Чому ми не живемо на дні океану?

Людство століттями мріяло оселитися в морських глибинах, освоїти їх, зробити природним простором для життя. Садко і Іхтіандр, капітан Немо і професор Стромберг були невипадковими героями, а знаковими образами людей, які жили в підводному світі. Але рекордна перебування Фабьена Кусто в підводному будинку парадоксальним чином продемонструвало крах цих надій.

Фаб'єн Кусто пробув в підводному будинку "Акваріус" 31 день, на один день перевершивши рекорд свого великого діда - Жак-Іва Кусто, який в 1963 році 30 днів прожив у підводному будинку Precontinent-2. Один додатковий день через 51 рік освоєння підводного світу - це просто символ в честь ювілею, відчайдушна спроба заново повернутися до прекрасної мрії півстолітньої давності.

Зараз вже грунтовно забулося, що в 1960-і роки світ був охоплений не тільки ентузіазмом освоєння космічного простору, а й світового океану. Цей ентузіазм виник не на порожньому місці, а завдяки працям Жак-Іва Кусто, який разом зі своєю командою відкрив людям світ безмовності.

Свобода і декомпресія
Старі кінохроніки показують, як виглядали водолазні костюми початку ХХ століття: незручні, громіздкі, що не дають людині свободи переміщення у водному середовищі. Та й сама система постачання водолаза повітрям з поверхні була вкрай незручною. Інженери розробляли індивідуальні комплекти, які були, на жаль, не дуже надійними і дорогими у виробництві.

Проблема перебування людини під водою полягає у високій щільності води - вона в 800 разів більше щільності повітря. Коли ми пірнаємо, водна товща обжимає наші тіла, в першу чергу легені. Щоб нормально дихати, повітря в легені повинен подаватися з тиском, аналогічним тиску води на даній глибині. Кожні 10 метрів глибини - на 1 атмосферу більше. Перші системи, що регулюють тиск для подачі повітря в залежності від глибини занурення, з'явилися ще в XIX столітті, але були досить складними.

У 1943 році Кусто і його колега, інженер Еміль Ганьян розробили до геніальності простий дихальний автомат, з прекрасними комерційними перспективами. У 1945 році вони патентують цей регулятор під маркою CG45, який став продаватися під торговою назвою Aqua-Lang. З початку 1950-х років, після виходу книги Жак-Іва Кусто "У світі безмовності", а потім однойменного фільму, в світі почався бум дайвінгу. Зрозуміло, не тільки туристи і любителі екстремального спорту зраділи новому винаходу. Шукачі скарбів, інженери-будівельники, геологи і біологи побачили в аквалангу жаданий ключ до морських глибин.
Але зручність застосування акваланга і легкість переміщення з ним у водній товщі не позбавила від фатальної проблеми декомпресії. Справа в тому, що при диханні стисненим повітрям гази активно розчиняються в крові, яка починає нагадувати газовану воду. При різкому підйомі на поверхню кров закипає, і бульбашки перекривають кровотік. Цей стан називається "декомпрессионная або кесонна хвороба".

Щоб уникнути цього, треба підніматися повільно, роблячи зупинки, щоб гази, розчинені в крові, виходили з кожним видихом. Цей процес називається декомпресія. Максимальна глибина, з якою дозволяється підйом без декомпресії, - 11 метрів. Якщо ви опустилися глибше, то вам буде потрібно час для проміжних зупинок, щоб забезпечити благополучне повернення на поверхню.

Однак гази не можуть розчинятися в крові до нескінченності, і через певний час насичення припиниться. Це означає, що, пробувши під водою добу, наприклад, ти можеш пробути ще й тиждень, і місяць, і рік - час декомпресії не збільшиться. Отже, якщо треба виконувати тривалу роботу під водою, то є прямий сенс там і жити, і будувати підводний будинок.

Підводний будинок і його гідності
Підводний будинок уявити собі легше легкого: візьміть стакан, переверніть догори дном і опустіть у відро або краще в акваріум. Вода не заллє його - повітря стиснеться, але не дасть воді заповнити простір. Тобто, забезпечивши в склянці тиск повітря, що дорівнює тиску води, її рівень може завжди бути на рівні нижнього краю.

У найпростішому вигляді практичний розвиток цієї ідеї називається "водолазний дзвін", і його винахід відноситься до часів античності - є переказ, що ще Олександр Македонський опускався в подібному пристосуванні на дно моря.

Підводний будинок - це логічний розвиток водолазного дзвони. Там вже є відсіки, де Акванавт в нормальних умовах відпочивають, сплять, їдять, виконують роботу, готують спорядження для нових виходів в воду. Жителів підводного будинку від затоплення позбавляє тиск повітря в самому будинку, тому їм не потрібні ніякі люки і шлюзи, щоб виходити з нього назовні.
Це дає масу зручностей. Акванавт виконують будь-яку роботу за межами будинку. Періодично вони повертаються в будинок, щоб змінити балони з повітрям. Закінчивши зміну, знявши спорядження, вони йдуть в прісний душ, потім переодягаються і йдуть в сухі відсіки, де ведуть нормальне життя.

У 1962 році поблизу Марселя команда Жак-Іва Кусто розпочала експеримент Precontinent-1 (в англомовній літературі він відомий як Conshelf - континентальний шельф). Із залізничної цистерни, перевернутої догори дном, був зроблений підводний будинок на двох чоловік, який жартома назвали "Діогеном". Будинок встановили на глибині 10 метрів. Вибір глибини невипадковий - Акванавт могли в разі проблем піднятися на поверхню без декомпресії. Альбер Фалько і Клод Уеслі провели в ньому тиждень.

Цей досвід викликав хвилю захоплень в усьому світі. Мрія про життя під водою стала збуватися на очах. Здавалося, що планета Океан вже чекає своїх підкорювачів. А Жак-Ів Кусто почав готувати новий експеримент - Precontinent-2, який передбачав будівництво цілої "підводного села" з декількох підводних споруд. Місце для проекту, риф Шаб-Румі в Червоному морі, було вибрано не випадково - виняткова прозорість води і багатство і барвистість місцевої фауни повинні були допомогти в зйомках дивного фільму, "Світ без сонця".

Оскільки найпростіший підводний будинок не є дуже вже складним інженерним об'єктом, його будували не тільки професіонали (американські проекти Sealab, Tektite), але і любителі. Зараз може здатися дивним, але в 1966 році група ентузіастів в СРСР побудувала і встановила біля мису Тарханкут в Криму підводний будинок "Іхтіандр-66".

Поки глибина установки підводних будинків не перевищувала двох десятків метрів, все йшло добре. Але збільшення глибини монтажу будинку понад 50 метрів ставило перед будівельниками складну проблему: більше не можна було використовувати для дихання атмосферне повітря, а тільки спеціальні суміші. Собівартість будинку і його складність відразу багаторазово зросли.

Проблеми + проблеми
Після перших успіхів підводного домобудівництва до акванавтам прийшли промисловці, які були готові допомагати розвитку нової справи. Однак у них були свої інтереси, які вимагали освоєння більш значних глибин. Жак-Ів Кусто став готувати проект Precontinent-3, який передбачав будівництво одного підводного будинку на глибині близько ста метрів.

На цій глибині дихати атмосферним повітрям, стисненим до 11 атмосфер, не можна, азот і кисень при таких тисках стають отрутами. Тому люди змушені існувати в атмосфері інертного газу гелію, в який додано трохи більше 2% кисню. Цієї кількості молекул кисню при такому тиску цілком вистачає для нашого організму.
Проект Precontinent-3 включав в себе і обслуговування донної бурової установки
І тут Акванавт зіткнулися з абсолютно несподіваними проблемами. Гелій має набагато більшу теплопровідність, ніж азот, і людина в гелієвої атмосфері мерзне навіть при 26-28ºС. При цьому через високу проникності гелію будь-яка теплоізоляція дуже скоро насичується цим газом і втрачає свої властивості. Тому витрата електроенергії на опалення підводного будинку стрімко зростає.

Температура води на великих глибинах знижується, і Акванавт мерзнуть навіть у ізольованих скафандрах, з тієї ж причини - всепроникність гелію. Але велика глибина завдала ще одного удару. Поки Акванавт плавали біля поверхні і використовували звичайний стиснене повітря з балонів, видих йшов в воду. І в цьому не було великої біди. Коли ж Акванавт перейшли на дорогу суміш гелію і кисню - гелиокс, це ставало марнотратством. Тому що чим глибше занурюєшся, тим швидше порожніють балони, так як кожен вдих - це збільшення обсягу газової суміші. Індивідуальні системи, які можуть очищати повітря, виявилися дорожчими космічних скафандрів. І Акванавт знову з'єдналися з підводними будинками пуповиною, через яку їм подається гелиокс, а видихнути відправляється назад, для очищення. За іншою трубці стали подавати гарячу воду, тобто акванавт, по суті, плавав в мокрому гідрокостюмі, підкачати водою. Це збільшило час роботи акванавтів до прийнятних величин.

Правда, виявилося, що гелій здатний проникати і через корпус підводного будинку. А ось сторонні гази, які виділяє людський організм і електротехніка, якраз в ньому залишаються, отруюючи атмосферу. Очищення її стала складним завданням. І в міру того, як розвивалися і ставали все більш професійними підводні експерименти, став рости скепсис щодо необхідності створення підводних будинків як промислових зон - вартість їх створення та експлуатації явно перевищували вигоди від їх застосування. І до середини 70-х років ентузіазм став спадати. Тим більше що з'явилося інше рішення - суднові гіпербаричної комплекси.

Повітря, сонце і вода
У 1981 році, коли мені довелося вперше вийти в море в складі геологічної експедиції, питання про причини відсутності в нашому науковому арсеналі підводних будинків був одним з перших. Там же я почув від колег про перспективні водолазні комплекси, які скоро повинні були надійти в СРСР. Вони встановлювалися на борту великих бурових судів.

Костюми глибоководних водолазів пов'язані з водолазним дзвоном численними шлангами
Суднові гіпербаричної комплекси являють собою великі барокамери з усіма зручностями, в яких живуть Акванавт протягом усього часу проведення робіт. Живуть вони під тиском, в середовищі Геліокс. Коли їм потрібно опуститися для роботи на дно, до їх комплексу пристиковується водолазний дзвін, в який вони переходять і опускаються на місце роботи. Дихають вони там Геліокс, що надходять по шлангах, але про всяк випадок на спині носять касети з балонами, яких повинно вистачити на кілька хвилин, щоб доплисти до водолазного дзвони. Після закінчення зміни, вони закривають люк дзвони і піднімаються на поверхню, де переходять в гіпербаричної комплекс. По суті, підводний будинок підняли на поверхню, а до місця роботи Акванавт їздять на ліфті.

Ні про яку життя під водою "як риби і дельфіни" вже не йдеться. Це можна порівняти з виходом людини в космос, і, до речі, за вартістю і небезпеки це співмірна робота.
В результаті зараз в світі існує всього декілька постійно діючих підводних будинків. Один з них - це біологічна лабораторія "Акваріус" біля берегів Флориди, в якій періодично працюють групи біологів і екологів. Лабораторія знаходиться на глибині 20 метрів, і цього достатньо для проведення більшості біологічних спостережень.
Крім цього, існує підводний готель Jules 'Undersea Lodge, зроблена з колишньої наукової лабораторії. Цими двома підводними будинками все підводне домобудівництво і обмежується на даний момент. Ніякого масового завоювання морських глибин, зі створенням великих підводних міст, не представляється доцільним.

Але є одна сфера діяльності, де перспективи підводних будинків невеликого заглиблення цілком оптимістичні. Це туризм. Поєднання сонця і води завжди привертає людей. Тим більше що сама барвиста підводне життя якраз на невеликих глибинах - в межах перших двох десятків метрів, там, де можна забезпечити дихання людини звичайним свіжим повітрям.
Вдало поєднали всі ці елементи конструктори підводного ресторану на Мальдівських островах. Акрилова труба розташована на невеликій глибині, тут багато світла, гра відблисків води і маса симпатичних морських мешканців. Своєрідний "акваріум навпаки", який створює прекрасне "підводне настрій". І, швидше за все, люди, що побували в такому середовищі, якщо не стануть дайверами-любителями, то вже принаймні будуть уважніше ставитися до світу безмовності. Такі проекти мають всі шанси на розвиток, вони в змозі стати комерційно успішними, і, можливо, тоді мрія про життя під поверхнею води зможе-таки стати реальністю.