружением мне довелось инструктировать его. Говорил: «Внимательно осмотрите стены – нет ли следов обработки камня какими-нибудь орудиями. Особенно внимательно оглядывайте трещины – может быть, заделаны чем-нибудь?» И так далее. Но какой толк в инструкциях в такую погоду?! Какой внимательный осмотр, когда волна раскачивает судно, а внизу тяжелая махина водолазного колокола бьется о скалы?! От одного из этих ударов оборвался свинцовый балластный груз. Ударившись о скальную стену почти рядом с акванавтом, он отбил от нее несколько сравнительно небольших кусков, Николай схватил один из них и устремился обратно в колокол… Начали подъем».

Геологические исследования камня с горы Ампер и изучение геохимического состава показали: базальт, из которого он состоит, мог образоваться при застывании лавы только на воздухе, а, не под водой. Значит, подводная гора Ампер была вулканическим островом. Дальнейшие исследования уточнили, что гора Ампер как остров могла существовать не далее чем 40 тыс. лет назад.

Геологи считают одним из верных признаков погружения поверхности океанского дна наличие гайотов. Они есть и в горной системе Атлантики, куда входит гора Ампер. Неподалеку от нее расположена подводная гора Атлантис с плоской вершиной и другими признаками надводного периода существования.

А. М. Городницкий рассказывал позже, что гору Атлантис изучали американские исследователи и пришли к выводу, что не далее чем 12 тыс. лет назад эта гора была вулканическим островом. Значит, как раз в том месте, где должна была находиться платоновская Атлантида, расположена целая горная страна, которая в недалеком геологическом прошлом могла быть архипелагом.

По вопросу вертикальных гряд, открытых на вершине горы Ампер, ученый и многие его коллеги все же склонялись к мнению об их естественном происхождении. Он считал в то время, что если искать следы построек, то не на вершине горы, а ниже, на плато.

И исследования продолжались. В 1983 г. с борта НИС «Рифт» вновь опустился на гору Ампер ПА «Аргус». Гидронавты с «Аргуса» на глубинах 70–95 м вновь наблюдали формы рельефа дна, похожие на искусственные сооружения. Один из них В. В. Булыга написал после этих спусков:

«Мы потихоньку выползли на стометровую отметку, где начиналось плато – вершина горы. Видимость достигла 40 м. И здесь вот начали встречаться первые «стены» с ярко выраженной кладкой. Но к этому мы были морально подготовлены, так как о существовании этих стен было известно и ранее. Стены как стены, но когда мы подвсплыли над грунтом на 20–30 м, то нам открылась панорама города, так как стены уж очень похоже имитировали остатки комнат, улиц, площадей.

Схожести добавляли форма и цвет милых нам земных кирпичей. Но попытка отломать один такой «кирпичик» не увенчалась успехом. То ли это действительно стена базальта, то ли предки строили на совесть, вопрос остается открытым. Удалось только взять камушек-окатыш, из которого была сложена арка – соopyжение, самое похожее на творение рук человеческих из всего, что мы видели».

Значит, опять сомнения? Истина могла быть выяснена только в ходе новых спусков и исследований.

17 июля 1984 г. из Новороссийска вышла очередная экспедиция советских океанологов на новом НИС «Витязь» и НИС «Рифт». Руководителем экспедиции был (в то время заместитель директора Института океанологии АН СССР) доктор технических наук Вячеслав Семенович Ястребов. Вот его слова, сказанные перед выходом в рейс: «Перед нашим «десантом» поставлена задача – по возможности детально изучить подводные горы Средиземного моря и восточной части Атлантического океана, чтобы собрать дополнительные сведения об истории формирования дна в этом бассейне. Подобная работа особенно волнует ученых, поскольку тесно связана с новой теорией развития планеты – с концепцией тектоники литосферных плит, с дрейфом континентов, образованием полезных ископаемых и другими не менее злободневными проблемами. Мировой океан насчитывает несколько тысяч подводных гор. Причем список их далеко не окончательный, так как подводные вершины и сейчас продолжают открывать… Разумеется, некоторой информацией о подводных горах! ученые располагают. Но собрана она, как правило, с поверхности океана. А этого для изучения морского дна недостаточно. Вот почему участники нынешнего рейса предполагают, как говорится, собственными глазами посмотреть на подводные горы».

Когда руководителя экспедиции спросили, будут ли продолжены исследования на горе Ампер по поиску следов Атлантиды, Вячеслав Семенович ответил, что специально такой цели экспедиция не ставит. Лично он не исключает возможности неожиданных открытий, ибо по опыту знает: когда имеешь дело с океаном, то нужно быть готовым к самому невероятному.

В рейсе продолжительностью два с половиной месяца удалось полностью выполнить положения методики геологического обследования подводных гор, разработанной ранее. в расчете на максимальное использование технических средств научного комплекса судна.

27 погружений совершил ПА «Аргус». Для обследования подножья гор спускался за борт «Звук», запечатлевший за рейс 8 тыс. кадров. Ученые часами рассматривали на экране судового телевизора передаваемые со «Звука» изображения участков подножия гор.

На особо интересные вершины гор пять раз спускался водолазный колокол. Водолазы помогли впервые получить обширную коллекцию образцов пород с этих вершин. Наиболее знаменательным погружением колокола был спуск водолазов на вершину горы Жозефин, расположенную на глубине 200 м в 400 милях к западу от Гибралтара. Наших водолазов Владимира Тутубалина и Владимира Подымова вместе с болгарским водолазом Николой Дуковым заранее направили в декомпрессионную камеру, где постепенно давление подняли до нужной отметки. Параллельно шло снаряжение к спуску на глубину водолазного колокола, герметично присоединенного к камере. Баллоны колокола были заправлены дыхательной смесью. Состав ее для глубины 200 м, режимы спуска и последующей декомпрессии помогла рассчитать ЭВМ.

Предварительно район горы был обследован акустическими импульсами при помощи аппаратуры сейсмического профилирования, установленной на НИС «Рифт». Благодаря этому ученые познакомились со структурами осадочных и подстилающих пород океанского дна.

Телефонная связь между водолазами и бортом «Витязя» непрерывно поддерживалась по кабелю. На судне точно знали, где находится колокол, водолазы, что они делают, как себя чувствуют.

Сквозь двухсотметровую толщу воды на дно проникал сумеречный свет, позволивший даже отключить прожекторы колокола. И без них были неплохо различимы выходы скальных гряд, рядом с которыми опустились водолазы.

Покинув свой подводный колокол-лифт, они внимательно осмотрели вершину горы Жозефин. Водолазы сделали то, что никак не удавалось ранее: к радости ученых-геологов, собрали образцы пород со скальных выходов, и именно отколотые образцы, и не где-нибудь, а в местах выхода наиболее мощных гряд, а ведь об этом особо просили ученые.

Когда задание было выполнено, в том же лифте-колоколе водолазы вернулись на судно и после стыковки с камерой перешли в нее, где и оставались до окончания длительной декомпрессии.

Через маленький шлюз, вмонтированный в корпус декомпрессионной камеры, им передавали радиограммы из дома, книги, старались транслировать любимые мелодии. Даже еду готовили с учетом индивидуальных вкусов. Получилось так, что в период декомпрессии наступил день рождения Николы Дукова. В этот день для него был испечен вкусный торт и передан внутрь камеры через шлюз.

Экспедиции все же удалось вновь обследовать таинственную гору Ампер. «Звук» запечатлел на фотопленке фрагменты «каменной кладки» на глубине 80 м. На гору опускались водолазы для сбора образцов пород на глубине 105 м. Прямо в море с помощью ЭВМ, куда специалисты отряда математической обработки ввели данные геоморфологической и геомагнитной съемок, было получено трехмерное изображение ряда подводных гор, и в первую очередь горы Ампер.

А как же с остатками каменных стен? Результаты разносторонних исследований пока не подтвердили искусственного происхождения загадочных гряд и образований типа «каменной кладки» на горе Ампер. Может быть, все это и огорчительно для убежденных «атлантистов», сторонников того, что Атлантида фактически существовала на затонувших островах Атлантического океана, но факты пока против них.

Безусловно, исследовательские работы на подводных горах – это только малая часть той напряженной деятельности, которая связана с экспедициями нового «Витязя». Этот плавучий институт, где в море трудятся почти 60 научных сотрудников, имеет 19 основных судовых научных лабораторий, а площадь их и других вспомогательных научных помещений достигает 500 м ².

На наш взгляд, следует подробнее познакомиться с каждым элементом этого многопланового и сложного комплекса научных лабораторий. Давайте совершим экскурсию по «Витязю» и будем двигаться при знакомстве с ними с верхних помещений вниз на нижние ярусы судовых отсеков.

Самые верхние лаборатории – промерная и метеорологическая – расположены в первом ярусе рубки на промерной палубе. Палуба получила свое название именно от промерной лаборатории, в которой установлены главные приборы с регистраторами и цифровые Указатели трех исследовательских эхолотов. Они обеспечивают сбор сведений о рельефе морского дна по маршруту движения судна.

Предназначение метеорологической лаборатории – проведение метеорологических и актинометрических (измерение солнечной радиации) наблюдений. В лаборатории установлена фототелеграфная аппаратура для приема телетайпных сводок погоды, а с метеорологических спутников – телевизионных и инфракрасных изображений облачного покрова, поверхности океана и суши. Прием радиосводок погоды позволяет научным сотрудникам. и штурманам экипажа анализировать синоптическую обстановку в районе нахождения судна для обеспечения безопасности плавания и прогнозирования условий использования научной аппаратуры.

Научные сотрудники систематически фиксируют текущую метеообстановку, обобщая измерения силы и направления ветра, температуры и давления воздуха, температуры поверхностного слоя воды за бортом, причем основная часть данных поступает на приемные приборы от наружных датчиков по кабельным линиям. Для размещения актинометрических и метеорологических датчиков может использоваться и горизонтальная мачта, установленная на палубе бака, которая вручную выдвигается в нос так, что ее носовой конец будет находиться на расстоянии 12 м от форштевня.

Ниже на палубе надстройки расположена лаборатория биолюминесценции. В ней исследуется все, что связано с расшифровкой физиологических процессов свечения морских механизмов.

Еще ниже на шлюпочной палубе размещена гидрооптическая лаборатория. Она предназначена для исследования гидрооптических характеристик и изучения процессов формирования световых полей на различных глубинах моря в зависимости от состояния его поверхности и гидрооптических неоднородностей в толще водной массы.

Там же на шлюпочной палубе находится гидрологическая лаборатория. В ней ученые-гидрологи готовят приборы к забортным гидрологическим работам, проводят регулировку батометров и самописцев течений, снаряжают термометрические рамы. В лаборатории установлены приборы для регистрации сигналов, передаваемых на судно из глубины по кабелю от датчиков, установленных на зондах. В ней имеется оборудование для измерения электропроводности, а значит, и определения солености проб забортной воды.

В помещении лаборатории ученые проводят первичную камеральную обработку данных наблюдений над течениями, температурой и соленостью воды, вычерчивают графики и таблицы по результатам первичной обработки и после анализа собранных натурных данных с помощью ЭВМ.

Гидрохимическая лаборатория также размещается на шлюпочной палубе. В ней проводятся химические анализы морской воды и проб донных осадков. Как и всякая химическая лаборатория, она оснащена вытяжным шкафом, в ней имеется сушильный шкаф и дистиллятор для получения дистиллированной воды. На столах установлены приборы и оборудование для анализа, как в обычной береговой лаборатории. Разница видна в том, что все приборы, штативы для колб, бюреток, пробирок надежно закреплены. Вся химическая посуда размещается на полках в фигурных вырезах крепежных планок, с тем чтобы она оставалась в сохранности в шторм и при сильной качке. Так же крепится стеклянная посуда и во всех остальных лабораториях.

На шлюпочной палубе выделено место для изотопной лаборатории. Там проводятся все радиохимические исследования с использованием радиоуглеродного метода. С помощью радиоуглеродного изотопа углерода С¹⁴ ученые изучают усвоение питательных веществ, рост и формирование основы живого в океане – фитопланктона (микроскопических водорослей). Изотопные методы позволяют проследить трофические связи в морских сообществах, выяснить, кто, как и чем питается, кто кого поедает в океане.

Радиоактивный углерод С¹⁴обладает мягким излучением и менее опасен при попадании на кожу и внутрь человеческого организма, но тем не менее гидробиологи тщательно соблюдают меры безопасности при работе с ним. В лаборатории введение радиоактивного изотопа в морские организмы производится путем добавления раствора радиоактивной соды в пробы воды с этими организмами. После усвоения радиоактивного углерода организмами они отфильтровываются из воды для дальнейших исследований. В целях безопасности все опыты производятся в двух вытяжных шкафах. Вся вода, куда Добавлялся изотоп, а также вода после мытья посуды, в которой проводились опыты, собирается в специальные емкости.

Теперь, спустимся на основную лабораторную палубу – верхнюю. Здесь размещена физиологическая лаборатория. В ней проводятся экспериментальные работы по исследованию процессов питания, усвоения, обмена, продуктивности водных животных и трофических (пищевых) связей между ними. Многие анализы и определения также проводятся по условиям техники безопасности только в вытяжном шкафу. Учитывая характер методов и приемов работ в этой лаборатории, в состав оборудования включены дистиллятор, термостаты, вакуумные насосы, сушильные шкафы и исследовательская центрифуга.

В аналитической лаборатории выполняют исследования интенсивности потребления кислорода водными животными, анализы на содержание кислорода в пробах воды, определяют содержание сухого вещества, зольности и углерода в клетках водяных растений и животных. Состав оборудования в лаборатории примерно такой же, как и физиологической.

В лаборатории планктона ученые-гидробиологи проводят разбор, обработку и фиксацию собранного живого материала. Так как фиксация производится с помощью таких летучих веществ, как формалин, спирты, эфиры, то вся эта работа также проводится в вытяжном шкафу.

Следующая лаборатория на верхней палубе – микробиологическая. Само название свидетельствует о направлении проводимых исследований. В лаборатории проводятся экспериментальные работы по исследованию трофических связей, продуктивности, обменных процессов и количественные определения содержания в водных слоях микропланктона, фитопланктона (растительного планктона), бактерий, простейших и микрозоопланктона. Лаборатория оборудована примерно так же, как физиологическая.

В лаборатории первичной продукции выполняются физиологические и биохимические анализы, связанные с исследованием воспроизводства фитопланктоном (этим основанием живой цепи в океане) в процессе фотосинтеза первичной продукции – органических соединений, входящих в состав живых клеток.

Биохимическая лаборатория предназначена для изучения биохимического состава живых организмов, то есть количественного определения различных органических соединений в составе живых клеток. В этих целях используются самые тонкие методы, в частности тонкослойной и колоночной хроматографии, фильтрации через решетки с мельчайшими отверстиями экстрактов и проб планктона, взвесей в морской воде.

В фильтрационной лаборатории размещены проточные аквариумы для содержания морских животных в естественной среде. В ней также проводят фильтрацию морской воды под давлением для определения взвесей, микрофлоры и микрофауны.

Есть на верхней палубе специальная бентосная лаборатория для изучения организмов, живущих на морском дне. Там производится предварительная и первичная разборка извлеченных из исследовательских тралов животных, растений и грунта. Живые организмы там же фиксируются, производится их определение, то есть определяют их принадлежность к тому или иному виду, роду, классу, типу.

Из грунта, собранного дночерпателем, выбираются бентосные организмы, производится взвешивание собранного живого материала и определение бентосной биомассы, устанавливаются трофические цепи в собранной фауне. Ученые-гидробиологи составляют графики и карты для иллюстрации закономерностей распределения морской фауны в исследуемом районе.

В ихтиологической лаборатории ученые проводят предварительную и первичную разборку выловленных рыб, определяют их видовую принадлежность, вычисляют биомассу улова, проводят построение карт и графиков, иллюстрирующих общие закономерности распределения и состава ихтиофауны. Оборудование лаборатории позволяет проводить в ней инкубацию икры и выращивание молоди рыб.

На основной лабораторной палубе расположена геологическая лаборатория. Там ученые разбирают и описывают пробы донных осадков и горных пород, определяют их физические свойства и минеральный состав, проводят также микропалеонтологические исследования, связанные с определением состава древних организмов в осадочных и горных породах. Для приготовления микрошлифов и их воспроизведения прямо в судовых условиях в лаборатории установлены лабораторный шлифовальный станок-полуавтомат и репродукционная фотоустановка.

Рядом с этой лабораторией расположено помещение для консервации геологических проб, в котором пробы осадочных пород сушат и хранят при низкой температуре.

Отлично оборудована судовая геофизическая лаборатория. Ее главное назначение – сбор, обработка, хранение собранных натурных данных, полученных в ходе геофизических исследований от буксируемой сейсмографической и электроразведочной аппаратуры. Данные поступают в судовую автоматизированную систему сбора и обрабатываются в лаборатории на цифровых станциях. Там же находятся накопители собранных данных на магнитных лентах и различного типа визуальные регистраторы акустических и электрических сигналов.

Для производства магнитометрических измерений на судне установлены автоматизированный протонный магнитометр и квантовый магнитометр.

Во многие лаборатории выведены показания судового лага и гирокомпаса, а также данные по рельефу дна, поступающие от исследовательских эхолотов.

Имеется на верхней палубе кинофотолаборатория, где проявляют пленки и печатают черно-белые и цветные фото. На этой, если можно так сказать, исследовательской палубе размещена автоклавная, где нагревают и испаряют пробы воды, проводят центрифугирование и сушку взвесей и остатка проб, извлеченных из морской воды.

Спустимся теперь на главную палубу. На ней размещена радиоизмерительная лаборатория, предназначенная для регулировки и настройки радиоизмерительной и электронной аппаратуры. Здесь же вспомогательные научные помещения: для сушки и хранения образцов донных животных, хранилище кислот и формалина, камера хранения фиксированных проб в стеклянных банках.

Еще ниже на платформе расположен вычислительный центр, где установлена главная судовая ЭВМ типа ЭС-1010, изготовленная в ВНР. Именно с ее помощью производится автоматизированный сбор, накопление, обработка и хранение основной части собранной в рейсе новой научной информации.

На платформе расположено помещение гироплатформ. – В нем на двух стабилизированных платформах установлены приборы, сохраняющие заданное по отношению к горизонту и меридиану положение невзирая на качку и перемену судном курса. Эти стабилизированные приборы используются для гравиметрических исследований (исследований, связанных с изучением поля земного тяготения). Речь идет о различной конструкции струнных гравиметров, о маятниковом вариометре и других измерительных приборах.

И наконец, на платформе расположена сублимационная, предназначенная для высушивания проб в вакууме при низкой температуре. В соответствии с назначением в ней имеется установка для сублимационной сушки и морозильный стол.

Новый «Витязь» оборудован единой системой связи, при помощи которой регистрируют в памяти ЭВМ результаты измерений. Система состоит из кольцевой линии связи, охватывающей основные лаборатории, и радиальных линий, соединяющих ВЦ с лабораториями, где характер исследований предусматривает регистрацию и обработку особо большого объема натурных данных. К этим лабораториям относится геофизическая, аналитическая, гидрологическая, комплекс гравиметрических приборов в помещении на платформе и штурманская рубка.

Лабораторный комплекс «Витязя» дополняется 11 исследовательскими лебедками различного назначения, включая мощную траловую лебедку для глубоководного траления, кабельные и тросовые лебедки. Судно способно проводить исследовательские работы в самых глубоких желобах Мирового океана.

Невольно возникает вопрос: как же тросы длиной более 11 000 м не обрываются под собственной тяжестью, когда их полностью вытраливают за борт? Оказывается, их составляют из отдельных кусков разного диаметра. Так, трос лебедки для глубоководного траления составлен из четырех отдельных кусков одинаковой длины, но разного диаметра. Безусловно, соединение кусков между собой выполнено надежно, так что прочность сплетения не меньше прочности более тонкого троса.

Как видим, по составу лабораторий, по объему автоматизированной обработки научных данных с помощью ЭВМ и оснащению судна научно-исследовательской аппаратурой «Витязь» 1982 г. действительно является достойным преемником «Витязя» 1949 г.

НИС «Витязь» является головным в серии из трех судов. Польские корабелы передали советским ученым еще два однотипных НИС «Академик Александр Несмеянов» и «Академик Александр Виноградов». Оба НИС принадлежат Дальневосточному отделению АН СССР и базируются во Владивостоке.

Первое судно названо в память президента АН СССР в 1951–1961 гг., видного химика-органика, Героя Социалистического Труда академика Александра Николаевича Несмеянова (1899–1980).

Слоеный пирог в океане

В 1965 г. американский ученый Генри Стоммел и советский ученый Константин Федоров совместно проводили испытания нового американского прибора для измерения температуры и солености вод океана. Работы проводились в Тихом океане между островами Минданао (Филиппины) и Тимор. Прибор опускали на тросе в глубину вод.

Однажды исследователи обнаружили на регистраторе прибора необычную запись измерений. На глубине 135 м, там, где окончился перемешанный слой океана, температура должна была согласно существовавших представлений начать равномерно уменьшаться с глубиной. А прибор зарегистрировал ее повышение на 0,5 °C. Слой воды с такой повышенной температурой имел толщину около 10 м. Затем температура начала уменьшаться.

Вот что написал об этом примечательном наблюдении ученых доктор технических наук Н. В. Вершинский, руководитель лаборатории морских измерительных приборов Института океанологии АН СССР: «Чтобы понять удивление исследователей, надо сказать, что в любом курсе океанографии тех лет о распределении температуры в океане по вертикали можно было прочесть примерно следующее. Первоначально от поверхности вглубь идет верхний перемешанный слой. В этом слое температура воды практически остается неизменной. Толщина перемешанного слоя обычно составляет 60 – 100 м. Ветер, волны, турбулентность, течение все время перемешивают воду в поверхностном слое, благодаря чему ее температура и становится примерно одинаковой. Но возможности перемешивающих сил ограниченны, на какой-то глубине их действие прекращается. При дальнейшем погружении температура воды резко уменьшается. Скачком!

Этот второй слой так и называется – слой скачка. Обычно он невелик и составляет всего 10–20 м. На протяжении этих немногих метров температура воды снижается на несколько градусов. Градиент температуры в слое скачка обычно составляет несколько десятых долей градуса на метр. Этот слой – удивительное явление, которому нет аналога в атмосфере. Он играет большую роль в физике и биологии моря, а также в человеческой деятельности, связанной с морем. Благодаря большому градиенту плотности в слое скачка собираются различные частицы взвеси, планктонные организмы и мальки рыб. Подводная лодка в нем может лежать, как на грунте. Поэтому иногда его называют слоем «жидкого грунта».

Слой скачка представляет собой своеобразный экран: через него плохо проходят сигналы эхолотов и гидролокаторов. Кстати сказать, он не остается всегда на одном месте. Слой перемещается вверх или вниз и иногда с довольно большой скоростью. Ниже слоя скачка располагается слой главного термоклина. В этом третьем слое температура воды продолжает уменьшаться, но не так быстра, как в слое скачка, градиент температуры здесь составляет несколько сотых долей градуса на метр…

В течение двух дней исследователи несколько раз повторяли свои измерения. Результаты были схожи. Записи неопровержимо свидетельствовали о наличии в океане тонких прослоек воды протяженностью от 2 до 20 км, температура и соленость которых резко отличались от соседних. Толщина слоев от 2 до 40 м. Океан в этом районе напоминал слоеный пирог».

В 1969 г. английский ученый Вудс нашел элементы микроструктуры в Средиземном море около острова Мальта. Он сперва использовал для замеров двухметровую рейку, на которую укрепил десяток полупроводниковых датчиков температуры. Затем Вудс сконструировал автономный падающий зонд, который помог четко зафиксировать слоистую структуру полей температуры и солености воды.

А в 1971 г. слоистую структуру впервые обнаружили в Тиморском море и советские ученые на НИС «Дмитрий Менделеев». Затем во время плавания судна по Индийскому океану ученые находили элементы такой микроструктуры во многих районах.

Таким образом, как часто бывает в науке, применение новых приборов для измерения ранее многократно замеренных физических параметров привело к новым сенсационным открытиям.

Ранее температуру глубинных слоев океана замеряли ртутными термометрами в отдельных точках на разных глубинах. Из этих же точек при помощи батометров поднимали с глубины пробы воды для последующего определения в судовой лаборатории ее солености. Затем по результатам измерений в отдельных точках океанологи строили плавные кривые графиков изменения параметров воды с глубиной ниже слоя скачка.

Теперь новые приборы – малоинерционные зонды с полупроводниковыми датчиками – позволили измерить непрерывную зависимость температуры и солености воды от глубины погружения зонда. Их использование дало возможность уловить совсем небольшие изменения параметров водных масс при перемещении зонда по вертикали в пределах десятков сантиметров и фиксировать их изменения во времени за доли секунд.

Оказалось, что везде в океане вся водная масса от поверхности до больших глубин разделена на тонкие однородные слои. Разница в температуре между соседними горизонтальными слоями составляла несколько десятых градуса. Сами слои имеют толщину от десятков сантиметров до десятков метров. Самое поразительное было то, что при переходе из слоя в слой температура воды, ее соленость и плотность менялись резко, скачкообразно, а сами слои устойчиво существуют иногда несколько минут, а иногда несколько часов и даже суток. А в горизонтальном направлении такие слои с однородными параметрами простираются на расстояние до десятка километров.

Первые сообщения об открытии тонкой структуры океана не всеми учеными-океанологами были приняты спокойно и благожелательно. Многие ученые восприняли результаты измерений как случайность и недоразумение.

Действительно, было чему удивляться. Ведь вода во все века была символом подвижности, изменчивости, текучести. Тем более вода в океане, где структура ее чрезвычайно изменчива, волны, поверхностные и подводные течения все время перемешивают водные массы.

Почему же сохраняется такая устойчивая слоистость? Однозначного ответа на этот вопрос пока нет. Ясно одно: все эти замеры не игра случая, не химера – открыто нечто важное, играющее существенную роль в динамике океана. По мнению доктора географических наук А. А. Аксенова, не вполне ясны причины этого явления. Пока объясняют его так: по той или иной причине в толще воды возникают многочисленные довольно четкие границы, разделяющие слои с различной плотностью. На границе двух слоев различной плотности очень легко возникают внутренние волны, которые перемешивают воду. При разрушении внутренних волн возникают новые однородные слои и границы слоев образуются на иных глубинах. Этот процесс повторяется многократно, меняются глубина залегания и толщина слоев с резкими границами, но общий характер водной толщи остается неизменным.

Выявление тонкослойной структуры продолжалось. Советские ученые А. С. Монин, К. Н. Федоров, В. П. Швецов обнаружили, что и глубинные течения в открытом океане также имеют слоистую структуру. Течение остается постоянным в пределах слоя толщиной от 10 см до 10 м, затем его скорость скачкообразно меняется при переходе к соседнему слою и т. д. И тут ученые обнаружили «слоистый пирог».

Значительный вклад в изучение тонкой структуры океана сделали наши океанологи, используя научное оборудование новых среднетоннажных специализированных НИС водоизмещением 2600 т, построенных в Финляндии.

Это НИС «Академик Борис Петров», принадлежащее Институту геохимии и аналитической химии им. В. И. Вернадского АН СССР, «Академик Николай Страхов», работающее по планам Геологического института АН СССР, и принадлежащие Дальневосточному отделению АН СССР «Академик М. А. Лаврентьев», «Академик Опарин».

Эти суда получили имена видных советских ученых. Герой Социалистического Труда академик Борис Николаевич Петров (1913–1980) был крупнейшим ученым в области проблем управления, талантливым организатором космической науки и международного сотрудничества в этой области.

Так же закономерно появление имени академика Николая Михайловича Страхова (1900 – .1978) на борту корабля науки. Выдающийся советский геолог внес крупный вклад в изучение осадочных пород на дне океанов и морей.

Советский математик и механик академик Михаил Алексеевич Лаврентьев (1900–1979) получил широкую известность как крупный организатор науки в Сибири и на востоке СССР. Именно он стоял у истоков создания прославленного Академгородка в Новосибирске. В последние десятилетия исследования в институтах Сибирского отделения АН СССР приобрели такие масштабы, что теперь невозможно представить себе общую картину почти в любой области науки без учета работы сибирских ученых.

Из четырех НИС этой серии три (кроме НИС «Академик Опарин») строились для гидрофизических исследований водных масс океанов и морей, исследования океанского дна и слоев атмосферы, прилегающих к поверхности океана. Исходя из этих задач и спроектирован установленный на судах научно-исследовательский комплекс.

Важной составной частью этого комплекса являются погружаемые зонды. В носовой части главной палубы судов этой серии размещены гидрологическая и гидрохимическая лаборатории, а также так называемая «мокрая лаборатория». Научная аппаратура, размещенная в них, включает регистрирующие блоки погружаемых зондов с датчиками электропроводности, температуры и плотности. Причем конструкция гидрозонда предусматривает наличие на нем комплекта батометров для взятия проб воды с различных горизонтов.

На этих судах установлены не только глубоководные узколучевые исследовательские эхолоты, но и многолучевые.

Как рассказал известный исследователь Мирового океана доктор географических наук Глеб Борисович Удинцев, появление этих приборов – многолучевых эхолотов – следует оценить как революцию в деле изучения океанского дна. Ведь на протяжении многих лет наши суда оснащались эхолотами, измерявшими глубины при помощи одного луча, направленного с судна вниз по вертикали. Это позволяло получать двухмерное изображение рельефа океанского дна, его профиль по маршруту движения судна. Используя большой массив данных, собранный при помощи однолучевых эхолотов, до сих пор составлялись карты рельефа дна морей и океанов.

Однако построение карт по профилям дна, между которыми нужно было пролагать линии равных глубин – изобаты, зависело от умения картографа-геоморфолога или гидрографа создавать пространственное трехмерное изображение, базируясь на синтезе всей доступной геолого-геофизической информации. Понятно, что при этом карты рельефа океанского дна, служившие затем основой для всех других геологических и геофизических карт, содержали много субъективного, что особо проявлялось при их использовании для разработки гипотез происхождения дна морей и океанов.

Положение существенно изменилось с появлением многолучевых эхолотов. Они позволяют принимать отраженные дном звуковые сигналы, посланные эхолотом, в виде веера лучей; охватывающих полосу поверхности дна шириной, равной двум глубинам океана в точке измерения (до нескольких километров). Это не только намного повышает производительность исследований, но, что особенно важно для морской геологии, можно с помощью электронно-вычислительной техники тут же представлять трехмерное изображение рельефа на дисплее, а также графически. Таким образом, многолучевые эхолоты позволяют получать детальные батиметрические карты при сплошном площадном покрытии дна приборной съемкой, сводя долю субъективных представлений до минимума.

Первые же рейсы советских НИС, оснащенных многолучевыми эхолотами, сразу же показали преимущества новых приборов. Стало ясно их значение не только для выполнения фундаментальных работ по картографированию дна океанов, но и как средства активного управления исследовательскими работами в качестве приборов своего рода акустической навигации. Это дало возможность активно и с минимальными затратами времени выбирать места для геологических и геофизических станций, контролировать движение буксируемых над дном или по дну приборов, производить поиск морфологических объектов дна, например минимальных глубин над вершинами подводных гор, и т. п.

Особенно эффективным по реализации возможностей многолучевого эхолота был рейс НИС «Академик Николай Страхов», проведенный в период с 1 апреля по 5 августа 1988 г. в экваториальной Атлантике.

Исследования велись по полному комплексу геолого-геофизических работ, но главным было многолучевое эхолотирование. Для исследований был выбран экваториальный участок Срединно-Атлантического хребта в районе о. Сан-Паулу. Этот малоизученный район выделялся своей необычностью по сравнению с другими участками хребта: обнаруженные здесь магматические и осадочные породы неожиданно оказались необычайно древними. Предстояло выяснить, отличается ли этот участок хребта от других и по остальным своим характеристикам, а прежде всего – по рельефу. Но для решения этого вопроса необходимо было иметь чрезвычайно детальную картину подводного рельефа.

Такая задача и была поставлена перед экспедицией. В течение четырех месяцев велись исследования с интервалами между галсами не более 5 миль. Они охватили обширную область океана шириной с востока на запад до 700 миль и с севера на юг до 200 миль. В результате выполненных исследований стало очевидным, что экваториальный сегмент Срединно-Атлантического хребта, заключенный между разломами 4° на севере и о. Сан-Паулу на юге, действительно имеет аномальное строение. Обычные для остальных частей хребта (к северу и к югу от изучавшейся области) структура рельефа, отсутствие мощного осадочного покрова и характеристики магнитного поля пород оказались здесь характерными только для узкой осевой части сегмента шириной не более 60–80 миль, получившей название Петропавловского хребта.

А то, что считалось ранее склонами хребта, оказалось обширными плато с совершенно иным характером рельефа и магнитного поля, с мощным осадочным покровом. Так что, видимо, происхождение рельефа и геологическое строение плато являются совершенно иным, чем у Петропавловского хребта.

Значение полученных результатов может оказаться очень важным для разработки общих представлений о геологии дна Атлантического океана. Однако предстоит многое осмыслить и проверить. А для этого необходимы новые экспедиции, новые исследования.

Следует особо отметить оборудование для исследования водных масс, установленное на НИС «Арнольд Веймер» водоизмещением 2140 т. Это специализированное НИС построено финскими корабелами для АН ЭССР в 1984 г. и названо в честь видного государственного деятеля и ученого ЭССР президента АН ЭССР в 1959–1973 гг. Арнольда Веймера.

В числе судовых лабораторий – три физики моря (гидрохимическая, гидробиологическая, морской оптики), вычислительный центр и ряд других. Для проведения гидрофизических исследований на судне имеется комплект регистрирующих измерителей течения. Сигналы от них принимаются установленным на судне гидрофонным приемником и передаются в систему регистрации и обработки данных, а также записываются на магнитную ленту.

Для этой же цели служат свободно плавающие извещатели течения фирмы «Бентос» для регистрации значений параметров течения, сигналы от которых также принимаются судовым приемным устройством.

На судне установлена автоматизированная система отбора проб с различных горизонтов и замера гидрофизических и гидрохимических параметров с помощью исследовательских зондов с акустическими измерителями течения, датчиками содержания растворенного кислорода, концентрации водородных ионов (pH) и электропроводности.

Гидрохимическая лаборатория оснащена высокоточной аппаратурой, позволяющей проводить анализы проб морской воды и донных отложений на содержание микроэлементов. Для этой цели предназначены сложные и точные приборы: спектрофотометры различных систем (в том числе атомно-абсорбционный), флуоресцентный жидкостный хроматограф, полярографический анализатор, два автоматических химических анализатора и др.

У гидрохимической лаборатории расположена сквозная шахта в корпусе размером 600X600 мм. Из нее можно забирать морскую воду из-под судна и производить спуск приборов в воду при неблагоприятных метеоусловиях, не позволяющих использовать в этих Целях палубные устройства.

В оптической лаборатории имеются два флуорометра, двухлучевой спектрофотометр, оптический многоканальный анализатор и программируемый многоканальный анализатор. Такое оборудование позволяет ученым проводить широкий спектр исследований, связанных с изучением оптических свойств морской воды.

В гидробиологической лаборатории, помимо стандартных микроскопов, есть планктонный микроскоп «Олимпус», специальное оборудование для проведения исследований с помощью радиоактивных изотопов: сцинтиляционный счетчик и анализатор частиц.

Особый интерес представляет судовая автоматизированная система регистрации и обработки собранных научных данных. В ВЦ размещена мини-ЭВМ венгерского производства. Эта ЭВМ двухпроцессорной системы, то есть решение задач и обработка экспериментальных данных производится в ЭВМ параллельно по двум программам.

Для автоматизированной регистрации собранных экспериментальных данных, поступающих от многочисленных приборов и устройств, на судне смонтированы две кабельные системы. Первая – радиальная кабельная сеть для передачи данных из лабораторий и мест проведения измерений на главный коммутационный пульт.

На пульте можно подсоединить линии измерения к любому контакту и вывести поступающие сигналы на любую судовую ЭВМ. Распределительные коробки этой линии установлены во всех лабораториях и на рабочих площадках у лебедок. Вторая кабельная сеть – резервная для подключения новых приборов и устройств, которые будут установлены на судне в будущем.

Прекрасная система, а ведь эта сравнительно мощная и разветвленная система сбора и обработки данных с помощью ЭВМ так удачно размещена на небольшом среднетоннажном НИС.

НИС «Арнольд Веймер» по составу научного оборудования и возможностям проведения многоплановых исследований является образцовым для среднетоннажного НИС. При его постройке и оснащении состав научного оборудования был тщательно продуман учеными АН ЭССР, что значительно повысило эффективность проведения исследовательских работ после ввода судна в эксплуатацию.