С древнейших времен человек стремился познать подводный мир. Еще Александр Македонский (356-323 гг. до н.э.) погружался в море в большом стеклянном сосуде, а в своих военных операциях прибегал к помощи ныряльщиков (например, при осаде Тира в 334 г. до н. э.).
Первые подводные аппараты
Самые ранние упоминания о водолазных аппаратах относятся к XVI в. Это был лишенный дна колокол, в который по трубке поступал воздух. В 1663-1664 гг. подобный колокол был использован для подъема 53 пушек с затонувшего шведского галеона «Ваза». Первый колокол, вмещавший более одного водолаза, был построен в 1690 г. Эдмондом Галлеем (1656-1742); такого рода колокола применяются при строительстве портов и спасательных работах и в настоящее время.
Хорошо известный нам водолазный костюм с металлическим шлемом, сконструированный англичанином А. Зибе еще в 1837 г., широко используется при подводных работах на глубине не более 60 м. В 1943 г. Жак Ив Кусто и Эмиль Ганьян изобрели акваланг, который сделал водолаза значительно подвижнее.
Воздух от помпы или баллонов должен поступать в акваланг под тем же давлением, что и окружающая его вода, иначе тело водолаза будет раздавлено. На глубине менее 10 м давление воды равно атмосферному (1,03 кг/см2); с увеличением глубины давление через каждые 10 м возрастает на одну атмосферу. При вдыхании воздуха, давление которого превышает нормальное, азот, составляющий 80% объема воздуха, накапливается в крови и тканях организма. При резком подъеме с глубины растворенный в крови и лимфе азот не выходит, как обычно, через легкие, а скапливается в виде пузырьков, нарушая нормальную циркуляцию жидкости в организме, что вызывает декомпрессионную, или кессонную, болезнь. Чтобы избежать кессонной болезни, водолаз должен подниматься постепенно, делая остановки на определенных глубинах, или его следует помещать в декомпрессионную камеру. В камере давление, испытываемое водолазом под водой, постепенно снижается до нормального уровня.
На глубине более 40 м растворенный азот действует подобно наркотику, так что водолаз может впасть в состояние эйфории и в возбуждении отключить воздушное питание. Наркотического действия азота можно избежать, применяя для дыхания смесь кислорода и гелия. Однако эта смесь изменяет голос водолаза, делая его речь почти неразборчивой, и способствует быстрой потере организмом тепла, что в холодной воде крайне опасно.
В 1968 г. человек с помощью подводного дыхательного аппарата погрузился на глубину 133 м. В специальных компрессионных камерах имитировались значительно более глубокие погружения. Так, в 1970 г. два водолаза английского военно-морского флота провели 10 ч в условиях, соответствующих глубине 475 м. «Погружение» и последующая декомпрессия заняли в этом случае 15 дней.
Погружение в режиме насыщения
Неудобства, связанные с необходимостью декомпрессии после каждого погружения, были преодолены с помощью так называемого погружения в режиме насыщения. После суточного пребывания в искусственном воздухе под давлением (воздух содержит свободный азот или смесь кислорода и гелия) организм водолаза «насыщается» газом, давление которого уравновешивает давление среды. Человек может оставаться под таким давлением в течение нескольких недель; при этом значительно возрастает его работоспособность и отпадает необходимость проводить более одной декомпрессии по окончании работ. Водолазы, работающие в режиме насыщения, живут в большой палубной декомпрессионной камере; перед очередным спуском их помещают под давлением в меньшую камеру, а по возвращении они проходят обратный путь.
Были сконструированы и специальные подводные «дома» («Коншельф», «Тек-тайт» и «Силаб») для ведения длительных подводных работ. Они представляют собой жилые камеры, опускаемые на морское дно. Водолазы входят в них и выходят через специальный люк. Такие «дома» используются в основном для научных исследований на глубине до 100 м.
Подводные исследовательские суда
В 1620 г. Корнелиус ван Дреббелль построил одну из первых подводных лодок. Приводимая в движение двадцатью гребцами, она плавала по Темзе на глубине 5 м. Последующее развитие небольших подводных лодок преследовало главным образом военные цели. Только с 60-х годов нашего века подводные суда стали применяться для научных наблюдений и подводного строительства. За последнее двадцатилетие создано более 50 подводных судов, способных погружаться на глубину от 100 до 2000 м, которые имеют водоизмещение от 5 до 100 т.
Современное поколение подводных судов, используемых при биологических и геологических исследованиях, имеет водоизмещение 10-20 т; на их борту работают лоцман и два наблюдателя. В такую лодку проникают сквозь люк, когда она находится на базовом судне. Во время погружения внутри лодки поддерживается атмосферное давление.
С 1973 г. подобные суда широко используются при подводной добыче нефти и газа (для осмотра трубопроводов, при ремонте и обслуживании платформ). Серьезные попытки исследовать большие глубины были начаты в 1930 г., когда у Бермудских островов Отис Бартон и Уильям Биб в батисфере-стальном шаре, опускаемом с корабля на тросе, – погрузились до глубины 425 м. 23 января 1960 г. Жак Пиккар и Дональд Уолш в батискафе «Триест» достигли глубины 10917 м на дне впадины Челленджер в Марианском желобе.