Глубина

скачать книгу бесплатно

Глубина
Анатолий Михайлович Сагалевич

Тайны и мифы науки
Его называют «подводным Гагариным». Он провел свыше четырех тысяч часов в океанских глубинах. Его фраза «Любовь – это полет», сказанная другу, режиссеру Джеймсу Кэмерону, определила сюжет легендарного фильма «Титаник», все подводные съемки для которого были выполнены под его руководством. Он возглавлял экипаж глубоководного обитаемого аппарата «Мир-1» при погружении в точке географического Северного полюса в 2007 году. Именно он установил на дне Северного Ледовитого океана Государственный флаг России.

В этой книге легендарный исследователь морских глубин Герой Российской Федерации Анатолий Михайлович Сагалевич рассказал о создании всемирно известных аппаратов «Мир», об исследовании и съемках вместе с компанией IMAX корпуса «Титаника», о работе и дружбе с Джеймсом Кэмероном, о тайнах подводных и политических, о погружениях на дно Байкала, в ледяные воды Арктики, на затонувшие корабли и подлодки и о том, что на самом деле скрывает ГЛУБИНА.

Анатолий Сагалевич

Глубина

В книге использованы фотоматериалы из архива Лаборатории научной эксплуатации глубоководных обитаемых аппаратов Института океанологии имени П. П. Ширшова Российской академии наук

Перевод предисловия Джеймса Кэмерона – Алёна Артамонова

© Сагалевич А. М., 2017

© Кэмерон Джеймс, предисловие, 2017

© ООО «Издательство «Яуза», 2017

© ООО «Издательство «Якорь», 2017

Предисловие Джеймса Кэмерона

Стоит погрузиться на сто метров от поверхности океана, и солнечный свет постепенно меркнет до темной синевы, которая сменяется кромешной тьмой. Когда вы погружаетесь еще глубже, эта темнота становится всеобъемлющей, солнечный свет никогда не проникает сюда. Погрузитесь на самое дно, на пять или шесть километров в глубину, и давление возрастает до тонн на квадратный дюйм. Эти глубины принадлежат к числу наиболее недоступных пространств, известных человечеству, их можно достичь лишь с помощью небольшого числа управляемых аппаратов. В мире существуют только восемь пилотируемых подводных аппаратов, способных достигать глубины 6000 метров, и эта книга – история двух из них, подводных аппаратов-близнецов «Мир». Также это летопись жизни человека, которого можно справедливо назвать отцом «Миров», доктора технических наук Анатолия Михайловича Сагалевича, и его непревзойденной команды океанских исследователей.

В машинах заключены души их создателей, и это утверждение особенно справедливо для «Миров». Эти аппараты – физическое воплощение мечты Анатолия Сагалевича об исследованиях океанских глубин; мечты, созданной из стали, гидравлики, компьютеров и синтактической пены. В середине 1980-х годов, управляя гораздо более скромным подводным аппаратом «Пайсис», он мечтал о машинах, обладающих достаточной мощностью, чтобы бросить вызов океанским глубинам в 6000 метров, что сделало бы доступными для изучения 98 % океанского дна. Не просто мечтая о таком аппарате, он участвовал в проектировании «Миров», воплотив свою мечту в реальность. По счастливому стечению обстоятельств Институт океанологии имени П. П. Ширшова, в котором работает Анатолий Сагалевич, построил два таких аппарата вместо одного, и «Миры» имеют возможность погружаться в тандеме с одной плавучей базы. Они, вне всякого сомнения, самый мощный инструмент для глубоководных океанских исследований из когда-либо созданных.

С начала эксплуатации «Миров» в 1987 году Анатолий Сагалевич руководил экспедициями этих аппаратов во всех океанах. Как главный пилот и начальник экспедиции, он жил жизнью науки, открытий и приключений, ставшей поистине легендарной. На протяжении двух десятилетий его научная команда собирала данные, образцы и изображения из самых поразительных географических и биологически активных мест на планете. Их работа – это захватывающая история испытаний и открытий.

Безусловно, большие успехи в области океанологии были достигнуты и в других научных центрах, но никогда один и тот же человек не участвовал в проектировании и пилотировании аппаратов, не руководил своей командой с такой мудростью и энергией, достигая ошеломляющих результатов. Однако Анатолий всегда отмечает, что его достижения – это успех всей команды, и мой четвертьвековой опыт общения с командой «Миров» подтверждает, что это действительно выдающаяся группа инженеров, техников и ученых.

Мне повезло войти в это небольшое научное сообщество в 1992 году, когда я встретил Анатолия в Москве в Институте океанологии имени П. П. Ширшова, откуда мы вместе вылетели в Калининград, чтобы посетить судно «Академик Мстислав Келдыш», плавучую базу «Миров». Это впечатляющий корабль, самое большое исследовательское судно в мире – огромный плавучий город. Мог ли я тогда думать, что он станет моим домом на те девять месяцев, которые я проведу в море в семи экспедициях на протяжении десяти лет? Когда меня представили дружной семье русских моряков и техников, составлявших команду «Келдыша», я и не подозревал, сколь важной частью моей жизни они станут. Я встретил Женю Черняева, главного инженера команды «Миров», пилота подводных аппаратов, с которым мне предстояло принимать участие во многих погружениях. Там были также Сергей, Лев, Гена – рулевой катера «Зодиак», Виктор, Ольга и другие, кто стал мне за эти годы семьей.

Во время поездки в Россию в 1992 году, хотя я и был абсолютным чужаком, они приглашали меня к себе домой, угощали большим количеством водки, мы пели песни, много смеялись. До моего последнего, сорок девятого по счету, погружения на «Мире» в 2005 году все они еще были в команде. Эти люди – сплоченный клан, образовавшийся вокруг «Миров» и абсолютно преданный им.

Я никогда не видел более симбиотических взаимоотношений между людьми и машинами. То, как они готовят подводные аппараты к погружению, спускают на воду и возвращают их на борт «Келдыша», – завораживающее зрелище слаженной командной работы, на фоне которого любая другая команда управляемого подводного аппарата в мире будет выглядеть бледно. С самого первого погружения с ними я чувствовал себя в безопасности, что бы ни преподнес нам океан. Техника может подвести, и зачастую подводит, и океан может быть переменчивым и негостеприимным, но команда «Миров» может справиться с любыми непредвиденными обстоятельствами. Вновь и вновь, на протяжении семи экспедиций, в которых я участвовал вместе с ними, они с успехом выходили из труднейших ситуаций. С каждым новым выходом в море наши цели становились все амбициознее, и каждый раз команда Анатолия Сагалевича подходила к решению этих непростых задач уверенно и изобретательно.

В 1995 году, когда я попросил Анатолия и его команду смонтировать на переднюю часть аппарата «Мир-1» массивную кинокамеру и телеметрический механизм, чтобы снять «Титаник», они и глазом не моргнули, хотя это была самая большая камера из когда-либо погружавшихся на такую глубину. В ходе той экспедиции мы совершили двенадцать погружений, снимая кадры для фильма «Титаник», который будет иметь огромный успех у зрителей и сделает «Миры» всемирно известными.

В 2001 году в канадском порту Сент-Джонс я встречал «Келдыш» с двумя мини-роботами, которые необходимо было смонтировать на «Мирах», более мощными металлогалогенными лампами и цифровой 3D-камерой высокого разрешения еще большего размера, чем та, которую мы использовали в последней экспедиции. Анатолий и Женя потерли лбы, задали несколько вопросов и занялись установкой аппаратуры. В итоге их работы все новое оборудование поместилось на «Миры» и прекрасно функционировало. Ни одна другая команда подводных исследователей в мире не смогла бы создать такие условия и настолько выйти из собственной зоны комфорта, чтобы помочь претворить в жизнь наши безумные идеи. Каким-то непостижимым образом, со своей находчивостью и отношением «все умею – все могу», они смогли, не нарушая своих правил безопасности, дать нам возможность совершать те беспрецедентные операции, которые в дальнейшем зритель увидел на экране в документальном фильме «Призраки бездны».

Во время той экспедиции мы работали на обоих «Мирах» вокруг «Титаника», безопасно координируя свои действия с большим дистанционно управляемым аппаратом «Медуза», который сверху освещал место крушения металлогалогенными лампами мощностью 10 000 ватт. Мы погрузились на место гибели «Титаника» и задействовали два дистанционно управляемых мини-аппарата, управлявшихся из «Миров». Эти маленькие роботы заходили внутрь «Титаника», чтобы изучить его каюты и общественные помещения, передавая по оптиковолоконному кабелю завораживающие кадры с изощренной деревянной резьбой и прочими остатками былого великолепия «Титаника».

В наших последующих экспедициях мы снимали огромный немецкий линкор Второй Мировой войны «Бисмарк», использовали телеуправляемые модули с 3D-камерами, чтобы исследовать гидротермальные источники вдоль Срединно-Атлантического хребта и Восточно-Тихоокеанского поднятия. Анатолий, Женя и я провели сотни часов вместе внутри «Миров», любуясь тем, что имели счастье наблюдать лишь немногие люди на Земле. Они научили меня скрупулезности научного отбора проб и мониторинга, а я делился с ними своими технологиями подводного освещения и подводной съемки. Вместе мы стали не только командой, способной выполнить множество революционных задач, но и друзьями, а затем и семьей. Только преисполнившись глубокого уважения друг к другу, люди могут работать в настолько агрессивной среде на протяжении томительно долгих часов и достигать целей, недоступных ранее. Если для меня это было грандиозное приключение, то для Анатолия и его команды – обычная работа: «Сделать невозможное перед обедом». Я слушал рассказы и видел кадры тех рискованных операций, которые проводила команда Сагалевича во время тех экспедиций, где меня не было рядом с ним. Они описаны в этой книге, и это действительно поразительно видеть впечатляющие результаты их невероятно сложной работы, собранные под одной обложкой.

Эта книга расскажет о работе команды «Миров» с научной и технической стороны, но важнее понять человека, который стоит за всем этим. Анатолий – мой дорогой и глубокоуважаемый друг, не только из-за того, что он сделал, но и из-за того, какой харизматичной личностью он является. На протяжении шестнадцати лет я наблюдал, как он руководит своей небольшой командой, сохраняя ее, несмотря на тяжелые времена, последовавшие за крахом финансирования науки в Советском Союзе, и я видел то восхищение, с которым к нему относятся все его сотрудники. Он руководил свой командой с харизмой и сердцем, со вдумчивой серьезностью, которая могла внезапно переходить в веселое остроумие. Многие часы я провел в его каюте вместе с набившейся в нее половиной команды, пока он пел и играл на гитаре. Его песни – это и традиционная русская «Темная ночь», и песни о море и погружениях на подводных аппаратах, которые он сочинил сам. От одной из них особенно подкатывает ком к горлу, когда Анатолий доходит до строчек: «Сегодня в награду увидишь небо, когда ты откроешь люк». Я думаю об этом каждый раз, когда мы закрываем люк и начинается погружение. Он любит баскетбол, джаз и шутки, мы много смеялись вместе. Мы пережили множество приключений, разделили несколько напряженных моментов на глубине, вместе бросали вызов океану, делая невероятные вещи. Эта связь неразрушима.

Я также был свидетелем его великой страсти к науке и поистине детского удивления, даже после сотен погружений, тем чудесам, которые можно увидеть на глубине. При каждом погружении мы видим вещи, которые редко может наблюдать человек. И во время многих погружений мы являлись первыми представителями человечества, видевшими то, что ранее было никому недоступно.

На протяжении двух лет перед тем, как я снял фильм «Титаник», Анатолий и я много обсуждали то, как мы могли бы использовать «Миры» для съемки документальных кадров на месте кораблекрушения. Однажды, когда я размышлял о том, снимать ли «Титаник» или взяться за какой-нибудь другой сценарий, получил письмо от Анатолия по электронной почте. В его коротком послании была такая строчка: «Иногда в жизни нужно сделать что-то невероятное». Он говорил о своей мотивации, когда размышлял об использовании научных ресурсов, таких как аппараты «Мир», для поддержки голливудского кинопроекта. Нечто, что никто в мире в его положении даже не стал бы обдумывать. Он считал, что это было важно для мира, особенно для молодых людей: увидеть, как на самом деле осуществляются глубоководные океанские исследования, и что наш фильм может зажечь в других такую же страсть, которая горела в нем самом. Но мне показалось, что его слова были о моем решении. Я остановил взгляд на этих словах, как будто они светились изнутри. «Да! – почти закричал я. – Да, важно сделать что-то невероятное!»

Я знал, что «Титаник» будет необычным проектом: и главным испытанием, и главным приключением в моей жизни. И я позвонил главе моей производственной компании и сказал ей, что принял решение: «Мы делаем “Титаник”». И мы сделали этот фильм. И это было захватывающее приключение.

Мог ли я знать тогда, в 1995 году, сколько еще приключений и открытий ждет меня впереди, когда я буду погружаться с Анатолием Сагалевичем и командой «Миров» во время шести последующих экспедиций?!

На страницах этой книги множество деталей, но, по моему мнению, ничтожно мало сказано об уровне сложности задач, с которыми успешно справляется эта небольшая команда. Надеюсь, вы умеете читать между строк, чтобы понять, сколь пугающим могло быть выполнение всех этих операций. От исследования чужеродного мира подводных гидротермальных источников «черные курильщики» до консервации реактора затонувшей атомной подводной лодки «Комсомолец» и изучения исторических кораблекрушений, подобных «Титанику», «Бисмарку», японской подлодке I-52, и исследования взрыва на подводной лодке «Курск» с целью сбора улик для следствия, до погружения под лед Северного полюса на глубину 4261 метр, – команда Анатолия Сагалевича снова и снова создает историю.

Я с нетерпением жду нашего следующего совместного погружения и новых приключений.

    Джеймс Кэмерон

Глава первая

Магия глубины

По мере того как я погружался в глубины, я понимал, что сталкиваюсь с миром, жизнь которого почти так же неизвестна, как жизнь на Марсе.

    Вильям Биб, первый исследователь глубины из батисферы

Бескрайний бушующий Океан… Сегодня три человека из шестимиллиардного населения земного шара находятся на глубине 5000 метров в Центральной Атлантике. В этот момент только им подвластно необычное ощущение глубины, ибо во всем огромном Мировом океане сейчас на этой глубине нет больше никого. Их отделяет от водной среды тонкая стальная стенка обитаемой сферы глубоководного аппарата. Три иллюминатора дают возможность им вести непосредственные наблюдения за всем происходящим за бортом.

Люди не испытывают воздействия давления, которое за бортом сейчас равно 500 атмосферам. Только на центральный иллюминатор на этой глубине воздействует сила более 160 тонн, что соответствует весу четырех тяжелых танков. А ведь иллюминатор сделан из акрилового стекла и имеет внутренний диаметр 200 миллиметров. Но люди в безопасности, ибо и обитаемая сфера, и другие конструктивные элементы рассчитаны и испытаны со значительным превышением максимальной рабочей глубины аппарата. Люди даже забыли, где они находятся: они всецело поглощены происходящим за иллюминаторами. Они как будто слились с природой…

Однако ощущение глубины подсознательно присутствует в течение всего погружения, начиная с закрытия люка и посадки на дно до расставания с донным ландшафтом и всплытия на поверхность. И даже после открытия люка и встречи с друзьями и коллегами на борту судна это необычное чувство продолжает жить в тебе…

А когда позади уже сотни погружений и тысячи подводных часов, ты чувствуешь, что ощущение глубины постоянно с тобой: и в твоей работе, и в общении с окружающими людьми, друзьями, близкими… Оно – в твоей жизни и, конечно же, требует обновления.

Поэтому далее следуют новые погружения, новые откровения на больших глубинах, приносящие не только огромное удовлетворение, но и новизну ощущений, даваемых этим емким понятием – «ГЛУБИНА»…

От батисферы до современных глубоководных аппаратов

Двадцатый век заслуженно назван Веком космоса и океана. Именно в минувшем столетии человек сделал прорыв в космос. После первого полета Юрия Гагарина сотни обитаемых космических кораблей посетили ранее неизведанное человеком пространство. Были совершены выходы в открытый космос. Он стал доступен не только профессионалам – космонавтам, ученым, – в космос полетел первый пассажир.

Столь же грандиозный прорыв был сделан в двадцатом веке, особенно в его второй половине, и в изучении Мирового океана, занимающего около 70 % поверхности нашей планеты. Бурное развитие океанологической техники позволило в короткие сроки исследовать колоссальные по площади акватории. Стремясь в глубины океана, человек создавал все более совершенные технические средства, появились подводные обитаемые аппараты, приблизившие его к океанскому дну. Вошло в научный обиход понятие «гидрокосмос». Техническая мысль влекла жаждущее знаний человечество к проникновению все дальше во Вселенную и все глубже в неизведанные океанские просторы.

Первые погружения в глубокий океан были совершены с целью биологических исследований: человека интересовало, есть ли живые организмы на больших глубинах. Но узнать об этом можно было, лишь погрузившись в их естественную среду обитания и увидев все собственными глазами. Содружество американских ученых – биолога Вильяма Биба и инженера Отиса Бартона – привело к созданию батисферы – прообраза современных обитаемых аппаратов. Их батисфера была рассчитана на двух человек и погружалась на тросе, позволяя вести непосредственные визуальные наблюдения за подводными животными в толще воды до глубины 1000 метров и более. В 1934 году Биб и Бартон, погружаясь в районе Бермудских островов, достигли глубины 923 метра, что было абсолютным рекордом для того времени. В 1948 году Бартон опустился в батисфере уже на глубину 1496 метров, остающуюся до сих пор рекордной для обитаемых аппаратов этого класса.

26 октября 1948 года швейцарский ученый и инженер Огюст Пикар и французский биолог Теодор Моно совершили первое глубоководное погружение в автономном обитаемом аппарате. Это был батискаф «FNRS-2», опустившийся на глубину 1515 метров. Названную дату можно считать днем рождения подводных обитаемых аппаратов.

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.

Таким образом, сегодня в мире имеются только восемь шеститысячников. Два из них – «Мир-1» и «Мир-2» – базируются на борту научно-исследовательского судна (НИС) «Академик Мстислав Келдыш». Эти аппараты прошли большой и интересный путь эксплуатации: от научных исследований в различных районах Мирового океана, поисков и обследований лежащих на дне объектов – до погружений с туристами и участия в съемках профессиональных видео- и кинофильмов. По признанию ученых и инженеров, «Миры» являются наиболее совершенными из всех на имеющихся сегодня ГОА. Ведущие зарубежные специалисты-подводники называют их аппаратами XXI века.

В этой связи вспоминаются некоторые встречи и первые погружения с зарубежными коллегами. В 1988 году научно-исследовательское судно «Академик Мстислав Келдыш» возвращалось из своего первого рейса в Атлантический океан. На обратном пути мы должны были зайти в Амстердам. Я направил приглашения посмотреть новые аппараты Жаку Пикару, Дону Уолшу, а также и Фрэнку Басби – крупнейшему американскому специалисту в области создания и эксплуатации обитаемых аппаратов. В Амстердам прилетели Пикар и Басби. Как уже упоминалось, Жак Пикар, помимо того что погружался в Марианскую впадину, был создателем нескольких обитаемых аппаратов: батискафа «Триест», туристического аппарата «Огюст Пикар», аппарата «Бен Франклин», использовавшегося в течение месячного дрейфа в толще воды для изучения Гольфстрима, и «Форель», на котором проводились исследования на Женевском озере и в Средиземном море. Осмотрев «Мир-1» и «Мир-2» снаружи, мы все залезли внутрь обитаемой сферы и провели там – молча – два часа. Мнение обоих специалистов было единодушным: ничего подобного в мире сейчас нет. Обоим понравились и внешние обводы аппаратов, и рациональные технические решения, внутреннее их устройство – современное и просторное. Басби по возвращении в США рассказал подводникам и ученым о новых аппаратах. Поступили запросы на статью из журнала Sea Technology, приглашения на конференцию Морского технологического общества США в Балтиморе и конференцию по подводным аппаратам в Новом Орлеане.

Все это способствовало популяризации аппаратов «Мир» среди ученых и профессионалов-подводников, а в наступавших непростых экономических условиях в какой-то степени прокладывало дорогу к их участию в международных проектах.

В 1989 году проходил Международный геологический конгресс в Вашингтоне. Наше судно «Академик Мстислав Келдыш» с «Мирами» на борту приняло участие в работе конгресса. На борту была размещена выставка достижений российской науки в области морской геологии. На судне прибыла в Вашингтон группа наших ведущих геологов. При пересечении Атлантического океана мы сделали одну остановку, для того чтобы провести научные исследования на интересной геологической структуре Кингс Троф. В этом районе было сделано несколько погружений «Миров». В погружениях приняли участие специалисты-глубоководники Эмори Кристоф и Ролф Вайт из Национального географического общества США и подводник из Канады Джозеф Макиннис. Это были первые погружения российских аппаратов с известными американскими и канадскими подводниками. Двойное погружение аппаратов на глубину 5100 метров превзошло все ожидания наших зарубежных коллег. Отзывы о технических возможностях «Миров» были самыми высокими. Недаром и Кристоф, и Вайт до настоящего времени не упускают ни одной возможности погрузиться на наших аппаратах. «Келдыш» простоял в Вашингтоне две недели. За это время многие ученые и специалисты-подводники побывали на судне с единственной целью – посмотреть наши аппараты. Как-то из Вудсхолского океанографического института приехали Аллин Вайн – создатель аппарата «Алвин», Барри Уолден – руководитель подводных операций на «Алвине» и главный пилот Дадли Фостер. Ситуация оказалась вполне аналогичной тому, что было в Амстердаме: профессионалы-подводники сидели молча внутри обитаемой сферы, не задавали вопросов и читали подписи на английском языке под тумблерами и индикаторами… Потом мы, расположившись у меня в каюте на судне, говорили о разном. И лишь покидая каюту, Аллин Вайн сказал мне: «The best». Более высокой оценки нашего труда и ожидать невозможно – ведь она была дана одним из выдающихся специалистов в области создания глубоководной техники.

Мне представляется необходимым вкратце ознакомить читателя с техническим устройством аппарата «Мир».

«Мир-1» и «Мир-2»

Глубоководные обитаемые аппараты многие зарубежные специалисты называют мини-субмаринами. Очевидно, это обусловлено некоторым их сходством с большими подводными лодками как по устройству, так и по методу эксплуатации – в режиме свободного плавания под водой, без жестких или гибких связей (типа кабелей или тросов) с поверхностью или с судном обеспечения. Безопасность пребывания человека на большой глубине обеспечивает прежде всего прочный корпус; остальные элементы и системы аппарата предназначены для доставки прочного корпуса на заданную глубину, передвижения под водой и возвращения обратно на поверхность. В качестве источника энергии на большинстве современных ГОА используются аккумуляторные батареи. Прочный корпус, отдельные конструктивные элементы и базовые узлы систем объединяются связующей рамой в единую конструкцию, которая закрывается сверху легким корпусом, который обычно изготавливается из стеклопластика и придает аппарату обтекаемую форму. Такова общая конструктивная схема устройства обитаемого аппарата.

Прочный корпус сделан из стали с высоким содержанием никеля. Две полусферы, изготовленные способом литья и прошедшие термическую и механическую обработку, соединены с помощью болтов. Сфера имеет три иллюминатора: центральный – внутренним диаметром 200 миллиметров и два боковых – диаметром 120 миллиметров. Иллюминаторы обеспечивают хороший обзор при работе под водой. В качестве источника энергии используются никель-кадмиевые аккумуляторы, которые заменили применявшиеся первоначально железо-никелевые. Общий энергетический запас аппарата «Мир» составляет 100 киловатт в час.

Аппарат имеет три балластные системы. Система главного балласта состоит из двух емкостей, изготовленных из стеклопластика. Общая их емкость – 1500 литров. При погружении аппарата емкости заполняются водой, благодаря чему его плавучесть становится близкой к нейтральной. Дальнейшая балластировка производится с помощью системы тонкого балласта, которая позволяет регулировать плавучесть в широких пределах, давая возможность погружаться и всплывать со скоростью до 35–40 метров в минуту и зависать на любом горизонте в толще воды.

При всплытии на поверхность емкости системы главного балласта продуваются воздухом, придавая аппарату плавучесть +1500 килограммов и обеспечивая нормальную ватерлинию на волне.

Система тонкой балластировки состоит из трех прочных сфер – двух носовых и одной кормовой – общей емкостью 999 литров. В ходе погружения аппарата в эти сферы принимается вода, которая позволяет регулировать его плавучесть. Для придания аппарату положительной плавучести вода из прочных сфер откачивается с помощью специальных насосов высокого давления. Таким образом, аппараты «Мир» работают полностью на водяном балласте, в отличие от зарубежных глубоководных аппаратов, которые продолжают частично использовать принципы батискафов, т. е. сброс твердого балласта в виде чугунных чушек или мешков с песком.

Насосы высокого давления снабжены гидравлическими приводами. Аппараты имеют три системы гидравлики. Первая, мощностью 15 киловатт, управляет основным насосом высокого давления и движительным комплексом аппарата. Энергия аккумуляторных батарей преобразуется с помощью специального инвертора в энергию переменного тока, которым питается электродвигатель – привод гидравлической помпы. Управление насосом высокого давления и движительным комплексом осуществляется через систему клапанов, расположенных снаружи в масляной коробке и управляемых пилотом изнутри обитаемой сферы.

Вторая система гидравлики устроена по аналогичной схеме, но имеет меньшую мощность – 5 киловатт. Она управляет всеми внешними выдвижными устройствами: манипуляторами, штангами, бункерами и т. д., дифферентным насосом, перекачивающим водяной балласт из носовых сфер в кормовую и обратно, обеспечивая тем самым нужный угол дифферента аппарата. Кроме того, вторая гидравлическая система управляет вторым насосом высокого давления, который используется как аварийный: в случае отказа основного насоса или первой системы гидравлики второй насос позволяет откачать водяной балласт и обеспечить всплытие аппарата на поверхность.

Третья система гидравлики аварийная, она дает возможность осуществить сброс некоторых частей аппарата в случае возникновения аварийной ситуации. Приводом гидравлической помпы в этой системе служит электродвигатель постоянного тока, который питается напрямую от основных аккумуляторов аппарата или от аварийной батареи. Необходимо отметить, что сброс отдельных элементов аппарата в случае аварийной ситуации может производиться и от второй системы гидравлики. На приведенной схеме ГОА «Мир» выделены те части аппарата, которые могут быть сброшены. Прежде всего, это выступающие части конструкции (которыми аппарат может зацепиться на дне за тросы, кабели и т. д.): главный и боковые двигатели; крыло; кисти манипуляторов (в случае, если что-то взято в кисть, а механизм ее разжимания не работает); аварийный буй, выходящий после отдачи от аппарата на поверхность на тонком нейлоновом тросике длиной 8000 метров; кроме того, может быть сброшен нижний аккумуляторный бокс основной батареи весом около 1000 килограммов.

На аппаратах «Мир» имеется также система аварийного балласта (выше упомянута как третья балластная). В двух жестких стеклопластиковых контейнерах находится 300 килограммов никелевой дроби, удерживаемой электромагнитами, снятие напряжения с которых позволяет частично или полностью сбросить дробь и придать аппарату положительную плавучесть.

Важной частью аппаратов является движительный комплекс. Главный кормовой движитель мощностью 12 киловатт управляет движением в горизонтальной плоскости, обеспечивая повороты аппарата в пределах ±60°. Два боковых движителя мощностью 3,5 киловатта каждый имеют поворотное устройство, которое позволяет поворачивать их в вертикальной плоскости в пределах 180°; благодаря этому возможно осуществлять вертикальное перемещение аппарата во время его движения вперед на главном движителе, а также – в горизонтальной плоскости в случае отказа главного движителя. Такое устройство комплекса обеспечивает гибкое управление аппаратом, придавая ему хорошую маневренность, что очень важно при работе у дна в условиях сложного рельефа или на донных объектах сложной конфигурации.

Внутри обитаемой сферы во время погружения поддерживаются нормальное атмосферное давление и газовый состав воздуха. Система жизнеобеспечения включает кислородные баллоны с дозаторами, через которые атмосфера внутри сферы пополняется кислородом, и сборник углекислого газа со сменными кассетами, заполненными поглотителем СО

(обычно гидрат окиси лития или калия). Вентиляторы постоянно прогоняют воздух через поглотитель углекислого газа, а также через специальный фильтр вредных примесей, заполненный активированным углем и палладием. Таким образом осуществляется очистка атмосферы в кабине. Контроль за содержанием в ней различных компонентов производится с помощью специальных индикаторов, показывающих процентное содержание в атмосфере кислорода, двуокиси и окиси углерода. Имеются также мониторы давления, температуры и влажности внутри кабины.

ГОА «Мир» оснащены современными средствами подводной навигации. Она позволяет определять точное положение аппарата под водой относительно донных гидроакустических маяков, постановка и калибровка которых осуществляется с борта судна по данным системы спутниковой навигации. Пилот может наблюдать траекторию движения аппарата под водой на дисплее, что создает несомненные удобства управления им при поисковых операциях, выходе на донные объекты и т. д. Система подводной гидроакустической связи обеспечивает беспроводную голосовую связь с судном на расстоянии до 10 миль. Гидролокационные средства позволяют вести поиск на дне мелких предметов размером до первых десятков сантиметров.

Аппараты оборудованы гидрофизическими и гидрохимическими датчиками, специальными устройствами для отбора образцов и другой научной аппаратурой. Два идентичных манипулятора (правый и левый) с семью степенями свободы дают возможность отбирать различные образцы – от весьма хрупких до больших и тяжелых, весом около 80 килограмм.

ГОА «Мир» снабжены современной видеоаппаратурой для подводных видеосъемок, а также подводными фотосистемами. Аппараты оборудованы наружным световым и радиомаяками, которые позволяют обнаруживать их на поверхности после всплытия: система радиопоиска на судне обеспечения принимает сигналы от радиомаяка и указывает направление на точку всплытия аппарата.

Необходимо отметить, что в процессе эксплуатации аппаратов постоянно поддерживается их современный технический уровень. Это возможно только за счет совершенствования или замены навигационной и научной аппаратуры, видео- и фотосистем, компьютеризации управления. С момента ввода аппаратов в эксплуатацию их аппаратурное оснащение претерпело существенные изменения: полностью изменены программное обеспечение и отображение информации в системе навигации и сбора научных данных, заменены видео- и фотооборудование, внешнее освещение. Аппараты оборудованы новыми гидролокационными средствами, введены другие новшества. В Лаборатории научной эксплуатации глубоководных обитаемых аппаратов Института океанологии разработаны малогабаритные телеуправляемые модули, оборудованные телевизионными камерами и подводным освещением. Такие модули предназначены для обследования с ГОА «Мир» внутренних помещений затонувших объектов; они управляются по кабелю из обитаемой сферы аппаратов и могут уходить от них на расстояние до 60 метров.

Совершенствование аппаратов «Мир» и установка нового, сделанного по последнему слову техники оборудования значительно расширяет их возможности, что повышает спрос на них со стороны организаций, заинтересованных в проведении глубоководных операций. Однако базовая структура, конструктивные элементы систем, принципы их построения остаются такими же, какими они были первоначально разработаны в 1985–1987 годах, в период создания этих уникальных аппаратов.

Глава вторая

Тернистые пути созидания

Поиск партнера

Появлению аппаратов «Мир», которым в основном и посвящена эта книга, предшествовала довольно длинная история создания и эксплуатации в Институте океанологии им. П. П. Ширшова АН СССР других подводных обитаемых аппаратов, в том числе очень хороших для своего времени аппаратов «Пайсис».

Серию этих аппаратов разрабатывала и строила в Ванкувере фирма International Hydrodynamics Ltd. (сокращенно именуемая «Хайко»). Организованная в 1964 и закончившая свое существование в 1979 году, эта фирма успела создать 11 «Пайсисов» с рабочими глубинами от 600 до 2000 метров, два небольших аппарата «Аквариус», рассчитанных на глубину 300 метров и снабженных крупными иллюминаторами, аппарат «Таурус» с водолазным отсеком, позволяющим выходить в открытый «гидрокосмос», и аппарат SDL – типа «Пайсиса», но с водолазным отсеком. Конструктором «Пайсисов» был главный инженер фирмы Мак Томсон. Автор этих строк проработал на фирме «Хайко» в общей сложности в течение двух с половиной лет: сначала в 1971 году, когда там создавался «Пайсис-IV» и мы делали первую нашу попытку приобрести аппарат этой серии, а затем в 1974–1976 годах, когда строились «Пайсис-VII» и «Пайсис-XI».

Тогда, в 1971 году, наши усилия закончились неудачей: канадское правительство под давлением ВМФ США аннулировало экспортную лицензию на уже практически готовый «Пайсис-IV». Я знал детали этих событий, но более подробно эту историю поведал мне бывший премьер-министр Канады Пьер Трюдо, с которым я совершал погружение в заливе Монтерей в 1990 году в аппарате «Мир-1». Оказывается, командующий ВМФ США адмирал Рековер лично прилетал в Оттаву в ноябре 1971 года и встречался с Пьером Трюдо. В то время все оборудование, предназначенное для проведения работ в океане на глубинах более 1000 метров, не подлежало экспорту в социалистические страны. Вот почему первоначально одобренная канадским правительством экспортная лицензия была ликвидирована, а аппарат «Пайсис-IV» был куплен у фирмы «Хайко» канадским правительством и передан в Океанографический институт в г. Виктория для проведения научных исследований.

В истории создания аппаратов «Пайсис-VII» и «Пайсис-XI», а в дальнейшем и ГОА «Мир» важная роль принадлежит профессору Игорю Евгеньевичу Михальцеву. В середине 60-х он пришел в Институт океанологии имени П. П. Ширшова АН СССР и стал работать сначала в качестве директора Тихоокеанского отделения во Владивостоке, а затем – заместителя директора по океанологической технике в нашем головном институте в Москве. С приходом Михальцева коренным образом изменилось техническое направление работ Института. Началась разработка гидроакустических методов исследований океана. Было создано опытно-конструкторское бюро океанологической техники (ОКБ ОТ), группой инженеров которого в 1977 году был введен в эксплуатацию обитаемый аппарат «Аргус» с рабочей глубиной 600 метров, а в 1982 году сконструирован обитаемый аппарат «Осмотр» с водолазным отсеком и рабочей глубиной 300 метров. Названные аппараты и их последующая эксплуатация стали важными этапами в освоении глубин океана подводниками и учеными Института океанологии. В дальнейшем появление в Институте вычислительного центра, вооруженного современным компьютером, позволило аккумулировать огромный объем научных данных. Иными словами, в течение нескольких лет в отечественной океанологии было создано инженерно-техническое направление современного типа.

Конечно, И. Е. Михальцев отлично понимал, что дальнейшее развитие океанологической науки немыслимо без глубоководных обитаемых аппаратов, которые максимально приблизили бы ученых к объекту исследований.

Бесспорными лидерами в создании обитаемых аппаратов были в то время американские ученые и инженеры. Приближались к ним по уровню французы. Однако в США разработка новых аппаратов приняла тогда широкомасштабный характер. Несомненно, это было обусловлено гибелью в 60-е годы подводных лодок, которые не имели спасательных средств в случае бедствия. Громоздкие батискафы уже не отвечали тем необходимым техническим требованиям, которые предъявлялись к подводным аппаратам. И вот американцы в течение двух-трех лет организовали несколько небольших фирм, которые стали конструировать обитаемые аппараты современного уровня – малогабаритные и легкие.

В СССР подводные аппараты создавались главным образом в Минсудпроме, но, в отличие от зарубежных аналогов, они имели большие габариты и вес, требуя к тому же для своей эксплуатации специальных судов-носителей. Кроме того, в нашей стране тогда не существовало навигационного, научного, телевизионного и специального навесного оборудования, которое необходимо для оснащения подводного аппарата. Приобрести для Института океанологии современный глубоководный обитаемый аппарат, представляющий собой автономно управляемый комплекс, оборудованный современной научной и навигационной аппаратурой, – именно такая идея лежала в основе выдвинутого проекта. Наиболее рациональным путем его реализации представлялось приобретение аппарата за границей. Эта идея была воплощена в жизнь благодаря энергии и большим усилиям И. Е. Михальцева. Прежде всего, нужно было убедить руководство нашего государства в необходимости такого приобретения за рубежом и выделения финансовых средств из госбюджета. На следующем этапе требовалось преодолеть сложности, связанные с экспортом глубоководной техники из капиталистической страны. Все эти проблемы удалось решить, но не сразу.

Поиск фирмы, которая могла бы поставить в СССР глубоководный аппарат, изготовленный и скомплектованный по нашему проекту, разработанному под руководством И. Е. Михальцева, были начаты в 1970 году. И лишь в 75-м и 76-м мы получили «Пайсис-VII» и «Пайсис-XI». Первый аппарат строился в Швейцарии из узлов и материалов, вывезенных фирмой «Хайко» из Канады. Его приемочные испытания проводились в Италии, а затем он был доставлен в Новороссийск на советском грузовом судне. «Пайсис-XI» строился в Ванкувере и в мае 1976 года был переправлен во Владивосток также на грузовом судне.

После приобретения этих глубоководных обитаемых аппаратов началась их эксплуатация. Сначала они работали на Черном море, где на них установили навигационное и научное оборудование, приобретенное отдельно (тоже по причинам эмбарго). В Геленджике, на базе Института океанологии, был оборудован береговой комплекс для спуска аппаратов в воду и подъема обратно с помощью мощных лебедок – без использования судна-носителя. В этот же период шло обучение группы пилотов. Летом 1977 года во время экспедиции на озеро Байкал «Пайсисы» сделали 42 погружения, принесших интереснейшей научный материал. Затем были организованы работы в Тихом океане, в Красном море, исследовались рифтовые зоны в Атлантическом и Индийском океанах и т. д. В период эксплуатации «Пайсисов» был накоплен неоценимый опыт проведения глубоководных работ, который пригодился в дальнейшем при создании аппаратов «Мир».

Поиск путей размещения заказа на строительство обитаемого аппарата с рабочей глубиной 6000 метров был начат сразу по завершении строительства аппарата «Пайсис XI». В 1976 году поступило предложение на создание шеститысячника от дизайнера «Пайсисов» Томсона, а несколько позже появилась фирма Canadian Underwater Vehicles («Канадские подводные аппараты»). Новый проект был необычным. Если большинство обитаемых аппаратов того времени в качестве источника энергии применяли аккумуляторы, то в предлагаемом варианте ГОА должен был использоваться двигатель, работающий на гидразине – своего рода газовая турбина. Такое техническое решение расширяло возможности аппарата, увеличивало его энергетический запас и длительность погружений. Прототип гидразинового двигателя разработала одна из небольших канадских фирм, а затем испытала его в лабораторных условиях. Контракт на поставку шеститысячника, получившего название «Академик», был подписан с фирмой «Канадские подводные аппараты» в 1979 году. В качестве материала для обитаемой сферы выбрали титановый сплав. Аппарат должен был весить не более 10 тонн. К сожалению, этому контракту не суждено было осуществиться. Но дело не остановилось. Поиск нового зарубежного партнера по-прежнему возглавлял И. Е. Михальцев.

Почему мы для приобретения ГОА «Пайсис» и создания шеститысячника вынуждены были обращаться к зарубежным фирмам? Могла ли наша промышленность, в те годы сооружавшая уникальные космические корабли и современные подводные лодки, построить глубоководный аппарат с аналогичными характеристиками? Безусловно, аппараты типа «Пайсис» и «Академик» могли быть сделаны в нашей стране. Однако здесь вставал вопрос о целесообразности, финансовом и временном факторах. Создание аппарата потребовало бы определенной перестройки промышленного предприятия, что при изготовлении единичных дорогостоящих образцов нерентабельно. Для освоения и внедрения новых технологий нужны были время и большие финансовые вложения. Существенным оказалось и то обстоятельство, что в связи с оснащением ГОА современной аппаратурой возникала необходимость привлечь к созданию аппарата целый комплекс организаций. Совокупность всех этих факторов склонила чашу весов к идее размещения заказов за рубежом.