Джеймс камерон марианская впадина

Deepsea Challenger
История аппарата
Флаг государства	Частная компания
Порт приписки	Панама (порт приписки материнского судна, Mermaid Sapphire)
Спуск на воду	январь 2012
Современный статус	В строю
Основные характеристики
Тип корабля	экспериментальный батискаф
Скорость (подводная)	3 узла
Рабочая глубина погружения	11 км
Экипаж	1 человек
Автономность рабочая	56 часов
Стоимость	7 млн долларов США [1]
Размеры
Водоизмещение	11,8 тонн
Силовая установка
аккумуляторы и 12 электродвигателей

• Медиафайлы на Викискладе

Deepsea Challenger (DCV 1) — батискаф, на котором 26 марта 2012 года канадский режиссёр Джеймс Кэмерон в одиночку осуществил погружение на дно глубочайшей впадины мирового океана — в «Бездну Челленджера» (Марианская впадина) [2] [3] [4] [5] . Подводный аппарат построен в Сиднее, Австралия, проектно-исследовательской компанией Acheron Project Pty Ltd и содержит научное оборудование и 3D камеры с высоким разрешением [6] .

Содержание

Разработка [ править | править код ]

Deepsea Challenger был втайне построен в Австралии, в сотрудничестве с National Geographic и при поддержке Rolex. В строительстве батискафа и реализации миссии помощь оказали Скриппсовский институт океанографии, Лаборатория реактивного движения и Гавайский университет [7] . Руководил строительством австралийский инженер Рон Аллум. [8]

Характеристики [ править | править код ]

Подводный аппарат предназначен только для одного пилота, так как наружный диаметр сферической гондолы составляет лишь 1,1 метра (внутренний диаметр всего 97 см), что, в свою очередь, обусловлено её большим весом, от которого зависит объём поплавка, заполненного специальной пеной ISOFLOAT (разработана специально для этого проекта Роном Аллумом, состоит из полых стеклянных сфер в полимерной смоле). Твёрдость пены относительна — на предельной глубине размер поплавка всё же ужимается на 5 см. Идея твердой пены повторяет принцип, применённый финскими инженерами в строительстве батискафов «Мир». Поплавок составляет 70 % объёма батискафа. Всё это определяет общие размеры аппарата и желание создателей сделать его более компактным и удобным для транспортировки [9] . Стальная гондола состоит из двух полусфер, отпрессованных из плоских отливок. Значительный слой металла внутри полусфер снят механически, так как металл внутри отливки имеет меньше дефектов. Это тоже опыт изготовления «Миров». Стальные стенки гондолы толщиной 6,4 см были протестированы на способность выдерживать требуемое давление в 114 000 кПа в барокамере Университета штата Пенсильвания [10] . Изготовители батискафов-предшественников не имели такой возможности, в лучшем случае довольствовались испытанием уменьшенных моделей.

Форма батискафа заимствует поведение рыб кораллового рифа, плавающих головой вниз. Это позволяет быстро погружаться и всплывать.

Гондола располагается у основания вертикально-погружаемого аппарата длиной 7,3 метра и весом 11,8 тонн. При транспортировке на судне батискаф находится в горизонтальном положении. Балласт весом 500 кг позволяет аппарату погружаться на необходимую глубину и при его сбросе всплывать на поверхность; если штатная система сброса балласта не сработает, то задействуется вспомогательная электрическая система сброса балласта для всплытия аппарата. На борту имеются два газовых баллона со сжатым кислородом, что позволяет пилоту находиться под водой 56 часов. Система жизнеобеспечения аппарата поглощает углекислый газ, а водяные пары, образующиеся при дыхании и потовыделении, конденсируются на прохладных внутренних стенках гондолы и стекают вниз к её основанию в специальные резервуары. Затем конденсат собирается в сумку и в случае необходимости пилот может выпить воду с помощью специальной трубочки, фильтрующей загрязнения [ источник не указан 234 дня ] .

Периодически, данные о внутреннем давлении, содержании кислорода, температуре воздуха в гондоле отправляются на корабль сопровождения для того, чтобы специалисты наверху могли оценить ситуацию и в случае необходимости вернуть аппарат на поверхность. Одежда пилота является огнестойкой, также на борту имеется костюм с подогревом на случай нештатной ситуации, так как температура воды на большой глубине весьма низкая (+1…+4 °C) [11] [ нет в источнике ] .

Скорость передвижения субмарины составляет 3 узла по горизонтали и 2,5 по вертикали. Пилот управляет батискафом с помощью джойстика. Аппарат способен разворачиваться вокруг своей оси благодаря 12 электромоторам с водомётными движителями. Скорость всплытия-погружения намного больше и регулируется только сбросом балласта.

На борту находятся 180 систем, 1500 электронных плат, приборы мониторинга и контроля, аккумуляторы, системы жизнеобеспечения, 3D-камеры и светодиодное освещение. [12] Каждая батарея размещается в пластиковом корпусе, погружённом в ванну с силиконовым маслом, что позволяет электронике подвергаться воздействию внешнего давления, не приходя в непосредственный контакт с морской водой. Аппарат снабжен двумя "стрелами", на одной из которых расположены камеры, на другой — прожекторы. Бортовая система связи способна передавать сигнал на расстояние 30 км под водой. Deepsea Challenger оснащён видеокамерой Red Epic 5K с разрешением около 14 мегапикселей, а также наружной осветительной светодиодной панелью длиной в 2,5 метра и сигнальными огнями.

Риски погружения [ править | править код ]

Давление толщи воды на глубине способно деформировать субмарину, повредить её корпус, разрушить иллюминаторы или вывести из строя манипуляторы, что и произошло с одним из них вскоре после начала сбора образцов, отказала гидравлика. [13]

Обилие электроники, сложных систем управления, может привести к пожару из-за возгорания электропроводки или других материалов в воздушной атмосфере гондолы. [13]

Температура воды на глубине колеблется около 0°C, такая температура способна привести к отказу электроники и сбоям систем управления, так, вышла из строя система жизнеобеспечения, из-за отказа которой пришлось прекратить первую попытку погружения, [14] во время второй попытки сломался сонар. [14]

Одной из опасностей, связанной с глубоководным погружением, является перепад температур: так, в начале погружения температура в кабине поднялась до 37°C из-за электроники на борту, но скоро упала до 2°C. [13] Хотя субмарина снабжена специальными системами обогрева, Кэмерон был одет в специальный костюм, который помог бы ему продержаться некоторое время в случае отказа отопления, [13] но всё же надел тёплые носки и обувь. [15]

Возможен риск столкновения со скалами, [16] что несёт опасность для самой субмарины, так как на глубине с высоким давлением забортной воды малейшее механическое повреждение может привести к аварии. [17]

Рекорд [ править | править код ]

Погружение проходило с борта судна Merma >[18] Оно началось 25 марта около 21:30 по Гринвичу, [19] спустя полтора часа, в 22:52 [20] Джеймс Кэмерон на Deepsea Challenger достиг дна Марианской впадины, максимальная глубина которой составляет почти 11 км [4] [5] [21] . Это стало четвёртым в истории и вторым пилотируемым погружением в «Бездну Челленджера», при этом погружение 2012 года стало первым одиночным и самым длительным из всех [4] .

Первый твит из самой глубокой точки Земли имел следующее содержание:

Только что достиг самой глубокой точки океана. Достижение дна никогда не было столь приятным. Не могу дождаться, чтобы поделиться увиденным с вами @DeepChallenge

Кэмерон взял образцы пород и живых организмов, провёл съёмку, материал которой лёг в основу его документального фильма. [19] На поверхность батискаф поднялся около 03:00 по Гринвичу. [19]

Жизнь на глубине [ править | править код ]

Одним из основных вопросов экспедиции были документальные доказательства жизни на глубине. [19] По словам Кэмерона, единственным живым существом, которое ему попалось на глаза, было нечто, похожее на креветку [14] размером около 2,5-3 сантиметра. [13] В образцах грунта было обнаружено 68 новых видов живых организмов. [23]

Deepsea Challenger у поверхности океана. Водолазы и инженеры проводят тестирование систем (фото Mark Thiessen/National Geographic).

Во сколько Кэмерону и его соратникам обошлось создание глубоководного аппарата, не сообщается (фото Mark Thiessen/National Geographic).

Положение Марианской впадины на карте мира (иллюстрация с сайта gizmag.com).

Аппарат яркого зелёного цвета оборудован мощным маяком (на фото – справа) и особенно хорошо заметен в тёмное время суток. Это облегчает его обнаружение после всплытия (фото Deepsea Challenge, National Geographic).

Аппарат аккуратно спускали на воду в порту Сиднея (фото Brook Rushton/National Geographic).

Так выглядит панель управления Deepsea Challenger (иллюстрация Acheron Project Pty. Ltd./National Geographic).

Сфера, в которой находится пилот, отлита из цельного куска стали (фото Deepsea Challenge, National Geographic).

"Триест" в 12 раз тяжелее Deepsea Challenger (фото Deepsea Challenge, National Geographic).

Большая светодиодная панель высотой почти 2,5 метра способна обеспечивать видимость до 30 метров (иллюстрация Deepsea Challenge, National Geographic).

Благодаря сверхпрочной пене ISOFLOAT, аппарат Deepsea Challenger обладает большим запасом плавучести (иллюстрация Acheron Project).

Специальный манипулятор позволит собрать образцы для исследования (иллюстрация Deepsea Challenge, National Geographic).

Знаменитый режиссёр установил мировой рекорд, совершив одиночное погружение на глубину 8166 метров. В ближайшее время Джеймс Кэмерон (James Cameron) планирует поставить новый рекорд — достигнуть самой глубокой части Марианской впадины, так называемой Бездны Челленджера.

Уникальное погружение происходило неподалёку от острова Новая Гвинея в Соломоновом море. Глубина более восьми километров была достигнута не сразу. Первое погружение пришлось остановить после поломки систем жизнеобеспечения, когда субмарина (о ней ниже) уже находилась на уровне 7260 метров. Во время второго погружения у аппарата сломался сонар, и именитый исследователь мог передвигаться, полагаясь лишь на собственное зрение.

При видимости около 20 метров он осторожно перемещался со скоростью в половину морского узла (менее одного километра в час). Из живности Кэмерону встретились донные ракообразные, а также белые, как бумажный лист, актинии, рапортует National Geographic. Едва достигнув дна, режиссёр увидел холмистую жёлто-коричневую равнину.

Отметим, что к этому погружению режиссёр готовился давно. Кроме того, это не первое подводное приключение автора знаменитого "Аватара". В 2010 году он встретил свой 56-й день рождения на дне озера Байкал. Тогда глубоководный аппарат "Мир-1" под управлением российского учёного Анатолия Сагалевича опустился на глубину 1300 метров.

Согласно информации агентства Reuters, в дальнейшем Кэмерон собирается совершить погружение ко дну Марианской впадины. Расположенная на западе Тихого океана, впадина протянулась на расстояние около 2550 километров при средней ширине 69 км. Давление у дна достигает 108,6 мегапаскаля, что в 1072 раза больше, чем у поверхности океана.

"Глубокие впадины — это последние неисследованные участки на нашей планете", — рассказывает режиссёр. Погружение в Марианскую впадину позволит ему черпать вдохновение для создания следующей части "Аватара", действие которого будет происходить в океане Пандоры.

Целью Кэмерона является достижение Бездны Челленджера (английское название — Challenger Deep) — самой глубокой части Марианской впадины, глубина которой колеблется в пределах 10902-10916 метров.

Единственное погружение человека на дно Марианского жёлоба было совершено 23 января 1960 года. Тогда на батискафе "Триест" (Trieste) швейцарский исследователь Жак Пикар (Jacques Piccard) и лейтенант ВМС США и океанограф Дон Уолш (Don Walsh) смогли в течение 20 минут наблюдать загадочные морские глубины.

"Когда Жак и я вернулись на поверхность, мы были уверены что пройдёт около двух лет, прежде чем кто-либо сможет повторить подобное погружение", — рассказывает Дон Уолш. Как видим, понадобилось немного больше времени.

Одной из основных трудностей, с которой столкнулись участники первой экспедиции в Марианскую впадину, было огромное давление воды, которое типично для больших глубин. В процессе погружения на уровне 9 километров у "Триеста" лопнул один из наружных иллюминаторов. Но несмотря на поломку, исследователи достигли глубины 11 километров.

На дне учёными были обнаружены плоские виды рыб, похожие на камбалу и морского языка. Поскольку аппарат не располагал оборудованием для видеосъёмок, а облака ила, поднимаемые батискафом, сделали фотографирование невозможным, информация о том, что происходит на дне Марианской впадины, стала известна только из уст наблюдателей.

Новый аппарат будет оснащён новейшим оборудованием, а потому должен будет вернуться не только с фото и видеозаписями подводной жизни, но и образцами грунта, которые он соберёт при помощи специального манипулятора. Чтобы обеспечить погружению успех, Джеймс Кэмерон финансировал разработку и строительство уникального аппарата. Название ему дали под стать миссии — Deepsea Challenger (в переводе с английского — "Бросающий вызов морским глубинам", название также перекликается с английским названием Бездны Челленджера).

Внешне одиночная субмарина выглядит как капсула и напоминает огромный поплавок высотой 7,3 метра. Deepsea Challenger оборудован 12 водомётами, которые обеспечивают аппарату горизонтальную скорость в три узла (5,6 км/ч), а вертикальную – до 2,5 узла (4,6 км/ч), и это при том, что конструкция весит 10,7 тонны. Строительство аппарата заняло восемь лет.

Добавим, что собранные образцы грунта помогут геологам в исследовании литосферных плит планеты, столкновения которых образовали Марианскую впадину. А информация о донных формах жизни поможет биологам исследовать организмы, которые сумели приспособиться к жизни в условиях высоких давлений.

Кстати, Кэмерон не первый состоятельный человек, который заинтересовался океанскими глубинами. Согласно информации The New York Times, британский предприниматель Ричард Брэнсон (Richard Branson), владеющий корпорацией Virgin, и Эрик Шмидт (Eric Schmidt), председатель совета директоров компании Google, финансируют строительство собственных подводных аппаратов, способных погружаться к самым глубоким участкам дна мирового океана.

05:15, 26 марта 2012 года

11°22′ северной широты, 142°35′ восточной долготы Юго-запад Гуама, западная часть Тихого океана
Утро, еще не рассвело. Мой батискаф Deepsea Challenger бросает из стороны в сторону в гигантских волнах Тихого океана. С полуночи мы все уже на ногах и после пары часов беспокойного сна начинаем готовить оборудование к погружению. У всей команды зашкаливает адреналин. Сегодня условия для погружения не самые благоприятные. Через внешние камеры я вижу, как рядом с моей капсулой кружат два водолаза, пытаясь подготовить батискаф к спуску.

Кабина пилота – стальной шар диаметром 109 сантиметров, я упакован в нее, как грецкий орех в скорлупу. Сижу, согнув колени и упираясь головой в потолок. Я вынужден буду сохранять это положение в течение следующих восьми часов. Мои голые пятки упираются в 180-килограммовую крышку люка, задраенную снаружи.

Меня часто спрашивают, не бывает ли у меня в батискафе приступов клаустрофобии. Отнюдь: мне здесь удобно и приятно. Перед глазами у меня три видеомонитора, передающих изображение от внешних камер, и сенсорная панель управления. Ярко-зеленый батискаф завис в волнах, как вертикальная торпеда, нацеленная в центр Земли. Я поворачиваю свою 3D-камеру, закрепленную на конце 1,8-метрового гидравлического манипулятора, чтобы увидеть, что происходит над аппаратом. Водолазы приготовились к отсоединению батискафа от плавучего баллона, удерживающего аппарат на поверхности воды.

«Суша, это Deepsea Challenger. Я на дне. Все в порядке». Я мог бы заготовить какую-нибудь пафосную фразу для этого момента, что-то вроде «Еще один маленький шаг, сделанный человеком». Но я не подготовил фразы.

05:50, глубина 3810 метров, скорость погружения 1,8 м/c

Всего через 35 минут я прохожу глубину, на которой лежит «Титаник», в четыре раза быстрее, чем на российском батискафе «Мир», который мы в 1995-м использовали для съемок остатков знаменитого судна. В то время мне казалось, что «Титаник» лежит на невообразимой глубине и отправиться к нему – примерно как полететь на Луну. Сегодня я небрежно машу рукой, минуя эту глубину, будто скользя вниз по письмам в своей электронной почте. Еще через 15 минут я прохожу 4760 метров, глубину, на которой лежит линкор «Бисмарк».

Когда в 2002 году я исследовал остатки этого корабля, лампа прожектора взорвалась прямо над обшивкой нашего батискафа. Тогда я впервые стал свидетелем подводного взрыва. Если у Deepsea Challenger выйдет из строя прожектор, я ничего не почувствую – темный кадр в конце фильма. Но такого не случится. Мы три года проектировали и старательно собирали эту миниатюрную стальную сферу.

Температура воды снаружи опустилась с тридцати градусов Цельсия до двух. Моя кабина пилота стремительно остывает, ее стенки покрылись большими каплями конденсата. Голые ноги, упирающиеся в металлическую крышку люка, начинают замерзать; на то, чтобы надеть шерстяные носки и водонепроницаемые ботинки, в этом тесном пространстве у меня уходит несколько минут. Затем я натягиваю шерстяную шапку, чтобы закрыть голову от холодной влажной стали, давящей сверху, и – да! – чтобы больше походить на настоящего исследователя. В окружающей меня темноте единственные намеки на движение – частички планктона, мелькающие в свете прожектора, как будто я еду на машине в снежную бурю.

06:33, глубина 7070 метров, скорость погружения 1,4 м/c

06:46, глубина 8230 метров, скорость погружения 1,3 м/c

07:43, глубина 10 850 метров, скорость погружения 0,26 м/c

07:46, глубина 10 898,5 метра

Я включаю микрофон. «Суша, это Deepsea Challenger. Я на дне. Глубина – 10 898 метров… системы жизнеобеспечения работают нормально, все в порядке». Только сейчас мне приходит в голову, что я мог бы заготовить какую-нибудь пафосную фразу для этого момента, что-то вроде «Еще один маленький шаг, сделанный человеком». Но я не подготовил фразы. Проходит несколько секунд, прежде чем мои слова со скоростью звука поднимаются вверх из подводного мира, и до меня доходит ответ: «Повторите». Бывший служащий ВМС, поддерживающий радиосвязь, по сравнению со мной еще более прозаичен. Военная выучка. Но я могу представить, как там, наверху, на корабле, все радостно улыбаются и хлопают в ладоши. Я знаю, что мою жену Сюзи сейчас не оторвать от монитора, и представляю, как она рада за меня. А я горд за свою команду.

Большинство тех, кто строил батискаф, сейчас в диспетчерской, и пока еще они не до конца осознают, что мы сделали. Десять тысяч восемьсот девяносто восемь с половиной. Черт побери, на приемах я буду округлять эту цифру до 11 тысяч метров. Затем я слышу голос, который совсем не ожидал: «Удачи, малыш!» – говорит Сюзи. Она была рядом со мной на протяжении всей экспедиции, скрывая волнение и поддерживая меня на все сто процентов. Я знаю, каким это было испытанием для ее нервов.

Но сейчас мне нужно забыть о первом успехе и приниматься за работу. Мы запланировали, что я проведу на дне пять часов, и нужно еще многое успеть. Я поворачиваю батискаф и через камеры пытаюсь оглядеться в мире, в который прибыл. Дно плоское. Я завожу моторы, открываю внешний люк научного отделения и разворачиваю манипулятор, чтобы взять первую пробу осадка со дна. Если через десять минут все оборудование выйдет из строя, по крайней мере я привезу образцы для ученых.

Мне недостаточно было просто построить батискаф, который побьет мировой рекорд глубины спуска. Для меня было важно, чтобы этот аппарат стал научной площадкой. Совершенно бессмысленно рваться в самую труднодоступную и неисследованную точку планеты, не имея возможности собрать образцы.

Проба ила на борту. Я улучаю момент, чтобы сфотографировать крупным планом часы Rolex Deepsea швейцарской фирмы – партнера нашей экспедиции. Закрепленные на рычаге манипулятора, они все еще тикают, несмотря на давление 1147 килограммов на квадратный сантиметр. В 1960 году в рамках проекта лейтенант военно-воздушных сил США Дон Уолш и швейцарский океанолог Жак Пикар в массивном батискафе «Триест» опустились на ту же глубину – это единственные два человека, которым когда-либо удалось сделать то, что мне сегодня. Они тоже взяли с собой специально изготовленный для экспедиции Rolex – и он отлично выдержал давление.

Но не все работает столь безупречно. Через несколько мгновений после того, как я сделал снимок часов, взгляд мой падает на плывущие желтые масляные шарики. Гидравлическая система протекает. Спустя несколько минут я теряю управление краном-манипулятором для сбора образцов и люком научного отсека. Я больше не могу забирать пробы, но камеры пока работают, и я продолжаю исследование.

09:10, глубина 10 897 метров, скорость 0,26 м/с

С помощью толкателей двигаюсь на север через ровную плоскость, запруженную осадочными отложениями. Поверхность напоминает пустую автостоянку, на которой только что выпал снег. Я не вижу на дне признаков бурной жизни, лишь время от времени мимо проплывают редкие амфиподы, крошечные, как снежинки.

Скоро я должен наткнуться на «стену» впадины. Из наших гидролокационных карт я знаю, что это не совсем стена, скорее – довольно пологий холм. Надеюсь, я найду выходы горных пород, в которых, возможно, есть пока неизвестные нам примитивные организмы. Пока я наблюдаю все через камеры. Но, помня обещание, данное самому себе перед погружением, я решаю посмотреть на все собственными глазами.

У меня уходит пара минут на то, чтобы немного отодвинуть оборудование и принять положение, в котором я смогу смотреть прямо в иллюминатор. Это место раньше никто и никогда не видел: хотя Уолш и Пикар достигли такой же глубины, они погружались в 37 километрах к западу от впадины Челленджер, в точку, которая впоследствии была названа впадиной Витязь-1.

Все другие поверхности морского дна, на которых мне довелось побывать, даже на глубине 8230 метров в Новобританском желобе, хранили следы червяков и морских огурцов. Здесь же ни единого признака развитых – не примитивных форм жизни. Я понимаю, что на самом деле поверхность впадины не безжизненна – в пробе, которую я взял, мы почти наверняка обнаружим новые виды бактерий. Но меня не покидает чувство, что я спустился на границу самой жизни.

Некоторые ученые из нашей команды считают, что жизнь действительно зародилась именно в этих бездонных глубинах около четырех миллиардов лет назад. Это стало возможным за счет колоссального количества энергии, высвободившейся во время субдукции океанической плиты, в результате чего и появился Марианский желоб. Я чувствую себя ничтожно малым перед бесконечностью всего того, что нам неизвестно. Я понимаю, как мала свеча, которую я зажег здесь за эти несколько минут, и как много еще остается сделать для познания нашего огромного мира.

10:25, глубина 10 877 метров, скорость 0,26 м/с

Я нашел северный склон и осторожно поднимаюсь по его волнистому гребню. Я почти в полутора километрах к северу от места своей посадки. Пока что никаких обнажений горных пород. В путешествии по плоскому дну впадины я нашел и сфотографировал два возможных признака жизни: лежащий на дне студенистый шарик, размером меньше детского кулачка, и темную полосу полтора метра длиной, которая может оказаться домом какого-нибудь подземного червя. Обе находки загадочны и не похожи ни на что из того, что мне приходилось видеть во время прежних погружений. Я сделал фотографии в высоком разрешении и предоставлю ученым возможность поломать над ними голову.

Но тем временем пара батарей, питающих батискаф, разряжаются, неисправен компас, а гидролокатор вовсе умер. Плюс я лишился двух из трех двигателей по правому борту, поэтому батискаф движется медленно, и управлять им стало сложнее. Все это – последствия сильнейшего давления. Я тороплюсь, понимая, что времени осталось мало, но надеюсь добраться до крутых обрывов – что-то подобное я наблюдал в Новобританском желобе: там их населяла популяция живых организмов, совершенно отличных от тех, что обитали на пологой поверхности впадины.

Внезапно я чувствую, что батискаф клонится вправо, и проверяю, что происходит с двигателями. Отказал последний двигатель правого борта. Теперь я не могу собирать образцы и делать снимки, поэтому оставаться здесь бесполезно. Я провел на дне менее трех часов. Неохотно я вызываю сушу и говорю команде, что готов к подъему.

10:30, глубина 10 877 метров, скорость 3 м/c

Всегда чуть медлишь, перед тем как нажать на переключатель, отвечающий за сброс балласта. Если грузы не упадут, ты не вернешься домой. Я несколько лет проектировал механизм высвобождения грузов, и инженеры, которые построили и протестировали его, поработали основательно: пожалуй, это самая надежная система во всем батискафе. Но когда тянешь руку к переключателю, всегда сомневаешься.