Месяц по течению: необычное путешествие подлодки «Бен Франклин»

В июле 1969 года у берегов Флориды в море вышел «Бен Франклин» — небольшой исследовательский аппарат с шестью людьми на борту. Впереди был примерно месяц плавания, но большую часть пути экипаж собирался пройти с выключенными двигателями. Лодку должно было нести течение Гольфстрим, а учёные хотели посмотреть, что происходит внутри этого огромного потока воды.

Для такого путешествия «Бен Франклин» подходил лучше обычной подлодки. Через многочисленные иллюминаторы можно было наблюдать за морскими обитателями, а запасов хватало на долгую экспедицию. Среди участников оказался и инженер NASA: его интересовало, как шестеро мужчин будут работать и уживаться в тесном корпусе вдали от дома.

Зачем подлодку отдали течению

Гольфстрим переносит тёплую воду вдоль восточного побережья Северной Америки и дальше в Атлантику. С исследовательского судна в него можно опускать приборы, измерять температуру и брать пробы. Но пока судно стоит на месте, течение приносит к нему всё новую воду. Чтобы долго наблюдать за одним участком потока и находящимися в нём организмами, лаборатория должна двигаться вместе с ними на той же глубине.

Швейцарский исследователь Жак Пикар предложил отправить в такой дрейф обитаемый аппарат. Экипаж мог бы следить за показаниями приборов, смотреть наружу, фотографировать животных и сразу определять, какие дополнительные измерения стоит провести. При этом течение само переносило бы лабораторию на сотни километров.

Дрейф позволял экономить электричество. На борту стояли аккумуляторы, а длительное движение на электромоторах быстро расходовало бы их заряд. Когда аппарат несло течение, энергия требовалась главным образом для освещения, научной аппаратуры, связи и очистки воздуха.

Аппарат, получивший обозначение PX-15, создавали Пикар и компания Grumman. Его построили в Швейцарии, затем перевезли во Флориду и подготовили к морским испытаниям. Перед большой экспедицией лодка успела выполнить десятки погружений.

Как лодка держалась на глубине

«Бен Франклин» был длиной около пятнадцати метров. Люди и приборы размещались в прочном стальном корпусе с округлыми оконечностями, а снаружи находились балластные цистерны, аккумуляторы и четыре электрических движителя. По сравнению с привычной военной подлодкой он выглядел коротким и широким, а в его бортах сделали множество небольших иллюминаторов.

Чтобы начать погружение, в балластные цистерны принимали воду. Затем количество балласта подбирали так, чтобы аппарат почти не стремился ни всплывать, ни опускаться. При таком равновесии, которое называют нейтральной плавучестью, не нужно непрерывно работать двигателями, чтобы оставаться под водой.

Совсем без управления обойтись всё же нельзя. Плотность морской воды меняется с температурой и солёностью, а внутри океана возникают волны, которые поднимают и опускают целые слои воды. Экипаж следил за глубиной и при необходимости менял балласт или включал движители. Электромоторы также позволяли разворачивать аппарат и маневрировать при наблюдениях у дна.

Большую часть экспедиции лодка провела на глубине около двухсот метров, но для отдельных наблюдений опускалась ниже. Рабочая глубина аппарата достигала примерно шестисот метров. Прочность корпуса сама по себе ещё не определяла продолжительность плавания: нужно было обеспечить людей воздухом, водой, едой и оставить достаточно энергии для возвращения.

Что можно увидеть внутри Гольфстрима

Для океанографов дрейф был возможностью изучать течение изнутри. Они измеряли свойства воды, освещённость, подводные звуки, наблюдали за живыми организмами и участками морского дна. Иллюминаторы позволяли сопоставлять записи приборов с тем, что происходило прямо перед глазами.

Когда аппарат движется вместе с окружающей водой, мелкие морские организмы не проносятся мимо так быстро, как возле идущего своим ходом судна. Их легче рассмотреть и сфотографировать. А длительные измерения помогают заметить изменения, которые при коротком погружении можно принять за случайность или вовсе пропустить.

На поверхности экспедицию сопровождали суда. Они определяли положение аппарата, поддерживали с ним акустическую связь и помогали следить за самим течением. Однажды «Бен Франклин» вынесло из основной струи Гольфстрима, и возвращаться пришлось с помощью двигателей и сопровождающих судов. Часть этого пути аппарат прошёл на буксире по поверхности. Так что весь месячный маршрут не был одним непрерывным подводным дрейфом.

Во время наблюдений за морем экипаж проверял и саму лодку: достаточно ли устойчиво она держит глубину, как расходует электричество, не отказывают ли приборы. По этим записям можно было судить, подходит ли аппарат для следующих длительных экспедиций и что в нём придётся изменить.

Что на подлодке понадобилось NASA

NASA готовилось к длительной работе людей на орбите. Для будущей станции Skylab предстояло решить множество бытовых вопросов: где спать, как размещать оборудование, сколько места оставлять для работы и как обслуживать технику, когда вызвать ремонтную бригаду невозможно. На «Бен Франклине» всё это можно было проверить во время настоящей экспедиции с повседневной нагрузкой на экипаж.

Специальный эксперимент касался обслуживания оборудования. Исследователи учитывали, какие работы приходится выполнять людям, сколько времени они занимают и удобно ли добираться до нужных узлов. В тесном аппарате даже исправная техника могла мешать человеку на соседнем рабочем месте, а неудобно расположенный прибор — отнимать лишние минуты каждый день.

За жизнью экипажа наблюдали и с помощью автоматических камер. Впоследствии записи позволили оценить, как люди используют внутреннее пространство. Общий стол служил для работы, чтения и отдыха, а одному из участников пришлось заниматься делами прямо на своей койке: другого подходящего места не нашлось.

Личного пространства не хватало. В замечаниях экипажа появилось вполне понятное пожелание: каждому нужен собственный уголок для чтения и записей, помимо спального места. При этом месяц плавания не привёл к ухудшению самочувствия и снижению работоспособности, которых могли опасаться организаторы эксперимента. В отчёте отмечалось, что внутреннее пространство можно использовать удобнее, изменив расположение оборудования и мебели.

Быт тоже давал повод для замечаний. Основу питания составляли сухие концентраты, которые заливали водой, но такое меню быстро надоедало. Одновременно приходилось постоянно следить за составом воздуха: пополнять кислород, удалять углекислый газ и контролировать влажность. Подлодка не могла воспроизвести невесомость, зато хорошо показывала, с какими неудобствами сталкивается небольшая группа людей, когда на несколько недель остаётся в одном помещении.

Чем закончился месяц в океане

В августе 1969 года экспедиция завершилась в Атлантике к югу от Новой Шотландии. «Бен Франклин» прошёл с Гольфстримом большой путь, а участники экспедиции вернулись с записями измерений и наблюдений. Обрабатывать собранные материалы пришлось уже после возвращения: долгий дрейф давал много данных, но не готовые ответы на все вопросы о течении.

По воспоминаниям Пикара, за экспедицию израсходовали лишь чуть больше половины запаса электроэнергии. Экипаж экономил её на случай отказа части аккумуляторов, однако этот запас так и не понадобился. Для аппарата, которому предстояло неделями обходиться без подзарядки, это был важный результат.

После знаменитого путешествия «Бен Франклин» ещё выходил в море, но постоянной подводной станцией не стал. В 1971 году он сел на риф, а позднее оказался у канадского владельца и надолго остался на берегу. К концу 1999 года встал вопрос о его перемещении или утилизации, и аппарат предложили Ванкуверскому морскому музею.

Лодку сохранили и привели в порядок. Теперь «Бен Франклин» стоит под открытым небом у музея: можно обойти его, рассмотреть иллюминаторы и оценить размеры корпуса. В этом небольшом корпусе шесть человек прожили около месяца, пока течение переносило их вдоль восточного побережья Северной Америки.