Trăim pe o planetă de apă, dar oceanele Pământului știu mai rău decât unele corpuri cosmice. Mai mult de jumătate din suprafața planetei Marte artografirovano cu o rezoluție de aproximativ 20 m. - și doar 10-15% din fundul oceanului sunt studiate la o rezoluție de cel puțin 100 m pe Lună a fost vizitat de 12 persoane în partea de jos a Groapa Marianelor - trei dintre ele, iar ei nu au îndrăznit să bage nasul în afara grele submersibilele.
plonjare
Principala dificultate în dezvoltarea oceanelor lumii - o presiune pentru fiecare 10 metri adâncime, ea crește cu o atmosferă. În cazul în care proiectul de lege vine la mii de metri și sute de atmosfere, totul se schimbă. Curgerea fluidului în caz contrar se comportă neobișnuit de gaze ... Dispozitive care pot rezista la aceste condiții rămân produse separate, și chiar și cele mai moderne submarine la o astfel de presiune nu este calculată. Limitarea adâncimea de scufundare a cel mai nou submarin nuclear al proiectului 955 „Borey“ este de numai 480 m.
Cu toate acestea, există o adâncime și o rută alternativă. In loc de a crea un organism mai puternic, este posibil să se trimită în direct ... scafandri. Rezultatele transferat prin presiune de testare în laborator, aproape de două ori capacitatea submarinelor. Nu este nimic improbabil: celulele tuturor organismelor vii sunt umplute cu aceeași apă, care este liber să transmită presiune în toate direcțiile.
Celulele nu se opun la coloana de apă ca submarine ale corpului solid, ele compensează presiunea externă internă. Nu e de mirare locuitorii din „fum negru“, inclusiv limbrici și creveți prospera pe adâncimea de mai multe kilometri de fundul oceanului. Unele tipuri de bacterii bine tolerate chiar mii de atmosfere. Omul nu este o excepție - cu singura diferență fiind că are nevoie de aer.
sub suprafața
tub de respiratie oxigen trestiei au fost cunoscute Mohican Fenimore Cooper. Astăzi, pentru a înlocui scobitura tulpinile plantelor provin din tuburi de plastic, „forma anatomice“ și cu un muștiuc confortabil. Cu toate acestea, nu se adaugă eficacitatea acestora, este îngreunată de legile fizicii și biologiei.
Deja la o presiune de adancime metru pe piept se ridică la 1,1 bari - se adaugă la aer la coloana de apă 0,1 atm. Respiratia aici necesită un efort semnificativ intercostal mușchii, și se poate face față cu sportivii numai instruiți. În acest caz, chiar și puterea lor nu va dura mult timp și un maxim de 4-5 m adâncime, și nou-veniți este dificil pentru respirație și o jumătate de metru. În plus, cu cât conducta, mai mult aer este conținut în sine. „Munca“, volumul mareelor plămânilor este în medie de 500 ml, iar după fiecare parte de expirație a aerului evacuat rămâne în tub. Fiecare respirație aduce mai puțin oxigen și mai mult dioxid de carbon.
Pentru a furniza aer proaspăt necesară ventilație mecanică. De pompare a gazului sub presiune ridicată, poate facilita activitatea mușchilor pieptului. Această abordare a fost folosit timp de secole. Pompele de mână sunt cunoscute de scafandri din secolul al XVII-lea, iar în mijlocul constructorilor britanici din secolul al XIX-lea, montare fundații subacvatice pentru piloni de pod, am lucrat mult timp în aer comprimat. Pentru această lucrare am folosit cu pereți groși, camerele subacvatice de fund deschise, care menține o presiune ridicată. Asta este chesoane.
numit cu respect nauts, comparându-le cu cuceritorilor de spațiu. Dar adâncimea mărilor # 8209; vidul său periculos de spațiu. A avut de lucru pe care echipajul ISS va fi capabil să meargă la nava andocat și în câteva ore va fi pe suprafața Pământului. Divers această cale este închisă: pentru evacuare de la adâncime ar putea dura săptămâni. Și această viață nu este tăiat în nici un caz.
Mai adânc de 10 m
Azot În timp ce lucrează în chesoanele în sine nici o problema. Dar aici când te vei întoarce la suprafață, constructorii dezvolta adesea simptome care fiziolog francez Paul și Vattel descris în 1854 ca On ne qu'en sortant paie - „« plată la ieșire. Ar putea fi o mâncărime puternică a pielii sau amețeli, dureri articulare și musculare. În cele mai severe cazuri de paralizie, a venit pierderea cunoștinței și apoi moartea.
În timpul rapidă a presiunii reduce gazul în exces începe să se separe rapid, uneori de spumare, de rupere sticla de șampanie. bule emergente se pot deforma fizic țesutul, a astupa navele și îi privează de oferta lor de sange, ceea ce duce la cele mai diverse și de multe ori severe simptome. Din fericire, psihologii au investigat mecanismul destul de repede și la fel de la începutul anilor 1890, boala de decompresie a fost prevenită prin aplicarea unei picături treptată și prudentă a presiunii la normal - astfel încât azotul din organism treptat, și sânge și alte lichide nu „fierbe“ .
În exploratorul engleză începutul secolului XX Dzhon Holdeyn a făcut tabele detaliate cu recomandări pentru regimuri optime de coborâre și urcare, compresie și decompresie. Experimentarea cu animale și atunci oamenii - inclusiv tine si cei dragi - Haldane a constatat că adâncimea maximă în condiții de siguranță, fără a necesita decompresie, este de aproximativ 10 m, și imersie prelungită - și chiar mai puțin. Revenind la adâncimea ar trebui să se facă treptat și lent, pentru a da timp pentru a elibera azot, dar este mai bine să meargă în jos destul de repede, reducând timpul de primire a excesului de gaz în țesuturile corpului. Oamenii descoperi noi limite de adâncime.
Armor împotriva presiunii
Pentru a merge la o adâncime fără dificultăți asociate cu o presiune extremă, este posibil să se utilizeze costume grele. Acesta este un sistem extrem de complex, care poate rezista la imersiune timp de sute de metri și stocate în presiune confortabilă de 1 atm. Cu toate acestea, ele sunt destul de scumpe: de exemplu, prețul costum introdus recent compania canadiană Nuytco Research Ltd. EXOSUIT este de aproximativ un milion de dolari.
Mai mare de 40 m
Heliu adâncime Combaterea care amintește de cursa înarmărilor. Găsirea unui mod de a depăși următorul obstacol, oamenii au făcut câțiva pași mai mult - și cu un nou obstacol. Deci, după ce boala decompresie a deschis atacul pe care scafandri numit aproape cu dragoste „azotic veveriță.“ Faptul este că, în condițiile hiperbarice de gaz inert începe să acționeze mai bine decât lichior greu. In 1940 efectul imbatator de azot studiat alte Dzhon Holdeyn, fiul lui „asta.“ Experimentele periculoase ale tatălui său nu a ezitat, iar el a continuat experimente severe pe el si colegii. „Unul dintre subiectele noastre a venit pauza ușor - a înregistrat un om de știință într-o revistă - dar acum el este de recuperare.“
În ciuda tuturor cercetărilor, mecanismul de detaliu azot intoxicației nu este instalat - cu toate acestea, același lucru se poate spune și despre acțiunea alcoolului obișnuit. Ambele perturba semnalizarea normala la sinapselor celulelor nervoase, și poate chiar schimba permeabilitatea membranelor celulare, procesele de schimb ionic pe suprafața neuronilor din haos. Aparent, ambele manifestat, de asemenea, într-un mod similar. Diver, „cuvânt nitric veveriță“ pierde controlul. El poate cădea în panică și taie furtunurile, sau invers, pentru a obține anecdote repovestire excitat împacheteze rechini vesel.
Posedă narcotice și alte gaze inerte, cu mai grea a moleculei, cu atât mai puțin presiunea este necesară pentru a realiza acest lucru manifestat. De exemplu, xenon anesteziați și, în condiții normale, și argon mai ușoare - doar la câteva atmosfere. Cu toate acestea, aceste manifestări sunt profund individuale, iar unii oameni, se scufunda, senzație de narcoză de azot este mult mai devreme decât altele.
Rid acțiunii anestezice a azotului posibil, reducând livrarea acesteia în organism. Deoarece nitroxi amestec de respirație de lucru conținând (uneori până la 36%), conținutul de oxigen este mare și, în consecință, o cantitate redusă de azot. Chiar mai tentant ar fi pentru a comuta la oxigen pur. La urma urmei, ar permite de patru ori reduce cantitatea de butelii căilor respiratorii sau de patru ori timp pentru a lucra cu ei. Cu toate acestea, oxigen - un element activ și cu inhalarea prelungita - toxic, în special sub presiune.
intoxicație oxigen pur și provoacă euforie, ceea ce duce la distrugerea membranei in celulele cailor respiratorii. Atunci când acest lucru este insuficient liberă (redus) hemoglobina împiedică excreția rezultatelor de dioxid de carbon în acidoză metabolică și hipercapnie, hipoxie declanșând reacția fiziologică. pantaloni Man, în ciuda faptului că trupul său de oxigen este suficient. Determinate de aceeași Haldane, Jr., la o presiune de 7 atm respira oxigen pur poate fi nu mai mult de câteva minute, apoi începe tulburări respiratorii, convulsii - tot ce se numește scurt scufundări slang cuvântul „black-out“.
Prin urmare, presiunea parțială a oxigenului în timpul respirației, la o adâncime menținută chiar sub normal, iar azotul este înlocuit cu un sigur și nu produce gaz euforie. Mai bine decât orice altă sursă de lumină ar veni hidrogen, în cazul în care nu au fost pentru explozivitate lui într-un amestec cu oxigen. Ca rezultat, hidrogenul este rar folosit, iar substitutul convențional pentru azot în amestec a fost al doilea heliu gaz luminozitate. Pe baza ei produc oxigen-heliu sau un amestec respirator heliu-oxigen-azot - Heliox și trimix.
Mai adâncă de 80 m
amestecuri complexe Este demn de menționat faptul că comprimarea și decomprimarea la presiuni de zeci sau sute de atmosfere este întârziată pentru o lungă perioadă de timp. Deci, care face munca de scafandri industriale - de exemplu, atunci când reparați platformele petroliere offshore - ineficiente. Timpul petrecut la o adâncime, devine mult mai scurt decât coborârile lungi și ascensiuni. O jumătate de oră până la 60 m turnat în mai mult de o oră de decompresie. După o jumătate de oră la 160 m pentru întoarcerea va avea nevoie de mai mult de 25 de ore - și, de fapt divers trebuie să meargă în jos și mai jos.
Prin urmare, timp de mai multe decenii pentru aceste scopuri folosesc camera de presiune profundă. Oamenii care locuiesc în ele, uneori timp de săptămâni, schimburi de lucru și de a face excursii in afara prin ecluză: presiunea în amestecul de respirație „acasă“ se menține egal cu mediul înconjurător apos presiunea. Deși decompresie atunci când în creștere de la 100 de metri durează aproximativ patru zile, și cu 300 de metri - mai mult de o săptămână, un timp de lucru decente, la o adâncime face ca această pierdere de timp este justificată.
Metodele prelungite șederea într-un mediu cu tensiune arteriala crescuta au fost studiate de la mijlocul secolului al XX-lea. complex Hiperbarica mare va crea presiunea dorită în laborator, și testeri curajoși apoi setați o înregistrare după alta, și, treptat, se deplasează spre mare. În 1962, Robert Stenyui a petrecut 26 de ore la o adâncime de 61 de metri, devenind primul aquanaut, iar trei ani mai târziu, șase franceză, respirație Trimix, a trăit la o adâncime de 100 de metri, timp de aproape trei săptămâni.
Aici a început noile probleme legate de șederea prelungită a persoanelor în izolare și într-o situație jenantă istovitor. Datorită conductivității termice ridicate scafandrilor heliu își pierd căldură cu fiecare amestec gazos de expirație, și în „acasă“ lor să fie menținută în mod stabil atmosferă caldă - aproximativ 30 ° C, iar apa creează o umiditate ridicată. În plus, densitatea scăzută a heliului schimbă timbrul vocii, împiedică în mod serios de comunicare. Dar chiar și toate aceste dificultăți, împreună nu ar pune o limită pentru aventura noastră într-o lume hiperbarică. Există restricții și mai importante. De ce respira cu nasul închis
In plus fata de plamani, în organism, există alte cavități care conțin aer. Dar ele sunt în comunicare cu mediul este foarte subțire canale, și presiunea fiind nivelat nu este instantaneu. De exemplu, cavitatea urechii medii conectate la nazofaringelui tubul Eustache numai îngust, care este, de asemenea, de multe ori infundate cu mucus. inconvenientelor legate sunt familiare pentru mulți pasageri de aeronave care au gura închis ermetic și nas, expirati brusc, egalizatoare presiunea urechii și a mediului extern. Divers folosesc, de asemenea, o „suflare“, iar la o răceală încercând să nu se scufunde.
Deeper 600 m
In experimentele de laborator la tracțiune, neuronii individuali crestere „in vitro“ nu tolerează o presiune extrem de mare, demonstrând hiperexcitabilitate promiscuu. Se pare că acest lucru se schimbă în mod semnificativ proprietățile lipidelor membranei celulare, astfel încât contra aceste efecte nu este posibilă. Rezultatul poate fi văzut în sistemul nervos uman sub presiune extraordinară. El începe fiecare acum și apoi „turn off“ să se complacă în perioade scurte de somn sau de stupoare. Percepția dificilă, corpul acoperă tremor incepe panica dezvolta sindromul nervos presiune inalta (NSVD), datorită foarte fiziologia neuronilor.
Adăugarea la amestecul de oxigen-heliu de mici (până la 9%), cantități de azot permite oarecum slăbit aceste efecte. Prin urmare, imersiune record pentru sipci Heliox atinge 200-250 m, iar trimix conținând azot - aproximativ 450 m în largul mării și 600 m în camera de compresie. Legislatorii din acest domeniu au devenit - și rămân - Aquanautii franceze. aer Alternarea, amestecuri dificile de respirație complicat și se arunca cu capul de decompresie modul chiar și în 1970 a permis scafandri pentru a depăși bara de la 700 m adancime, iar elevii a creat compania Jacques Cousteau COMEX a făcut liderul mondial în scufundări service platformele petroliere offshore. Detaliile privind aceste operațiuni sunt secrete militare și comerciale, astfel încât în alte țări, cercetătorii încearcă să ajungă din urmă cu francezii, se deplasează în propriile lor moduri.
Încercarea de a se scufunde fiziologi sovietici mai profunde care studiază posibilitatea de a înlocui gaze cu heliu mai grele, cum ar fi de neon. Experimente pentru a simula imersiune de 400 m, în atmosferă de oxigen-neon au fost realizate într-un complex hiperbară de Institutul de Probleme Biomedicale (IBMP) din RAS Moscova și în secret „subacvatice“ NII-40 Ministerul Apărării, precum și în Institutul de Oceanologie. Shirshov. Cu toate acestea, gravitatea neon a demonstrat latura inversă.
Se poate calcula că, la o presiune de densitate amestec de oxigen-neon 35 atm egala cu densitatea de oxigen-heliu la aproximativ 150 atm. Și mai departe - mai mult, caile respiratorii noastre este pur și simplu nu potrivit pentru „pompare“ a unui astfel de mediu dens. testere IBMP a raportat că, atunci când plămânii și bronhiile pentru a lucra cu un astfel de amestec dens, există un sentiment ciudat și greu, „dacă nu respiri, și să bea aerul.“ În starea de veghe cu experiență scafandri sunt încă în măsură să facă față cu ea, dar în timpul perioadelor de somn - și la o astfel de adâncime nu este atins, fără a cheltui zile lungi pe coborare si urcare - ele sunt acum și apoi se trezesc din sentimentul de panica de sufocare. Deși Aquanautii militare ale NII-40 au reușit să ajungă la benzile de 450 de metri și a obține medalii de bine-meritata Erou al Uniunii Sovietice, în principiu, nu rezolvă problema.
Noi recorduri de scufundare pot fi livrate inca, dar suntem, probabil, ajunge la ultima frontieră. Intolerabil amestecă respirație densitate, pe de o parte, și sindromul nervos înaltă presiune - cealaltă, aparent, da o limită finală de deplasare uman sub presiune extremă.
respirație lichid încă abordare cuceri semi-fantastică adâncime este utilizarea substanțelor capabile să preia livrarea gazelor în loc de aer, cum ar fi plasma de sânge substitut perfluorane. Teoretic, plămânii pot fi umplute cu acest lichid și albăstruie, saturarea oxigenul pompat de pompa, în general, fără a furniza un amestec de gaz de respirație. Cu toate acestea, această metodă rămâne profund experimentală, mulți experți cred și făcut-o fundătură, dar, de exemplu, utilizarea perftorana interzis oficial în Statele Unite.