Рафаил Бахтамов - Властелин Окси-мира
Кто первый в этом усомнился? Один из тех, кто открыл кислород, – Джозеф Пристли. Он писал: «Дефлогистированный воздух (иначе – кислород. – Р. Б.) может быть очень полезен в медицине и помогает лёгким дышать, но он, пожалуй, будет вреден для здоровья человека. Свеча сгорает в нём быстро, а человек, наверное, в нём скоро состарится…»
Воздух состоит из двух основных газов: из азота и кислорода. По объёму в воздухе примерно 21 процент кислорода, по весу (кислород несколько тяжелее азота) – около 23 процентов. Естественно, возникает вопрос: что произойдёт, если человек будет дышать чистым кислородом? Не «сгорит» ли он так же быстро, как лучина или свеча…
Во времена Пристли этот вопрос имел сугубо теоретическое значение. Кислород получали в ничтожных количествах, и особой возможности дышать им не было. А главное, не было надобности. Зачем расходовать такой ценный продукт, да к тому же рисковать жизнью, если на Земле сколько угодно дарового и совершенно безвредного воздуха?
Промышленные способы получения кислорода были созданы во второй половине XIX века. Примерно тогда же стало ясно, что есть случаи, когда удобнее пользоваться чистым кислородом.
Бывает, что человек попадает в обстановку, где воздуха нет (под водой), или мало (на большой высоте), или он не пригоден для дыхания (например, отравлен вредными примесями). Но дышать человеку надо! Приходится искусственно создавать на месте собственную «атмосферу». Точнее – брать её с собой.
И тут совсем не безразлично, что брать: кислород или воздух. Воздух на 3 /4 состоит из бесполезного азота. Какой же смысл тащить с собой балласт? Брать с собой кислород? Но ведь в чистом кислороде свеча сгорает скорее…
Вопрос этот волновал многих. И не случайно Жюль Верн, который изумительно чувствовал новое, именно в эти годы написал рассказ «Доктор Окс». Фамилия таинственного доктора, как нетрудно догадаться, произведена от латинского названия кислорода – оксиген («рождающий кислоту»: «окси» – «кислый», «генос» – «рождение»).
Над небольшим городом Кикандоном доктор создал атмосферу чистого кислорода. Последовали необычные явления. Растения и животные стали расти с удивительной быстротой. Появились собаки-гиганты, дыни величиной с тыкву, грибы, напоминающие зонтик. Сильнейшее возбуждение овладело жителями, город как будто сошёл с ума.
Читать об этих событиях интересно, но участвовать в них не очень. Если бы не внезапный взрыв и исчезновение доктора Окса, эксперимент кончился бы печально.
В 70-х годах прошлого века проблемой заинтересовался знаменитый французский физиолог Поль Бер. Он провёл множество опытов на себе и на животных и пришёл к выводу, что чистый кислород в самом деле опасен. Он действует как быстрый и сильный яд, от которого гибнет всё живое: и человек, и растения, и инфузории…
Однако лишь в том случае если кислород находится под давлением 3 – 4 атмосферы. В воздухе примерно пятая часть кислорода. Значит, его собственное давление («парциальное давление», сказал бы химик) составляет 1 /5 атмосферы. Чистый кислород при нормальных условиях впятеро «богаче» кислородом. Или, проще говоря, он находится под давлением в 1 атмосферу. То есть практически совершенно безвреден.
Труд Бера «Барометрическое давление», вышедший в 1878 году, считается классическим. Однако и до сих пор к дыханию чистым кислородом многие относятся с опаской. Даже в книгах иной раз проскользнёт упоминание о «сгорании» лёгких, хотя лёгкие имеют мало общего со свечой.
Интересно, что отношение к кислороду зависит от профессии. Шахтёры, например, давно применяют дыхательные приборы-респираторы (от латинского «респираре» – «дышать») на чистом кислороде. И когда я предложил аппарат, в котором предусматривалась – на всякий случай! – замена кислорода воздухом, мне сказали: «Помилуйте! Зачем же? Чистый кислород облегчает дыхание, освежает, спасает от усталости».
Подводники смотрят иначе: «Чистый кислород? Нет, это не пойдёт. Разбавьте, пожалуйста».
Различие во взглядах имеет, конечно, причины. Опыт шахтёров убедил их в том, что использование чистого кислорода вполне безопасно и даже полезно. Опыт подводников говорит совсем о другом: использование кислорода вредно, бывают случаи отравления.
Дело в условиях работы. Наружное давление в шахте близко к нормальному. Давление под водой зависит от глубины. Чтобы человек мог свободно дышать, воздух (или кислород) должен подаваться под давлением, равным, наружному. Так оно и есть, поскольку воздух проходит через мягкий резиновый мешок.
Уже на глубине 20 метров дыхательный мешок испытывает давление в 3 атмосферы. И, следовательно, под тем же давлением находится воздух.
При дыхании воздухом это не страшно, так как парциальное давление кислорода в нём всего 0, 6 атмосферы (0, 2x3). Но если в приборе чистый кислород, то глубина в 20 метров угрожает отравлением.
Разумеется, можно предупредить водолаза: смотри не спускайся с кислородом глубже 15 метров. Но во время работы он увлечётся, забудет или просто допустит ошибку. Лучше не рисковать. Поэтому подводники предпочитают не иметь дела с чистым кислородом. Так, например, в мягких скафандрах и аквалангах используется воздух. При этом исчезает опасность кислородного отравления, однако возникает другая – угроза так называемой кессонной или азотной болезни.
Многие думают, что при глубоководных спусках главная трудность – высокое давление воды. Ничего подобного. Ткани человеческого тела построены из мельчайших клеток, заполненных жидкостью (в основном водой). Даже при больших давлениях жидкость, а значит, и клетки тела практически несжимаемы. Поэтому они могут выдержать давление 300 – 400 атмосфер, что соответствует глубине 3 – 4 километра.
Сложнее обстоит дело с такими частями тела, как лёгкие, которые заполнены воздухом. Газ, в отличие от воды, легко сжимается. И если бы человек на глубине попробовал дышать обычным атмосферным воздухом, на его грудную клетку обрушилось бы давление в сотни атмосфер. Конечно, подобного давления никакой организм не вынесет. Вот почему в лёгкие водолаза воздух подаётся под давлением, равным наружному. Благодаря этому наружное и внутреннее давление выравниваются. Но зато возникает опасность кессонной болезни.
Как известно, с увеличением давления газа растёт и его растворимость в жидкости. В частности, при дыхании сжатым воздухом кровь растворяет много «лишнего» азота. При быстром подъёме с глубины на поверхность давление вдыхаемого воздуха резко снижают (иначе человека «разорвёт»), и избыточный азот начинает энергично выделяться. Кровь «кипит», как лимонад в бутылке с открытой пробкой…
Только «кипение» это гораздо опаснее. Пузырьки азота нарушают кровообращение, закупоривают сосуды и могут привести к их разрыву. Азотная болезнь сопровождается сильным головокружением, болью в суставах. В тяжёлых случаях может наступить паралич.
От кессонной болезни есть надёжное средство: медленный подъём или подъём с остановками. При этом давление снижается постепенно и лишний азот успевает уйти из крови.
Есть и ещё одна, более интересная возможность – дышать не воздухом, а смесью кислорода и… гелия. В крови гелий растворяется меньше, чем азот, и легче выделяется. Применение кислородно-гелиевой смеси позволило достичь в мягких скафандрах глубины 180 метров.
«ГАДКИЙ УТЁНОК»
Он казался пришельцем из другого мира. Рост – полных два метра, плечи – соответствующие, голос – глухой, гулкий.
Его привёл Смолин. Вместе с заявкой. Смолин обладал потрясающим умением «выудить» из человека идею и убедить его, что эту идею совершенно необходимо перенести на бумагу. Человек переносил, наивно полагая, что затем сможет вернуться к прежнему беззаботному существованию. Но Смолин вроде бы нечаянно, между прочим, «подбрасывал» ему новую интересную задачу. Появлялась заявка. Потом ещё одна.
И всё. Человек стал изобретателем. А у изобретателя жизнь какая угодно, только не беззаботная…
Мой новый знакомый был в самом начале пути, он пришёл (или был приведён Смолиным) с первой заявкой. Когда они вошли в Отдел, все мы дружно углубились в бумаги, боялись фыркнуть. По-моему, всем нам представилось одно и то же: маленький шумный буксир, который тащит на невидимом тросе огромный молчаливый пароход. Пароход прогудел «Здравствуйте», и мы наконец-то смогли улыбнуться. Теперь это могло сойти за приветствие.
– Володя, займись, – на ходу бросил Смолин и за спиной показал мне кулак.
Дело есть дело. Я перестал улыбаться, взял заявку, и мы начали работать. Предложение было интересное, а сама заявка неплохо написана. Её следовало лишь слегка «отшлифовать», чтобы в Москве, в Комитете по делам изобретений, у неё был такой же уверенный и сильный голос, как у её хозяина.
Мы сидели и беседовали самым обычным образом. Но меня не покидало чувство, что здесь, в нашем мире, этот человек – случайный гость. Сейчас он встанет и уйдёт к себе, в мир исполинских эвкалиптов, столетних дубов-великанов. Должно быть, поэтому я почти не удивился, когда он сказал, что ему приходилось в легководолазном скафандре спускаться на 200 метров. Не удивился, хотя помнил, как были поражены специалисты, узнав о рекордном спуске одного француза. А ведь он достиг немногим больше 90 метров…
