Русская Википедия:Мир (глубоководные аппараты)
Шаблон:Значения Шаблон:Глубоководный аппарат
«Мир» — два советских и российских научно-исследовательских глубоководных обитаемых аппарата для океанологических исследований и спасательных работ. Аппараты имеют глубину погружения свыше 6 км.
В настоящее время аппарат «Мир-1» находится в качестве экспоната в калининградском Музее Мирового океана, а «Мир-2» — на базе Института океанологии в Калининграде, откуда после завершения строительства нового корпуса Института океанологии на Нахимовском проспекте в Москве планируется перевезти в создаваемый там музей института.
Общие сведения о проекте
Техническое задание на создание аппаратов было подготовлено заведующим Отделом глубоководных обитаемых аппаратов Института океанологии АН СССР, руководителем проекта И. Е. Михальцевым[1][2]. Основные идеи по конструкции аппарата, устройству его отдельных систем, узлов, элементов, по комплектованию научного и навигационного оборудования принадлежат И. Е. Михальцеву, его заместителю А. М. Сагалевичу и главному инженеру проекта от финской судостроительной компании Саули Руохонену, возглавлявшему группу финских инженеров и техников, принимавших участие в строительстве аппаратов[3].
Базовый корабль, научно-исследовательское судно «Академик Мстислав Келдыш» построено в 1981 году на финской верфи Шаблон:Iw в городе Раума. С 1982 года использовалось как судно обеспечения подводных обитаемых аппаратов «Пайсис-VII» и «Пайсис-XI». В августе — октябре 1987 года было переоборудовано в судно обеспечения для двух обитаемых подводных аппаратов «Мир»[3]. Глубоководные аппараты изготовлены в 1987 году финской компанией Шаблон:Iw, причём контракт на создание аппаратов был подписан 16 мая 1985 года, а приёмо-сдаточный акт — 17 декабря 1987 года[3], после успешных испытательных погружений в Ботническом заливе и в Атлантическом океане на максимальную глубину 6170 м («Мир-1») и на глубину 6120 м («Мир-2»)[1][3]. Так был создан уникальный глубоководный исследовательский комплекс, объединяющий судно и два аппарата «Мир», оснащённый навигационным оборудованием и научными приборами для проведения широкого комплекса океанологических исследований.
Как судно «Академик Мстислав Келдыш», так и подводные аппараты находились под управлением Института океанологии имени П. П. Ширшова РАН. В настоящее время принадлежат Минобрнауке.
Большое значение для научных исследований имеет рабочая глубина погружения «Миров» — 6000 м, благодаря чему эти аппараты могут достигать глубин, на которых расположено 98,5 % дна Мирового океана.
История создания
История «Миров» берёт начало в 1970 году, когда И. Е. Михальцев сформулировал концепцию незаменимости в новой незнакомой обстановке человека-исследователя, по сравнению с оператором любых программируемых роботов-аппаратов[1]. Работая в должности заведующего Отделом глубоководных обитаемых аппаратов Института океанологии АН СССР, он являлся автором технических заданий и руководителем работ по созданию и испытаниям обитаемых исследовательских аппаратов «Пайсис» с глубиной погружения до 2000 м (1970—1976) и обитаемых аппаратов «Мир» — до 6000 м (1979—1987)[2], убедив руководство Академии наук в необходимости выделения средств на постройку одного глубоководного аппарата[1].
Первые попытки заказать подводные аппараты были неудачны: совместная работа с канадской фирмой в 1980 году столкнулась с рядом технических проблем — не удалось создать камеру для экипажа, выдерживающую 600 бар, из титана, и прежде всего политических препятствий: США видели в подобном заказе нарушение КОКОМ договора о запрете экспорта в СССР передовых технологий. В 1982 году Академия наук СССР предложила заказ трём другим возможным изготовителям. Когда шведские и французские предприятия отказались от предложения, осталась фирма «Шаблон:Iw» со своим дочерним предприятием «Rauma-Repola Oceanics» — Финляндия не подписывала договор о запрете экспорта в СССР передовых технологий. Мирный договор запрещал владение подводными лодками и их строительство, но этот параграф касался только военной техники, а заказанные аппараты были научно-исследовательскими. По свидетельству Пекки Лакселлы, тогдашнего руководителя финской компании, разрешение на экспорт в СССР было получено лишь потому, что чиновники КОКОМ не верили, что из подобной затеи что-либо получится. Когда же стало ясно, что инженерные проблемы решены, то поднялся шум по поводу того, как такие технологии могут быть проданы в СССР, и Лакселле пришлось несколько раз посещать Пентагон[4].
Дипломатический кризис с участием США
Генеральное посольство США в Хельсинки знало о ходе работ над глубоководными камерами на «Rauma-Repola» с самого начала. В 2003 году бывший генеральный директор «Rauma-Repola» Тауно Матомяки говорил:
Шаблон:Начало цитаты У них была всё-таки технически безграмотная группа, которая не смогла оценить проект правильно. Проект дали продолжить — американцы были абсолютно уверены, что отливка сферы из стали не удастся. Все предыдущие сферы сваривали из титана. <…> Мы создали предприятие «Rauma-Repola Oceanics» только затем, чтобы пожертвовать этим дочерним предприятием, и не ставить под удар всю компанию, если дело пойдёт плохо. Шаблон:Конец цитаты
Так и произошло. Дочернее предприятие было создано в 1983 году, и ликвидировано вскоре после создания «Миров» в 1987 году. Получив широкую известность, фирма «Rauma-Repola» не получила ожидаемых заказов. ЦРУ и Пентагон настояли на том, что все предприятия, которые не придерживаются американских рекомендаций, подлежат банкротству без исключения[5].
США пытались тайно препятствовать экспорту уже готовых аппаратов в СССР. ЦРУ подозревало, что аппараты могут использоваться в территориальных водах США для разведки[5].
Президент Финляндии Мауно Койвисто в воспоминаниях рассказывает, что посольство США заявило угрожающе, что финские фирмы могут не получить разрешения на десятки лицензий, если СССР получит аппараты. Тогдашний вице-президент Джордж Буш написал Койвисто письмо, в котором он сообщил о подозрениях в том, что деятельность «Rauma-Repola» создаёт угрозу мировой безопасности. В своём ответе Койвисто заявил, что в соответствии с законами страны у него нет возможности вмешиваться в дела частной компании, если она не нарушает законов. Дополнительно он подчеркнул, что торговля с СССР отслеживается особенно тщательно.
Под давлением ЦРУ и Пентагона «Rauma-Repola», которая являлась тогда шестым по величине концерном Финляндии с 18 тысячами человек штата, была вынуждена отказаться от создания глубоководных аппаратов и многообещающего развития морских технологий. Например, одним из заброшенных проектов была разработка топливных элементов. Фирма также отказалась от изготовления нефтяных платформ и сейчас занимается в основном тем же, чем занималась при своём образовании в начале 1950-х годов — деревопереработкой; её дело в области металлообработки продолжает концерн Metso[5][6].
Проектирование и изготовление
Основным и проблемным местом в батискафе является гондола, закреплённая на поплавке. В отличие от воздушного шара, она может быть легче воды, но на практике у глубоководных аппаратов должны быть очень толстые стенки, и совсем без поплавка ни один батискаф не обходится. У «Триеста» поплавок очень большой, заполнен бензином, который может вытечь; у «Миров» же поплавок имеет объём 8 м³, он твёрдый и тем самым формирует обтекаемый корпус, который невозможно «потерять».
Изготовление сфер аппаратов, выдерживающих высокое давление, было заслугой инженеров фирмы «Rauma-Repola» и применения новой технологии. Это удалось благодаря упорной работе всей конструкторской группы и высокому уровню металлургии. Фирма подписала договор до того, как стала известна окончательная технология, и взяла на себя риск как с технической, так и с торговой точки зрения. На технологию обработки был заявлен, но ещё не утверждён немецкий патент[5][7].
Двухметровые сферы экипажа для глубоководных аппаратов должны быть максимально лёгкими, чтобы плотность всего аппарата была близка к плотности воды. Тогда аппаратом можно управлять автономно на любой глубине. На практике это означает, что сфера должна быть сделана из особенно прочного и лёгкого металла. Титан хорош своей низкой плотностью, но его прочность на излом всё же меньше, чем у стали. Поэтому титановые стенки должны быть в два раза толще стальных. Титан также нельзя отлить такими крупными частями, чтобы собрать сферу без применения сварки[5].
«Rauma-Repola» сразу пошла по пути создания стальной сферы — у фирмы было подходящие литейное оборудование на предприятии «Lokomo». В качестве материала была выбрана марагеновая сталь (мараген), разработанная в 1960-х годах на флоте США, чьё соотношение «прочность/плотность» на 10 % лучше, чем у титана. Сплав содержит почти треть кобальта, добавки никеля, хрома и титана. Доля титана оказывает решающее значение на ударную вязкость. Подобная сталь обычно используется для создания валов транспортных средств[5].
Высоколегированная сталь плохо подходит для литья, но, подбирая соотношение компонентов и применив вакуумный конвертер, фирма «Lokomo» смогла отлить полусферы.
Руководитель работ по созданию «Миров» профессор Михальцев вспоминал:
Шаблон:Начало цитаты Все мои пункты финны, которых я нашёл из-за стали, выполнили. Дело в том, что все аппараты делают из титана, а «Миры» сделаны из мартенситовой, сильно легированной стали с 18 % никеля. Мне повезло, что я нашёл финскую фирму «Локомо». В чём ценность этой стали. Титан, лучший сплав, имеет предел текучести — около 70 кг на квадратный миллиметр, а у этой стали — 150. Это была находка[1]. Шаблон:Конец цитаты
При отливке болванок-полусфер в них всё же остаются пузырьки с внутренней стороны, снижающие прочность. Внутренняя поверхность — самое слабое место в сфере, подверженной внешнему сжатию, откуда и начинается трещина. Для плановых глубин в 6 км критическая величина пузырька, с которого может развиться трещина в стали, — около 2 мм. Конструкторская группа в «Rauma-Repola» решила эту проблему следующим образом: полусферу отлили значительно толще и лишний материал с внутренней стороны удалили механически. Отливка имела толщину стенки 200 мм, которую уменьшили до 40 мм, болванка потеряла 70 % массы. При этом поверхность, оставшаяся после обработки, состояла из самой прочной и плотной части отливки[5].
Этот же принцип удаления «лишнего» использовали при изготовлении в 2012 году батискафа «Deepsea Challenger».
Соединив две полусферы болтами, полностью избежали сварки и связанных с ней проблем воздействия нагрева на прочность.
Американский запрет на экспорт не смог препятствовать изготовлению аппаратов, но различные препятствия и лишние расходы проекту он принёс. Например, электроника аппаратов была разработана и создана фирмой «Hollming», хотя её можно было купить в готовом виде за рубежом[5]. Синтетическая пена для компенсации массы аккумуляторов была произведена в Финляндии на «Exel Oyj», так как «3M» отказался поставлять свою продукцию, прямо ссылаясь на эмбарго. В отличие от поплавков батискафов, например, заполненного бензином поплавка «Триеста», пена меньше сжимается и отсутствует риск утечки. Выдерживающая давление на глубине 6 км синтактическая пена состоит из полых стеклянных шариков диаметром 0,3 мм, связанных эпоксидной смолой. На аппарат «Мир» ушло 8 м³ пены[5].
В 2004 году оба аппарата прошли полную переборку и испытания в Крыловском государственном научном центре глубокой сферы (основной части «Миров»)[8].
Сделка
Проект «Миров» стоимостью в 200 млн финских марок был выгодной сделкой как для изготовителя, так и для заказчика, и удался более, чем могли предположить. Проект не привлекал внимания средств массовой информации и практически сохранялся в тайне вплоть до сдачи готовых аппаратов заказчику. Только после этого «Rauma-Repola» обнародовала технические данные. Репутация фирмы как изготовителя «Миров» и сейчасШаблон:Когда на высоте. По сведениям Тауно Матомяки, международные концерны заинтересованы в глубоководных аппаратах, способных погружаться на 12 км. Построить такой аппарат технически возможно, политически — нет. Его можно купить, но проблематично продать: США после прокола с «Мирами» тщательно следят за этой областью, и все американские глубоководные аппараты принадлежат военному ведомству[5].
Это предсказание отчасти разрушил Джеймс Камерон, построив в 2012 году первый частный батискаф «Deepsea Challenger», хотя и проведя работы в тайне в Австралии.
Конструкция
Корпус
Сферическая гондола аппаратов диаметром 2,1 м изготовлена из мартенситной, высоколегированной стали, с 18 % никеля[1]. Сплав имеет предел текучести 150 кг на мм²[1] (у титана — около 79 кг/мм²). Производитель: финская фирма «Lokomo», входящая в состав концерна «Rauma-Repola».
Источник питания
Никель-кадмиевые аккумуляторы 100 кВт·ч.
Размещение экипажа
Экипаж аппаратов «Мир» состоит из трёх человек: пилота, инженера и учёного-наблюдателя. Наблюдатель и инженер лежат на боковых банкетках, пилот сидит или стоит на коленях в нише перед приборной доской.
Система спасения
Уникальная система аварийного спасения у аппарата состоит из синтактикового буя, выпускаемого экипажем, с прикреплённым к нему кевларовым тросом длиной 7000 м, по которому опускают половину сцепки (примерно такую же, как железнодорожная автосцепка). Она доходит до аппарата, затем происходит автоматическая сцепка и аппарат поднимают на длинном силовом тросе[1] длиной 6500 м с усилием на разрыв около 10 т.
Кроме того, предусмотрено аварийное всплытие после сбрасывания аккумуляторной батареи с подъёмом на поверхность и аварийным открытием входного люка для доступа кислорода.
Система жизнеобеспечения позволяет экипажу дышать внутри сферы в аварийном режиме трое суток.
Экспедиции
Использование в кино
Впервые аппараты «Мир» были использованы для съемок фильма о «Титанике» режиссёра-документалиста Стивена Лоу в формате IMAX в 1991 году[9][10].
Аппараты использовались при съёмках фильмов Джеймса Кэмерона «Титаник» в 1995 году, документальных «Призраки бездны: „Титаник“» в 2001 году, Шаблон:Iw в 2002 году и «Последние тайны Титаника» (Last Mysteries of the Titanic) в 2005 году, научно-популярного Шаблон:Iw / Aliens of the Deep в 2003 году.
Участие в съёмках фильма режиссёра Джеймса Кэмерона «Титаник», премьера которого состоялась в 1997 году, принесло «Мирам» широкую известность. Впоследствии с помощью глубоководных аппаратов «Мир» было создано ещё несколько документальных и научно-популярных фильмов, благодаря которым люди увидели жизнь океанических глубин, например Шаблон:Iw (Volcanoes of the Deep Sea) 2005 года режиссёра Стивена Лоу.
О «Мирах» снят документальный фильм «„Миры“: глубже не бывает» (Шаблон:Год в кино).
Погружение к затонувшим подлодкам
Шаблон:Нет АИ 2, однако достичь подлодки не удалось из-за большой глубины её залегания. В этой операции участвовала почти вся основная будущая команда командиров и пилотов аппаратов «Мир».
«Мирами» обследовалась затонувшая подводная лодка «Комсомолец». В районе гибели подлодки в Норвежском море было проведено семь экспедиций в период с 1989 по 1998 год[11], в ходе которых «Миры» совершили 70 погружений на глубину 1700 м. Ежегодные работы позволили оценить общую ситуацию и принять решение о консервации носовой части лодки «Комсомолец» с использованием новейших глубоководных технологий, никогда не применявшихся ранее. Позднее для контроля за состоянием «Комсомольца» «Миры» проводили ещё две экспедиции в разные годы. Последняя — в 2007 году.
В 1994—1995 годах «Миры» принимали участие в экспедиции под названием Project Orca к японской подводной лодке Шаблон:Iw, затопленной 23 июня 1944 года в Бискайском заливе первой противолодочной самонаводящейся акустической торпедой Mark 24 FIDO, выпущенной с торпедоносца Грумман TBF/TBM «Авенджер».
В конце сентября 2000 года аппараты использовались для обследования АПЛ «Курск»[11][12]. В результате погружений «Миров» была установлена причина гибели атомного подводного крейсера, разработан комплекс мероприятий по ликвидации последствий аварии и принято решение о подъёме корабля.
Исследование океана
По оценке конструктора и командиров аппаратов «Мир-1» и «Мир-2» И. Е. Михальцева[1], А. М. Сагалевича[3] и Е. С. Черняева, аппараты «Мир» с рабочей глубиной погружения 6000 м покрывают 98,5 % Мирового океана. С их помощью на дне океана можно исследовать гидротермы (или «чёрные курильщики» — горячие источники на дне океана, располагающиеся в основном в районах срединно-океанических хребтов, на глубине 2—4 км), искать полезные ископаемые и редкоземельные элементы[13].
С применением «Мир-1» и «Мир-2» в период 1987 по 1991 год проведено 35 экспедиций в Атлантический, Тихий и Индийский океаны. С помощью подводных аппаратов «Мир» были исследованы гидротермальные источники в районах Срединно-Атлантического хребта.
Экспедиция на Северный полюс
Шаблон:Main На аппаратах «Мир» 2 августа 2007 года впервые в мире было достигнуто дно Северного Ледовитого океана на Северном полюсе, где был размещён российский флаг и капсула с посланием будущим поколениям.
Исследование Байкала
С июля 2008 оба аппарата два года работали на озере Байкал. На этом озере они провели свои первые глубоководные погружения в пресной воде[14]. 30 июля 2008 года аппарат «Мир-2» столкнулся с плавучей платформой и получил повреждения левого гребного винта[15]. В 2008 году было осуществлено 53 погружения в средней и южной котловинах озера, в которых приняли участие 72 гидронавта[16].
Были исследованы природа появления на поверхности озера нефтяных пятен, а также животный мир Байкала[16]. Открыто четыре уровня древних «пляжей», означающие что Байкал заполнялся постепенно[16].
На глубине 800 м были найдены три ящика с патронами времён гражданской войны, 7 патронов были подняты[16].
1 августа 2009 года погружение на дно Байкала на глубоководном аппарате «Мир» совершил премьер-министр России В. Путин[17].
Современное состояние
После смены руководства Института океанологии в 2006 году судно обеспечения аппаратов «Мир» «Академик Мстислав Келдыш» было сдано во фрахт, а аппараты были отделены от него. Это стало одной из причин невозможности участия комплекса «Мир» в работах по случаю 100-летней годовщины гибели «Титаника».
Летом 2011 года аппараты «Мир» работали в Швейцарии, исследовали подводный мир Женевского озера. Вскоре после этого задания глубоководные аппараты, созданные специально для Института океанологии РАН, передали под контроль Госкомимущества, их юридический статус был неопределённым.
В 2015 году аппарат «Мир-1» был помещён в качестве экспоната в Музей Мирового океана. Он находится в пригодном к работе состоянии и при необходимости может быть возвращён на борт «Келдыша»[18]. Рядом с ним в музее выставлены копия «Мира-2» в масштабе 1:10 и макет аппарата «Deepsea Challenger», подаренные Джеймсом Кэмероном[19]. Аппарат «Мир-2» находится в ангаре на базе Института океанологии РАН в Калининграде, с него частично демонтировано внешнее оборудование.
По словам А. М. Сагалевича, несмотря на международный опыт, исследования мирового океана с использованием обитаемых глубоководных аппаратов российскими властями признано нерентабельным, взамен предлагается применять дистанционно управляемые аппараты и роботы. В свою очередь сами «Миры» требуют капитального ремонта, который им необходим каждые 10 лет (последний проводился в 2011 году). В 2017 году рассматривается вопрос об использовании аппаратов китайцами с их судна, которые предлагают также оплатить ремонтные работы[20]. Командир аппаратов Евгений Черняев, наоборот, утверждал, что «Миры» находятся в практически идеальном состоянии и как показало полное их обследование, заложенный запас прочности не позволил основному элементу аппарата — сферам — деградировать несмотря на многолетнюю работу. После проведения профилактических работ и обновления морально устаревшего за последние годы оборудования, «Миры» будут готовы к дальнейшей работе. Вопрос упирается в отсутствие должного финансирования, в отсутствие корабля-носителя и в отсутствие преемственности опыта пилотирования, так как все пилоты «Миров» находятся уже в преклонном возрасте и необходима передача знаний новому поколению.
Сравнительная оценка
По состоянию на 2008 год, кроме российских «Мир-1» и «Мир-2», в мире существовало ещё два аналогичных аппарата (построено было три). Американский аппарат Шаблон:Iw, французский Шаблон:Iw, оба с глубиной погружения 6000 метров, и японский глубоководный обитаемый аппарат «Синкай 6500», поставивший рекорд погружения для существующих аппаратов в 6527 метров. В отчёте «Research Submersibles And Undersea Technologies» американского Центра оценки всемирных технологий (Шаблон:Lang-en) за 1994 год, «подводные аппараты „Мир“ и их судно обеспечения, НИС „Келдыш“, составляют наилучшим образом оснащённый и наиболее работоспособный исследовательский инструмент для глубоководных исследований»[21].
Командиры
- Сагалевич Анатолий Михайлович («Мир-1»)
- Черняев Евгений Сергеевич («Мир-2»)
- Васильев Дмитрий Валентинович[22]
- Подражанский, Александр Моисеевич
- Нищета Виктор Алексеевич[23]
- Андреев Андрей[22]
- Шашков Николай[22]
- Волчек Леонид Георгиевич[22]
Примечания
Литература
- Шаблон:Публикация
- Богданов Ю. А., Сагалевич А. М. Геологические исследования с глубоководных обитаемых аппаратов «Мир». — М.: Научный мир, 2002. — 320 с.
- Биология гидротермальных систем. Отв. ред. А. В. Гебрук. — М.: Наука, 2002. − 543 c.
- Лисицин А. П. Колумбы океанских глубин // Вестник РАН. — 2003. — Т. 73. — № 9. — С. 842—852.
- Тиваненко А. В. Тайны байкальских глубин. — Чита: Экспресс-издательство, 2009. — С. 8—25. — 203 с.
- Сагалевич А. М. Романтическая океанология. — М.: Яуза-каталог, 2018. — 224 с.
Ссылки
- Подводные аппараты МИР. Немного истории
- Схема аппарата
- Аппараты «Мир» остались без судна обеспечения
- ↑ 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 Шаблон:Cite web
- ↑ 2,0 2,1 Шаблон:Cite web
- ↑ 3,0 3,1 3,2 3,3 3,4 Шаблон:Cite web
- ↑ Шаблон:Cite web
- ↑ 5,0 5,1 5,2 5,3 5,4 5,5 5,6 5,7 5,8 5,9 Шаблон:Cite web
- ↑ Turunsanomat
- ↑ Шаблон:Cite web
- ↑ Шаблон:Cite web
- ↑ Шаблон:Cite web
- ↑ Шаблон:Cite web
- ↑ 11,0 11,1 Шаблон:Cite web
- ↑ Шаблон:Cite web
- ↑ Шаблон:Cite web
- ↑ Репортаж со дна озера Шаблон:Wayback Вести.ру
- ↑ Батискаф «Мир-2» столкнулся с плавучей платформой Шаблон:Wayback Лента.ру
- ↑ 16,0 16,1 16,2 16,3 Ирина ПАВЛЮТКИНА. ЧТО ИСКАЛИ НА БАЙКАЛЕ? Шаблон:Wayback Красная звезда, 20 декабря 2008
- ↑ Шаблон:Cite web
- ↑ Шаблон:Cite web
- ↑ Шаблон:Cite web
- ↑ Шаблон:Cite web
- ↑ Шаблон:Публикация
- ↑ 22,0 22,1 22,2 22,3 [[[:Шаблон:Cite web]] Шаблон:Публикация]
- ↑ [http://www.smena.ru/news/2009/08/11/16041/ Шаблон:Публикация
