Текст книги "Подводная одиссея. "Северянка" штурмует океан"
Автор книги: Владимир Ажажа
сообщить о нарушении
Текущая страница: 16 (всего у книги 18 страниц)
Несомненно, что лодка на грунте, когда часть механизмов выключена, обладает меньшим спектром физических полей, чем на ходу. Но «засиживаться» ей нельзя. Долгое пребывание на одном месте может вызвать экологические нарушения в значительном радиусе. Как полагают биологи, применявшие подводный дом «Черномор» в 1968 году, зона влияния дома на животный мир лежала в пределах 20 метров. Чтобы этого не случилось, лодка, по–видимому, через какой‑то промежуток времени должна менять место пребывания на грунте.
Проблема «взаимоотношения» подводного исследовательского аппарата со средой и объектом исследования очень сложна и интересна. Здесь она затронута лишь с одной целью – показать ее значимость при оценке эффективности действий исследовательской подводной лодки и необходимость дальнейшей разработки. Примеры брались главным образом из практики наблюдений за рыбами, хотя физическое поле лодки влияет не только на них. Причем степень влияния поля и его составляющих зависит не только от восприимчивости окружающей среды,, но и от характеристики самой подводной лодки.
Очевидно, обзор всех «за» и «против» применения подводных аппаратов для океанологических и других исследований будет не полным, если не коснуться самого главного критерия эффективности, который сводится в конечном счете к сопоставлению затрат с научной отдачей. Это важно сделать прежде всего потому; что и смысл книги} пожалуй,, в том, чтобы представить подводные суда как богатейший и еще, по сути дела, слабо затронутый резерв технических средств исследования Мирового океана, как весьма перспективное дополнение к надводным судам.
Этот критерий, по–видимому, должен выражаться дробным числом, в знаменатель которого выносятся затраты (например, суточные расходы), а в числитель – достигнутый научный эффект. Действительно, чем выше эффект и меньше затраты – тем выше и критерий и эффективность в целом. Поскольку назначением всякого исследовательского средства, в том числе и подводного, является получение научной информации, то результатом его суточной деятельности, то есть эффектом, должна быть какая‑то сумма замеров (наблюдении). Но специфика подводных методов исследований состоит в том, что трудность получения информации возрастает с глубиной. Судите сами: исследовать дно на глубине 10 метров легче, чем на 10 километрах. Да и подлодка для такой глубины всего пока одна. Поэтому в числитель нужно добавить сомножитель, выражающий зависимость критерия эффективности от глубины. Он показывает, что ценность информации, полученной с глубины, будет выше и определяется особо.
Но такой критерий справедлив только для неподвижных исследовательских средств. Его можно применить к опущенному на тросе со стоящего на якоре судна прибору; гидростату (не дрейфующему с кораблем); к аппаратуре, устанавливаемой на дне или на якоре; к подводной лодке, совершившей посадку на грунт; даже к неподвижному водолазу–наблюдателю.
Но наблюдения в одной точке или станции не всегда позволяют составить нужную картину, то есть не обладают достаточной информативностью. Выход из этого – или умножение числа станций, или использование подвижных носителей аппаратуры и наблюдателей, к которым относятся исследовательские подводные лодки. Тогда в числитель критерия эффективности войдет еще один сомножитель – дальность подводного плавания.
Это один подход к оценке эффективности, о котором мы рассказали упрощенно. Назовем его статистическим, поскольку здесь предлагается путь подсчета единиц информации, то есть числа замеров [18] 18
При всем этом наблюдатель у иллюминатора или другого зрительного устройства, допустим экрана телевизора, может быть рассмотрен как элемент наблюдательной системы с производительностью около одной единицы информации в секунду. (По современным данным скорость ввода информации в длительную память составляет менее 1 бит/сек.)
[Закрыть] .
Деятельность лодки можно планировать заранее. Можно, исходя из производительности установленных приборов, прикинуть число замеров. Но ведь под водой множество неизвестного, незапланированного, ради чего большинство исследователей и стремятся под воду. Они готовы за открытие какого‑либо нового явления или живого объекта отдать тысячи замеров, выполненных по программе.
Стало быть, кроме статистического критерия, основанного на оценке стоимости единицы информации, можно говорить о критерии логическом, когда единицы информаций несоизмеримы по своему научному значению.
С сожалением приходится говорить о том, что нам не довелось поплавать подо льдом.«Северянка» проходила вплотную у кромки больших ледяных полей, лавировала в мелком битом льду. Но нырять под лед командир не решался, оберегая людей и корабль. Ведь по замыслу конструкторов «Северянка» на подледное плавание не рассчитана. Время не военное, задачи сугубо мирные – зачем рисковать? А пробыть при случае под ледяным куполом лодка все‑таки смогла бы. Правда, недолго – из‑за ограниченной энергоемкости ее аккумуляторной батареи. Научная группа все время искала этот случай, придумывала его, но верный морскому уставу командир оставался непреклонен…
А через несколько лет началась самая настоящая подледная эпопея. Хотя она не связана впрямую с сюжетом книги, о ней следует непременно рассказать, потому что именно подледные плавания могут быть ярким примером использования подводных лодок для получения научной информации из мест, недоступных для других источников. Например, только с подводных лодок можно произвести массовые измерения толщины льда, так как такие измерения с самолета не дают желаемой точности. При подледном плавании подводной лодки, кроме того, непрерывно или эпизодически могут фиксироваться температура, соленость, прозрачность, освещенность и другие физико–химические характеристики морской воды, а также непрерывный профиль морского дна.
Д. И. Менделеев в начале прошлого века очень много внимания уделил проблемам исследования Арктики и планам организации высокоширотных экспедиций. Вдохновленный успешными плаваниями ледокола «Ермак», Менделеев предполагал также использовать подводную лодку. Он писал: «Между множеством дел России не следует забывать мирную победу надо льдами и, по моему мнению, можно суверенностью достигнуть Северного полюса и проникнуть дней в десять от мурманских берегов в Берингов пролив. Я до того убежден в успехе попытки, что готов был бы приняться за дело, хотя мне уже 70 лет, и желал бы еще дожить до выполнения этой задачи, представляющей интерес, захватывающей сразу и науку, и технику, и промышленность, и торговлю». По замыслу Менделеева, подводная лодка для арктической экспедиции должна была иметь в длину 50 метров, в ширину 10 и объем 2100 кубических метров. Для того времени это были колоссальные размеры (военные лодки тогда едва достигали в длину 20 метров и имели водоизмещение порядка 100—150 тонн). Понимая непригодность существовавших двигателей для длительного подледного плавания, Дмитрий Иванович предложил пневматический двигатель. Резервуары для его питания должны были содержать свыше 8 кубических метров воздуха под давлением 900 атмосфер. Общая длина внутренних воздухопроводов должна была составить около 26 километров. Царское правительство отказало Д. И. Менделееву в необходимых средствах.
Выше рассказывалось о первых подледных и высокоширотных плаваниях русских и советских подводных лодок. Можно добавить, что перед Великой Отечественной войной профессор В. Ю. Визе разработал проект использования подводных лодок в зимнее время для перевозки грузов между Мурманском и дальневосточными портами. В 1965 году с аналогичным проектом выступил профессор Г. И. Покровский.
В 1941—1945 годах советские подводные лодки, выполняя боевые задания, более сотни раз погружались под лед. Попытки проникнуть под лед американцы начали осуществлять по окончании Второй мировой войны, опираясь в какой‑то мере на опыт плаваний германских подводных лодок у кромки льда, а также в редких случаях и во льдах Гренландского и Баренцева морей. В 1946—1947 годах у кромки льдов в Южном Ледовитом океане плавала американская дизель–электрическая подлодка «Сеннет». Первое в американском флоте успешное погружение под лед совершила в Чукотском море 1 августа 1947 года подлодка «Бофиш». – Она прошла подо льдом 3 мили. После этого участник похода В. Лайон создал эхоледомер – прибор, дающий возможность определять расстояние от лодки до нижней поверхности льда и толщу льда и фиксировать на самописце профиль нижней поверхности ледяных полей. Через год образцы этого оборудования были установлены на подводной лодке «Карп». Опытные плавания дизель–электрических лодок подо льдом совершали и английские подводники.
Эти подледные плавания позволили сделать вывод, что дизельные подводные лодки могут продвигаться подо льдом, выбирать открытые пространства и всплывать для зарядки аккумуляторных батарей. Однако практическая энергоемкость позволяет им обходиться без всплытий ограниченное время (не более 30 часов при скорости движения до 3 узлов).
С появлением атомного двигателя возможности подводных лодок по срокам нахождения под водой и по скоростям плавания резко улучшились. Спущенная на воду в январе 1955 года американская атомная подводная лодка «Наутилус» уже в 1957 году совершила 3 похода подо льдами Северной Атлантики и Северного Ледовитого океана. Во время плавания в августе 1958 года эта подлодка прошла под Северным полюсом и за 96 часов покрыла расстояние 1830 миль.
К 1960 году атомными подлодками были отработаны задачи длительных подледных плаваний (около 40 суток), всплытий из подольда в любое время года, подледных плаваний на мелководье и т. п. После четырех подледных плаваний на атомных лодках В. Лайон писал: «К настоящему времени мы можем оперировать в арктической среде в любых условиях: в мелких водах, среди айсбергов, вокруг островов по каналам, в условиях полной ночи и в течение 24 часов дневного света летом».
Наблюдения, выполненные во время подледных плаваний подводных лодок, представляют значительный научный интерес. Так, по данным В. Лайона, летом ледяной покров представляет собой скопление дрейфующих обломков тающих льдин всевозможной величины, формы и толщины, больших плоских ледяных образований (полей) толщиной 1,6 – 3,6 метра и льдин со старыми грядами торосов толщиной 9 метров и более, возникших в результате разлома и нагромождения плоских полей. В это время наблюдаются отдельные участки чистой воды (около 5 процентов) различной формы. Некоторые из них могут быть пригодны для всплытия лодок.
Зимой старый лед скрепляется с новым в сплошной ледяной покров. В нем под влиянием ветра возникают зоны сжатия и разрежения, показателем которых являются свежие торосы и разводья, покрытые молодым льдом. Отмечалось, что при температуре воздуха около минус 40 градусов толщина ледяного покрова в разводьях за несколько часов достигала 2,5 сантиметра, за неделю – 30, а за месяц – 90 сантиметров. Участки льда с толщиной менее 90 сантиметров при наблюдении в перископ напоминают толстые зеленые просвечивающие линзы. Эти участки подводники называют ледяными просветами.
Считается, что при плавании подо льдом глубина погружения лодки должна быть не менее 50 метров, так как ледовые образования порой достигают такой глубины. В мелководных районах морей и проливах, даже при наличии айсбергов, подледное плавание возможно, если глубины позволяют пройти ниже максимальной осадки ледяного покрова.
По данным американских исследователей В. И. Уитмена и Д. Д. Шуле, проводивших первичный анализ обширного материала наблюдений с подводных лодок и самолетов, средняя площадь в Арктическом бассейне, занятая торосами, составляет 13 процентов летом и 18 – зимой, причем отдельные зоны протяженностью в несколько сотен миль более чем на 50 процентов представляли торосистые льды. Осадка тяжелого всторошенного льда часто достигает 18—25 метров летом и более 20– 30 метров зимой.
Данные наблюдений с подводных лодок в зимнее и летнее время на маршрутах протяженностью около 40 тысяч миль показали, что вероятная максимальная осадка торосистой льдины составляет 46 метров. Во время всплытий подводных лодок более чем 100 раз отмечалась высота торосов около 6 метров. Около 2 процентов ледового покрова летом и примерно 8 процентов зимой имеют осадку более 30 метров. Средняя толщина составляет около 3 метров.
По данным, полученным с подводных лодок «Сарго» и «Си Дрэгон», с января по март ледовый покров занимает 98 процентов всей площади Арктического бассейна, но в то же время встречаются значительные участки с небольшой сплоченностью льда. В летнее время чистая вода составляет 15 процентов площади бассейна.
Автоматическая регистрация рельефа дна на эхограмме производилась во время всех подледных плаваний атомных подводных лодок как на отдельных участках, так и на всем маршруте. Эффективность таких измерений подчеркивается сравнением данных о том, что с 1937 по 1959 год советскими дрейфующими станциями было выполнено 20 000 измерений глубины, и сведений, что только подводная лодка «Наутилус» в 1958 году произвела 11 000 измерений эхолотом.
Атомные подлодки внесли новый вклад и в гидробиологию.
Сбор планктона подо льдом – чрезвычайно трудоемкая операция. Чаще всего для этого приходится бурить лед – ведь свободные ото льда разводья для этого менее показательны. Впрочем, из пробуренной лунки пробу тоже можно взять только по вертикали. Следовательно, о том, как распределяется планктон по горизонтали, мы можем получить только косвенное представление. Перед тем как начали систематически работать советские и американские дрейфующие станции, значительные коллекции были получены с судов, таких, как «Фрам» и «Седов», которые дрейфовали в паковом льду. Советские исследователи высаживались также на Северном полюсе с самолета и организовывали станции на льду, где, в частности, производился и сбор планктона.
Измерения, произведенные американскими атомными подводными лодками, показали, что под арктическими льдами скуден мир живых существ. Эхолот не зафиксировал никаких звукорассеивающих слоев, обычно наблюдающихся в других океанах.
На подлодке «Скейт» пробы планктона собирались путем фильтрации морской воды через шелковый фильтр, который вместе с воронкой укреплялся на всасывающем трубопроводе в машинном отсеке.
Наибольшие скопления планктона были обнаружены на дне озер, образующихся на поверхности льда, а также на подводной кромке льда в полыньях. Иногда в большом количестве попадались омертвевшие споры водорослей внутри льда и на его поверхности. Это, по–видимому, можно считать результатом замерзания полыней и таяния поверхностного льда – процессов, которые постепенно поднимают водоросли на поверхность.
Серии коллекций планктона, полученные быстроходной атомной подводной лодкой «Си Дрэгон» в 1960 году, являются первыми квазисиноптическими, то есть как бы сводными, или обзорными, горизонтальными сборами планктона под арктическими льдами. Фильтрование производилось с помощью 24 сетей. Временной механизм подключал вращающуюся раму с сетью на 10 минут, полчаса или на 12 часов.
Измеритель потока в схеме отсутствовал, поэтому количество профильтрованной воды не измерялось. Пробы фиксировали пяти–десятипроцентным раствором формалина.
Все эти научные работы проведены военными атомными подводными судами «по совместительству». Между тем можно со всей определенностью утверждать, что применение для подледных изысканий специально построенных подводных лодок имеет большое будущее уже хотя бы потому, что огромная часть мирового океана покрыта льдом.
«ЮЖАНКА» В ЛАБИРИНТАХ КАНЬОНОВ
Ну а пока исследователи «мира безмолвия» любят развертывать свою научную деятельность в теплых морях, где условия позволяют использовать комплекс «подводная лодка – плавбаза».
Одну такую южную экспедицию довелось организовать и мне. Я добыл подлодку. Правда, тут и цели были другие, чем у «Северянки», да и сама лодка была гораздо меньше.
Это было в 1973—1974 годах, на Черном море, где сотрудники Академии наук СССР во главе с лауреатом Ленинской премии профессором В. П. Зенковичем проводили изучение режима подводных каньонов.
Мне хочется скрасить этот рассказ небольшим патетическим прологом.
Маленькая подводная лодка осторожно пробиралась по дну каньона. Справа и слева прожекторы выхватывали из темноты наклонные белесые стены, то гладкие, то иззубренные. Взметнувшись на сотни метров, они образовывали огромный мрачный коридор. Картина оживлялась лишь внезапными отблесками. Это, попадая в лучи прожектора, отсвечивали чешуей мертвые рыбы, россыпью лежавшие на грунте. Окончившие существование в верхних слоях воды, эти рыбы здесь, в сероводородной зоне Черного моря, не подвергались разложению, никем не поедались и могли быть со временем погребены только осевшей взвесью. Вот и сейчас верткая подлодка все‑таки задела кормой за илистую стенку и окуталась клубящимся облаком мути.
Дремавшие массы грунта пришли в движение, начался обвал.
А наверху сияло солнце, ленивые волны шуршали прибрежной галькой, и загоравшие курортники даже не подозревали, что совсем рядом в полукилометровой бездне идет напряженная и увлекательная научная работа, исследователи открывают неведомый доселе мир.
Одна из групп состояла всего из трех человек – самого Зенковича, кандидата технических наук В. А. Меншикова и автора этих строк, тогда тоже кандидата тех же наук. В нашем распоряжении была сверхмалая подводная лодка «Южанка». Так по аналогии мы назвали автономный подводный поисково–рабочий аппарат (АППР) для спасения экипажей аварийных подлодок.
Медленно пройдя зигзагами сквозь заслон небольших, но назойливых акул–катранов по подножию Пицундского откоса, мы миновали песчаное плато и на глубине 80 метров включили забортное освещение. Первая встреча с каньоном, к которой готовились заранее, все‑таки произошла неожиданно. На дне возникла резкая граница светлого и черного. Сначала мы ее прошли, но тут же повернули обратно, чтобы посмотреть, что это. Под нами от глубины 250 метров прямо вниз шел обрыв с неровными верхними краями. Пошли дальше, прижимаясь ко дну. Оно шло ступенями и местами так: быстро уходило из–под киля, что приходилось погружаться вертикально. По курсу вырастали отвесные стены, и мы, не доходя до них 1—2 метров, задерживались на месте для их обследования, а затем медленно подвсплывали. Стены – светлые, слоистые. Местами слои образуют карнизы. Эти слоистые поверхности не носят следов механического воздействия и, вероятно, не подвергались эрозии. По–видимому, и обрывы и стены – давние тектонические трещины, возникшие прямо на морском дне.
«Южанка» плавно парит. Видимость, вопреки ожиданиям и несмотря на множество крупных взвешенных частиц, оказалась отличной. Прожекторы высвечивали пространство на расстоянии не менее 10 метров. Иногда, включая вертикальные – для подъема и спуска – или лаговые – для движения бортом – движители, мы поднимали под собой облако мути и тут же спешили выйти из него.
Переход в глубинную сероводородную зону ощутили по косвенным факторам. Индикатором явились лежащие на дне мертвые рыбы. В основном это была мелкая ставрида, разбросанная на значительной площади.
В нашем распоряжении был магнитофон, позволивший вести непрерывную подробную запись всего, что мы видели. Кое‑что интересное удалось запечатлеть на кино– и фотопленке. Хотели идти еще глубже, но примерно на глубине 310 метров потеряли микрофонную связь с обеспечивающим судном и тут же начали всплытие.
Изучение режима подводных каньонов именно у берегов Грузии имеет большое теоретическое и народнохозяйственное значение. К берегу в ряде мест подходят вершины своеобразных подводных оврагов. Галечник и песок пляжей во время штормов попадают в эти подводные «ловушки» и, как было установлено несколько лет назад, по их крутым откосам сползают на глубины, исчисляемые сотнями метров. За год такие потери только в Грузии превышают, по расчетам, девять миллионов тонн материала.
Это одна из причин, почему здесь исчезают пляжи и происходят местами катастрофические разрушения берегов.
Один из каньонов, прозванный за свою прожорливость Акулой, подходит чрезвычайно близко к берегу. Наша группа предполагала, что по нему и скатывается на большие глубины львиная доля наносов. Хотя подавляющее большинство других исследователей утверждало, что ловушками для наносов являются все одиннадцать примыкающих к Пицунде каньонов.
Погружение «Южанки» в Акулу началось в понедельник 13 августа. Она дошла до глубины 415 метров. Когда лодка всплыла и ее краном извлекли из воды и поставили на кильблоки на палубе обеспечивающего судна, в ее контейнере–накопителе нашли «вещественное доказательство» – крупную гальку. Такой галькой устлано дно каньона на всем его протяжении. В других каньонах береговая галька не обнаружена, а если и попадалась, то редко и на больших глубинах. А главное, она была не берегового происхождения, а местного, то есть следствием разрушения древних обнажений – конгломератов.
В результате семи погружений «Южанки», наблюдений, кино– и фотосъемки, взятия проб манипулятором была, во–первых, впервые открыта и обследована целая подводная провинция и, во–вторых, выявлена дифференцированная роль каньонов в разрушении берега Пицундского полуострова. Свои выводы мы представили инженерам, которые должны разрабатывать меры для обуздания Акулы.
В погружениях «Южанки», кроме упоминавшихся, участвовали также Д. M. Дубман, Г. А. Орлова, Ю. В. Андреев, Ю. А. Будзинский, В. М. Пешков и представитель Грузинской академии наук А. Г. Кикнадзе. Работы подобного типа проведены в нашей стране впервые.
Если перевести достигнутое на язык науки, то впервые удалось провести наблюдения:
• за характером рельефа подводной террасы, материкового склона, подводных каньонов;
• за характером донных отложений и условиями их залеганий в условиях сложно расчлененного рельефа;
• за процессами подводного выветривания и формами гравитационного смещения осадочного материала.
Получены важные результаты по характеру рельефа и осадков кавказских каньонов до глубин 500 м.:
• на склоне повсеместно встречены уступы и обрывы, параллельные берегу;
• широко распространены плоскости отрыва оползневых масс, состоящие из галечника. Наиболее плотные породы в обнажениях выступают в виде карнизов, у их подножия формируются ниши сглаженных очертаний, в одну из таких ниш АППР смог зайти;
• береговая пляжевая галька прослеживается от берега до глубины 400 м и повсеместно залегает на сером песчаном грунте. В некоторых каньонах галька и валуны заилены и начинаются с глубин ниже выходов конгломератов. Против большинства каньонов до глубины 500 м. имеет место характерная последовательность смены грунта: от галечника до тонкого алеврита. Материал, подобный пляжевому, появляется в каньонах только на больших глубинах, очевидно, за счет донного выветривания конгломгратов и песчаников;
• основной вид перемещения грубого материала в большинстве каньонов – гравитационный. В результате образуются кучевые нагромождения, борозды скатывания, оползание отдельных камней, сальтирование (плоскости отрыва, «морщинистость ила»);
• большая скорость седиментации (затонувшие стволы деревьев, присыпанные илом, и т. д.);
• сборы донных отложений грунтовыми трубками и драгами с борта судов на участках каньонов носят чисто случайный характер.
Карты каньонов, составленные по эхолотной съемке, не передают всего своеобразия рельеф а и позволяют оконтурить лишь его наиболее крупные формы. Очевидно следующее:
• активность современного перехвата пляжевых наносов каньонами не подлежит сомнению;
• факты подводных наблюдений из аппарата свидетельствуют о продолжающемся активном развитии каньонов;
• подводные каньоны восточной части Черного моря являются одним из факторов, существенно нарушающем устойчивость берегов этой части моря.
Летом – осенью 1975 года Институт географии АН ГрузССР совместно с ВМФ на крупном подводном аппарате «Поиск-2» (судно обеспечения «Коммуна») обследовали Чорохский, Батумский и Потийский каньоны. В одном из погружений (Батумский каньон) аппарат вонзился в рыхлую массу илистого материала. Аппарат в течение 5 3 мин находился в плену. Вот как вспоминает об этом один из участников этого, чуть не оказавшегося роковым, погружения В. Меншиков: «Это было на глубине 467 м. Наблюдатели «Поиска-2» В. П. Зенкович, В. М. Пешков и я исследовали процессы переноса осадочного материала и образованные в результате этого прогресса формы донного рельефа. Следуя вдоль дна Батумского каньона, «Поиск-2», по–видимому, в результате неумелого маневра (для исследования узких каньонов такие большегабаритные аппараты, как «Поиск-2», видимо, не применимы) вонзился в рыхлую массу еще не слежавшегося илистого материала. В течение 53 мин. команда аппарата (3 чел.) пыталась освободиться из подводною плена путем смены дифферента с носа на корму и наоборот, путем его вибрации при работе движителями в нештатном режиме. Был отделен балласт. По продолжительности работы систем жизнеобеспечения аппарата оставалось 3 суток. Трое суток борьбы за жизнь! Масса переживаний. В. П. Зенкович предложил вести записи наблюдений и нарисовал картину: как воспримет научная общественность эту героическую и трагическую эпопею, вспомнил некоторые трагические истории из жизни естествоиспытателей (Нобиле и др.). И вдруг через 53 мин. подводного плена после длительной вибрации на глубомере появляются цифры 453, 450 и… всплытие! Снова солнце, гладь голубого Черного моря. Понеслись расспросы на тему: «Где вы были?»».
Этот случай не остановил отважных исследователей. После этого были погружения на глубину 1140 м. в Потийский каньон.
