Батискаф — это подводное судно для исследования глубоководных районов океана. В отличие от большинства других подводных судов, батискафы вертикально опускаются на глубину с помощью балласта, а затем поднимаются обратно на поверхность с помощью его сбрасывания. Батискафы обычно используют для научных исследований и изучения морского дна и глубинных обитателей. Благодаря особой конструкции, батискафы способны выдерживать экстремальное давление на глубине, с которым не способны справиться многие другие аппараты, в том числе подводные лодки.
Первые глубоководные погружения и создание батискафов
Первые концепции подводных погружений были предложены в 17 веке, когда люди начали экспериментировать с простыми погружениями, используя воздушные колокола и другие ранние формы подводных судов.
В 19 веке инженеры и изобретатели начали разрабатывать более сложные устройства для глубоководных погружений. В этот период были созданы первые ныряльные колпаки и дайвинг-скафандры, которые позволяли людям спускаться на глубины до 60 метров.
Начало 20 века было отмечено созданием первых настоящих подводных лодок. Но наиболее значимым прорывом в исследовании глубин океана стало появление батискафов в 1930-х годах. Это были первые устройства, способные достичь экстремальных глубин, недоступных для предыдущих технологий.
Однако истинный век глубоководных погружений начался в 1960-х годах с погружением батискафа «Триест» на глубину более 10 000 метров — в самую глубокую часть мирового океана, известную как Марианская впадина.
Современная концепция и дизайн батискафов в значительной степени обязаны работе французского морского инженера Огюста Пиккара. Вместе со своим сыном Жаком он создал батискаф, который получил название FNRS-2. Этот аппарат способен был спуститься на глубину до 1400 метров, что стало рекордом в 1934 году.
Как устроен батискаф
Раньше батискафы состояли из двух основных частей: небольшой кабины, которая предназначена для экипажа, и огромного «поплавка», заполненного бензином.
Кабина экипажа создана так, чтобы выдерживать огромное давление, которое увеличивается с глубиной. Давление на дне океана может достигать 1130 кг на квадратный сантиметр. Этого достаточно, чтобы раздавить обычные подводные лодки.
Поплавок же наполняли бензином, поскольку он легкодоступен, плавуч и, по сути, несжимаем. Несжимаемость бензина означает, что баки могут быть очень легко сконструированы, поскольку давление внутри и снаружи баков выравнивается.
Батискафы в их первоначальном виде использовали вплоть до 1980-х годов. Но в около 40 лет назад в глубоководных аппаратах смогли отказаться от громоздкого бензинового поплавка: положительную плавучесть стали создавать с помощью легкого, но прочного корпуса из современных материалов, а вместо бензина теперь используют синтактическу пену — пластиковый материл, заполненный газом.
Давление в Марианской впадине
Давление воды увеличивается примерно на 1 атмосферу каждые 10 метров глубины. Поэтому на глубине 10 000 метров давление составляет около 1000 атмосфер. Это эквивалентно весу 667 автомобилей, уложенных друг на друга и действующих на площадь в 1 м2.
Чем батискафы отличаются от подводных лодок и других аппаратов
Подводные лодки (подлодки, субмарины) включают широкий спектр судов, от военных подводных лодок до маленьких научных и туристических субмарин. Они используют балластные системы для контроля над погружением и всплыванием, а также обычно оснащены двигателями для передвижения под водой. Однако, в отличие от батискафов, подводные лодки обычно не способны достигать самых глубоких точек океана из-за ограничений по давлению.
Дистанционно управляемые подводные аппараты (ROV) — это беспилотные суда, которые управляются операторами на поверхности. Они могут быть оснащены камерами, манипуляторами, датчиками и другим оборудованием для проведения исследований и выполнения задач, таких как обслуживание подводных конструкций или обследование затонувших кораблей.
Автономные подводные аппараты (AUV) — это беспилотные суда, которые могут функционировать без прямого управления человека. Они обычно используются для проведения научных исследований и сбора данных, включая картографирование дна океана, исследование морской жизни и мониторинг изменений в морской среде.
Обитаемые глубоководные беспоплавковые аппараты (ГОА) формально нельзя называть батискафами, потому что в их конструкции вы не заметите выраженного поплавка. Как уже было сказано выше, сейчас вместо бензина используют более совершенную синтактическую пену. Так, российский аппарат «Мир» заполнен 8 м3 синтактической пены, а Deepsea Challenger заполнен ей на 70%. На последнем в 2012 году режиссер Джеймс Камерон опустился на дно Марианской впадины.
19 июня 2023 года в Атлантике пропал батискаф компании OceanGate для туров к обломкам «Титаника». Она подтвердила пропажу и заявила, что работает над спасением экипажа.
Тренды на рынке подводных аппаратов
- Улучшение материалов и конструкций. Технологии и материалы для создания батискафов и других глубоководных аппаратов постоянно совершенствуются. Например, для создания глубоководных аппаратов все чаще используются легкие и прочные материалы, такие как титан и специализированные пластики, которые могут выдерживать экстремальные давления на больших глубинах.
- Автономность. В последние годы наблюдается рост интереса к автономным подводным аппаратам (AUV), которые могут самостоятельно проводить исследования без непосредственного управления человеком. Это позволяет проводить более длительные исследования и изучать труднодоступные области океана.
- Глубина погружения. Современные батискафы и другие глубоководные аппараты способны достигать все более больших глубин. Например, в 2023 году был представлен новый подводный аппарат, способный достигать глубины до 11 000 метров, что превышает глубину Марианской впадины, самого глубокого места в мировом океане.
- Совмещение функций. Одним из новейших трендов является разработка аппаратов, которые могут выполнять различные функции, включая обследование, изучение и добычу ресурсов на больших глубинах.
- Снижение стоимости и увеличение доступности. Со временем стоимость глубоководных исследований снижается, что позволяет большему числу исследовательских групп и организаций проводить такие исследования. Это увеличивает научное понимание глубоководных экосистем и может способствовать развитию новых технологий и приложений.
Особенно заметно развитие рынка автономных подводных аппаратов. Ожидается, что к 2030 году мировой рынок таких устройств превысит отметку $5 млрд.