Текст книги "Открывая тайны океана"

Автор книги: Михаил Ципоруха

Соавторы: Евгений Сузюмов
сообщить о нарушении

Текущая страница: 12 (всего у книги 14 страниц)

Участник ряда рейсов на НИЛ «Отто Шмидт» С. В. Васильев писал по этому поводу: «Почти каждый выход человека на лед, особенно в полярную ночь и в темное время суток, связан с опасностью неожиданного появления белого медведя. Он чувствует себя полновластным хозяином Арктики, никого не боится и подходит к самому борту ледокола, предварительно «проверив» все приборы н*а льдине. Из всех лакомств, которыми угощают его с судна, медведь явно предпочитает сладкое сгущенное молоко. Одним ударом лапы он разбивает железную банку, тщательно вылизывает ее содержимое и потом долго облизывает лапы и свои следы, на которых находит остатки сладкого молока. Однако наблюдать за ним лучше все же с борта ледокола. Лишь после того, как «незваный гость» уйдет восвояси, можно продолжать работать на льдине».

За прошедшие годы эксплуатации первого в мире НИЛ «Отто Шмидт» получена ценнейшая научная информация, которая используется для решения как фундаментальных задач, так и для обеспечения практических нужд народного хозяйства. За счет получения этой добавочной информации удалось в какой-то степени повысить точность ледовых прогнозов, что особенно важно в настоящее время при активном круглогодичном использовании Северного морского пути.

Десятилетний юбилей НИЛ «Отто Шмидт» был отмечен выдающимся научным событием. Свыше 40 суток НИЛ дрейфовал во льдах Гренландского моря, выполняя комплекс научных исследований в труднодоступных высоких широтах Арктики. 24 января 1989 г., сняв зимовщиков и оборудование дрейфующей станции «СП-28» с разрушающейся льдины, атомный ледокол «Рос сия» помог НИЛ «Отто Шмидт» вклиниться в ледовые массив. НИЛ как бы заменил станцию «СП-28», и er., экипаж и научный персонал продолжили выполнение комплекса научно-исследовательских работ, которыг должен был выполнить коллектив «СП-28».

Вскоре, однако, ледовый массив, в который вкли нился НИЛ, под воздействием зыби и сильных подвод ных течений раскололся, а «Отто Шмидт» оказался затертым среди ледовых полей. НИЛ продолжил дрейф, на его борту члены научной экспедиции интенсивно вели метеорологические, гидрологические, гидрохимичес кие исследования. Они не прекращали их даже тогда, когда НИЛ оказался в критической ситуации, находясь между Гренландией и о. Ян-Майен, где началось сжатие многометровых паковых льдов. К счастью, 930 мильный дрейф НИЛ «Отто Шмидт» благополучно завершился у выхода из Датского пролива, где судно вышло на чистую воду.

В 1987 г. финская фирма «Раума-Репола» закончила строительство научно-экспедиционного судна «Академик Федоров», предназначенного для перевозки грузов и зимовщиков на советские антарктические станции.

Судно носит имя Героя Советского Союза академика Евгения Константиновича Федорова (1910–1981), участника беспримерного дрейфа на станции «Северный полюс-1» в 1937–1938 гг. Он активно содействовал развитию советских антарктических исследований. И вполне обосновано новый флагман советского антарктического научно-исследовательского флота носит его славное имя.

Корпус нового судна спроектирован из расчета плавания в осенне-летний период навигации во всех районах Мирового океана, включая Арктику и Антарктику В ровном сплошном льду толщиной около одного метра судно способно идти непрерывным ходом со скоростью до двух узлов. Корпус судна окрашен специальной краской, которая способствует уменьшению трения корпуса о лед и препятствует его облипанию льдом с мокрым снегом.

Возможности судна по обеспечению антарктических станций исключительно велики. На судне могут размещаться 160 человек очередной смены состава станций. В балластных цистернах судно перевозит столько дизельного топлива для антарктических станций, сколько вмешают 32 железнодорожные цистерны.

На судне оборудована вертолетная взлетно-посадочная площадка размером 23X23 м, способная принимать вертолеты Ми-8 и Ка-32. Сами вертолеты хранятся в ангаре на вертолетной площадке и предназначены для проведения ледовой разведки и выполнения грузовых операций.

Для перевозки грузов на берег судно снабжено двумя рабочими катерами, оборудованными аппарелями и грузовыми кранами. За один рейс эти катера могут перевезти грузы массой 50 т. Перегрузочные операции но льду и по суше осуществляются двумя судовыми легкими тракторами с прицепами, снабженными краном-манипулятором грузоподъемностью 1000 кг. Для высадки людей на ледяной барьер судно имеет специальную двухсекционную складывающуюся стрелу, которая при использовании в качестве трап-сходни имеет полную длину 36 м.

На судне размещен солидный научный комплекс, включающий ряд лабораторий, прекрасно оснащенных научной аппаратурой. Так, в состав оборудования гидрологической лаборатории входят зонд-батометр с глубиной погружения 6000 м, автоматический буйковый волнограф и автономные цифровые измерители течений с устройством обработки данных.

Большой набор аппаратуры имеется в гидрохимической лаборатории. Это полярограф, газохроматограф со станцией обработки данных, спектрофотометр, радиометр, анализатор нефти, солемер, фотоэлектроколо-риметр и многое, многое другое.

А в гидробиологической лаборатории установлен инкубатор. В состав лабораторного оборудования входит газохроматограф, инфракрасный и атомно-абсорбционный спектрофотометры.

Метеорологическая лаборатория оснащена автоматизированной станцией погоды. Видеомониторы, на которых отображаются метеоланные, установлены и в ряде других лабораторий. Судно оснащено системой приема информации от метеорологических ИСЗ и спутниковой навигационной системой.

В аэрологической лаборатории установлена автоматизированная станция для приема от радиозондов сведений о характеристиках температуры воздуха, скорости и направления ветра, давления и других параметров в верхних слоях атмосферы.

В промерной лаборатории расположены навигационные и промерные глубоководные эхолоты и гидролокатор с аппаратурой регистрации собранных по промерам данных.

Холодная ледоисследовательская лаборатория имеет установку для испытания образцов натурного льда на сжатие и изгиб.

Собранные научные данные обрабатываются с помощью судового вычислительного комплекса, которым состоит из центральной и лабораторных ЭВМ, связанных линиями связи с измерительной и анализирующей аппаратурой через лабораторные устройства сбора и регистрации информации. Все лаборатории соединены кольцевой линией связи для передачи массивов измеренных значений параметров водной массы и атмосферы, а также результатов анализов между лабораториями и в центральную ЭВМ. Имеются на судне тросовые и кабель-тросовые исследовательские лебедки.

Строительство нового экспедиционного судна для Антарктики – свидетельство постоянного интереса советской науки к познанию природы этого во многом непознанного и таинственного континента. Роль Антарктиды в формировании климата планеты, значение изучения антарктических районов для познания общих законов развития нашей планеты и биосферы – все это предопределяет необходимость создания новых технических средств для доставки туда зимовщиков, научного оборудования, всего необходимого для обеспечения деятельности наших береговых научно-исследовательских станций.

Природа Антарктиды все время тревожит умы ученых новыми загадками и тайнами. Так, в середине 1985 г. появились первые сообщения об обнаруженном на английской антарктической станции Халли-Бей ч сентябре и октябре 1980–1984 гг. существенном снижении суммарного содержания озона в атмосфере, то есть о появлении так называемых озонных дыр в атмосфере.

Это сообщение взволновало научные круги, а затем и многих людей, не связанных непосредственно с научной деятельностью. Интерес к этому сообщению вполне понятен. Ученые считают, что роль озонного слоя для живого на Земле исключительно велика. Вообще-то озон содержится в атмосфере в очень небольшом количестве. Но несмотря на это, считается бесспорным, что жизнь на Земле смогла развиваться только после того, как возник достаточно мощный озонный «щит», предохраняющий ее от губительного действия ультрафиолетового излучения Солнца.

Нарушение существующего равновесия в озонном слое может также повлиять на распределение потоков ультрафиолетовой радиации в атмосфере. А это, как считают некоторые ученые, может привести к изменению температуры на высотах и характера циркуляции в верхней атмосфере, оказать воздействие на тепловой баланс всей атмосферы, что в итоге приведет к изменению погоды и климата.

Как показали спутниковые данные и измерения, выполненные на наземных станциях после 1979 г., к 1985 г. среднее за октябрь суммарное содержание озона уменьшилось почти на 40 % его минимального содержания в околополюсной зоне и примерно на 20 % его содержания в зоне 50–60 ^ою. ш. Предварительные результаты измерений, проведенных в сентябре – октябре 1986 г. со спутника, показали, что суммарного озона было не меньше, чем в 1985 г.

Что же будет дальше, увеличится ли озонная дыра? Какова причина ее появления? Большинство ученых объясняет появление озонной дыры усилением фотохимического разрушения озона в стратосфере Антарктики газовыми соединениями хлора и отчасти брома, которые накапливаются там при разрушении попавшего на высоту фреона ультрафиолетовым излучением Солнца. А фреоны попадают в атмосферу при работе миллионной армии фреоновых холодильников и от использования людьми различных аэрозольных устройств.

Доктор физико-математических наук И. Л. Кароль предполагает, что к возникновению озонной дыры приводит сочетание фотохимических и динамических процессов. Так, из-за нагрева некоторых аэрозолей и газов, поглощающих излучение Солнца при его возвращении в полярную стратосферу весной, могут образоваться достаточно интенсивные восходящие движения в околополюсной зоне. Такие движения всегда ведут к уменьшению в стратосфере слоя озона. Фотохимические реакции с участием соединений хлора и брома могут заметно усилить это уменьшение. Исследования ближайших лет позволят, наверное, решить загадку озонной дыры. А опасно ли это уменьшение озонного слоя уже сейчас для полярников, зимующих в Антарктиде? Ученые считают, что пока опасности для них нет. Ведь в октябре в Антарктиде Солнце стоит низко над горизонтом и ультрафиолетовое излучение поглощается в атмосфере почти полностью.

Но безусловно, процесс должен быть под контролем ученых. Для этого и для проведения исследований по многочисленным другим научным программам необходим напряженный труд большого коллектива ученых, ежегодно зимующих в Антарктиде.

Научно-экспедиционное судно «Академик Федоров» позволит советским ученым шире развернуть исследования во льдах антарктических морей, что, безусловно, подтвердили итоги первого экспедиционного восьмимесячного рейса к берегам Антарктиды, куда судно направилось осенью 1987 г., достигнув берегов шестого континента 5 декабря 1987 г.

В трюмах и на палубах «Академика Федорова» – продовольствие и взрывчатка для буровых работ, вездеходы и трактор «Кировец», топливо для техники, вертолеты и самолет Ил-14. «В рейс мы уходим во всеоружии, – рассказал начальник 33-й Советской антарктической экспедиции, заместитель директора Арктического и Антарктического НИИ по флоту Герой Социалистического Труда Н. Корнилов. – Уверены в двигателе, в корпусе… Не боимся сорокаградусных морозов и тропической жары. Будем испытывать судно и одновременно работать – ведь у нас на борту 12 научно-исследовательских лабораторий. Мы можем спускать аппаратуру на глубину до 8 км, исследовать температуру и соленость воды, морские течения, растительный и животный мир».

И новый антарктический флагман не подкачал. В своем первом испытательном рейсе (октябрь 1987 г. – май 1988 г.) судно успешно выдержало испытания во льдах Антарктики. Проведя ряд работ в Южном океане, «Академик Федоров» пробился через ледяные преграды к Белому материку и высадил первую группу участников 33-й Советской антарктической экспедиции в глазном антарктическом центре – станции Молодежная. Затем судно направилось к Берегу Правды к старейшей антарктической станции Мирный. Тут ему преградила путь 20-километровая ледяная преграда – припай толщиной полтора метра. Ледокол врубился в него, и полярники приступили к очередной транспортной операции: с ледокола в обсерваторию Мирный с помощью двух вертолетов Ми-8 и мощной гусеничной машины были переброшены люди и грузы.

После 12-дневной стоянки у Мирного судно взяло курс на северо-запад и вскоре прибыло в море Моусона. Было выбрано место для стоянки в одной из бухт в 45 км от огромного прибрежного оазиса Бангера (оазис в Антарктиде – это свободный ото льда участок берега). В течение трех дней вертолетами Ми-8 были переброшены туда 12 человек (гидрологи, гидрохимики, биологи, другие специалисты), около 40 т научного оборудования и снаряжения, жилые домики. Сезонный отряд начал научную работу.

Затем «Академик Федоров» вышел на просторы океана. Морской отряд экспедиции провел океанологические и геолого-геофизические исследования. В апреле 1988 г, флагман возвратился к оазису Бангера и взял на борт ученых сезонного отряда. Затем «Академик Федоров» перешел к станциям Мирный и Молодежная и также принял на борт полярников, срок работы которых в Антарктиде закончился, и направился к берегам Родины. Испытательный рейс закончился успешно. Впереди у флагмана новые походы и исследования.

Как будут изучать океан в двухтысячном году

Как дальше будет развиваться научно-исследовательский флот? Ясно, что это зависит от задач науки, которую он обязан обслуживать, от потребностей народного хозяйства.

Прогнозировать развитие любой науки в наше время чрезвычайно сложно. Можно только наметить важнейшие проблемы, которые стоят перед той или иной наукой, считая, что ее развитие будет связано с решением этих проблем.

Всякое прогнозирование состояния сложного объекта неизбежно требует составления обоснованной и доброкачественной математической модели. В свою очередь, составление сложнейших математических моделей строения океана и его составных частей, динамики физических и биологических процессов, определяющих состояние и взаимодействие океана и атмосферы над ним, требует выяснения многочисленных внутренних взаимосвязей и закономерностей, определения значения множества постоянных и вероятностных параметров этих моделей.

Построение математического каркаса подобных моделей и определение составляющих параметров невозможно без непрерывной или хотя бы длительной по вре мени регистрации значений температуры поверхностных и глубинных слоев воды, волнения, приповерхностного ветра, фронтальных зон, течений, состояния ледового покрова и еще многих и многих физических, химических И биологических характеристик.

Все эти данные будут в ближайшие годы собираться при помощи космических средств наблюдения и изучения океана, а главное, с использованием НИС. Особая роль НИС заключается в необходимости их работы для установки и контроля за состоянием автономных буйковых станций и дрейфующих буев.

Аналогичные проблемы возникают в процессе борьбы с загрязнением океана. Здесь также необходимо составление математических моделей изменения условий существования живых существ в океане в связи с антропогенным воздействием на его природу. Подобные проблемы будут решаться и для определения стратегии использования биологических ресурсов океана. Все это также требует напряженной работы по накоплению необходимых данных, по выявлению взаимосвязей и закономерностей изменения параметров, характеризующих экологическую модель океана, а значит, опять потребуется интенсивное использование НИС и космических средств.

Решение всех перечисленных проблем потребует в ближайшее десятилетие бурного развития судовой приборной базы и средств накопления и обработки собранной научной информации.

Безусловно, будут активно развиваться судовые акустические системы определения состояния океана и его обитателей, получат дальнейшее развитие исследовательские зонды различных типов для непрерывной регистрации физических, химических и биологических параметров, новые средства для геофизических исследований дна океана, осадочных и подстилающих слоев.

Следует ожидать продолжения и расширения масштабов глубоководного бурения океанского дна с установкой геофизических приборов на дне скважин, пробуренных с борта НИС.

Уже из этого краткого перечисления важнейших проблем, поставленных жизнью и развитием цивилизации перед морской наукой, перечисления методов и средств исследования океана, которые должны развиваться в ближайшие десятилетия, ясно, что без работы на океанских просторах многочисленных, хорошо оснащенных НИС не обойтись. Более того, работа НИС будет крайне необходима.

Анализ нерешенных проблем в океанологии приводит к выводу о необходимости как увеличения количества НИС, активно работающих в океане, так и повышения эффективности их использования путем тщательной проработки экспедиционных программ, оснащения судов новой приборной базой, организации взаимодействия между НИС и космическими средствами изучения океана.

Какие же НИС построят в последнее десятилетие XX в.? Ясно одно, что при проектировании НИС необходимо в корне изменить концепцию их создания. Если раньше да и теперь во многом с самого начала при проектировании предопределены ограничения по ряду параметров нового судна, в частности по основному из них – водоизмещению, то уже в середине 90-х гг. и тем более позже в основу проектирования будут положены потребности научно-исследовательского комплекса, а все остальное должно формулироваться как производное. Значит, четкая формулировка научно-исследовательских задач позволит определить состав научно-исследовательского комплекса, необходимого для их решения. А для него будет создаваться носитель, то есть само судно, оптимальное с точки зрения эффективности проведения научных исследований.

Следовательно, уже при разработке исходных требований на проектирование нового судна потребуется предельно точная формулировка научно-исследовательских задач, которые оно должно решать. При этом необходимо не только основываться на современных достижениях науки и приборостроения, но и в возможной степени предвидеть их развитие и совершенствование.

Так как срок службы НИС обычно не менее 25 лет. то любой проект нового НИС должен предусматривать модернизацию научно-исследовательского комплекса и средств его обеспечения на судне в течение срока жизни НИС. На наш взгляд, уже при проектировании нового НИС необходимо предусмотреть и заложить в проект возможность и максимальные удобства для будущей модернизации.

И только с учетом требований максимальной эффективности использования судового научно-исследовательского комплекса должен решаться вопрос о конструкции носителя, о конструкции корпуса, ЭУ, электроэнергетической системы, радионавигационного оборудования. Каково будет новое НИС: либо традиционным однокорпусным, либо катамараном, либо судном-катамараном с малой площадью ватерлинии, либо плавучей базой исследовательских катеров или дистанционно управляемых ПА – все это уже вторично, все это решается в зависимости от главного, от обеспечения максимально эффективной работы научно-исследовательского комплекса.

При выборе в качестве носителя этого комплекса катамарана следует учитывать такие преимущества двухкорпусных судов, как большая площадь палубы при одинаковом водоизмещении, хорошая остойчивость и маневренность, меньшая осадка при равном водоизмещении с однокорпусным судном. Однако катамараны имеют недостатки, главными из которых являются большая стоимость постройки, сложность строительства и ремонта, подверженность ударам волн в носовую часть соединительного моста, трудность эксплуатации в ледовых условиях. Все это в определенной мере препятствует их широкому распространению.

Возможно, в будущем шире будут использованы НИС типа «плавучая база» и небольшие исследовательские суда-катера. Такой вариант НИС, безусловно, заслуживает внимания и может рассматриваться в качестве альтернативы при создании средств для акустических, сейсмических, геологических и гидрографических исследований при работах на больших площадях.

Однако следует учитывать, что судно-база и дочерние суда-катера обладают существенно отличающейся мореходностью. Кроме того, большие ограничения по использованию малых судов-катеров накладывают погодные условия при спуско-подъемных операциях. А это в итоге снижает эффективность использования всего комплекса «база – катера», так как резко сокращается полезное время, в течение которого возможно проведение исследований.

Следует рассмотреть и такой вариант НИС, как плавучая база и дистанционно управляемые ПА привязные или автономные. В первом варианте управляющие команды могут поступать с базы на ПА по кабель-тросу. Во втором варианте ПА изготавливаются полностью автономными, работающими по заданной программе в автоматическом режиме. Особенно перспективным такое средство может быть при геологических исследованиях морского дна.

Может быть рассмотрен и такой вариант НИС будущего, как баржебуксирный комплекс. Нам представляется, что применение баржебуксирных составов в качестве НИС может оказаться эффективным при выполнении исследований на внутренних водоемах (озера, водохранилища, реки, дельтовые районы рек) и в прибрежной зоне морей по следующей схеме: буксир расставляет несколько барж-лабораторий, обслуживает их и время от времени перемещает в новые точки.

Каждый из указанных вариантов НИС будущего имеет свои преимущества и недостатки. Ясно одно, что на ближайшие 15–20 лет НИС останется основным средством изучения Мирового океана. А выбор типа и конструкции судна будет определяться требованиями повышения эффективности использования научного комплекса, размещенного на нем, и обеспечения наилучших условий для систематической замены научного и обеспечивающего оборудования на более совершенное в ходе плановых модернизаций судна.