Океан – место плодотворной научной и хозяйственной деятельности человека будущего, по всей вероятности, не столь отдаленного. Чтобы жить и работать в морских глубинах, человек должен научиться в полной мере использовать изумительное свойство своего организма – умение приспосабливаться к необычной обстановке.
Условия «жизни под водой» и «жизни под давлением» сильно отличаются от привычных условий существования на суше, на дне воздушного океана. Высокое давление, в десятки раз превышающее атмосферное, искусственная дыхательная смесь, резко отличающаяся но своим физическим свойствам от воздуха, необходимость проводить значительную часть времени непосредственно в водной среде, изолированность от всего мира, полная зависимость от исправности и надежной работы многочисленных технических устройств – все это предъявляет организму человека него психике повышенные требования.
Условия жизнедеятельности акванавтов, живущих в подводном доме, и водолазов в надводных погружаемых барокомплексах во многом сходны, хотя между ними есть и существенные различия, И в том и в другом случае люди часами работают непосредственно в воде на больших глубинах, пользуясь одинаковым снаряжением, а большую часть суток проводят в своем жилище – в подводном доме или жилой барокамере, т. е. в необычной атмосфере под высоким давлением.
Именно это постоянное пребывание человека под высоким давлением в искусственной атмосфере позволило победить барьеры глубины и времени. Однако только подбором пригодных для длительного дыхания под давлением газовых смесей не исчерпывается весь круг вопросов. Необычные условия существования породили еще ряд вторичных, но далеко не второстепенных проблем.
Дыхательные смеси па основе гелия, которые применяются сейчас всеми исследовательскими группами, обладают рядом специфических свойств. Как уже отмечалось, из-за большой теплопроводности гелия климат внутри подводного дома должен быть почти «тропическим» (от 28 до 38°). Однако интенсивный обогрев не устраняет всех трудностей. Неподвижно сидящему человеку делается жарко, по словам акванавтов «Преконтинента III», уже при 32°, но стоит начать двигаться, как сразу ощущается холод.
Человеческий организм все же может быстро приспособиться к столь необычным тепловым характеристикам атмосферы. Акванавты «Силаб II» рассказывали, что, к их удивлению, они очень скоро привыкли к резким колебаниям ощущения тепла и холода. Скотт Кариентер, проживший на дне подряд 30 дней, писал, что по истечении примерно двух недель организм полностью приспосабливает свои теплорегулирующие свойства к новым условиям. Особенно четко эта замечательная способность организма проявилась во время смены экипажей: впервые спустившийся в подводный дом новичок просыпается по ночам от холода, хотя «старожилы» изнывают от жары.
Искусственная атмосфера обладает еще одним необычным свойством. Гелий, особенно под давлением, сильно искажает речь, повышая тембр голоса до неразборчивого писка. Это явление называют часто «эффектом Дональда Дака» из-за того, что звуки человеческого голоса становятся похожими на кряканье популярного героя мультфильмов Уолта Диснея. В силу различия физических свойств воздуха и гелия, в частности, большой скорости распространения звука в последнем, голосовой аппарат, хорошо приспособленный для речи в воздушной атмосфере, отказывается служить при использовании для дыхания искусственной смеси. Оумер, акванавт «Преконтинента III»,вспоминал: «Рано или поздно вы начинаете прыгать от возбуждения, пытаясь втолковать что-либо собеседнику, но когда вы видите искреннее замешательство на его лице, вас одолевает смех».
Искажение голоса в гелии крайне осложняет разговор. В первые дни акванавты «Силаб II» не только не могли понять, что именно говорят, но не всегда определяли, кто именно говорит. Столь же тяжело было поддерживать телефонную связь с поверхностью. Акванавты «Силаб I» вели переговоры, заходя на короткое время в установленный в доме телефонный отсек, заполненный сжатым воздухом. Однако и в этом случае проблема общения акванавтов между собой остается нерешенной. Кроме того, при более высоких давлениях, чем 7 ата в помещении «Силаб I», дышать сжатым воздухом опасно для здоровья человека.
Решение упомянутых проблем развивается по двум направлениям. Первый путь – технический: создание электронных переговорных устройств, которые преобразовывали бы высокие звуки, издаваемые гортанью, в более низкие и тем самым делали бы речь разборчивой. Как сообщалось, специалистам «Оушн системе» удалось разработать устройство, полностью восстанавливающее тон голоса до нормального.
Второй путь – физиологический: подбор новых специальных смесей. При опытах в барокамерах выяснилось, что в случае использования смеси на основе неона разборчивость речи значительно улучшается. Водолазы «Оушн системе» Нобль и Христиансен вовремя своего двухсуточного имитационного погружения на глубину 200 м дышали в течение получаса неоно-кислородной смесью. Кроме металлического привкуса во рту и неприятного ощущения на языке неон не проявил никаких вредных для организма свойств. Единственным, но очень серьезным препятствием для постановки более широких исследований является дороговизна чистого неона и малый объем его добычи.
Акванавты «Преконтинента III» провели успешный эксперимент с использованием неона для связи с поверхностью. Переговорное устройство было смонтировано в дыхательной маске аппарата замкнутого цикла на неоно-кислородной смеси, с помощью которого дышал ведущий переговоры акванавт.
Общение акванавтов между собой в значительной мере облегчило опять-таки замечательное свойство человеческого организма приспосабливаться к необычным условиям. Через несколько дней жизни в гелиевой атмосфере люди начинали непроизвольно говорить медленнее и низкими голосами, так что постепенно стали понимать друг друга и научились безошибочно узнавать говорящего по голосу. Когда к акванавтам «Силаб II» присоединились новички из следующей смены, то их никто не мог понять, включая их самих, в то время как они хорошо разбирали речь «старожилов». Особые температурные условия и затрудненное общение осложняют жизнь человека и неизбежно снижают в конечном итоге производительность его труда.
В этой связи большое значение приобретает вопрос: как скоро происходит физическая акклиматизация организма, как скоро восстанавливается близкая к нормальной трудоспособность человека? Ответ на него очень важен, ибо он дает возможность определить оптимальную продолжительность пребывания людей под давлением. При резкой смене климатических условий жизни на поверхности Земли процесс физической акклиматизации длится обычно около двух недель. Согласно заявлению Карпентера, в подводном доме «Силаб II» этот процесс занял примерно столько же времени. Следовательно, наиболее эффективная работа под водой начнется только к концу второй недели пребывания в необычной среде.
Не меньшее влияние, чем степень физической акклиматизации, оказывает на трудоспособность человека состояние его психики. Перед началом подводных экспериментов исследователи высказывали предположение, что трудности психической акклиматизации акванавтов, помещенных в окружение враждебной среды и оторванных от привычного мира, окажутся определяющими при решении вопроса: быть или не быть подводным домам.
Первый же опыт в море показал, что хотя и не все, вероятно, будет легко, опасения явно преувеличены.
Кусто так описывает изменения состояния акванавтов. В первую ночь Фалько не мог спать от кошмаров. Основной мотив – сомнение в надежности техники. В последующие дни нервное напряжение нарастало, подогреваемое постоянными звонками с поверхности, визитами, мелочной опекой. На четвертый день утром наступил срыв, нечто вроде кризиса: всегда невозмутимый Фалько устроил скандал по поводу… раскрошившегося печенья. Только на пятый день его психика стала приходить в равновесие.
Физиологов беспокоило, что с увеличением глубины погружения и степени оторванности от надводного мира трудности психической акклиматизации будут возрастать. Предполагалось также, что при длительных экспериментах группа акванавтов попросту не уживется в тесном подводном доме. В экипаж «Преконтинента II» специально подобрали крепко спаянный коллектив «калипсян», сдружившихся во время совместных плаваний на исследовательском судне Кусто. Опасения как будто бы не подтвердились, но медицинский персонал программы «Силаб» оставался настороже.
Первый, а затем и второй опыт по программе «Силаб» показали, что страхи были безосновательны. Акванавты в начале экспериментов находились в несколько возбужденном состоянии, однако потом они быстро успокоились. Руководитель первых двух групп «Силаб II» Карпентер сообщил, что за 30 дней его пребывания под водой итт одним членом команды не было сказано ни слова поперек. Больше того, отношения акванавтов друг к другу были «почти нежными». II это естественно, ибо именно в таких условиях наиболее ярко проявляется зависимость жизни каждого от других членов экипажа. Подводный дом воспринимается ими как единственное убежище. В случае опасности рассчитывать можно только на помощь товарищей.
«Вы можете плавать вокруг дома, но стоит вам оглянуться назад, на морскую лабораторию, чтобы почувствовать, что там находятся ваши друзья, – вспоминал участник «Силаб I» Андерсен. – Когда вы возвращаетесь назад и проходите сквозь тамбур, вам помогают снять снаряжение и несут чашку горячего кофе, и вы цените это». В зависимости от того, где живет «насыщенный» водолаз – в подводном доме или в надводной барокамере, сроки и степень акклиматизации, особенно психической, будут различными. Если акванавт (житель подводного дома) оторван от мира и в иллюминатор на него глядит мрак чужой среды, то из жилой барокамеры, установленной на палубе или на берегу, будет виден родной и привычный мир, и одно сознание того, что люди рядом, пусть и за стальной стеной, должно значительно облегчить жизнь и «разгрузить» психику водолаза. Для него мрачные холодные глубины – не дом, а только место работы. Тем не менее даже эти сравнительно более легкие, но все же необычные условия, наложат на пего определенный отпечаток.
Повышенная психическая нагрузка не остается бесследной, прежде всего она быстро утомляет человека. Карпентер почувствовал усталость через 30 дней после начала эксперимента. После трех недель работы экипажа «Преконтинента III», несмотря на не полностью выполненную программу, из-за усталости акванавтов опыт пришлось прекратить. Особенно было заметно, что утомился Андре Лабан, самый старший из акванавтов, несший к тому же большую моральную ответственность как начальник подводного отряда. Когда уже на поверхности акванавтов «Преконтинента III» спросили, могли ли они еще оставаться под водой, четверо ответили: «Да, по немного», а двое сказали, что они были в состоянии прожить под водой еще две недели. По мнению французских медиков, разумным максимальным сроком подводной жизни было бы шесть недель.
Интересно, что в подводных экспериментах проявилось чувство, которое было знакомо лишь героям фантастических романов, – тоска по голубому небу. «Десятки раз в лаборатории мне слышалось завывание ветра, я соскучился по… голубому небу и облакам», – писал Карпентер.
Другой интересный момент – это твердая позиция французов в вопросе о жизни женщин в подводных домах. Когда акванавтам Кусто был задан вопрос, а не скрасило бы их существование под водой присутствие женщин, они твердо ответили – нет. Но это, по их словам, вызвано не неспособностью женщин к работе в таких условиях, а только невозможностью совместного пребывания мужчин и женщин в ограниченном объеме подводного жилища.
Однако условия существования внутри подводного дома или жилой барокамеры – только одна сторона проблемы. Другая сторона – обеспечение нормальных условий работы в воде, необходимое как для «жизни под водой», так и для «жизни под давлением». В отношении физиологии требовалось разрешить три наиболее значительных вопроса. Первая основная задача – обеспечение дыхания работающего в воде человека – была решена достаточно успешно с помощью технических средств, однако «эффект Дональда Дака» (неизбежный спутник гелиевых дыхательных смесей) сделал общение водолазов между собой практически невозможным.
Вторая задача – защита организма от переохлаждения, как уже отмечалось, с технической стороны была решена не совсем удовлетворительно. Американские акванавты «Силаб II», использовавшие стандартные костюмы «мокрого» типа, в первые дни страдали от холода. При этом быстро падала мышечная сила, нарушалась координация движений и, как следствие, снижалась работоспособность. Но и здесь чудесное свойство организма приспосабливаться к изменяющимся условиям выручило исследователей. По единодушному заявлению акванавтов, к концу срока пребывания под водой холод их почти не беспокоил. Но все же в последние дни жизни в подводном доме у них стало все более четко проявляться нежелание идти в воду: видимо, это было вызвано как холодом, так и нудной процедурой одевания, отнимавшей почти 30 мин.
Наконец, третья очень важная задача, которую нужно было решить организаторам подводных экспериментов, – определение «коридора безопасности», т. е. диапазона глубин, находясь в пределах которого акванавт с полной гарантией не подвергался бы риску заболеть декомпрессионной болезнью.
Водолаз, погружающийся с поверхности, может после длительной работы всплывать без задержек только с глубин в диапазоне от 0 до 10-12 м, а при более глубоководных погружениях вынужден проходить декомпрессию по определенному режиму, причем допустимая скорость подъема определяется временем пребывания на глубине, т. е. степенью насыщения организма инертными газами. Организм акванавта находится в состоянии полного насыщения, соответствующего давлению атмосферы подводного дома. Если акванавт начинает быстро всплывать выше «нулевого горизонта» – глубины постановки дома, то в какой-то момент допустимая степень перенасыщения будет превышена, и растворенный в тканях газ перейдет в газообразную фазу. Если же акванавт отправляется из дома в глубину, то он, подобно водолазу с поверхности, может сколь угодно долго находиться в определенном диапазоне глубин, исчисляемых вниз уже от нулевого горизонта, и затем возвратиться в дом без декомпрессионных выдержек. Погружение ниже пределов этого диапазона должно обязательно сопровождаться ограничением скорости подъема, т. е. соблюдением режима декомпрессии.
Таким образом, диапазон доступных для акванавта глубин ограничен сверху минимальной глубиной, выше которой он не может быстро всплыть, и глубинно-временной границей, которая препятствует безопасному проникновению вглубь. Перед физиологами встала задача – определить эти границы в зависимости от глубины постановки дома, т. е. задача составления абсолютно новых декомпрессионных таблиц для водолазных работ с «насыщением».
На первых порах из положения вышли достаточно просто. После предварительных опытов в барокамерах было заключено, что акванавт может совершенно не опасаться декомпрессионной болезни, если он не будет пересекать границ, отстоящих на 20% вверх и на 30% вниз от глубины нулевого горизонта. Даже глубомеры, предназначенные для экипажей подводных домов, стали делать по новому. Глубина постановки дома отмечена на них нулевым делением, в обе стороны от которого находятся две шкалы: «-глубина» и «+глубина». Благодаря этому акванавт сразу видит свое положение относительно нулевого горизонта.
Специалисты «Вестингауз электрик компани» проводят специальную программу исследований с целью составления новых декомпрессионных таблиц. Используя стационарное оборудование – барокамеру с водяной ванной – два сотрудника фирмы совершили, в частности, ряд «погружении» от нулевого горизонта 45 м. Как сообщалось, они смогли погрузиться на глубину 122 м, пробыть там два часа и вернуться на исходный нулевой горизонт без длительной декомпрессии. Окончательные результаты выполнения программы еще неизвестны, но уже сейчас можно сказать, что принятые ранее границы «коридора безопасности» были явно заужены, и жители подводных домов без риска для здоровья могут погружаться на глубины, минимум вдвое превосходящие глубину постановки дома (это в полной мере относится, конечно, и к водолазам, использующим метод «жизни под давлением»).
Совершенно особый и важный вопрос – декомпрессия «насыщенного» водолаза при выходе на поверхность после завершения рабочей смены. Насколько известно, все исследовательские группы используют способ непрерывной декомпрессии, обладающей двумя преимуществами по сравнению со ступенчатой: меньшим суммарным временем п возможностью машинного исчисления режимов. Скорость снижения давления во всех проведенных подводных экспериментах находилась в пределах от 0,10 до 0,14 атм/час. При этом дважды возникали осложнения: во время декомпрессии Роберта Шитса, командира третьей группы «Силаб II», и во время декомпрессии Роберта Степыои в 1962 г., хотя истинная причина появления признаков заболевания в последнем случае осталась невыясненной.
Эксперименты, проведенные в лабораториях и в морских условиях, продемонстрировали большую способность организма человека приспосабливаться к новой необычной обстановке. По оценке американских экспертов, потери работоспособности у акванавтов «Силаб II» по сравнению с водолазами, работающими в теплой воде прибрежной зоны, составили от 17 до 37%. Наличие этих потерь объясняется, по их мнению, воздействием среды на физическое состояние и психику акванавта. Опыт, накопленный французскими исследователями, показывает, однако, что работоспособность человека в условиях подводного дома не только не падает, но даже на какой-то период возрастает. Объяснение этому факту они видят в мобилизации всех духовных и физических сил, которая происходит у человека, попавшего во враждебную среду. По-видимому, работоспособность «насыщенного» водолаза, живущего в надводной барокамере, будет снижаться незначительно.
На состояние акванавтов, на скорость и степень акклиматизации большое влияние оказывает подготовленность их к предстоящей работе. В связи с этим немаловажное значение приобретает вопрос о тренированности будущего акванавта и степени его профессиональной подготовки. В силу сложности условий более остро эта проблема будет стоять в отношении обитателей дома под водой, а не дома под давлением. В вопросах подготовки акванавтов существенное значение имеет как сама система обучения, так и методика отбора кандидатов.
Если первыми акванавтами – жителями «Диогена» – были сильные, здоровые и умелые водолазы, то отбор кандидатур для более трудного и длительного второго эксперимента производился уже по совершенно другому принципу. Кусто хотел показать, что под водой могут жить не «супермены», а самые обыкновенные люди, и вовсе не обязательно, чтобы акванавты были профессиональными водолазами. Одной из задач «Пре-континента II» была именно демонстрация того, что подводные поселения могут открыть путь в глубины ученым, изучающим океан, инженерам, заинтересованным в промышленной эксплуатации недр шельфа, иными словами, всем специалистам, которых привлекает морское дно и его богатства. В третьем же доме Кусто жила в основном молодежь. Средний возраст акванавтов составлял 26 лет, и только начальник подводного отряда Андре Лабан относился к старшему поколению (ему было 37 лет). Основными критериями при отборе жителей этого дома были здоровье и опыт.
Средний возраст акванавтов «Силаб» – 36 лет. В большинстве своем это военнослужащие, водолазы ВМФ США, но среди них было несколько гражданских лиц. Самый пожилой – Роберт Шитс, которому ко времени проведения эксперимента уже исполнилось 50 лет. Подход к отбору кандидатов в акванавты у американских исследователей был несколько другим. Они позднее Кусто осознали необходимость вводить молодежь в состав своих команд, поскольку считали важным критерием устойчивость психики, обычно возрастающей с жизненным опытом. И хотя в настоящее время, по словам Карпентера, нет достаточно точной и эффективной системы отбора людей, можно предположить, что в дальнейшем акванавты будут отбираться с учетом их общих интересов, возраста, образования, здоровья и опыта, но при условии минимальной возбудимости.
Процесс подготовки личного состава «Силаб II» широко освещался в американской печати. Практические и теоретические занятия и общефизические тренировки начались 1 апреля 1965 г. в Панама-Сити и длились вплоть до начала самого эксперимента. На занятиях в классах будущие акванавты изучали материальную часть – устройство дыхательной аппаратуры, подводных фото — и киноустановок и др. Практические занятия проходили в море, где акванавты овладевали новой для них техникой.
Ознакомление в классе с дыхательным аппаратом полузамкнутого типа Мк-VI длилось ровно неделю, затем после двух занятий в бассейне обучение было перенесено на открытую воду. Один день прошел в работе на 10-метровой глубине, четыре дня – на 20-метровой, пять на 30-метровой глубине с дыханием азотно-кислородной смесью и, наконец, последние пять дней тренировки проходили на глубине 60 м с использованием гелио-кислорода.
В процессе подготовки акванавты учились пользоваться погружаемыми камерами-лифтами, предназначенными для доставки экипажа в дом и его эвакуации, и палубными декомпрессионными камерами. Почти за три месяца до начала эксперимента экипаж «Силаб» начал уделять внимание изучению систем подводного дома, а также процессу изготовления корпуса и его оборудованию. Конструкция некоторых узлов была изменена в соответствии с пожеланиями акванавтов.
Много времени заняло ознакомление со специальными физиологическими и психологическими программами и с содержанием контрольных опытов, по результатам которых проверялось состояние акванавтов в ходе эксперимента.
На сегодняшний день в подводных домах на разных глубинах и в разные сроки прожило около 50 человек. Ни один из них не получил сколько-нибудь заметного расстройства здоровья и психики. Это, с одной стороны, свидетельствует о высоком уровне техники, способной обеспечить человеку приемлемые условия жизни и работы в окружении чуждой среды, а с другой стороны, – о высокой приспособляемости человеческого организма, способного привыкнуть к столь необычным условиям существования.
Пройденный путь и полученный опыт – это только начало работы, однако достигнутые успехи весьма значительны. Главное – неопровержимо доказано, что разумное использование скрытых в организме человека резервов способно обеспечить ему возможность жить и плодотворно трудиться на морском дне, на глубинах в десятки и сотни метров.
Источник: