Dlaczego nie żyjemy na dnie oceanu?
Od wieków ludzkość marzy o osiedleniu się w głębi morza, opanowaniu ich, czyniąc z nich naturalną przestrzeń do życia. Sadko i Ihtiandr, kapitan Nemo i profesor Stromberg nie byli przypadkowymi bohaterami, ale ikonicznymi wizerunkami ludzi żyjących w podwodnym świecie. Ale rekordowy pobyt Fabiena Cousteau w podwodnym domu paradoksalnie pokazał upadek tych nadziei..
Fabien Cousteau przebywał w podwodnym domu Aquarius przez 31 dni, jeden dzień przewyższając rekord swojego pradziadka Jacques-Yves Cousteau, który w 1963 roku mieszkał przez 30 dni w podwodnym domu Precontinent-2. Jeden dodatkowy dzień po 51 latach eksploracji podwodnego świata to tylko symbol ku czci rocznicy, desperacka próba powrotu do pięknego snu sprzed pół wieku.
Teraz całkowicie zapomniano, że w latach sześćdziesiątych świat został uchwycony nie tylko przez entuzjazm eksploracji kosmosu, ale także przez ocean świata. Ten entuzjazm powstał nie od zera, ale dzięki pismom Jacques-Yves Cousteau, który wraz ze swoim zespołem otworzył ludziom świat ciszy..
Wolność i dekompresja
Stare kroniki filmowe pokazują, jak wyglądały skafandry nurkowe z początku XX wieku: niewygodne, uciążliwe, nie dające osobie swobody ruchu w środowisku wodnym. Tak, a sam system zaopatruje nurka w powietrze z powierzchni, co jest bardzo niewygodne. Inżynierowie opracowali indywidualne zestawy, które niestety nie były zbyt niezawodne i kosztowne w produkcji..
Problem bycia pod wodą to duża gęstość wody - jest 800 razy większa niż gęstość powietrza. Kiedy nurkujemy, kolumna wody kompresuje nasze ciała, zwłaszcza płuca. Aby oddychać normalnie, powietrze do płuc musi być dostarczane pod ciśnieniem podobnym do ciśnienia wody na danej głębokości. Co 10 metrów głębokości - więcej 1 atmosfery. Pierwsze systemy regulujące ciśnienie do dostarczania powietrza w zależności od głębokości nurkowania pojawiły się w XIX wieku, ale były dość skomplikowane..
W 1943 roku Cousteau i jego kolega, inżynier Emil Ganian, rozwinęli geniusz prostej maszyny do oddychania o doskonałych perspektywach handlowych. W 1945 roku opatentowali ten regulator pod marką CG45, który był sprzedawany pod nazwą handlową Aqua-Lang. Od początku lat 50., po wydaniu książki Jacques-Yves Cousteau, W świecie ciszy, a następnie filmu o tej samej nazwie, boom nurkowania rozpoczął się na świecie. Oczywiście nie tylko turyści i miłośnicy sportów ekstremalnych byli zachwyceni nowym wynalazkiem. Poszukiwacze skarbów, inżynierowie lądowi, geolodzy i biolodzy widzieli upragniony klucz do głębi morza w akwalungu.
Ale łatwość używania akwalungu i łatwość poruszania się z nim w słupie wody nie pozbyły się fatalnego problemu dekompresji. Faktem jest, że podczas oddychania sprężonym powietrzem gazy aktywnie rozpuszczają się we krwi, która zaczyna przypominać sodę. Z ostrym wzrostem na powierzchnię krew wrze, a pęcherzyki blokują przepływ krwi. Warunek ten nazywa się „chorobą dekompresyjną lub dekompresyjną”.
Aby tego uniknąć, konieczne jest powolne wznoszenie się, zatrzymywanie się, tak aby gazy rozpuszczone we krwi wychodziły z każdym wydechem. Ten proces nazywa się dekompresją. Maksymalna głębokość, z której dozwolone jest podnoszenie bez dekompresji, wynosi 11 metrów. Jeśli pójdziesz głębiej, będziesz potrzebował czasu na przystanki pośrednie, aby zapewnić bezpieczny powrót na powierzchnię..
Jednak gazy nie mogą rozpuścić się we krwi w nieskończoność, a po pewnym czasie nasycenie ustanie. Oznacza to, że na przykład pozostając pod wodą przez jeden dzień, możesz zostać nawet tydzień, miesiąc i rok - czas dekompresji nie wzrasta. Dlatego, jeśli musisz wykonywać długotrwałą pracę pod wodą, istnieje bezpośrednie życie, aby tam mieszkać i zbudować podwodny dom.
Podwodny dom i jego zalety
Podwodny dom można sobie wyobrazić: weź szklankę, odwróć ją do góry nogami i włóż do wiadra lub lepiej do akwarium. Woda nie zaleje go - powietrze kurczy się, ale nie pozwoli wodzie wypełnić przestrzeń. Oznacza to, że po dostarczeniu ciśnienia powietrza w szkle równym ciśnieniu wody, jego poziom zawsze może być na poziomie dolnej krawędzi..
W swojej najprostszej formie praktyczny rozwój tej idei nosi nazwę „dzwonka nurkowego”, a jego wynalazek sięga starożytności - istnieje legenda, że Aleksander Wielki również zstąpił na dno morza w takiej adaptacji.
Podwodny dom jest logicznym rozwinięciem dzwonka nurkowego. Istnieją już przedziały, w których akwanauci w normalnych warunkach odpoczywają, śpią, jedzą, wykonują pracę i przygotowują sprzęt do nowych sklepów. Mieszkańcy podwodnego domu przed zalaniem łagodzą ciśnienie powietrza w samym domu, więc nie potrzebują żadnych włazów i bram, aby z niego wyjść.
Daje wiele udogodnień. Akwanautycy wykonują każdą pracę poza domem. Okresowo wracają do domu, aby zmienić cylindry powietrzem. Po ukończeniu zmiany, wyjęciu sprzętu, idą na świeży prysznic, a następnie zmieniają ubrania i idą do suchych pomieszczeń, gdzie prowadzą normalne życie.
W 1962 roku pod Marsylią zespół Jacques-Yves Cousteau rozpoczął eksperyment Precontinent-1 (w literaturze anglojęzycznej znany jest jako Conshelf - the continental shelf). Z cysterny, wywróconej do góry nogami, powstał podwodny dom dla dwóch osób, żartobliwie nazywany „Diogenes”. Dom został ustawiony na głębokości 10 metrów. Wybór głębokości nie jest przypadkowy - w przypadku problemów akwanauty mogą wznieść się na powierzchnię bez dekompresji. Albert Falco i Claude Wesley spędzili w nim tydzień.
To doświadczenie wywołało falę entuzjazmu na całym świecie. Sen o życiu pod wodą zaczął spełniać się na naszych oczach. Wydawało się, że planeta Ocean już czeka na swoich zdobywców. A Jacques-Yves Cousteau zaczął przygotowywać nowy eksperyment - Precontinent-2, który obejmował budowę całej „podwodnej wioski” kilku podwodnych konstrukcji. Miejsce projektu, rafa Shab-Rumi w Morzu Czerwonym, nie zostało wybrane przypadkowo - wyjątkowa przejrzystość wody oraz bogactwo i piękno lokalnej fauny miały pomóc w filmowaniu niesamowitego filmu „Świat bez słońca”.
Ponieważ najprostszy dom podwodny nie jest bardzo skomplikowanym obiektem inżynieryjnym, został zbudowany nie tylko przez profesjonalistów (amerykańskie projekty Sealab, Tektite), ale także przez amatorów. Teraz może wydawać się zaskakujące, ale w 1966 r. Grupa entuzjastów w ZSRR zbudowała i zainstalowała podwodny dom Ikhtiandr-66 w pobliżu Cape Tarkhankut na Krymie..
Dopóki głębokość instalacji podwodnych domów nie przekroczyła dwóch dziesiątek metrów, wszystko poszło dobrze. Jednak zwiększenie głębokości instalacji w domu o ponad 50 metrów stanowiło trudny problem dla budowniczych: nie można było już używać powietrza atmosferycznego do oddychania, ale tylko specjalne mieszaniny. Koszt domu i jego złożoność natychmiast wzrosły wielokrotnie.
Problemy + problemy
Po pierwszych sukcesach budownictwa podwodnego przemysłowcy przybyli do aquanaut, którzy byli gotowi pomóc w rozwoju nowego biznesu. Mieli jednak własne interesy, domagając się rozwoju bardziej znaczących głębin. Jacques-Yves Cousteau zaczął przygotowywać projekt Precontinent-3, który obejmował budowę jednego podwodnego domu na głębokości około stu metrów..
Na tej głębokości niemożliwe jest oddychanie powietrzem atmosferycznym skompresowanym do 11 atmosfer, azot i tlen przy takich ciśnieniach stają się truciznami. Dlatego ludzie są zmuszeni istnieć w atmosferze obojętnego gazu helu, w którym dodaje się nieco ponad 2% tlenu. Ta ilość molekuł tlenu pod tym ciśnieniem jest wystarczająca dla naszego organizmu.
Projekt Precontinent-3 obejmował utrzymanie dolnej platformy wiertniczej
A potem akwanauci stanęli przed zupełnie nieoczekiwanymi problemami. Hel ma znacznie wyższą przewodność cieplną niż azot, a osoba w atmosferze helu zamarza nawet w 26-28ºС. Jednocześnie, ze względu na wysoką przepuszczalność helu, każda izolacja termiczna bardzo szybko staje się nasycona tym gazem i traci swoje właściwości. Dlatego zużycie energii do ogrzewania podwodnego domu szybko rośnie.
Temperatura wody na dużych głębokościach maleje, a aquanauty zamarzają nawet w izolowanych skafandrach kosmicznych z tego samego powodu - przepuszczalności helu. Ale wielka głębia zadała kolejny cios. Podczas gdy akwanauty pływali blisko powierzchni i używali zwykłego sprężonego powietrza z cylindrów, wydech wszedł do wody. I nie było większych kłopotów. Kiedy akwanauty przeszły na kosztowną mieszankę helu i tlenu - helioks stał się odpadem. Ponieważ im głębiej się zatapiasz, tym szybciej butle stają się puste, ponieważ każdy oddech jest wzrostem objętości mieszaniny gazowej. Poszczególne systemy, które mogą oczyścić powietrze, okazały się droższe niż kombinezony kosmiczne. A akwanauci ponownie połączyli się z podwodnymi domami pępowiny, przez które serwowali helioks, i wydychali odsyłani do czyszczenia. Z drugiej strony, zaczęli dostarczać gorącą wodę, czyli akwanaut, pływając w mokrym skafandrze do nurkowania pompowanym wodą. Zwiększyło to czas akwanaut do akceptowalnych wartości..
To prawda, że hel jest w stanie przeciekać przez kadłub podwodnego domu. Ale obce gazy, które emitują ludzkie ciało i inżynieria elektryczna, pozostają w nim, zatruwając atmosferę. Czyszczenie to stało się trudnym zadaniem. A ponieważ podwodne eksperymenty rozwinęły się i stawały się coraz bardziej profesjonalne, sceptycyzm co do potrzeby tworzenia podwodnych domów w miarę rozwoju stref przemysłowych - koszty ich tworzenia i eksploatacji wyraźnie przewyższały korzyści z ich użytkowania. W połowie lat 70. entuzjazm zaczął słabnąć. Ponadto pojawiło się inne rozwiązanie - wysyłanie kompleksów hiperbarycznych.
Powietrze, słońce i woda
W 1981 roku, kiedy po raz pierwszy wyruszyłem w morze w ramach ekspedycji geologicznej, pytanie o powód braku podwodnych domów w naszym naukowym arsenale było jednym z pierwszych. W tym samym miejscu usłyszałem od moich kolegów o obiecujących kompleksach nurkowych, które wkrótce miały wejść do ZSRR. Zostały zainstalowane na pokładzie dużych statków wiertniczych..
Kombinezony do nurkowania głębinowego są połączone z dzwonem nurkowym przez liczne węże.
Kompleksy hiperbaryczne statków to duże komory ciśnieniowe ze wszystkimi udogodnieniami, w których żyją akwany podczas całego okresu pracy. Żyją pod presją w środowisku heliox. Kiedy muszą zatopić się w pracy na dnie, do ich kompleksu jest przymocowany dzwon nurkowy, do którego przechodzą i opuszczają miejsce pracy. Oddychają tam helioksem, wchodząc przez węże, ale na wszelki wypadek są wkładki z cylindrami na plecach, które powinny wystarczyć na kilka minut, aby dotrzeć do dzwonka nurkowego. Pod koniec zmiany zamykają właz dzwonka i wznoszą się na powierzchnię, gdzie przechodzą do kompleksu hiperbarycznego. W rzeczywistości podwodny dom został podniesiony na powierzchnię, a do miejsca pracy akwaniści wsiadają do windy.
O każdym życiu pod wodą „jak ryby i delfiny” nie mówimy. Można to porównać do wejścia danej osoby w przestrzeń kosmiczną, a przy okazji, pod względem kosztów i niebezpieczeństwa, jest to praca porównywalna..
W rezultacie teraz na świecie jest tylko kilka stale działających podwodnych domów. Jednym z nich jest biologiczne laboratorium Wodnika u wybrzeży Florydy, w którym okresowo pracują grupy biologów i ekologów. Laboratorium znajduje się na głębokości 20 metrów, a to wystarczy do większości obserwacji biologicznych..
Ponadto znajduje się podwodny hotel Jules 'Undersea Lodge, wykonany z byłego laboratorium naukowego. Te dwa podwodne domy obejmują wszystkie podwodne budynki i są obecnie ograniczone. Brak masowego podboju głębin morskich, wraz z tworzeniem dużych podwodnych miast, nie wydaje się odpowiedni.
Ale jest jeden obszar działalności, w którym perspektywy podwodnych domów o małej głębokości są dość optymistyczne. To jest turystyka. Połączenie słońca i wody zawsze przyciąga ludzi. Co więcej, najbardziej kolorowe podwodne życie na płytkich głębokościach - w ciągu pierwszych dwóch tuzinów metrów, gdzie można zapewnić ludzkiemu oddechowi zwykłe świeże powietrze.
Projektanci podwodnej restauracji na Malediwach z powodzeniem połączyli wszystkie te elementy. Akrylowa rura znajduje się na małej głębokości, jest dużo światła, gra atrakcji wodnych i wiele ładnych morskich stworzeń. Rodzaj „akwarium przeciwnie”, które tworzy wspaniały „podwodny nastrój”. I najprawdopodobniej ludzie, którzy byli w takim środowisku, jeśli nie stają się nurkami amatorskimi, to przynajmniej będą bardziej uważni na świat ciszy. Takie projekty mają wszelkie szanse na rozwój, są w stanie odnieść sukces komercyjny, a być może wtedy marzenie o życiu pod powierzchnią wody może stać się rzeczywistością.
