Донат Наумов - Мир океана. Рассказы о морской стихии и освоении ее человеком.
На Руси уже в глубокую старину ныряльщики в холодных и чистых северных реках добывали знаменитый русский жемчуг, но они не пользовались никакими приспособлениями. В эпоху Петра I с выходом России к морским побережьям интерес к водолазному делу возрос. В 1719 году Ефим Никонов, крестьянин подмосковного села Покровского, предложил сделать кожаный водолазный костюм с бочонком, который надевался на голову и имел стеклянные окошки «как раз против глаз». Возможно, что конструкция Е. Никонова и была бы им в конце концов доведена до состояния, пригодного к эксплуатации, но изобретателю не повезло. Одновременно с водолазным костюмом он спроектировал также и «потаенное судно» (деревянную подводную лодку), которое при испытании потерпело аварию, и Е. Никонову было отказано в средствах.
Когда стало ясно, что дышать через трубку на глубине свыше метра невозможно, а взятого с собой в мешке запаса воздуха хватает лишь на несколько секунд, его решили нагнетать под воду. Вначале для этой цели пробовали использовать мехи, какими обычно кузнецы раздували горящие угли. Однако дело от этого ничуть не выиграло. Раздувая мехи, можно подавать много воздуха, но заставить его углубиться под воду более чем на метр никому не удавалось, так как мехи не создавали необходимого давления. Только после изобретения нагнетательного воздушного насоса подача водолазу воздуха на значительную глубину стала реальной.
Независимо друг от друга англичанин А. Зибе (в 1819 году) и кронштадтский механик Гаузен (в 1829 году) спроектировали и изготовили водолазные костюмы — открытые снизу водолазные шлемы, в которые по шлангу с помощью насоса накачивался воздух. Легкий наклон подводника приводил к заполнению шлема водой. Чтобы дать возможность водолазу свободно работать на дне, стали изготавливать полные костюмы, а выдыхаемый воздух удалять не через открытый край шлема, а травить с помощью специального клапана.
Ручной насос целых сто лет верой и правдой служил водолазам. Пока один из них находился на дне, два (а то и четыре) человека непременно должны были качать ему воздух. Замена ручного труда механической помпой освободила этих людей от однообразного и утомительного труда, но не улучшила положение водолаза и условий его работы на дне. Тяжелый шланг стеснял движения и ограничивал дальность перемещения. Хотя шланг служил той спасительной жилой, по которой подводник получал воздух, но часто он был и причиной гибели водолаза: пережим или повреждение шланга, как правило, заканчивалось трагически. В связи с этим возникла идея изготовления автономного водолазного снаряжения, в котором подводник не зависел бы от подачи воздуха с поверхности и не ограничивался в своих движениях. Попыток спроектировать такое оборудование было много, но только в середине XX века появился надежный аппарат, который теперь повсюду известен под названием акваланга.
Дыхательный автомат — главная часть акваланга — был изобретен французами Жак-Ивом Кусто и Эмилем Ганьяном. В разгар второй мировой войны, в 1943 году, Жак-Ив Кусто и два его друга — Филипп Тайе и Фредерик Дюма впервые испытали новое приспособление для погружения под воду. К тому времени они уже пользовались маской с широким окном, шноркелем и ластами. Первый опыт превзошел все ожидания. Аппарат работал четко, легкие водолаза без усилий вдыхали чистый, свежий воздух из стального баллона. Аквалангист свободно погружался и всплывал, не испытывая никаких неудобств. За последующие десятилетия прибор был усовершенствован, но в основных частях он не изменился.
Жак-Ив Кусто.
При всех достоинствах акваланга он не позволял производить глубокое погружение; впрочем, и водолаз в так называемом мягком комбинезоне при условии получения воздуха по шлангу без риска для жизни тоже не может переступить стометровый барьер глубины. Делались попытки изготовить для работы на большой глубине жесткий скафандр, напоминающий панцирь рака. Человек, помещенный внутрь такого сложного и очень тяжелого устройства, с большим трудом может шевелиться на дне, и практически его пребывание там становится бессмысленным. Главным препятствием для глубоководных погружений по-прежнему оставалась проблема дыхания.
Жесткий скафандр похож на панцирь краба.
Воздух, которым все человечество дышит на поверхности земли, с погружением на 40–60 метров вызывает у водолаза отравление, сходное с алкогольным опьянением. Ничего не подозревающий подводник, достигнув критической глубины, теряет контроль над своими поступками, что нередко приводит к трагическому концу. Как показали специальные исследования, главная причина «глубинного опьянения» заключается в действии на нервную систему азота, находящегося под большим давлением.
Заменив азот в баллонах акваланга инертным гелием, удалось избежать этой опасности, но появилась другая проблема.
Оказалось, что организм человека очень чувствителен к процентному содержанию кислорода во вдыхаемой смеси.
В течение всей длительной эволюции наземные животные (и произошедший от них человек) дышали воздухом, содержащим около 21 процента кислорода при нормальном атмосферном давлении. Естественно, что человеческий организм приспособлен именно к этим условиям и всякое отклонение от них вызывает нарушение его функций. Если содержание кислорода уменьшится до 16 процентов (при нормальном давлении), наступает явление кислородного голодания. Оно характеризуется внезапной потерей сознания, что особенно опасно для человека, находящегося под водой. Повышение содержания кислорода во вдыхаемой смеси может вызвать отравление, приводящее к отеку легких и их тяжелому воспалению.
С увеличением давления опасность кислородного отравления возрастает. Расчеты показали, что на глубине 100 метров вдыхаемая смесь должна содержать всего 2–6 процентов кислорода, а на глубине 200 метров — не более 1–3 процентов. Обеспечение водолаза, опускающегося на большую глубину, несколькими различными по составу дыхательными смесями встретило ряд технических затруднений.
Серьезным препятствием к завоеванию глубин является также необходимость декомпрессии. В результате воздействия большого давления в крови водолаза растворяются газы, входящие в состав дыхательной смеси. При быстром подъеме кровь подводника «вскипает» подобно газированной воде, когда откупоривают бутылку. Мельчайшие пузырьки газа закупоривают капиллярные сосуды кровеносной системы, вызывая опасное заболевание — эмболию (кессонную болезнь). Если при этом будут затронуты такие жизненно важные органы, как головной мозг и сердце, может наступить смерть. Профилактика кессонной болезни заключается в длительном периоде декомпрессии, то есть медленном подъеме водолаза с остановками на нескольких промежуточных этапах. Поэтому время спуска и подъема водолаза на большую глубину затягивается на несколько часов, а для работы на дне остаются считанные минуты.
Энтузиасты завоевания «голубого континента» предлагают преодолеть сопротивление глубины двумя способами. Первый из них — замена легких жабрами — абсолютно нереален. Выступая в 1962 году на Лондонском конгрессе подводников, Жак-Ив Кусто высказал мысль о том, что красивая сказка об Ихтиандре вскоре сможет стать реальностью. По его мнению, подводный человек будущего вообще не будет нуждаться в воздухе. Легкие во избежание баротравм заполнят жидким пластиком, а дышать этот морской житель станет с помощью искусственных жабр.
При всем уважении к заслугам Жак-Ива Кусто в области освоения водной стихии нужно признать подобную идею совершенно несостоятельной ни с технической, ни с анатомической, ни с физиологической точек зрения. Простая человечность не допустит навсегда лишить кого-либо радостей земной жизни и безвозвратно упрятать его в чуждую человеку стихию. Не следует забывать также экономическую и организационную стороны вопроса. Пребывание одного человека под водой (так же как полет в космос) обеспечивается многими людьми на Земле.
Абсолютно независимая жизнь человека в водной среде невозможна.
Другой способ освоения владений Посейдона заключается в создании подводных помещений, где водолазы могли бы вести нормальную жизнь и лабораторные исследования, периодически покидая свой подводный дом для работы. В этом случае необходимость в декомпрессии отпадает, так как в таких подводных домах предусматривается создание соответствующего давления. Первые эксперименты по длительному пребыванию человека под водой были проведены в 1962 году. В них участвовали сотрудники Жак-Ива Кусто и американского исследователя Эдвина Линка. В 1965 году экипаж французской подводной базы «Преконтиненталь-3» в составе шести человек провел на глубине 100 метров целый месяц.
