Жак Пикар - Глубина 11 тысяч метров. Солнце под водой
В 1959 году невдалеке от того места, где стоял в сухом доке «Триест», мы увидели странный аппарат, напоминавший подводный танк. Его испытывали американцы, сотрудники Лаборатории электроники и ученые Института Скриппса. Он назывался ДПМ — «дистанционный подводный манипулятор». Смонтированный на гусеничном ходу, оснащенный манипуляторами (как явствует из его названия), подводной телекамерой и мощными прожекторами, ДПМ действовал как робот, причем команды передавались ему с берега по электрическому кабелю. Оператор мог заставить ДПМ ползти вперед, назад, поворачиваться во все стороны. Камера позволяла видеть дно. Кабель имел около восьми километров длины и автоматически сматывался на барабан внутри ДПМ. Гусеницы, по мысли создателей, должны были позволить ему преодолевать препятствия высотой в 1 фут. ДПМ способен опускаться до глубины 6 тысяч метров, и большинство рабочих органов аппарата имели соответствующую конструкцию.
Такой аппарат приобретает особую ценность, если работает в паре с батискафом. Как известно, подводные телекамеры сплошь и рядом дают нечеткое изображение. Мы давно уже планировали использовать такого рода мини-танк при условии, что им можно будет руководить из гондолы «Триеста». Но к сожалению, во время испытаний танк едва не потеряли, поскольку он застревал на дне. Морское дно покрыто слоем осадков, и в них тонули гусеницы ДПМ. Приходилось пускать его на скальном дне, а там столько выступов и щелей, что танк то и дело останавливался. Видимо, было бы выгоднее построить более легкий аппарат, способный плавать с помощью гребных винтов. Ведь гусеницы, ко всему прочему, при каждом повороте поднимают облака ила. Конструкторы ДПМ уже подумывают над созданием своего рода подводного вертолета, получающего команды с берега либо из гондолы батискафа. Его можно использовать, к примеру, для работ в подводных зонах, имеющих по тем или иным причинам сильную радиацию.
Идею подводного вертолета предложил мой отец еще в 1954 году. Речь шла об аппарате, работающем в «промежуточной стадии», то есть ниже глубин, которых может достичь аквалангист (300 метров, как планировал Ганс Келлер), но выше тех, где выгодно использовать тяжелый батискаф с поплавком. Профессор Пикар предложил сделать гондолу легче воды; причем она должна оставаться чуть легче воды даже после погрузки технического снаряжения и аппаратуры. Таким образом, отпадает надобность в поплавке — вертолет смог бы опускаться с помощью гребных винтов, приводимых в действие электромоторами. Преимущество данной системы — в ее полной надежности: если по каким-либо причинам двигатели выйдут из строя, аппарат автоматически всплывет на поверхность.
В одном из проектов предлагалось построить гондолу целиком из плексигласа; это обеспечило бы круговой обзор. Человек очутился бы внутри маленького пузыря, способного подниматься, опускаться, плыть по течению… Океанограф смог бы «включить» в море все свои чувства, как наш предок, миллиарды лет назад живший в воде.
Такой аппарат получил название «мезоскафа», то есть «корабля средних глубин».
Медленно, ощупью человек приспособился к суше.[44] Выйдя из крохотной живой клетки, обитавшей в море, он достиг земли и обжил на ней все широты. С точки зрения эволюции это громадный успех. Но впереди его ждет еще больший успех, когда он завершит свой удивительный цикл и вернется к истокам, к глубинам моря, тоску по которому сохранил навсегда.
Разгадки секретов моря
Тысячелетиями человека манят море и его сокровенные тайны. Сейчас, с появлением современной техники, мечта эта сделалась явью. Человек погружается в море не с голыми руками, а вооруженный самой совершенной аппаратурой. «Замкнулось» кольцо эволюции, длившейся миллионы лет. Правда, человек не собирается поселяться в абиссальных глубинах по примеру многих бывших жителей континента, поменявших среду обитания. Таков был путь части пресноводных рыб и млекопитающих. Костистые рыбы, как считают, развились вначале в реках, а потом эмигрировали в море. Сейчас они заполонили его до самых глубин (вспомним, что даже на дне Марианского желоба «Триест» обнаружил плоскую костистую рыбу). Кстати, вопреки распространенному поверью рыбы эти плоские не потому, что их «сплющило» давлением, а потому, что они живут на песчаном дне. Есть скаты, живущие на поверхности, — они такие же плоские, как их донные собратья!
Рыба вне зависимости от того, на какой она обитает глубине, уравновешивает свое внутреннее давление с давлением окружающей среды, точно так же как человек на суше. Даже у рыб, имеющих плавательный пузырь, давление внутри пузыря практически то же, что у толщи воды. Подобная система ставит перед наблюдателем интересные проблемы.
У плавательного пузыря много сходства с нашим легким, хотя это орган не дыхания, а плавучести, своего рода поплавок, позволяющий рыбе регулировать свой вес. Такая рыба — воздушный шар. Когда ей надо подняться выше, она, раздувая пузырь, уменьшает свой удельный вес. Но большое количество воздуха опасно, ибо плавательный пузырь при подъеме может лопнуть, это часто случается, когда рыбу ловят тралом.
Те разновидности, что быстро поднимаются с глубины 100–200 метров к поверхности, были вынуждены отказаться от пузыря. Им приходится, чтобы держаться на заданной глубине, непрестанно шевелить плавниками, — это уже не воздушные шары, а подводные самолеты. У глубоководных рыб пузырь не может быть наполнен воздухом, ибо физикохимические реакции вызовут у них «глубинное опьянение», «кессонную болезнь» и другие нарушения.[45] Природа предложила здесь два выхода из положения: во-первых, наполнять пузырь не воздухом, а жиром. Жир легче воды и позволяет, таким образом, компенсировать вес. Подобная рыба представляет собой как бы маленький батискаф. У циклотона, скажем, пятнадцать процентов общего объема тела составляет жир. Эта рыба хорошо известна океанографам, она распространена почти во всех морях.
Второе решение — замена воздуха в пузыре инертным газом. Отдельные виды рыб, обитающих глубже 2 тысяч метров, обзавелись целым химическим заводом: они берут воздух из воды, разлагают его на составные части, выбрасывают избыток кислорода и азота — он для них опасен, оставляя только аргон. Газ аргон содержится в атмосфере в крайне небольшом количестве — всего 1 %, а рыбы доводят его содержание в пузыре до 99 процентов при давлении в 200 килограммов на квадратный сантиметр! Газ, естественно, находится в соответствии с давлением окружающей среды.
Каракатица из семейства Сепиа оффициналис, близкая родственница спрутов и осьминогов, выработала остроумную систему, позволяющую ей подниматься с большой глубины. Каракатица имеет привычку проводить целые дни, зарывшись в песок на дне, а ночью всплывает на поверхность подкормиться. У нее есть своеобразная пористая «внутренняя раковина», служащая, как явствует из недавних работ англичан Эрика Дентона и Джона Гилпин-Брауна, в качестве образцового поплавка. Количество газа в этой кости может меняться сколько угодно; у каракатицы нет возможности продувать воду сжатым воздухом, поэтому она делает это осмосом: полупроницаемая мембрана гонит воду оттуда, где раствор соли слабее, туда, где он крепче. Когда каракатица хочет всплыть на поверхность, она растворяет соль внутри кости; вода вытекает из нее, и животное становится легче. Правда, данная осмотическая реакция не может идти при давлении, превышающем 25 атмосфер; большинство каракатиц живет на глубине 30–80 метров, и, видимо, ниже 235 метров они не встречаются вовсе.
Крупные спруты обитают гораздо ниже, и у них другая система регулирования плавучести. Она состоит из нескольких резервуаров значительного объема, наполненных раствором аммиака; жидкость эта легче воды (вспомним, что ее собираются использовать в Соединенных Штатах для постройки нового батискафа). Выталкивая аммиак, спрут становится тяжелее и уходит в глубину. Потом за несколько часов он восстанавливает запас. Средняя плотность аммиака равна единице, как у дистиллированной воды; а поскольку счастливец-спрут живет в морской воде со средней плотностью 1,03, то он, пользуясь разницей в 0,03, поднимается наверх. Разница эта, правда, столь невелика, что объем тела должен быть весьма значительным. У обычных рыб плавательный пузырь занимает 5 процентов общего объема; кость каракатицы —10 %, а у спрута резервуар занимает 66 процентов! Напомню, что у «Триеста» бензин занимал 92 процента объема аппарата. Дентон не случайно назвал гигантских спрутов семейством «батискафоподобных».
Из бывших обитателей континента в море живут не только костистые рыбы. Киты, ушастые тюлени, моржи, дельфины и ламантины тоже приспособились к водной жизни, хотя и сохранили связь с поверхностью: они дышат воздухом, их легкие еще не превратились в жабры. Это в общем-то не значит, что они не способны глубоко нырять: кашалот, например, опускается на 1000 метров. Но, ныряя, он расходует кислород, запасенный на поверхности. Необыкновенно медленный обмен позволяет ему задерживать дыхание, пока он ныряет, выискивает добычу, завязывать смертельный бой со спрутом, и в случае победы вновь подниматься наверх.
