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.
Широко известны также исследования, проводившиеся с советских подводных лабораторий «Ихтиандр», «Садко» и «Черномор». Всего с 1962 года проведено свыше полусотни экспериментов с многосуточным пребыванием людей под водой.
Таким образом, практика организации подводных баз для долговременного пребывания человека под водой с целью проведения технических и исследовательских работ полностью оправдала себя и оказалась весьма перспективной. Наиболее удобен этот метод для изучения жизни в море, но, кроме биологов, в подводных домах успешно трудились также морские геологи, гидрофизики, гидрохимики и техники.
Длительное пребывание на глубине еще раз подтвердило необходимость привлечения к делу завоевания глубин врачей-физиологов. Техническое и медицинское обеспечение позволяет человеку в водолазном костюме опускаться все глубже и глубже.
Первым стометровый барьер перешагнул американец Мак Нол. В 1937 году он достиг рекордной глубины 135 метров. Два года спустя советские водолазы Л. Кобзарь и П. Выгулярный, дышавшие гелиевой смесью, побывали на глубине 157 метров. Чтобы достичь двухсотметровой отметки, понадобилось еще 10 лет. На этот рубеж вышли два других советских водолаза — И. Выскребенцев и Б. Иванов.
Завоевание глубины нередко оплачивается дорогой ценой. В 1958 году подводными погружениями увлекся профессор Цюрихского университета Ганс Келлер. Это был вовсе не убеленный сединами старец, а юноша в расцвете сил: талантливому математику едва исполнилось 26 лет. Действуя на свой страх и риск, он принялся конструировать аппаратуру и рассчитывать состав газовых смесей и сроки декомпрессии, сохраняя все данные в глубокой тайне. Правда, он широко пользовался консультациями своего коллеги профессора А. Бюльмана, известного специалиста по физиологии дыхания.
Водолаз за работой.
Г. Келлер изготовил из старого топливного бака подобие водолазного колокола и уже через год спустился в нем на дно Цюрихского озера на глубину 120 метров. Главный секрет Г. Келлера заключался в рекордно коротких сроках декомпрессий, но он мечтал о мировом рекорде глубины. Ему пришлось внести значительные изменения в конструкцию дыхательного аппарата. На глубине около 200 метров расход газа, необходимого для дыхания одного человека, превышает 500 литров в минуту. Температура струи, выходящей из стального баллона под большим давлением, падает значительно ниже ноля градусов, и автомат обычного акваланга замерзает.
Работами Г. Келлера заинтересовались военно-морские силы США, и очередное погружение состоялось 4 декабря 1962 года в Калифорнийском заливе. Для этой цели с борта американского судна «Эврика» спустили специально сконструированный подводный лифт «Атлантис». Вместе с Г. Келлером на дно отправился английский журналист Питер Смолл. Там оба акванавта должны были покинуть лифт и водрузить на трехсотметровой глубине швейцарский и американский флаги. С борта «Эврики» за погружением следили с помощью телевизионных камер. Вскоре после спуска лифта на экране показался лишь один человек. Не покидая трапа, он бросил на дно флаг и скрылся. Стало ясно, что стряслось что-то неладное, и лифт начали поднимать. Как установили впоследствии, произошла утечка дыхательной смеси, и оба акванавта потеряли сознание. Навстречу аварийному лифту нырнули два аквалангиста из группы обеспечения — студент К. Уиттекер и водолаз-профессионал Д. Андерсен. Они осмотрели лифт на глубине 60 метров, где была сделана остановка для декомпрессии и, не обнаружив никаких дефектов, вернулись на судно. Несмотря на протесты специалистов, которые считали невозможным вторичное погружение на такую глубину, оба аквалангиста снова ушли под воду, так как давление в «Атлантисе» продолжало катастрофически падать и находящимся в нем людям грозила смерть. На этот раз дефект был найден и устранен. К. Уиттекер отправился наверх, чтобы дать сигнал для подъема лифта, но так и не показался на поверхности.