Пътешествие до дъното на океана

Първата стъпка е любопитството – потребността да знаете повече, отколкото може да си представите, и  желанието да отидете там, където е невъзможно.

В стремежа си да разгледа дълбокия океан, разширявайки познатите граници на вътрешното пространство, човекът разработва сферите издържащи на високо  налягане. Батисферата, от 30-те години на миналия век, представлява първата употреба на сфера под налягане за пилотирано наблюдение на морските дълбини. През 1960 г. батискафът (хидростатичен подводен апарат) „Триест“ е първият, който достига дъното на Марианската падина в Тихия Океан. Четири десетилетия по-късно подводницата „Deepsea Challenger“ за пръв път отива там само с един човек на борда – друг любопитко, на име Джеймс Камерън.

30-те години на 20 век: Уилям Бийб и Отис Бартън

Началото се поставя с батисфера

През 1928 г. Уилям Бийб среща Отис Бартън. Първият планира да изследва живота в морето под „зоната на здрача“ (най-ниското ниво, до което достига светлината). Бийб има силни научни доказателства и добра работа като директор в Отдела за тропически изследания (Department of Tropical Research ) на Нюйоркското зоологическо общество (New York Zoological Society). Бартън има инженерни познания, работен проект за водолазна сфера и пари, за да я построи.

Бартън убеждава Бийб в осъществимостта на своя проект, и двамата мъже се впускат в приключение, което завинаги променя представата на хората за подводния свят. Те изграждат специална подвоница, която Бийб нарича „батисфера“ (от гръцки „батус“ – дълбок и „сфаира“, или сфера). Сферите са най-здравите форми за съпротивление на налягането. Когато водата се измества, тя притиска това, което се движи, със степен на сила. Тази сила, или хидростатично налягане, се увеличава с по една физическа атмосфера (atm) за всеки, допълнителни, 10 м. дълбочина.

За да устои на огромното налягане, тежащата повече от 2 т. стоманена батисфера има стени с дебелина 3.8 см и вътрешно пространство с широчина 137 см. Илюминаторите са три, всеки с широчина 20 см, направени от матирано кварцово стъкло, дебело 7.6 см. По онова време, матираният кварц е най-добрия материал за предаване на светлинни лъчи в дълбините, включително и ултравиолетови лъчи. По-малката сфера е, съответно, по-малко удобна за водолазите, но осигурява по-голяма издръжливост срещу дълбочинната компресия. Ако трябва да избирате между комфорта и живота, няма ли да изберете да прекарате няколко часа в дискомфорт, вместо да се втечните и да изтечете под налягане през илюминатора?

Бийб и Бартън си осигуряват финансиране от зоологическото общество, което днес е известно под името Wildlife Conservation Society, а по-късно и от National Geographic Society, за провеждане на тестови гмуркания във водите на Бермудските острови. Батисферата е спусната от лодка, чрез стоманен кабел. Първите две гмуркания са безпилотни, и апаратът се спуска успешно до 460 м. без да има теч.

В малкото вътрешно пространство се помещават Бийб, Бартън, две кислородни бутилки, контейнери с калциев хлорид (за улавяне на влагата) и натриев хидроксид (за поглъщане на въглеродния диоксид). Част от интериора са и вътрешно електроразпределеителнно табло, 250-ватов прожектор, телефон за връзка с повърхността и монтиран вентилатор във формата на палма, предпазващ от застояване на въздуха.

По време на първото им гмуркане заедно те забелязват малка водна струя, която прониква през вратата. Разтревожен, екипът се свързва с базата и моли за ускоряване на спускането. За щастие, изборът е правилен, защото повишеното налягане от по-бързото спускане запечатва входа. Това първо пилотирано потапяне е на 242 м. В преиода между 1930-1934 г. Бийб и Батън се спускат 16 пъти с батисферата. На 15 август 1934 г., те достигат рекордна дълбочина от 923 м (края на кабела), като успяват да се задържат там 5 минути.

Има други членове на екипа, които рядко се споменават. Трима от участниците в начинанието на Уилям Бийб са жени. Зоологът и океанограф Глория Холистър и карцинологистът (специалист по ракообразни) Джоселин Крейн записват биологични данни и данни за гмуркането, съответно, предадени им на повърхността по телефона.

Холистър е първата жена, която се спуска с батисфера, на 125 м в деня, когато навършва 30 г. (11 юни 1931 г.) През 1932 г. Холистър поставя световен рекорд при жените с гмуркане на 368 м. Глория също участва в силно критикувания филм на Бартън „Титани на дълбините“ (Titans of the Deep, 1938 г.), в който той се обявява за изобретател на батисферата.

Крейн е научен сътрудник в Отдела за тропически изследвания, а през 1963 г. става негов директор.

Илюстраторката Елс Бостълман записва детайли от живота в морета, предадени й от д-р Бийб по телефона на батисферата. По-късно, илюстрациите й се поместват на страниците на сп. National Geographic. Тя рисува толкова фантастични същества, че някои ги смятат за плод на въображението й.

Бартън не спира дотук. Той работи заедно с производителя на хидравлична техника Watson-Stillman Company, за да построи по-устойчива на налягане сфера, способна да се гмурка на по-големи дълбочини, и я кръщава „Бентоскоп“ („бенто“ означава „дъно“). Тази хром-никелова сфера  е с малко по-дебели стени (4.5 см) и има само два прозореца – един за навън и един за надолу. През 1949 г Бартън се потапя със своя „Бентскоп“ във водите на Санта Круз, Калифорния на 1 370 м, дълбочина, която е, все още, недостигната от други свързани сфери под налягане.

Батискафът Триест преди историческото му потапяне в най-дълбоката част на световния океан.

 

60-те години на 20 век: Жак Пикар и Дон Уолш в батискафа „Триест“

Още по-надълбоко…

По време на Студената война, и подтикнати от революционното изтрелване на съветския апарат „Спутник“ в космоса през 1957 г., САЩ отделят средства, за да изпратят хора до не по-малко фантастичното дълбоководно пространство. Не преди да започне надпреварата между САЩ и СССР за изпращане на хора (и животни) в космоса и на дъното на океана, един швейцарски океанограф, необезпокояван от никого, разработва подводница, която да предостави възможност за по-дълбоко от всякога проучване на океана.

Огюст Пикар е професор по физика, който се интересува от изучаване на космическите лъчи. За целта си построява гондола, която кръщава на своя спонсор – „ FRNS“, и я издига на 16 000 м. височина. Използвайки подобен дизайн на сфера, прикрепена към поплавък, той създава първия в света батискаф („FNRS-2“) през 1948 г., за да тръгние по другия път – надолу към дъното на океана. Пикар достига дълбочина от 1 380 м., а по-късно (1954 г.), след направени модификации – 3 749 м.

Накрая, с помощта на сина си Жак, Огюст Пикар построява батискафа „Триест“. Както и гондолата, „Триест“ има пътническа капсула, провесена под поплавък, но вместо алуминиева сфера под налягане и хелий, батискафът е със стоманена сфера, с дебелина на стените 9 см, прикрепрена към резервоар, пълен с по-лека от водата течност – бензин.

Когато става въпрос за батискафи, най-важното е да има контрол на плаваемостта. При спускане е необходимо бензинът да излезе от резервоара. За да се изкачи апарата, електромагнитна оловна съчма с диаметър 0.3 см се изстрелва от баластния резервоар.

За разлика от закачената на кабел батисфера, „Триест“ има монтирани витла в горната част, което му позволява да маневрира самостоятелно във водата.

Батискафът се ползва от френския флот до закупуването му от военноморските сили на САЩ през 1958 г. за нуждите на проекта „Нектон“.

„Нектон“ е кодовото име за шестте пробни спускания, и финалното, до най-дълбокото местоположение на Земята – Чалънджър дийп ( Challenger Deep), проведени от американската флота с батискафа „Триест“. Военноморските сили добавят по-големи бензинови и баластни резервоари, правят основен ремонт на комуникационната система и инсталират сфера от стоманена сплав, произведена от германската компания Круп, увеличавайки капацитета за достигане на дълбочина от 6 000 до 11 000 м. Кръстен на нектоните (термин, с който се означават всички организми,придвижващи се самостоятелно във водната среда), които плуват активно срещу течението, това е подходящо име за проект, достигащ до най-долбоката точка на Земята.

На около 332 км от бреговете на о-в Гуам е Марианската падина. В нея се намира тясна цепнатина, където Тихоокеанската плоча се подпъхва и утихва под Марианската плоча. Това е Чаланджър дийп.

Британският вонен кораб HMS Challenger измерва дълбочината по време на експедицията си през 1872-1876 г., а HMS Challenger (II) измерва отново и записва дълбочината през 1951 г. Сонарната батиметрия записва възможна рекордна дълбочина от почти 11 000 м. в най-дълбоката точка. Достигането до най-големите дълбочини на падината е равносилно на стъпването на човек на луната.

Военноморският влекач „Wandank“ тегли батискафа до мястото на потапяне. Пътуването отнема 4 дни. Морето е бурно и машината се поврежда. Телефонът за връзка с повърхността, необходим за последни инструкции преди потапяне, както и сензорите за измерване на потока на водата (полезни са за архивиране на спускането) са откъснати. Екипът от специалисти извършва сондажи и определя, че се намират близо до Чалънджър дийп.

Лейтенантът-акванавт Дон Уолш и Жак Пикар се подготвят за спускането, което продължава 8 часа и половина. Сутринта на 24 януари 1960 г. „Триест“ започва да се спуска.

Само на 90 м. дълбочина, екипът се натъква на непредвидена пречка. Колебанията на температурата на водата, наречени „термоклин“, в Марианската падина се оказват по-големи от очакваните. „Триест“ не само, че не може да се потопи, но сякаш се издига обратно на повърхоността.

Батискафът се изправя благодарение на изпускането на допълнителен бензин, и накрая преминава термоклина на 200 м., и започва да се спуска със скорост 1 м/сек. Чак сега екипажът може да обърне внимание на дрехите си, които се намокрят по време на трансфера от „Wandank“. Температурата вътре пада до 4 °C, така че, на Уолш и двуметровия Пикар им се налага да се преоблекат в малка топка с диаметър 1.9 м., 457 метра под повърхността.

След преминаването на дълбочината от 792 м., те забавят спускането, изключително предпазливи са по отношение на факта, че наближават дъното. На дълбочина 9 906 м. двамата чуват силен удар. Нито умират, нито виждат вода в батисферата, затова продължават надолу. Междувременно екипът на повърхността получава мистериозно съобщение от командващия и директор на Лабораторията по военноморска електроника, в което им се казва да отложат гмуркането. Обезпокоен, директорът на програмата отговаря, че „Триест“ е вече на път. Накрая, в 13:06 ч., на петия час от спускането, батискафът нежно се приземява на дъното на Чаланджър дийп и предава дълбочината, на която се намира, на повърхността – 10 913 +/- 5 м.

На дъното на океана, така както и в космоса, възникват много въпроси за живота, на които се търси отговор. Но да видите живота в морето с факла през малък прозорец, в супа от отложена утайка, надигната от приземяването, не е лесно. По време на 20-минутния им престой на морското дъно, Уолш и Пикар зърват това, което смятат, че е плоска риба и са във възторг.

Надничайки през прозореца, Уолш намира и причината за силния шум – големят отвор за гледане, направен от плексиглас е пукнат, което потенциално намалява шансовете им за моментално излизане от „Триест“, когато се върнат на повърхността. Ако изходът не се отвори, Уолш и Пикар ги очакват няколко дълги дни, през които ще бъдат теглени от кораб до пристанището, където отворът ще се отвори ръчно. Те решават да излязат на повърхността.

Освобождавайки оловните съчми, изполвани като баласт, „Триест“ се връща три часа по-късно. По време на обратния път, двамата спътници проверят инструментите, говорят си за пукнатината и ядат шоколад.

На повърхността Уолш и Пикар са обявени за герои. Рекордът от 10 913 +/- 5 м. бе надминат чак 2019 година. Това е триумф на човешките усилия в подводните проучвания. Проектът „Нектон“ получава голямо финансиране, използват се последните технологии, за да се стигне до там. След това първо и последно спускане до Чаланджър дийп, флотата никога не позволява на „Триест“ да се потопи на дълбочина по-голяма от 6 000 м.

Наследството на „Триест“

Надпреварата за достигане на най-дълбоката точка на Земята може и да приключва, но използването на батисферите за военни цели – не. През 1963 военноморските сили на САЩ губят подвоницата „USS Thresher“. Слабата възможност за откриване на дребните отломки  дава начален тласък на проекта за създаване на системи за дълбоко потапяне(DSSP). От скелета на „Триест“ военните специалисти построяват „Триест II“.

Първоначално, сферата на Круп е заместена с оригиналната Терни сфера (предназначена за по-плитки гмуркания до 3 600 м.). Инженерите добавят нов бензинов поплавък, по-мощни витла, и заменят оловно-киселинните батерии със сребърно-цинкови. В много отношения това не е същата батисфера. Триест II провежда множество дълбоководни мисии, включително и за откриване на изгубени бомби и намиране на подводницата „USS Thresher“.

Новата батисфера има множество модификации, които я доближават, в много отношения, до модерните плавателни съдове за дълбоководно потапяне. Нововъведенията включват манипулатор, пробоотборници (уреди за вземане на проби), сонар, подводни конектори, корпуси за високо налягане за прожектори и камери, и дори дистанционно управлявани превозни средства . Прекръстена през 1964г. „Триест II“ е изведена от употреба през 1984 г. и, в момента, е изложена в Музея на военноморските сили на САЩ в Кийпорт, Вашингтон.

През 60-те и 70-те години на 20 в. настъпва разцвета на батискафи, подводници и всякакви потопяеми апарати. Въпреки че Виетнамската война (1955-1975) окастря средствата за технологии без военно приложение, дълбоководното гмуркане за океанографски цели става все по-разпространено. По времето, когато „Триест“ оперира, има само две работещи подводници в света, но до началото на 70-те години броят им нараства на 200.

По настоящем има само няколко дълбоководни ( с капацитет на спускане над 4 500 м.) по света. В списъка влизат DSV Alvin, построена през 1964 г., която се използва от Океанографския институт Уудс Хоул в САЩ,  наскоро построената японска подводница DSV Shinkai 6500, китайската DSV Jiaolong, френската DSV Nautile, както и две руски подводници „MIR“ и две клас „Консул“.

2012: Джеймс Камерън и Deepsea Challenger

Самостоятелно гмуркане…

През 1968 г. 14-годишния Джеймс Камерън посещава кралския музей на Онтарио в Канада, за да види експозицията на открито за подводния хабитат на д-р Джоузеф Макинис. Вдъхновен, Камерън проектира и създава свой собствен хабитат, наречен „Морска лаборатория 3“, и го изпраща на дъното на реката с един щастлив пътник вътре – мишка. Гризачът се връща невредим от ужасяващото си солово спускане в дълбините на Чипава Крийк, близо до дома му в Канада. 44 години по-късно, Джеймс Камерън извършва подобно пътешествие.

Повечето сфери под налягане са подсилени, за да удължат живота на подводницата, което ги прави по-рентабилни и защитени в случай, че се надмине максималната дълбочина. За едноместната подводница на Камерън – Deepsea Challenger, това не е необходимо.

Екипът за проектиране и изграждане вече знае за крайната точка на пътуване на подводницата, така че те я изграждат специално за случая – самостоятелно гмуркане  до Чалънджър дийп.

Deepsea Challenger е съвместен творчески и научен проект, ръководен от Acheron Project Pty Ltd – компания, създадена от Джеймс Камерън и австралийския дизайнер на подводници Рон Алъм, който се разработва 7 години. Сглобяването на отделните части, процесът се пази в относителна тайна, се извършва в работилницата на Рон и Ивет Алъм, намираща се на задна уличка в предградието Лейхард в Сидни.

Подводницата включва пилотска сфера под налягане с диаметър 127 см. Апаратът е ориентиран вертикално, по уникален начин. Синтактичната пяна, обикновено, се използва, само за горната част на подвидниците, за по-добра плаваемост, но тук тя е употребена за основната греда, носеща флотационната машина. Чрез обвиването на цялата рамка с тази иновативна пяна – Isofloat™, изобретена от Рон Алъм за проекта, Камерън и неговият екип успяват да компенсират теглото на цялото, външно изнесено, оборудване под налягане, включващо водонепропускаеми лиитево-йонни батерии, гениално опростена система за освобождаване на теглото при издигане и уравновесяващи налягането LED светлини – всичко способно да работи при 11 физически атмосфери(atm), или малко повече от проектираното максимално налягане при Чаланджър дийп.

Провеждат се общо осем теста – на пристанището в Сидни и залива Джервис, както и допълнителни изпитателни гмуркания на о-в Нова Британия, във водите на Папуа Нова Гвинея, по пътя към Марианските острови.

Както и при предишните експедиции, не става въпрос само за самото гмуркане, но и за това какво ще се види и намери там. Мултидисциплинарен екип от учени също се включва в експедицията – възможността да получите място на първия ред по пътя към разкриване на биологичните и геоложки мистерии на Чаланджър Дийп, не се предоставя често.

Камерън знае, че единственият начин, по който може да постигне целта си, е да събере хора, който си задават въпроса „Какво,ако..?“, вместо да повтарят „Не мога!“. Затова, той лично подбира екип от над 100 човека, за осъществяване на всички дейности, свързани с проектирането, построяването и провеждането на лабораторни, и полеви тестове преди рекордното гмуркане. Компанията Edge Innovations (която прави моделите на кабините и подвижните платформи за научно-фантастичния филм „Бездната“ на Джеймс Камерън от 1989 г и роботизирания кит-убиец за „Волният Уили“, както и много други невероятни конструкции) построява долната обвивката и безотказната система за освобождаване на теглото. Има различни екипи, отговорни за потапянето, насочването, спускането, комуникациите, хора, които се занимават с логистиката, партньорствата, филмов режисьор (тъй като Джеймс Камерън е малко зает точно тогава), журналист и доктор.

По време на потапянето на о-в Нова Британия, Камерън постига рекорд за най-дълбоко самостоятелно гмуркане на дълбочина 8 265 м. Отговорникът по спускането Майк Дов потвърждава, чрез заснемане на видео, съществуването на гигантски амфиподи (изключително големи дълбоководни скариди). Дълбоководният гигантизъм (abyssal gigantism)  е адаптация, наблюдавана при видове, живеещи в студена и бедна на кислород среда с високо налягане.

Тези, подобни на скариди, ракообразни се намират на дълбочина 8 367 м. във водите на о-в Нова Британия. Гигантските амфиподи (Alicella gigantean) играят важна роля в почистването на дълбоководните екосистеми, а специално тези са хванати с капан, примамката е риба.

На 26 март 2012 г., с първенеца от „Триест“ – Дон Уолш, наблюдаващ от палубата на многофункционалния плавателен съд „Mermaid Sapphire“, подводницата „Deepsea Challenger“ започва спускането си към Чалънджър Дийп. Вътрешният диаметър на пилотната сфера е 121 см (за сравнение: външният е 1.87 м). За да се подготви за гмуркането, Камерън тренира пилатес и изчучава пригодността на различни пози в пространството.

След изтощително спускане, продължило 2 ч. и 37 мин, Камерън достига 10 898 м. дълбочина на дъното на Марианската падина. Той е първият човек, който отива там сам и надминава собствения си индивидуален рекорд, постигнат само няколко дни по-рано.

Вътре времето минава бързо. Камерън планира да прекара 6 часа на дъното във вземане на проби и събиране на кадри. Той успява да надникне навън и да види амфиподи, но при един от шланговете на външно монтирания манипулатор се появява теч, което го извежда от строя, а изтичащата хидравлична течност замъглява гледката от единствения зрителен прозорец. Два часа по-късно, Камерън губи бубината на десния борд. Само с един дросел, той все още може да се върти из морското дъно, но без да постига някакъв напредък. От съображения за безопасност, Камерън решава да намали времето за престой и напуска извънземната дълбина след 2.5 часа. Щракайки ключа за освобождаване на тежестите, той се изстрелва на повърхността за по-малко от 90 минути.

За Камерън, това е сбъдване на мечтата на живота му. Всяка негова стъпка – от илюстрациите и механични конструкции в гимназиалните му години, през патентованите подводни каски, използвани в „Бездната“,  до дистанционно управляваните превозни средства и осветителни системи, разработени за „Титаник“, „Призраци от бездната“, „Последните мистерии на Титаник“, „Експедиция: Бисмарк“, „Пришълци от дълбините“, както и 72-те потапяния с подводница, всичко това той прави, за да се  усъвършенства в занаята и да изгради арсенал, който ще му помогне да постигне целта си.

Предизвикани от дълбините

Какво подтиква Бийб, Пикар, Камерън и други да затворят люка и да постигнат тези големи подвизи? Камерън твърди, че това, което го кара да се гмурне в дълбините на океана, капсулиран в малък кръг под налягане, е, всъщност, една основна черта в човешкото поведение – любопитството.

Учени от Калифорнийския университет откриват, че човешките мозъци работят по-добре и запазват информацията по-дълго, когато любопитството се пробужда. Питам дългогодишния сътрудник на Камерън, д-р Джо Макинис, защо мисли, че Джеймс Камерън успява и постига успех в това гмуркане, и той отговаря: „Той (Камерън) притежава огромно любопитство, много силна памет и способността да създава екип от гений. Ние (екипът на Deepsea Challenge) се вдъхновяваме от човек, който  в продължение на седем години инвестира пари, ум и живота си в това, в което вярва – научно-ориентирано проучване и безотказна техника.“

Здравка Трайкова по материали на www.sea.museum

Прочетете още от Здравка Трайкова

CC BY-NC 4.0 This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

Comments are closed.