Текст книги "Глубина 11 тысяч метров. Солнце под водой"
Автор книги: Жак Пикар
сообщить о нарушении
Текущая страница: 31 (всего у книги 33 страниц)
ВАСП
Одним из наших основных океанографических приборов был так называемый ВАСП (сокращенное английское название специального анализатора воды), который автоматически каждые две секунды регистрировал температуру воды, соленость, скорость звука в воде для данной точки и глубину мезоскафа. Теоретически за тридцать с половиной дней это устройство обеспечивало около четырех миллионов океанографических измерений, являющихся функцией глубины и времени суток. (На самом деле следует вычесть небольшой процент на время, необходимое для смены магнитной ленты, и на дефекты самой ленты.) Собранные данные обрабатываются вычислительной машиной, которая выдает желаемые кривые, характеризующие, в частности, динамику температур в зависимости от глубины, скорость звука в зависимости от солености, от глубины и от температуры.
Проникновение света в толщу воды
Вся жизнь в океане зависит от фитопланктона, а он существует всецело за счет солнечного света, проникающего в верхние слои водной толщи. Вот почему свет играет важнейшую роль при изучении продуктивности моря и возможных колебаний этой продуктивности. Еще в 1957 году на борту «Триеста» с участием профессора Нильса Ерлова мы замеряли проникновение голубого излучения (0,481 микрона) около Капри, где вода особенно прозрачна. В измерителе подводной освещенности «Бена Франклина» был установлен фотоумножитель высокой чувствительности. Показания этого прибора после их обработки вычислительной машиной позволят судить о степени освещенности и распространении света в воде на огромных исследованных площадях. Снова мы видим преимущества долгого дрейфа перед единичными местными замерами: ошибки измерения и местные отклонения уже не играют такой роли, получаются надежные средние данные для всего района.
Выше говорилось, что на глубине 600 метров мы еще улавливали невооруженным глазом какое-то количество дневного света, хотя его интенсивность составляла миллиардные доли поверхностного.
Измерения гравитации
Хорошо известно, какое значение геологи придают измерениям земного тяготения. На суше такие измерения можно производить с достаточной точностью почти повсеместно, но ведь больше трех четвертей земного шара покрыто океаном, а измерения с поверхности – дело чрезвычайно сложное. Правда, есть надежно стабилизируемые устройства, которые при известных условиях позволяют и на море измерять гравитацию, однако стабильность мезоскафа, естественно, особенно располагала к тому, чтобы провести такие замеры в открытом океане. Между первой и второй мировыми войнами много измерений произвел на обычной подводной лодке профессор Венинг Мейнерс, но он встречался с большими трудностями, потому что такая лодка для стабилизации по глубине должна прибегать к двигателям или насосам и возникает вибрация, мешающая точно измерять гравитацию. На «Триесте» в 1957 году вместе с профессором Стефано Дичеглие мы получили всего один точный замер (прибором Уордена), когда батискаф покоился на грунте.
На «Бене Франклине» мы рассчитывали производить замеры гравитации по нескольку часов, даже по нескольку суток кряду. Мезоскаф и впрямь оказался исключительно подходящим аппаратом для таких измерений. За время дрейфа мы в тридцати случаях включали гравиметр на один-два часа, что дало радиус охвата 90 километров. Никаких особых гравиметрических аномалий не отмечено, и самописцы смогли фиксировать даже эффект влияния внутренних волн.
Измерение магнитного поля Земли
Не менее важны для геолога аномалии магнитного поля. Между прочим, именно измерение таких аномалий с применением вычислительной машины позволило несколько лет назад открыть много этрусских погребений к северу от Рима.
В нашей экспедиции работал протонный магнитометр на шестидесятиметровом шнуре, укрепленном на мостике. Прибор был подвешен к стеклянному поплавку достаточно далеко от стального корпуса мезоскафа, чтобы исключить действие его остаточного магнетизма. К сожалению, наш прибор, хотя и хорошо показал себя в предварительных погружениях, быстро вышел из строя. Он проработал всего два часа на дистанции 7–8 километров.
Фотографии дна
ВМС оснастили также мезоскаф 35-мм и 70-мм автоматическими стереокамерами. Они помещались снаружи, а управлялись изнутри. Понятно, камеры были спарены с электронными вспышками. Всего было сделано 848 снимков дна в пяти местах, где мезоскаф за время дрейфа спускался на грунт. Анализ этих фотографий вместе с другими данными позволяет точно определить скорость дрейфа «Бена Франклина» в указанных случаях. Он позволяет также проследить детали донного покрова.
Акустические измерения
Пожалуй, акустическая часть нашего снаряжения была наиболее сильной. Снаружи мезоскафа помещалось шестнадцать различных акустических приборов. Четыре – приемопередатчики четырех телефонов; два – приемопередатчики фатометров; три – в системе слежения и пеленгации; два прибора обеспечивали безопасность подводной навигации, предупреждая нас о препятствиях; наконец, пять приборов предназначались исключительно для акустических измерений – обнаружение и запись звуков в море (естественных и искусственных), установление источников подводного эха (например, от глубинных рассеивающих слоев), исследование характера грунта и подстилающих пород. Сейчас еще рано говорить о точных данных, но во всяком случае наш сонар прощупал 5,5 километра морского дна; кроме того, 1100 взрывов, произведенных «Линчем» и «Приватиром», были зарегистрированы и анализированы «Беном Франклином».
Записи на магнитолентах можно просмотреть на осциллоскопе, делая фотографии с его экрана. На этих снимках, как правило, отчетливо видно ударную волну, за которой тотчас следует мощная «аномалия», вызванная пузырьками воздуха и газа от взрыва. Хорошо видно отраженное дном эхо, причем оно зависит от характера поверхностных отложений и подстилающих глубинных слоев земной коры. Когда звуковые волны возвращаются к поверхности, она опять-таки дает видимое эхо, а если они на своем пути пересекли зону дисперсии (глубинный рассеивающий слой), то и эта зона четко просматривается. В нашем дрейфе не было обнаружено ярко выраженных глубинных рассеивающих слоев, но последующий анализ фотографий позволил выделить один, правда не очень значительный. Знай мы об этом своевременно, мы более тщательно рассмотрели бы его. Этот слой находился примерно посередине между дном и поверхностью.
Характер грунта тоже был предметом акустического изучения. По виду эхограммы можно в какой-то мере судить о строении океанского дна, поэтому Кен Хэг тщательно измерял поглощение акустической энергии грунтом. В нескольких метрах над дном подводная лодка регистрирует ударную волну, затем и отраженную энергию, когда волна возвращается к поверхности. Разность этих двух величин дает нам величину энергии, поглощенной грунтом. Естественно, степень поглощения неодинакова для песчаного, илистого и скального грунта.
Ловушка для живого планктона
В главе 54 я рассказал, как мы этой ловушкой поймали сальпу. В данном случае сальпа специально не изучалась, ловушка использовалась чисто экспериментально. Ее нетрудно усовершенствовать, и она, несомненно, себя оправдает.
Измерения хлорофилла и минерального состава воды
Уолтер Иген из «Граммена» разработал описанный выше прибор для этих измерений. Были сделаны сотни замеров на разных глубинах, получена надежная и точная информация, при этом сколько-нибудь заметных аномалий не зарегистрировано.
Программа НАСА
Нетрудно понять, почему НАСА так живо заинтересовалось «Беном Франклином» и экспедицией «Гольфстрим». В полете на Марс, даже «просто» на космических лабораториях, вращающихся вокруг Земли несколько месяцев или лет, возникнут проблемы, похожие на те, с которыми столкнулись мы, готовя нашу экспедицию. Поэтому НАСА разработало подробную программу своего участия. Группа НАСА вместе с «Грамменом» подготовила серию исследований; здесь мы рассмотрим основные итоги по каждому из них.
Сон
НАСА разработало чрезвычайно легкий и сравнительно удобный шлем, который позволяет укреплять на голове губчатые электроды, даже когда человек спит. В итоге можно получить в магнитозаписи непрерывную энцефалограмму. Регистрируя мозговое излучение, записи дают возможность следить за движениями глаз, за разными стадиями сна и даже за сновидениями. Специалисты выделяют шесть стадий в состоянии спящего: нулевая стадия – бодрствование; стадии 1–4 – все более глубокий сон; стадия 5 – сновидения. Когда человек бодрствует, излучение нерегулярное, с малой амплитудой и сравнительно высокой частотой; на стадии 4 амплитуда велика, а частота намного ниже. Легко определить, если испытуемый перед сном читал книгу, а при более пристальном рассмотрении записи можно даже узнать, какая это была книга, потому что график отражает движение глаз по строчкам и абзацам. Один из членов экспедиции каждую третью ночь надевал шлем такой конструкции. Вот некоторые из полученных результатов.
В среднем, притом независимо от количества часов, проведенных на койке, испытуемый вплоть до двадцать первого дня спал все больше и больше (от пяти до девяти с половиной часов), а затем до конца экспедиции все меньше и меньше (от девяти с половиной часов до шести с половиной).
До десятого дня он засыпал быстро, в среднем за семь-восемь минут, притом быстрее, чем в любой из дней, предшествовавших старту. Начиная с четырнадцатого дня он засыпал уже медленнее, на двадцать третий день – через час и десять минут.
В первые три дня стадия 4 – глубокий сон – достигалась быстрее, чем перед стартом. Начиная с пятого дня становилось все труднее достичь этой стадии. На семнадцатый день ему потребовалось для этого семь часов. Дальше сон постепенно улучшался, но все же уходило больше часа на то, чтобы достичь стадии 4.
Сновидений во второй половине дрейфа было больше, чем в первой.
В одну из последних ночей на борту испытуемый спал восемь часов, все время переходя от стадии 1 к стадии 3, даже 4 и обратно. Другими словами, сон был плохой, а сам испытуемый этого не подозревал, доложил, что хорошо выспался.
В дополнение к точным измерениям электроэнцефалографом личные записи и ответы на составленные заранее вопросники показывают, что пять членов экипажа засыпали легко, однако на двадцать второй день дрейфа положение изменилось. Правда, потом сон опять наладился и к концу экспедиции достиг нормального уровня.
Шестой участник с трудом засыпал первые две недели, а потом с каждым днем стал засыпать все легче.
Социометрия
В какой мере участники экспедиции расположены к уединению? Или, наоборот, к общению? Стремятся создавать группы из двух человек? Из трех? Предпочитают ли они есть в одиночку или в компании? Есть ли заметные отклонения в этих тенденциях в начале и в конце экспедиции?
В месячном дрейфе это, пожалуй, не играет решающей роли, но может стать очень важным для людей, летящих на космическом корабле год и больше. Нами получены кое-какие данные, но они еще не систематизированы. В частности, предстоит завершить анализ 65 тысяч фотографий, сделанных автоматическими камерами.
Предполагали, что члены экипажа будут есть по двое. Соответственно пайки были упакованы на двоих. И так же были расписаны часы отдыха и вахты.
Одна пара участников до десятого дня чаще всего ела вместе, потом, наоборот, порознь. Члены второй пары предпочитали есть порознь, после первой недели эта тенденция стала не такой выраженной, но снова усилилась под конец дрейфа. Наконец, третья пара чаще всего ела вместе, но со временем возрастала склонность есть порознь. Похоже, что стремление уединиться усиливалось в ходе экспедиции.
Анализ рефлексов
В главе 26 я упоминал о тестах для определения рефлексов. По правде говоря, никаких выдающихся результатов мы не получили. Данные по трем наиболее существенным категориям показывают сперва определенный прогресс, затем некоторый спад с девятого по одиннадцатый день, дальше опять начался подъем, и в последние девять дней дрейфа уровень оставался постоянным. Другие данные говорят об относительной стабильности в первые одиннадцать дней, на двенадцатый день был отмечен «катастрофический» спад, который затем до конца экспедиции постепенно выравнивался. Данные по третьей категории держатся на среднем уровне с регулярными отклонениями в ту и другую сторону.
Поведение и настроение
Психологи пытались также оценивать наше настроение – хорошее и плохое. У одного из членов экипажа настроение в первые пять дней с высшего индекса 2 спустилось до 1, а к концу экспедиции понизилось еще больше. У другого настроение упало с индекса 1 с небольшим в начале дрейфа почти до нуля на тринадцатый день, потом медленно поднялось до 0,5. Третий постепенно съехал с индекса 2 на индекс 1. Настроение двух других участников почти все время держалось на одном уровне (1 и 1,5). Для шестого участника данных нет.
Что бы ни говорили эти цифры, к которым, на мой взгляд, стоит относиться осторожно, на самом деле с первого до последнего дня экспедиции на борту почти все время царило хорошее настроение. Вместе с тем интересно отметить, что в среднем число совместных трапез поначалу уменьшалось, а потом стало увеличиваться и достигло максимума к тринадцатому дню – как раз когда упал до минимума индекс настроения. Кстати, электронные приборы показали, что и уровень рефлексов был выше всего на тринадцатый день. Следствие обособления? Самозащиты?
Знакомясь с дневниками членов экспедиции, видишь, что в четырнадцати (из двадцати трех) записей на эту тему сказано «чувствую себя хорошо», в девяти – «удовлетворительно» или «сносно».
Технический надзор
Подразумевается надзор, уход за оборудованием и ремонт. Контроль на борту производился по пятидесяти четырем пунктам: снятие показаний вольтметров, проверка кабельных и других вводов, проверка давления воздуха, состояния воды и так далее. Двадцать шесть пунктов были предусмотрены, двадцать восемь вовсе не предусматривались, а возникли в связи с ремонтом электрооборудования и дезинфекцией.
Всего было выполнено 1355 операций, в среднем 43 в день.
На них ежедневно уходило от 14 до 20 процентов наличной физической энергии. 1312 операций относились к разряду предусмотренных и быстро стали привычными, 45 не предусматривались, а между тем от надлежащего их выполнения во многом зависел успех экспедиции. К тому же 96 процентов непредусмотренных операций по уходу и ремонту выполнялись двумя членами экипажа, поэтому их вклад в функционирование «Бена Франклина» заслуживает особой оценки.
Приведенные цифры показывают, как важно в такой экспедиции иметь на борту «мастера на все руки» и полный набор инструментов.
Обитаемость
Понятие «обитаемость» включает точные данные по уже затронутым вопросам (температура, питание), а также психологические факторы, значение которых «Граммен» и НАСА определяли по своим критериям. В частности, учитывалось количество «жалоб», внесенных членами экипажа в судовой журнал и в ежедневно заполняемые вопросники.
Среди жалоб следует различать сделанные по своему почину и в ответ на вопросы. По содержанию жалобы можно собрать в двенадцать групп, которые представлены и в ответах (десять), и в жалобах по своему почину (две). По пяти пунктам вопросников жалобы были развернуты добровольным комментарием.
Претензии, служащие ответом на конкретные вопросы, разделяются таким образом:
Количество Содержание
42 сообщение с поверхностью и берегом
25 питание
24 сидения в «кают-компании»
23 одежда
20 стол в «кают-компании»
20 постель
22 температура внутри мезоскафа
19 доступность нужного снаряжения
15 горячая вода (недостаточно горяча)
12 тесная «кухня»
Жалобы по своему почину:
Количество Содержание
14 сообщение с поверхностью
3 питание
2 одежда
2 постель
5 температура
5 организация нашей программы
4 шум
Динамика претензий в ответ на вопросы:
К питанию: 3 претензии – на восьмой день, по 4 – на пятнадцатый и двадцать четвертый день, 5– на двадцать девятый день.
К одежде: 2 – на восьмой день, 4 – на пятнадцатый день, по 5 – на двадцать второй, двадцать четвертый и двадцать девятый день.
К постели: 4 – на восьмой день, по 3 – на пятнадцатый, двадцать второй и двадцать четвертый день, 4 – на двадцать девятый день.
К тесноте и возможностям для уединения: 1 – на восьмой день, 4 – на пятнадцатый день, 1 – на двадцать второй день, 2 – на двадцать четвертый день, 3 – на двадцать девятый день.
По-моему, эти цифры трудно истолковать объективно. В среднем количество жалоб со временем возрастало, не считая некоторых исключений. Но так как речь идет в основном об ответах на вопросы, очевидно, что форма вопроса сильно влияла на ответы.
Микробиология на борту
Здесь речь уже пойдет о совсем другой области, которая допускает любую желаемую степень точности. Количество бацилл и микробов, их род и динамика – для всего этого есть проверенные критерии, известны трудности и опасности и нет психологической и психической проблемы интерпретации, допускающей разные толкования.
НАСА особенно интересовалось вопросом микробиологии по вполне понятным причинам: что ждет экипаж космического корабля в полете? Как быть в случае эпидемии? Программа одного из полетов в район Марса рассчитана примерно на четыреста дней. Если на полпути, то есть около Марса, на борту возникнет серьезная эпидемия, экипажу придется «терпеть» по меньшей мере полгода до возвращения на Землю. Ради выяснения таких вопросов для НАСА был полный смысл финансировать не только экспедицию «Гольфстрим», но и само строительство мезоскафа, даже если бы «Граммен» не взял это на себя.
Было выделено пять основных объектов контроля: человек, среда, питьевая вода, пища и одежда.
Человек.Каждые три дня брались пробы с семи различных участков тела. Обнаружено и опознано тринадцать видов микроорганизмов; культивировано 943 колонии. Наблюдалось сокращение флоры во времени – иначе говоря, уменьшение числа видов. Для всего тела – с 14 видов во время первой проверки (в первый день дрейфа) до 11 видов на двадцать восьмой день; для ушей и носоглотки – с 9 в первый день до 8 на двадцать восьмой день. Правда, эволюция нерегулярная, с частыми скачками, но общая тенденция все же очевидна.
Другая явная тенденция – сокращение числа так называемых грамположительных организмов и почти такое же увеличение числа грамотрицательных. [85]85
Грамположительные и грамотрицательные микроорганизмы – это такие микроорганизмы, которые соответственно окрашиваются или не окрашиваются биологическими красителями, что служит важным признаком для определения бактерий.
[Закрыть]До начала экспедиции и после нее обе категории развивались относительно пропорционально. Следует добавить, что применявшиеся гермициды действовали на них по-разному. В частности, гермицидное мыло, непосредственно воздействующее на кожу, почти не влияло на слизь носоглотки. Для более продолжительных экспедиций микробиологам стоит подумать о намеренном внесении в среду грамположительных микроорганизмов, чтобы «поддерживать баланс».
Назову бактерии, представляющие интерес с медицинской точки зрения: Staphylococcus beta hemolytic aureus. – Один член экипажа весь дрейф был заражен этим микробом, но другим постоянное заражение не передалось. Streptococcus beta hemolytic. – Обнаружен у пяти членов экипажа, тех самых, которые в начале дрейфа страдали насморком. Шестой не заразился, зато у него была колония Streptococcus alba. Bacterium anitratum. – Обнаружена в воздухе на пятый день дрейфа, хотя, вероятно, развилась еще раньше на коже членов экипажа. До экспедиции этот микроорганизм не был у нас обнаружен, зато к четырнадцатому дню дрейфа широко распространился, однако заметных неудобств не причинял. Pseudomonas. – В больницах считается опасным, даже опаснее, чем Staphylococcus aureus. Обнаружен на нескольких участниках дрейфа до старта и быстро распространился по всему мезоскафу, в питьевой воде, на посуде, на теле членов экипажа. Не причинял никакого явного вреда, однако представлял серьезную потенциальную опасность, которая могла стать актуальной, например, при открытых ранениях. Proteus. – Патогенный организм, воздействующий, в частности, на кожу. В нашем случае был перенесен с одного из членов экипажа на стенки душевой, а оттуда – на всех прочих участников.
Предварительные результаты позволяют сделать два существенных вывода: во-первых, за тридцать дней экипаж перенес различные микробиологические «атаки»; во-вторых, единая среда за тридцать дней не смогла полностью унифицировать флору на шести членах экипажа, у каждого из них сохранились свои микробиологические характеристики.
Среда.Пятнадцать участков помещения подвергались регулярному контролю: пол носовой полусферы, пол камбуза, обе стенки носовой полусферы, важнейшие столы и так далее.
Перед стартом внутри мезоскафа были произведены тщательная уборка и частичная дезинфекция. Во время плавания ежедневно дезинфицировались столы и, конечно же, раковина на камбузе. Кроме того, на седьмой, четырнадцатый и двадцать первый день экспедиции все жилые отсеки подвергались тщательной уборке и дезинфекции.
Столы и гладкие поверхности поддерживались в удовлетворительном состоянии. Пробы показывают, что на старте приходилось на квадратный дюйм примерно по 10 колоний; за первые пятнадцать дней эта цифра заметно понизилась, потом стала медленно расти и в последние дни совсем стабилизировалась на уровне 10.
Гораздо сильнее вариация для внутренних стен мезоскафа. Ноль на старте, 20 колоний на квадратный дюйм на пятый день, 7–8 – на восьмой день, 70 – на одиннадцатый день, 10–12 – на четырнадцатый, опять 70 – на семнадцатый день. На двадцать первый – практически ничего, и снова прирост на двадцать седьмой день.
Естественно, больше всего колоний на единицу площади развивалось на полу. На старте —12 колоний на квадратный дюйм, на семнадцатый день —170, затем некоторое уменьшение и опять прирост – до 200 колоний на квадратный дюйм на двадцать четвертый день. Под конец экспедиции средняя цифра снова понизилась: около 110 колоний на двадцать седьмой день.
В данном случае речь шла преимущественно о грамположительных бактериях, но число грамотрицательных тоже возросло. Особо следует упомянуть Aero-bacters, Proteus и Pseudomonas.
Было определено двенадцать видов, «культивировано» 250 колоний.
Здесь тоже можно сделать два существенных вывода. Во-первых, по ходу экспедиции микрофлора среды и микрофлора на людях становились все более схожими. Во-вторых, систематические уборки снижали бактериологический уровень, но вскоре после дезинфекции он опять возрастал.
Питьевая вода.О положении с питьевой водой уже говорилось в тексте. Холодная вода, подвергнутая дезинфекции, с пятого дня превратилась в питательный бульон для двенадцати видов бактерий, в том числе для грозной Pseudomonas и даже для некоторых колиморфных бацилл. [86]86
Колиморфные бациллы. Одноклеточные животные Эшерихтия колли вызывают дизентерию. Существуют похожие на них (колиморфные) виды. В обычных условиях безвредны.
[Закрыть]В принципе холодная вода была обработана так же, как в построенном «Грамменом» лунном модуле, но материал и системы на модуле не те, что на «Бене Франклине». Далее, мы не поддерживали содержание йода в воде на уровне 7,5 миллионных, так что эта цифра довольно быстро упала до нуля; тем не менее вода сохраняла неприятный привкус.
Очевидно, для новой продолжительной экспедиции нужно заново рассмотреть проблему воды. Похоже, наилучший результат дает стерилизация подогревом. Хлорирование или йодирование, делающее воду совсем асептической, придает ей неприятный вкус. А когда большую часть пищи приходится «восстанавливать» водой, вопрос ее вкуса приобретает особенно большое значение.
Перед стартом, во время дрейфа и после экспедиции, смотря по обстоятельствам, на борту проводились и другие биологические тесты. Предметом пристального наблюдения были одежда и пища; были приняты особые меры для изоляции постельного и прочего белья – его помещали в герметичные пластиковые мешки с дезинфицирующими веществами.
В целом результат профилактики можно признать удовлетворительным, поскольку на борту не отмечено никаких серьезных болезней. Почти все переболели насморком, но он продлился всего сорок восемь часов.
Вместе с тем получено достаточно данных о поведении бактерий в мезоскафе, чтобы понять, что новой экспедиции такого рода должно предшествовать дополнительное тщательное исследование со строжайшими мерами предосторожности. Особенно если экспедиция будет рассчитана на более долгий срок.
