Как люди живут на дне океана
Погружение с предельным насыщением (saturation diving) – пожалуй, самый «экстремальный» вид подводной деятельности (после Российских эксперементов в сфере жидкостного дыхания).
Чтобы понять, что он из себя представляет, нужно, как говорил Иван Васильевич,
Исторические предпосылки
По мере развития технологического уровня человечества увеличивалось количество инженерно-монтажных задач, в том числе и под водой. Уровень развития робототехники того времени делал человеческий труд на глубине безальтернативным. Да и сегодня далеко не все можно сделать при помощи роботов. И человеческие руки оказываются зачастую более эффективными, чем самые технологичные манипуляторы.
Однако работа под водой подразумевала физическую активность и высокую утомляемость, что делало невозможным длительные рабочие смены. В то же время сложность операций и масштабы возрастали, что, естественно, сказывалось на времени выполнения типовых объемов работ под водой.
Первая проблема, стоящая перед энтузиастами коммерческого дайвинга тех лет, заключалась в том, что после длительной работы требовалась не менее длительная декомпрессия, на протяжении которой водолаз был бы вынужден находиться в воде со всеми сопутствующими рисками.
Поэтому в 1933 году за решение этой проблемы берется Макс Ноль (в те годы еще студент Массачусетского технологического института).
Он строит водолазный колокол, которому дает говорящее имя «Hell bellow» –сложно уловить контекст, но дословно переводится как
При этом аппарат не был первым в своем роде – задолго до этого, еще в 1892 году, сферический подводный аппарат был спущен на глубину 165 метров итальянцем Бальзамелло (Felice Balsamello и его батисфера «Palla nautica»).
А к 1934 году аппарат другого американского конструктора Уильяма Биби (William Beebe) погрузился на немыслимые по тем временам 932 метра (данный рекорд продержался целых 15 лет).
Аппарат Ноля не позволял ставить рекорды, однако давал возможность водолазу пройти декомпрессию в относительно комфортных условиях (более комфортных, чем в воде). К тому же Ноль активно занимался экспериментами с газовыми смесями и водолазным костюмом, что в итоге позволило ему поставить другой рекорд – погрузиться в костюме на рекордные для того времени 420 футов (128 метров).
Следующим шагом стало проведение серии экспериментов, целью которых было выявить, способен ли человеческий организм, в принципе, переносить длительные погружения.
И уже 22 декабря 1938 года Макс Ноль и Эдгар Энд совершили в барокамере первую преднамеренную симуляцию «погружение с насыщением». Общее время, в течение которого они дышали воздухом под давлением 4 атм. (эквивалент глубины 30 метров), составило 27 часов. И, несмотря на то, что последующая за этим 5-ти часовая декомпрессия прошла не вполне безобидно, тем не менее, было установлено, что человек может находиться на глубине длительное время.
Экспериментируя дальше, исследователи поняли, что у человека есть так называемый предел насыщения, при достижении которого дальнейшее нахождение на глубине не приводит к увеличению времени декомпрессии. Максимальное время декомпрессии составляет 1 неделю. И не важно, провел ли человек на глубине 10 часов, сутки или месяц – возврат его к условиям нормального атмосферного давления займет одну неделю.
С этих пор и началась эра коммерческого дайвинга с предельным уровнем насыщения.
Выше я уже давал ссылку на свою предыдущую статью про подводную деятельность. И в ней была представлена часть диаграммы профиля декомпрессии при насыщенном погружении:
«Космические станции» на борту корабля
Суть метода довольно проста.
На борту судна обеспечения строится некое подобие космической станции, состоящей из отсеков. Есть несколько жилых модулей, в которых проживают водолазы.
Водолазы заходят внутрь станции, где их медленно «обжимают» до «глубины», на которой им предстоит работать. Когда наступает их рабочая смена, они через шлюз заходят в колокол, закрывают люк. И их опускают на заданную глубину, где они и работают. Позже все повторяется в обратном направлении. В любом случае, лучше один раз увидеть, чем 100 раз услышать.
При погружениях классическим является наличие в смене трёх человек – два водолаза работают, третий помогает им одеваться, следит за функционированием систем колокола и в случае чрезвычайной ситуации может сам спуститься под воду, чтобы оказать помощь.
Нетрудно оценить и сопутствующие риски подобной работы – несмотря на то, что физически вокруг станции на корабле находятся люди, водолазы внутри изолированы от внешнего мира. Случись что – человека нельзя вытащить раньше, чем через 7 дней.
Невзирая на то, что в сменах обычно присутствуют специалисты с медицинским образованием, объем помощи, на которую может рассчитывать водолаз, ограничивается примитивными манипуляциями – первая помощь при порезах, ушибах, переломах, купирование острых состояний.
Помимо размещения на борту такой станции, судно обеспечения водолазных спусков должно располагать объемными системами для хранения газа (гелия), а также аппаратурой подготовки газовых смесей. Все ключевые элементы обязательно должны быть продублированы.
Поскольку дайверы 24/7 дышат газом под давлением, его расход в масштабе рекреационного дайвинга нельзя охарактеризовать никак иначе, кроме как «чудовищный». Поэтому для хранения газа на борту собираются огромные секции из баллонов высокого давления.
Применяемый газ – гелиокс, смесь гелия и кислорода. Пожалуй, это самое дорогое решение из существующих, но и самое безопасное. В рекреационном (или техническом) дайвинге такая смесь также доступна для использования. Однако она не получила широкого распространения из-за цены.
Нужно учесть, что гелий, используемый в смеси, не технический, а «медицинский». Он отличается от того, которым надувают воздушные шарики в парках, степенью очистки, что, естественно, сказывается на цене.
По причине дороговизны газа водолазы используют и замкнутые дыхательные аппараты – при выдохе газ не покидает пределы контура, как происходит в случае с обычным аквалангом, а остается внутри системы и затем подвергается повторному использованию (после «переработки»).
Проблема низкой температуры
Температура на глубине значительно ниже, чем в верхних слоях воды. Это означает, что водолазам предстоит пробыть до 6 часов в воде, температура которой едва достигает +5 °С.
Для решения этой проблемы также позаимствовали «космические» технологии (хотя кто у кого позаимствовал саму концепцию – это еще вопрос). Речь идет о костюме водяного теплообмена – по «пуповине» от колокола (помимо газа и электричества) непрерывно подается теплая вода, которая и согревает дайвера.
Обучение
Традиционно лидерами в сфере глубоководного дайвинга являются американские и норвежские школы. Россия в этом плане сильно отстает, как технически, так и концептуально. Хотя в последнее время и наблюдаются некоторые положительные тенденции, направленные на сокращение этого отставания. По сути, эти «тенденции» сводятся к освоению того, что на западе уже давно применяется массово.
В числе требований к кандидатам на обучение значатся отменное здоровье, образование не ниже среднего. И есть некоторые специфические тесты на «акватичность» – плавание на задержке дыхания, задержка дыхания в статике и т.п.
В числе операций, обучение которым осуществляется на базовых курсах – сварка/резка металла, сборка конструкций на болтовых соединениях.
Отработка навыков работы с инструментами большую часть времени проводится на малых глубинах. Либо в специальных бассейнах, где все действия водолазов могут контролироваться через стекло.
Особое место в подготовке занимает проработка нештатных ситуаций – отрыв колокола или пуповины.
В случае отрыва всего колокола, водолазы остаются на дне до прибытия помощи. Их ситуация при этом несколько лучше, чем у подводников на аварийной подводной лодке – колокол легко можно прицепить к тросу и вытащить.
Поскольку электроснабжение прекращается, в колоколе очень быстро становится холодно. Поэтому первым делом вся смена переодевается в специальные костюмы, напоминающие спальные мешки по форме тела. Берут с собой внутрь мешка аварийный запас воды и еды. Включаются в дыхательные аппараты со сменными кассетами (позволяют регенерировать газ). И в таком «окуклившемся» состоянии ждут помощи.
Выглядит это примерно так.
В случае же обрыва «пуповины» у дайвера с собой очень мало газа – максимум на 10–15 минут. Подразумевается, что за это время он должен добраться до колокола, никаких других вариантов на большой глубине у него не остается.
Для того чтобы минимизировать аварийные ситуации и сделать работу более безопасной (насколько это слово, вообще, уместно употреблять в отношении такой работы), суда обеспечения оборудуются специальными системами динамичского позиционирования.
Ниже приведена схема расположения движителей.
На таких судах нередко используются не классические винты или водометы, а движители Фойда-Шнайдера или азиподы.
Первый вариант представляет собой расположенные вертикально лопости-«крылья» на вращающейся платформе. При изменении углов поворота лопостей изменяется и вектор тяги.
Кому-то такой движетель может показаться чем-то новым и экзотическим, однако это далеко не так.
Заинтересовавшиеся могут прочитать о нем более подробно в выпуске журнала«Юный моделист-конструктор» № 4 за 1963 год.
Второе решение – азипод.
Электродвигатель, расположенный на вращающейся консоли – консоль поворачивается и изменяется направление вектора тяги.
Управляемые компьютером движители, имея данные высокоточной GPS-системы, позволяют реализовывать режим, в котором судно «зависает» точно над местом проведения водолазных работ и сохраняет свое положение и ориентацию неизменными, несмотря на волны, течение и ветер. Тем не менее, есть предел условий, в которых эта система может гарантировать неизменность положения судна. И при превышении заданных параметров (волнение моря, скорость ветра) все работы необходимо срочно прекратить.
Вопросы адаптации к условиям работы и психологическая совместимость
Когда группу людей закрывают вместе на продолжительное время, особую роль начинают играть психологические аспекты. Не все можно предугадать на ранних этапах обучения путем опросов и составления психологического портрета человека (хотя определенная польза от таких методов есть). Всегда остается риск неучтенных психологических факторов.
Интересные опыты в этой сфере проводились и проводятся CCСР/Россией в контексте пилотируемых полетов на другие планеты.
С ноября 1967 по ноябрь 1968 (ровно год) в Институте медико-биологических проблем (ИМБП) проводился эксперимент, в котором трех добровольцев закрыли в замкнутом пространстве, имитируя космический полет.
В процессе эксперимента было получено множество сведений. И в числе прочих были сделаны выводы о важности психологической совместимости людей для подобных условий.
Уединиться в таких условиях обитания невозможно. Поэтому каждый пытается отвлечься, как может. Благо современные технологии позволяют это сделать – наушники плюс гаджеты.
Однако старшее поколение по-прежнему отдает предпочтение книгам.
Фильм о дайвинге
Чаще всего 99 % фильмов нельзя рекомендовать для целей ознакомления с реальным положением дел, поскольку в них многое искажается в угоду зрелищности, сюжету и т.д.
Однако бывают исключения.
Одним из таких хороших исключений является документальный фильм Last Breath, снятый британцами. О развитии нештатной ситуации с одним из глубоководных дайверов. Большая часть хранометража – это кадры, сделанные командой непосредственно в момент развития самой ситуации.
Разместить сам фильм здесь (без нарушения авторских прав) нельзя, но зато можно предложить вам посмотреть трейлер.
Источник
Топ-10 подводных объектов, в которых на самом деле можно жить
Любой, кто читал какую-либо научную фантастику, в тот или иной момент думал о том, как замечательно было бы жить в странных средах обитания, например, под водой. За последние полвека люди пытались воплотить эту фантазию в жизнь и удивительно то, что многие из них в этом преуспели. Если вы готовы раскошелиться на довольно кругленькую сумму и не возражаете жить по соседству с одной или двумя тигровыми акулами, существует несколько способов, с помощью которых вы сможете на самом деле жить в море.
10. «Суб-Биосфера» (Sub-Biosphere) 
Фотография: Фил Поли (Phil Pauley)
Одной из самых амбициозных попыток создать подводное жилище является детище человека по имени Фил Поли. Суб-Биосфера по сути является именно тем, о чём вы подумали, основываясь на её названии, и проект её создания находится ближе всего к постройке подводного города из всех проектов, которые в настоящее время находятся на стадии разработки. Несмотря на то, что Суб-Биосфера пока ещё не является функционирующим жильём, концепт-арта и чертежей достаточно для того, чтобы заставить любого из нас захотеть спуститься в солёные глубины и провести длительный период времени под водой.
Суб-Биосфера состоит из нескольких этажей, находящихся в капсулах, каждая из которых будет способна разместить до 100 жителей. Задумкой Поли является подводный город, который будет полностью самодостаточным и включать в себя районы для выращивания сельскохозяйственных культур и выработки собственной электроэнергии. Будет ли Суб-Биосфера когда-либо построена ещё предстоит выяснить, но Поли продолжает неустанно работать над логистикой и финансированием, чтобы начать строительство, а также, по слишком явному совпадению, над художественным произведением, основанном на концепции подводного города.
9. «Коншельф» (Conshelf)
Как может кто-то когда-либо даже упоминать об идее жизни под водой, не вспомнив единственного и неповторимого Жака Ив Кусто (Jacques Cousteau)? Самый известный водный эксперт в истории успешно создал подводные жилищные и научно-исследовательские объекты. В отличие от чего-то вроде Суб-Биосферы, проект Коншельф не был предназначен для долгосрочного проживания, несмотря на то, что в нём было большинство удобств дома, находившегося в гигантском металлическом барабане. Проект Коншельф прошёл уже три итерации, и Коншельф III уже был домом для шести исследователей, которые жили под водой в течение почти месяца.
Идея воплотилась в жизнь в 1962 году, когда Коншельф I находился в 10 метрах под поверхностью Средиземного моря у берегов Марселя. Небольшое, тесное помещение, технически называемое Диогеном (Diogenes) служило домом для пары учёных в течение недели. Оно было оснащено библиотекой, телевидением и радио, и использовалось в качестве научно-исследовательской станции для изучения морской жизни. Вскоре после успеха эксперимента Коншельф I, был запущен Коншельф II. Оно было оснащено ещё большим количеством фантастических удобства, таких как гараж, аквариум, и ещё один научно-исследовательский центр, находившийся глубже в море, на этот раз в помещение жили пять человек в течение месяца. Наконец, самым амбициозным проектом стал Коншельф III, находившийся на невероятной глубине 100 метров от поверхности воды.
8. Подводная лаборатория Ла Чалупа «La Chalupa Research Lab» / Гостиница под водой (Jules Undersea Lodge) 
Фотография: Гостиница под водой «Jules Undersea Lodge»
То, что изначально было подводной лабораторией Ла Чалупа, объектом, который, по сути, находился в ведении «Taco Bell», стало гостиницей под водой после того как объект исчерпал свою пользу в качестве станции, в которой морская жизнь изучалась у побережья Пуэрто-Рико. Объект был особенно популярен среди знаменитостей, поскольку он являлся исследовательской станцией, переделанной в своего рода подводный отель.
Структура полностью погружена в воду и находится на дне лагуны. Она контролируется с помощью центра управления наземного базирования. Посетители попадают в гостиницу с помощью подводного порта, который доставляет их в центр объекта. В гостинице есть две спальни и общая гостиная зона, в которой даже есть кондиционер, потому что на дне моря видимо не так холодно, как показывается в фильмах. Комната отдыха оснащена телевизором и DVD-плеером, а также телефоном. В каждой из спален также есть гигантские стеклянные иллюминаторы, позволяющие любопытным дайверам смотреть на вас, пока вы спите, поэтому эта гостиница определенно не для застенчивых людей.
7. Подводная лаборатория Галатея (Galathee Underwater Lab) / Проект СиОрбитер (SeaOrbiter Project) 
Фотография: Жак Ружери (Jacques Rougerie)
СиОрбитер это концепция полностью мобильного, в основном подводного исследовательского и разведочного объекта. Это своего рода подводный космический корабль, дрейфующий по всему миру, чтобы облегчить изучение океана и животных, живущих в его глубинах. Подводная лаборатория Галатея, открытая Жаком Ружери в 1977 году послужила вдохновением для этого проекта. Это была подводная среда обитания, разработанная специально для того, чтобы минимизировать вмешательство в покой морского мира. Её можно было разместить на любой глубине от 9 до 60 метров под поверхностью океана.
Так же, как и космические станции, на дизайне которых она была основана, СиОрбитер позволяет совершать долгосрочные морские путешествия по всему миру, в которых могут участвовать приблизительно 20 человек за один раз. Руководители проекта планируют разработать подводные транспортные средства, которые позволили бы им исследовать глубины, находящиеся до 6 000 метров от поверхности океана. СиОрбитер также можно будет потенциально использовать, чтобы помочь в подготовке космонавтов. Повышенное давление и изоляция похожи на те условия, с которыми космонавтам придётся столкнуться в космическом пространстве. Проект СиОрбитер активно ищет финансирование, и на данный момент создатели собрали лишь 45 процентов необходимой суммы.
6. Силэб (SEALAB) 
Одной из первых попыток позволить людям жить ниже поверхности океана стал проект Силэб. Нет, Силэб это не тот мультфильм, который вы смотрите поздно вечером, кушая исследовательские лаборатории, заказанные из Тако Белл (Taco Bell). Как и Коншельф, проект Силэб также прошёл в три этапа. Первый Силэб был запущен у берегов Бермуд в 1964 году, но отрезан приближавшимся штормом.
Силэб II был запущен в 1965 году и был оснащён теми удобствами, которыми не обладал Силэб I, например, горячей проточной водой и холодильником. Длина этой подводной лаборатории достигала 17 метров, и она могла погрузиться на 62 метра под воду. На борту Силэб посменно жили команды водолазов, причём каждая из команд жила на борту как минимум две недели за раз. Среди тех, кто жил на Силэбе был Скотт Карпентер (Scott Carpenter), который получил известность как один из астронавтов группы «Меркурий 7». Карпентер сделал подводный звонок своему коллеге по «Меркурию 7» астронавту Гордону Куперу (Gordon Cooper), находившемуся на тот момент на орбите Земли в космической капсуле Джемини (Gemini), потому что астронавты — это позёры.
Силэб III был запущен в 1969 году у берегов Калифорнии, но проект окончился трагедией, когда судно начало протекать и неудачная попытка ремонта привела к смерти «акванавта» Берри Кэннона (Berry Cannon).
5. Аквариус (Aquarius) 
Если вам посчастливилось быть студентом Международного университета Флориды (Florida International University), вам может быть предоставлен доступ к одному из последних оставшихся в эксплуатации подводных научно-исследовательских объектов в мире, метко названному Аквариус. В течение периодов до 10 дней за один раз исследователи плавают в Аквариусе изучая морскую жизнь у берегов островов Флорида-Кис (Florida Keys). Металлический кокон может выдержать давление воды при глубине до 37 метров под поверхностью океана и вмещает до шести человек за один раз.
Внутри Аквариус является полностью укомплектованной квартирой, которая включает в себя холодильники, кондиционер, душ, туалеты, микроволновую печь и даже доступ в Интернет. Совсем недавно, в ноябре прошлого года, группа студентов последнего курса Международного университета Флориды, специализирующихся на морских исследованиях провели неделю, проживая и проводя исследования на борту Аквариуса. Стоимость обучения в университете, вероятно, намного дешевле, чем пребывание в коммерческом подводном отеле, что делает Аквариус главной целью любителей океана ограниченных финансовыми возможностями.
4. Тектит (Tektite) 
В 1969 году правительство Соединенных Штатов профинансировало проект под названием Тектит, названный в честь метеоров, которые врезаются в океан и падают на дно. Проект Тектит, состоял из четырёх акванавтов, которые жили в погружённой под воду станции с февраля по апрель 1969 года, и его целью должна была быть подготовка космонавтов для длительных пребываний в космосе.
Вторая инкарнация проекта Тектит была запущена в 1970 году и включала в себя 11 различных миссий, позволяя 53 акванавтам провести 2-3 недели погружёнными в подводный мир. Сам Тектит выглядел более или менее как пара гигантских металлических резервуаров. В них были расположены апартаменты экипажа и аппаратная, соединённая с мостом, плюс общее помещение для проведения исследований. Апартаменты предоставляли домашние удобства, с радиоприемниками и телевизорами, а также с кроватями и почти полностью оборудованной кухней. Несмотря на то, что она больше не функционирует как исследовательская лаборатория, вы всё равно можете просмотреть на подводный дом в Музее Тектита (Tektite Museum).
3. Гидролаборатория (Hydrolab) 
В течение многих лет сотни исследователей пользовались Гидролабораторией, принадлежащей Национальному управлению океанических и атмосферных исследований (National Oceanographic and Atmospheric Administration), в качестве базы для научного исследования Атлантического океана. Гидролаборатория, расположенная у берегов американских Виргинских островов (Virgin Islands), позволила учёным работать в течение нескольких недель за раз на дне океана, а на её борту могло свободно разместиться до четырёх учёных.
Сама лаборатория была достаточно маленькой и тесной, её длина составляла всего 5 метров, высота 2,5 метра и она могла погружаться на глубину до 40 метров. Несмотря на то, что она была менее чем идеальной средой для страдающих клаустрофобией людей, она была оснащена водопроводом, электричеством и спальными местами, наряду с большими смотровыми портами для наблюдения за окружающим подводным миром. После того как она находилась в эксплуатации в течение более чем десяти лет, Гидролаборатория была списана с эксплуатации в 1986 году, но на неё всё ещё можно посмотреть в Музее естественной истории (Museum of Natural History).
2. Атлантика (Atlantica)
Деннис Чемберленд (Dennis Chamberland) является немного мечтателем, но он относится к тому редкому виду мечтателей, которые на самом деле воплощают свои мечты в реальность. Вероятно, этому способствует тот факт, что он является инженером в НАСА, и среди его задач числятся попытки сделать возможным проживание людей, как под водой, так и в космосе. В центре его планов находится экспедиция на Атлантике, которая является его вполне реальной и очень серьёзной попыткой создания настоящего подводного города.
Чемберленд уже построил подводный дом, рассчитанный на двух человек, но его конечная цель заключается в создании обширного общества, что позволит людям оставаться на дне океана практически бесконечно. В соответствии с его планами, Атлантика должна быть чем-то вроде района жилого комплекса в дополнение к тому, что она будет научно-исследовательским центром. Когда его спрашивают о жизни в предложенном им сообществе, он описывает невероятные сценарии, будто взятые из мультсериала Джетсоны (Jetsons), в которых люди запрыгивают в свои подводные лодки, чтобы съездить в кино.
1. Плавучий дом «H2OME» 
Фотография: Подводные Структуры США (US Submarine Structures)
В то время как большинство подводных домов недоступны для тех, кто не является морскими учёными или готовы ждать до следующего десятилетия для того, чтобы собрать достаточно средств, существует ещё один вариант. По низкой цене всего в 10 миллионов долларов, вы можете приобрести свой собственный роскошный подводный дом, вернее, плавучий дом «H2OME». Те же люди, которые построили один из самых известных подводных отелей в мире, под названием Посейдон (Poseidon), теперь предлагают подводные дома, изготовленные на заказ.
Компания, под названием Подводные Структуры США, по-видимому, пытается монополизировать рынок подводной собственности. На их веб-сайте описаны подводные казино и рестораны, в дополнение к полностью законченным домам, а также ещё целый ряд подводных возможностей. Они хвастаются тем, что их дома поддерживают такое же давление как на поверхности, то есть вы никогда не промокните на пути к лестнице или лифту. Дома состоят из двух этажей, с парой спален, комнат отдыха, и абсолютно всем, что вы могли когда-либо пожелать иметь в своём доме, который идеально подходит для начинающих злодеев мира, вышедших с экранов серий о Бонде.
Источник
