Телевизионное пространство 1990-х годов включало не только развлекательные передачи вроде «Диснея по пятницам» или «Денди — Новая реальность», но и документальные циклы, такие как «Подводная одиссея команды Кусто». Звуковое сопровождение от американского композитора с фамилией Шарф способствовало созданию атмосферного восприятия океанических пейзажей, а сами выпуски представляли собой попытку популяризации науки о морских глубинах среди широкой аудитории.
В последующие десятилетия в общественном дискурсе стали появляться сведения о менее известной стороне личности Жака-Ива Кусто. Многочисленные публикации обращали внимание на спорные моменты его биографии: использование морской фауны в качестве реквизита, семейные конфликты, судебные тяжбы с наследниками и антисемитские высказывания. Однако в этой информационной волне зачастую игнорировался его вклад в прикладную науку, а именно — участие в разработке и реализации первых в мире проектов автономных подводных обитаемых комплексов.
Жак-Ив Кусто стал одним из первых, кто не просто теоретизировал возможность длительного пребывания человека под водой, но и на практике продемонстрировал жизнеспособность подводных станций. Эти проекты имели прикладное значение не только для научных исследований, но и для промышленного сектора. Кусто разработал и испытал технологические решения, опережающие даже инициативы американского военно-морского флота: в то время как их станция Sealab I была введена в эксплуатацию в 1964 году, два французских проекта уже успешно функционировали.
В настоящем материале восполняется информационный пробел, касающийся экспериментов по созданию подводных поселений. Также рассматриваются причины, по которым данные технологии не получили широкого распространения, и анализируются перспективы их возможного возрождения.
Альтернатива всплытию
Изобретённый в 1943 году в сотрудничестве с Эмилем Ганьяном автономный дыхательный аппарат — scaphandre autonome (в России — акваланг, по одноимённой торговой марке) — позволил проводить подводные погружения без привязки к поверхности. Однако продолжительность таких миссий была ограничена. Это затрудняло не только научные наблюдения, но и осуществление задач, связанных с подводным техобслуживанием.
Помимо исследовательских задач, интерес к длительным погружениям проявили представители нефтегазового сектора. Их интерес заключался в необходимости бесперебойного обслуживания подводной инфраструктуры без вывода оборудования на поверхность. Таким образом, возникла идея создать подводные жилища, в которых могли бы проживать и работать специалисты.
Главная трудность заключалась в физиологических ограничениях: чем глубже погружается человек, тем выше давление среды, тем больше инертных газов растворяется в его тканях. При подъёме без соответствующей декомпрессии возникают опасные последствия, включая кессонную болезнь. Медленное и контролируемое возвращение на поверхность становилось обязательным условием безопасности.
Оптимальным решением стало бы обеспечение возможности длительного проживания на глубине с последующей однократной декомпрессией в конце миссии. Научные предпосылки для такого подхода уже существовали — в том числе благодаря исследованиям, проводимым в ВМС США.
Эксперименты на животных: к началу сатурационной теории
Теоретическая база, реализованная Кусто, была изначально сформулирована американским врачом и капитаном ВМС Джорджем Бондом. В 1958 году он предположил, что при длительном пребывании под давлением инертные газы в тканях организма достигают состояния равновесия с окружающей средой — процесс, известный как сатурация. Это позволило бы водолазу выполнять работы на глубине в течение длительного времени, требуя декомпрессии только в финале миссии.
Военно-морские силы США проявили интерес к этим исследованиям, рассматривая потенциальную возможность создания подводных военных объектов. Первоначальные эксперименты проводились на животных. В 1961 году Бонд и его коллега Роберт Уоркман подвергли крыс, коз и макак воздействию давления, эквивалентного погружению на глубину 60 метров. Все подопытные погибли в течение 35 часов. Посмертное исследование показало поражения, напоминающие острые респираторные заболевания, что позволило предположить токсическое действие кислорода при повышенном давлении.
В последующих опытах сжатый воздух был заменён специальной газовой смесью — 93% гелия, 2% кислорода и 5% азота. Гелий снижал наркотический эффект, вызываемый азотом, а уменьшение концентрации кислорода предотвращало развитие токсикоза. Результаты оказались положительными: животные выжили в течение всего 12-дневного цикла. Далее последовали испытания с участием водолазов. Полученная смесь, получившая название «гелиокс», в дальнейшем использовалась и в проектах Кусто.
Начало реализации проекта «Преконтинент»
Концепция подводных станций была реализована в рамках проекта «Коншелф» (Continental Shelf Station), также известного как «Преконтинент». Кусто совместно с промышленными партнёрами планировал строительство пяти исследовательских комплексов на различной глубине в течение десятилетнего срока. Конечной целью было достижение глубины 300 метров.
В 1962 году начался первый этап проекта с развертыванием станции «Преконтинент-1» на глубине 10 метров в Средиземном море недалеко от Марселя. Конструкция представляла собой герметичную стальную капсулу цилиндрической формы — длиной около 5 метров и диаметром 2,5 метра. Внутри станции размещались базовые системы жизнеобеспечения: инфракрасное отопление, радиосвязь, телефоны, видеонаблюдение, библиотека и спальные места. Питание электрооборудования, а также подача воздуха и горячей воды осуществлялись по кабелю с береговой базы. Готовые блюда доставлялись в герметичных контейнерах.
Исследователи Альбер Фалько (Albert Falco) и Клод Веслье (Claude Wesly) стали первыми людьми, которые провели под водой целую неделю — с 14 по 21 сентября — в рамках эксперимента в жилом модуле «Диоген». Благодаря состоянию полной газовой сатурации, аналогично экспериментам Джорджа Бонда, акванавты могли ежедневно совершать погружения на глубину до 25 метров. Все это время они передавали на поверхность образцы для анализа, позволяя учёным отслеживать их физиологическое состояние. По итогам миссии отклонений от нормы зафиксировано не было, что послужило основанием для расширения программы и усложнения поставленных задач.
Второе подводное поселение
В 1963 году была построена станция «Преконтинент-2», которая, в отличие от первой версии, превратилась из одного обитаемого модуля в комплекс, включавший в себя ангар для батискафа и дополнительный жилой отсек «Ракета», расположенный на глубине около 25 метров. Вся система находилась в акватории Красного моря, недалеко от побережья Судана. В основном корпусе обитали пять человек в течение месяца, а двое из них провели одну из недель в глубинном модуле.
Главный модуль станции был выполнен в форме морской звезды с четырьмя отсеками. Снабжение станции кислородом, электричеством, продовольствием и водой осуществлялось с кораблей Rosaldo и Calypso. Согласно архивным записям, питание включало как стандартные запасы, так и свежие морепродукты. В особых случаях экипажу также предоставлялись вина, но строго под медицинским контролем.
В модуле «Ракета» использовалась дыхательная смесь на основе гелия и кислорода, что делало невозможным использование открытого огня и курение. В основном корпусе, где содержание кислорода было увеличено, курение не запрещалось, хотя из-за повышенной концентрации кислорода табак сгорал быстрее обычного.
Для удаления углекислого газа с поверхностей модулей ежедневно применялась обработка с использованием жженой извести. На станцию также был доставлен попугай по имени Клод — для раннего обнаружения возможных проблем с качеством воздуха. Такая практика аналогична использованию канареек в шахтах, что позволяло оперативно реагировать на возможные угрозы, связанные с загрязнением атмосферы. Углекислый газ, образующийся в процессе дыхания, отводился за пределы станции и сбрасывался в морскую среду. Балласт станции, изготовленный из свинца, был оставлен на дне.
Медицинское сопровождение позволило выявить ряд физиологических изменений. Повышенное содержание кислорода в атмосфере станции приводило к снижению уровня эритроцитов, в связи с чем в рацион были добавлены продукты, богатые железом. Также были отмечены проблемы с терморегуляцией и сном, учащённый пульс, раздражительность, а высокая влажность вызывала у некоторых акванавтов кожные реакции, сложности с дыханием и ушные воспаления. Для предотвращения дефицита витамина D применялись ультрафиолетовые лампы. Примечательно, что ношение шерстяных шапок, в том числе знаменитой красной шапочки Жака-Ива Кусто, имело сугубо практическую цель — предотвращение переохлаждения ушей, что восходит к традициям британского флота.
Дополнительные материалы по проекту представлены в документальном фильме «Мир без солнца», удостоенном премии «Оскар».
Третье подводное поселение
Одним из наиболее амбициозных этапов серии экспериментов Жака-Ива Кусто стал проект «Преконтинент-3». В 1965 году на глубине 100 метров у побережья французской коммуны Сен-Жан-Кап-Ферра в Средиземном море была размещена глубоководная станция сферической формы диаметром 5,7 метра. Такая конструкция обеспечивала устойчивость к воздействию внешнего давления. Внутреннее пространство станции было организовано в два уровня, что позволило рационально использовать ограниченный объём.
В течение трёх недель на борту станции находились шесть акванавтов. Сам Кусто в силу возраста уже не принимал непосредственного участия в погружении, однако в составе экипажа работал его сын Филипп. Обеспечение жизнедеятельности продолжало осуществляться с поверхности — система коммуникаций соединяла станцию с береговой инфраструктурой.
В рамках данного этапа экипаж перешёл на использование гелиево-кислородной дыхательной смеси (гелиокс), что позволило проводить длительные работы на глубине. В отличие от предыдущих миссий, все участники начали говорить с характерными искаженными голосами — побочным эффектом вдыхания гелия, вследствие чего исчезла возможность подшучивать над отдельными участниками, как это происходило ранее.
Несмотря на научную значимость, сам Кусто в дальнейшем редко упоминал «Преконтинент-3». Участникам миссии приходилось отрабатывать задачи, приближенные к эксплуатационным — например, моделировать ремонтные операции на нефтяных установках. Параллельно всё очевиднее становились последствия антропогенного вмешательства в морскую среду. Кусто осознал необходимость изменения подхода и настаивал на применении перерабатываемых материалов и экологичных решений. В частности, углекислый газ из воздуха удалялся с использованием гидроксида лития.
Станция также стала платформой для наблюдения физиологических и физических эффектов пребывания в гелиевой среде при высоком давлении. Кусто отмечал, что из-за высокой теплопроводности гелия (примерно в шесть раз выше, чем у воздуха) было невозможно разогреть воду до кипения даже при температуре 300 °C, а курение в таких условиях теряло смысл. Температура воздуха внутри станции поддерживалась на уровне около +32 °C, чтобы предотвратить переохлаждение.
Среди прочих наблюдений: ускоренный рост волос у членов экипажа, невозможность свиста и притупление вкусового восприятия. Последний эффект особенно расстроил акванавтов, поскольку для миссии было заранее разработано специализированное меню, включавшее 12 наименований блюд.
Проект «Преконтинент-3» стал темой первого эпизода документального цикла «Подводная одиссея команды Кусто».
Мёртвые города
Несмотря на изначальный план реализовать пять этапов, «Преконтинент-3» стал завершающим подводным экспериментом Кусто. Это решение было обусловлено несколькими факторами. Помимо ограничений в финансировании и технологических сложностей, сыграло роль и изменение мировоззрения самого исследователя. Подводные станции, по его мнению, способствовали скорее эксплуатации океанических ресурсов, чем их сохранению.
В целом, интерес к строительству подводных поселений начал снижаться по всему миру. Прежде всего, причиной стали высокие затраты на реализацию подобных проектов. Вместо автономных станций, соответствующих экологическим требованиям, нефтегазовая промышленность сделала ставку на технологии сатурационного дайвинга с размещением водолазов на поверхности. Такие системы позволяют рабочим после погружения возвращаться в барокамеры, размещённые на буровых платформах, где поддерживается соответствующее давление. Это устраняет необходимость в постоянном присутствии персонала на морском дне.
Немаловажным оставался и фактор безопасности. Воздействие высоких давлений и дыхательных смесей на организм изучено не до конца. Один из трагических инцидентов произошёл в 1969 году на станции Sealab III: в результате неисправности ребризера на глубине около 185 метров погиб акванавт Барри Кэннон (Barry Cannon). По альтернативной версии, причиной гибели мог стать удар током, обусловленный взаимодействием гелия с элементами электрооборудования. После этого происшествия проект был окончательно прекращён.
Также существует мнение, что даже современные системы с размещением экипажа на поверхности не являются полностью безопасными. Об этом свидетельствуют независимые расследования по случаям гибели водолазов в североевропейских водах.
Дополнительное объяснение отказа от концепции подводного проживания дал пионер американской программы подводных исследований Билл Тодд (Bill Todd):
«Исследование подводья позволило человеку выйти за рамки первой стадии — стадии покорения и амбиций. Чтобы перейти на вторую стадию, нужно ответить на вопрос: действительно ли мы хотим жить под водой? Лежа на траве и глядя в небо, мы, конечно, мечтаем пройтись по Луне. Но жизнь на дне океана… ее трудно себе представить. Это сродни привычке человечества уничтожать целые морские виды. Для нас они — другой мир. С глаз долой — из сердца вон».
Зачем людям жить под водой?
Изучение океанических глубин остается важной задачей для науки и человечества в целом. Несмотря на достижения в исследовании космоса, морская среда Земли до сих пор изучена недостаточно. По оценкам, знания о Марсе в ряде аспектов превосходят сведения о морских экосистемах нашей планеты.
-
Океан выполняет ключевые функции в глобальной экосистеме. Он является источником примерно 60% кислорода, необходимого для дыхания. Кроме того, океан регулирует климат, способствуя формированию осадков, от которых зависит земледелие. Расширенное изучение морской среды может способствовать более глубокому пониманию климатических процессов и их изменений.
-
Более 90% морских видов до сих пор остаются неописанными. Это представляет собой значительный потенциал для исследований в области биоинженерии. Примером может служить глубоководная улитка Chrysomallon squamiferum, обитающая в гидротермальных источниках Индийского океана. Её уникальный скелет состоит из железных сульфидов — аналогов пирита. Учёные уже изучают её потенциал в синтезе наноматериалов на основе пиритовых структур.
-
Морская биота служит источником новых фармакологических соединений. Некоторые препараты против онкологических заболеваний уже получены из морских организмов. Кроме того, морские грибки рассматриваются как перспективный источник для разработки новых классов антибиотиков.
Несмотря на научную значимость, инвестиционная активность в сфере освоения экстремальных подводных условий остаётся ограниченной. Однако Фабьен Кусто (Fabien Cousteau), внук исследователя Жака-Ива Кусто, продолжает развивать идею постоянного присутствия человека под водой.
Проект «Протей» (Proteus) представляет собой инициативу по созданию подводной исследовательской станции. Фабьен Кусто планирует привлечь $135 млн на её реализацию. Конструкция станции будет модульной и рассчитана на постоянное пребывание до 12 человек. Предполагается, что объект разместится на глубине 20 метров в районе острова Кюрасао (Карибское море), вблизи развивающегося кораллового рифа. Эта зона находится в пределах фотической области, которая слабо изучена из-за ограничений как для глубоководных аппаратов, так и для водолазов. Строительство планируется завершить к 2027 году.
В 1972 году специалист по подводным операциям Роберт Шитс (Robert Sheats) опубликовал статью о возможном будущем насыщенных подводных поселений. Он предполагал, что на морском дне появятся энергообеспеченные ядерными установками станции, предназначенные для контроля над акваториями в условиях геополитической напряжённости. Эти прогнозы, отражающие мышление холодной войны, к счастью, не реализовались. Массового появления милитаризированных объектов на морском дне не произошло.
Что ещё почитать или посмотреть:
-
Журнал ВМФ США от 1972 года об применении гелия в условиях насыщенного погружения. Также в материале рассматриваются технические устройства, включая гелиевый речевой модификатор — прибор, разработанный для повышения разборчивости речи в условиях воздействия гелия. Традиционно после каждой публикации в журнале следовал анекдот, связанный с профессиональной практикой.
-
Фильм Уэса Андерсона «Водная жизнь Стива Зиссу» — художественная интерпретация, вдохновлённая деятельностью Жака-Ива Кусто.
-
Документальный фильм «В мире безмолвия» — первая картина Кусто, удостоенная премии «Оскар» и «Золотой пальмовой ветви» Каннского кинофестиваля.