Глубина - Анатолий Сагалевич

Изобретение батискафов стало настоящей революцией в области глубоководной техники. Несмотря на их крупные размеры и большой вес, человек смог погружаться на большие глубины, не будучи ограничен жесткой связью с поверхностью, свободно передвигаясь в толще воды и вблизи дна. Батискаф «FNRS-2» был сконструирован Огюстом Пикаром по принципу стратостата (еще в 1932 году он на стратостате «FNRS» достиг рекордной для того времени высоты 16,37 километра). Основным конструктивным элементом батискафа служила прочная стальная сфера, которая подвешивалась к огромному металлическому поплавку, заполняемому бензином. В ходе погружения бензин частично замещался водой, благодаря чему аппарат приобретал отрицательную плавучесть. Всплытие батискафа осуществлялось за счет сбрасывания твердого балласта – металлической дроби. Перемещение в горизонтальном направлении обеспечивалось двумя реверсивными электродвигателями, расположенными по бокам бензинового поплавка. Управлял балластной и движительной системами пилот, находившийся внутри обитаемой сферы. Аппарат был снабжен внешним освещением и системой подводной связи. Естественно, ни подводного телевидения, ни подводных фотокамер в то время не существовало.

Батискафы сыграли заметную роль в освоении океанских глубин. В 1954 году аппарат «FNRS-3», имевший расчетную глубину 4000 метров, опустился на 4050. Этот рекорд, установленный французами Ж. Уо и Р. Уильямом, продержался до 1959 года, когда оказался побитым во время погружения батискафа «Триест», созданного тоже Огюстом Пикаром. В «Триесте» была совершена целая серия погружений, завершившихся спуском в Марианскую впадину на глубину 10 916 метров; эту историческую миссию осуществили 23 января 1960 года швейцарский ученый Жак Пикар (сын Огюста Пикара) и американский офицер Дон Уолш. Рекорд «Триеста» остается непревзойденным до сих пор. Почему? Конечно же, в наше время создание глубоководного обитаемого аппарата (ГОА) с рабочей глубиной 11 000 метров не является технической проблемой. Однако строительство такого аппарата требует огромных финансовых затрат, которые должны быть оправданы в процессе последующей эксплуатации.

К сожалению, до сего дня в мире не нашлось ни одной организации или какого-либо мецената, которые захотели бы финансировать научный проект, позволяющий ученым заглянуть в потаенные уголки Мирового океана, в его желоба и впадины.

Если в 50-е годы основной целью большинства погружений было достижение рекордных глубин, то в 60-е, после покорения Марианской впадины, строительство обитаемых аппаратов нацеливалось уже на решение определенных практических или научных задач.

За всю историю глубоководных погружений в океане было создано всего одиннадцать аппаратов с рабочей глубиной 6000 метров и более. Три из них были сконструированы по типу батискафа, т. е. имели стальной поплавок, заполнявшийся легкой жидкостью – бензином, который обеспечивал плавучесть аппарата. Перед каждым погружением в поплавок закачивалось около 200 тонн бензина. Эти аппараты были тяжелыми и громоздкими. Восемь современных аппаратов-шеститысячников, построенных во второй половине 80-х годов и в начале XXI века, отличаются небольшими габаритами и весом, высокой маневренностью, практически полностью компьютеризированы.

Ключевым моментом, ускорившим разработку новой подводной техники, явилась гибель американской атомной подводной лодки «Трешер» в апреле 1963 года. Она затонула на глубине около 2500 метров. В создавшейся ситуации выяснилось, что в качестве единственного технического средства, способного осуществить поиск и обследование затонувшей лодки, пригоден лишь батискаф «Триест». Однако его подготовка и доставка к месту аварии заняла около двух месяцев. После нескольких безрезультатных поисковых погружений батискафу потребовался ремонт, и он был отбуксирован на американскую береговую базу. В дальнейшем появились проблемы с навигационной привязкой «Триеста» в режиме поиска: используемой сейчас навигационной привязки по донным гидроакустическим маякам в то время не существовало. Была применена система маркировки пройденных маршрутов с помощью разноцветных флажков, которые пилоты ставили на дно, используя манипулятор. Возникшие трудности подтолкнули ведущие фирмы США, связанные с подводной техникой, к разработке принципиально новых – малогабаритных и легких – подводных аппаратов, которые можно было бы транспортировать к месту работ на борту судна или самолетом. Главную роль в создании аппаратов нового поколения сыграло изобретение синтактика – твердого, плавучего, выдерживающего давление больших глубин материала, который представляет собой композит из стеклянных микросфер, соединенных пластичной эпоксидной смолой. Внедрение этого материала позволило строить подводные аппараты без громоздкого бензинового поплавка, в несколько раз снизить их вес и в два-три раза уменьшить габариты.

Технический прогресс в создании глубоководных обитаемых аппаратов проиллюстрирован на рисунке, показывающем схематическое устройство трех поколений аппаратов – от батисферы Вильяма Биба до современных глубоководных обитаемых аппаратов.

Судя по опубликованным данным, всего в мире было создано пять батискафов: два из них – «Триест-I» и «Архимед» – рассчитаны на максимальную известную в океане глубину – 11 000 метров, «Триест-II» – на 6000 метров, а «FNRS-2» и «FNRS-3» – на 2000 и 4000 метров соответственно. В течение 15 лет батискафы оставались единственными подводными техническими средствами, которые могли опускаться на 6000 метров и более. В 1984 году в Сан-Диего состоялось прощание с последним из батискафов – «Триестом-II». К этому времени Военно-Морскими силами США уже был подготовлен к эксплуатации шеститысячник современного типа – «Си Клифф»; его создание осуществлялось путем переоборудования старого аппарата с тем же названием: стальная прочная сфера была заменена на титановую и, конечно, заменены многие элементы систем. По существу, был создан новый аппарат.

В 1960–1970-е годы в мире действовало уже несколько десятков обитаемых аппаратов, способных погружаться – в зависимости от намечаемых целей – на глубины от 100 до 4500 метров. Однако эра батискафов к тому времени уже закончилась, а глубоководных аппаратов более высокого класса еще не было. Между тем в 80-е годы назрела потребность в обитаемых аппаратах с рабочей глубиной 6000 метров. В этих пределах находится около 98 % глубин океанского дна, и лишь 2 % составляют зоны океанических желобов и впадин. Поэтому создание аппаратов с рабочей глубиной 6000 метров позволяло решать большинство научных задач, в том числе исследовать открытые на дне океанов гидротермальные поля. Такие аппараты могли быть использованы и для прикладных целей – обследования и видеофотосъемки лежащих на дне объектов, подъема потерянных приборов, поисковых операций и т. д. Этими насущными потребностями и было обусловлено появление в 80-е годы пяти современных обитаемых аппаратов с рабочей глубиной 6000 метров.

Общая картина создания в мире подводных обитаемых аппаратов за период 1948–2012 годов отражена в таблице 1. Более чем из ста пятидесяти аппаратов лишь восемь были предназначены для погружения на 6000 метров и глубже.

Таблица 1. Глубоководные обитаемые аппараты, созданные в мире в 1948–2012 годах

В таблице 2 приведены самые глубоководные обитаемые аппараты: три из них построены по принципу батискафа в 50–60-е годы, пять – это современные ГОА, построенные в 80-е годы, аппарат «Яолонг» появился в 2012 году в Китае, а «Дипси Челленджер» – в 2012 году в Австралии.

Таблица 2. ГОА с рабочей глубиной 6000 метров и более

Технические характеристики шеститысячников – малогабаритных, легких и маневренных – даны в таблице 3.

Таблица 3. Технические данные современных ГОА с рабочей глубиной 6000 метров, построенных в 1980-е годы

В настоящее время эксплуатируются лишь пять таких аппаратов: французский «Нотиль», японский «Шинкай-6500» китайский «Яолонг» и наши отечественные «Миры». Сравнение их технических данных показывает несомненное преимущество ГОА «Мир», обладающих наибольшей энергоемкостью и высокой скоростью передвижения под водой, что очень важно с точки зрения эффективности использования глубоководных обитаемых аппаратов.

В США после выведения из эксплуатации в 1998 году «Си Клиффа» используется лишь заслуженный «Алвин», который был переоборудован на рабочую глубину 4500 метров в 1972 году из аппарата с рабочей глубиной 2000 метров, построенного в середине 60-х годов. В 2015 году «Алвин» переоборудовали на рабочую глубину 6500 метров. На сегодняшний день есть и более глубоководные аппараты – китайский «Jialong» рассчитан на 7000 м, одноместный «Deepsea Challenger» – на 11 000 м. На последнем совершил погружение в Марианскую впадину Джеймс Кэмерон. Однако по меркам 80-х годов XX века глубина в 6 000 метров была максимальной, и она достаточна для подводных исследований 98 % площади дна Мирового океана.