Buch lesen: "Подводная колонизация"

Введение

Эта книга – приглашение к путешествию. Но не в экзотические страны и даже не в космос. Мы отправимся в мир, который начинается прямо у кромки воды, но при этом изучен хуже, чем поверхность Марса. Мы поговорим о том, чтобы покинуть привычную сушу и сделать своим домом Океан.

Идея эта не нова. Она стара как миф об Атлантиде и юна как последний фильм Жака-Ива Кусто. Еще в 1930 году Александр Беляев, вдохновлявший поколения исследователей, описал в романе «Подводные земледельцы» целые гидрополисы – города под водой. Сегодня то, что казалось фантастикой, превращается в инженерные чертежи. В Японии проектируют города-спирали, уходящие на километр вглубь, в Дубае строят подводные отели, а Полинезия уже готова предоставить свои лагуны для первых плавучих государств.

Но вопрос, который мы ставим во главу угла, звучит жестко и прагматично: зачем? Зачем человечеству, построившему мегаполисы и покорившему небо, променять твердую почву на вечно штормящую или давящую толщу воды?

Ответов несколько, и каждый из них – это вызов, с которым мы уже столкнулись. Во-первых, нам тесно. К 2100 году население планеты приблизится к 11 миллиардам. Суша, какой бы огромной она ни казалась, конечна. Во-вторых, нам мокро. Таяние ледников – не абстрактная угроза. Уже сейчас ученые прогнозируют, что к 2050 году повышение уровня моря затронет 90% прибрежных мегаполисов. Жителям Мальдив или Тувалу, чьи острова уходят под воду, вопрос «зачем» кажется кощунственным – для них океанская колонизация это вопрос выживания . В-третьих, нам нужно топливо и еда. Океан – это гигантский реактор и огород. Газогидраты, редкоземельные металлы, новые источники белка – всё это лежит на дне или плавает в толще воды.

Но просто нырнуть и построить дом не получится. Океан – среда враждебная. Давление, которое сминает подлодки, коррозия, разъедающая металл, и, главное, физиология нашего тела, заточенная под давление в одну атмосферу, – вот стена, о которую разбивались многие амбициозные проекты.

Мы проанализируем все аспекты этой эпопеи: от наивных, но героических экспериментов советских акванавтов проекта «Ихтиандр», которые на чистом энтузиазме опускались на дно в самодельных «стаканах» из металлолома, до высокотехнологичных модульных станций DEEP, которые уже в 2027 году обещают поселить ученых на двухсотметровой глубине на месяцы.

Мы узнаем, можно ли дышать жидкостью, вырастить жабры и не сойти с ума от того, что над тобой – километры воды, в которой обитают существа куда крупнее тебя. Добро пожаловать в бездну.

Глава 1. Третий полюс перенаселения

Человек – существо территориальное. Нам жизненно необходимо пространство. Психологи давно доказали: скученность ведет к росту агрессии и социальной напряженности. И сегодня мы подходим к критическому порогу. Официальная демография говорит нам, что на планете еще много свободных мест – в Сибири, в пустынях Австралии, в джунглях Амазонки. Но это иллюзия пригодности. Мы не можем построить мегаполис в Сахаре без воды, и мы не можем вырубить легкие планеты – сельву – ради пахотных земель, которых нам всё равно не хватит.

Земля – это пирог, который уже съеден. Все плодородные почвы давно распаханы, все удобные для строительства побережья застроены небоскребами, все источники пресной воды поделены. Остались либо экстремальные климатические зоны, либо территории, сохранение которых критически важно для экологического баланса.

И вот тут мы впервые смотрим на карту мира не как на континенты, разделенные океанами, а как на единое целое. Океан занимает 71% поверхности Земли. Но сегодня он используется человечеством лишь как «дорога» и «помойка». С точки зрения пространства для жизни, это огромный, нетронутый материк. Не замерзший, как Антарктида, и не разреженный, как высокогорья.

Искусственные острова: первый шаг

Первые робкие шаги в освоении этого пространства мы уже сделали, даже не задумываясь об этом как о колонизации. Посмотрите на побережье Дубая. Пальмовые острова и архипелаг «Мир» – это чистейший пример терраформирования океана. Острова Пальм Джумейра построены из 94 миллионов кубометров песка и 5,5 миллионов тонн камня. Со спутника это выглядит как дизайнерское решение, но с инженерной точки зрения – это присвоение океанского дна. Мы отгородили часть моря дамбой, осушили его (условно) и поставили там виллы.

Япония пошла еще дальше. Там, где нет места для взлетно-посадочных полос среди гор, они насыпали целый остров в Осакском заливе для аэропорта Кансай. Монако, крошечное государство, где каждый квадратный метр на счету, расширяет свою территорию в море с помощью эко-района Портье Ков.

Это всё – намывные территории. Но у этого метода есть предел. Глубины у берегов быстро увеличиваются, и таскать туда грунт становится безумно дорого. Кроме того, такие острова меняют течения и убивают придонную жизнь.

Следующий уровень: поплавки

Если нельзя насыпать, можно ли построить плот? Именно эта простая мысль породила концепцию систейдинга (seasteading) – создания постоянных плавучих сооружений. Представьте себе город, который не стоит на дне, а заякорен за него. Это огромная платформа или связка платформ, которые поднимаются и опускаются вместе с волной. Технически это называется VLFS (Very Large Floating Structures) – очень большие плавучие сооружения.

Почему это выгодно?

Глубина не имеет значения. Платформе всё равно, километр под килем или десять метров. Ей нужны лишь якоря.

Экологичность. Под платформой сохраняется естественная циркуляция воды и миграция рыб. Это не дамба, перекрывающая залив.

Мобильность. Теоретически, если в одном месте стало плохо (экология, политика), платформу можно отбуксировать в другое.

Звучит фантастически, но инженеры уже просчитывают такие проекты. Проект Oceanix City, поддержанный ООН-Хабитат, предлагает строить шестиугольные платформы, которые будут связываться в огромные "архипелаги", способные вместить до 10 000 человек. На них будут свои фермы, рынки, школы. По сути, это Венеция, построенная по последнему слову технологий.

Подводная урбанистика

Но жизнь на плавучей платформе – это всё ещё жизнь на поверхности, под ветром и солнцем. Настоящая колонизация начинается там, где кончается воздух и начинается вода. Самый амбициозный, дорогой и сложный путь – строительство подводных поселений, гидрополисов.

Почему люди должны жить под водой, а не на воде?

Стабильность. На глубине 30-50 метров шторм не чувствуется. Волнение воды – это лишь поверхностное явление. Там всегда тихо и спокойно.

Экономия пространства. Город на дне не мешает судоходству наверху.

Прямой доступ к ресурсам. Если мы хотим добывать полезные ископаемые со дна или строить подводные фермы по разведению рыбы, жить прямо на месте работ логичнее, чем тратить часы на погружение с поверхности.

Мы стоим на пороге эры, когда понятие «квадратный метр жилья» перестанет быть привязанным к суше. Мы начинаем рассматривать океан как новый урбанистический фронт.

Но чтобы туда переехать, нам нужно решить главную проблему – проблему давления. Ту самую, которая заставляет нас прятаться в батискафы с толстенными стенками из титана. О том, как человеческое тело может выжить там, где вода давит с силой в десятки тонн на каждый сантиметр, и почему акванавты могут курить в собственной спальне на глубине 11 метров, мы поговорим в следующей главе.

Глава 2. Сжимаясь под давлением: физиология обреченных на глубину

Человек – это мешок с водой, пронизанный трубками и полостями, заполненными газами. И именно газы, а точнее их поведение под давлением, являются главным врагом и одновременно ключом к нашему выживанию в океане.

Представьте себе обычный день. Воздух давит на ваше тело с силой 1 килограмм на квадратный сантиметр (1 атмосфера). Вы этого не замечаете, потому что изнутри вас распирает такое же давление, уравновешивая внешнее. Теперь нырните на 10 метров. Давление удвоилось. На 20 – утроилось. Каждые 10 метров воды добавляют еще одну атмосферу. На глубине 100 метров давление в 11 раз выше привычного. Что происходит с телом?

Во-первых, сжимаются все воздушные полости. Если ныряльщик задержал дыхание, его легкие, подчиняясь закону Бойля-Мариотта, просто схлопнутся до размера апельсина, вдавив слизистую в бронхи. Это верная смерть – баротравма легких. Поэтому первый закон глубины гласит: никогда не задерживай дыхание, дыши воздухом, который находится под давлением окружающей среды. То есть, чем глубже ты ныряешь, тем более плотный воздух ты должен вдыхать.

Кислород – друг и враг

На глубине 70 метров акванавт дышит воздухом, сжатым до 8 атмосфер. Казалось бы, дыши и радуйся. Но тут в игру вступает коварная химия. Кислород в высоких концентрациях (точнее, при высоком парциальном давлении) становится ядом. Он вызывает судороги, потерю сознания и смерть – так называемый кислородное отравление. Поэтому в дыхательных смесях для глубоководных погружений кислорода совсем мало – столько, сколько нужно организму, но не больше.

Азот, составляющий основу нашего воздуха, тоже выкидывает фокусы. На глубине он превращается в наркотик. Это явление называют «азотным наркозом» или «глубинным опьянением». При 40-50 метрах акванавт может начать вести себя как подвыпивший человек: теряет координацию, впадает в эйфорию или панику. Французский океанавт Жак Майоль, нырявший без акваланга на фантастические глубины, описывал это состояние как «безумие глубин», когда кажется, что можно дышать водой и разговаривать с рыбами.

Чтобы избежать и того, и другого, придуманы сложные дыхательные смеси. Азот заменяют гелием. Гелий – инертный газ, легкий и не вызывающий наркоза. Но у него есть забавный побочный эффект: он искажает голос до комичного «утиного» писка, и акванавты в подводных домах общаются через специальные дешифраторы речи.

Коварство кессонки и победа над временем

Самая большая опасность поджидает нас не на глубине, а на пути обратно, наверх. Пока акванавт живет в подводном доме, он дышит смесью под высоким давлением. Его кровь и ткани насыщаются газами (в основном гелием или азотом) как газировка. Если всплыть быстро, давление падает, и растворенные газы начинают вскипать прямо в крови, образуя пузырьки. Эти пузырьки разрывают сосуды и нервы – это декомпрессионная болезнь, или кессонка. Боль, паралич, смерть.

Чтобы этого избежать, нужна декомпрессия – медленное, многочасовое или даже многодневное всплытие, чтобы газы выходили через легкие постепенно. В классическом нырянии это мука. Но для колониста океана, живущего на глубине месяцами, решение парадоксально: он должен вообще не всплывать. Или всплывать раз в полгода, проходя многодневную декомрессию в специальном барокамере на борту. Жизнь на глубине означает, что давление становится твоей средой обитания, отказ от которой – серьезная хирургическая операция.

Но что, если мы можем обмануть природу и позволить телу адаптироваться навсегда?

Жидкое дыхание: миф или технология спасения?

Самый радикальный способ победить давление – убрать из легких газ, который сжимается, и заполнить их жидкостью, которая несжимаема. Идея кажется безумной, но эксперименты с жидким дыханием идут с 1960-х годов.

Используются специальные перфторуглероды – жидкости, которые отлично растворяют кислород и углекислый газ. Мышь, погруженная в такой раствор, может дышать им и жить. В медицине эта технология уже применяется для спасения недоношенных детей с незрелыми легкими. Их легкие заполняют жидкостью, насыщенной кислородом, которая "раскрывает" их и позволяет дышать.

Для глубоководных поселений это открывает дверь в абсолютный космос. Акванавт, чьи легкие заполнены жидким дыхательным раствором, может опускаться на любую глубину мгновенно. Давление внешнее и внутреннее уравнивается мгновенно и безболезненно, так как жидкость не сжимается. Исчезает декомпрессия, азотный наркоз, кислородное отравление. Человек становится поистине водным существом на время, пока жидкость в легких.

Пока это сложно: жидкость тяжелая, дышать ею мышечное усилие велико, и после возврата к воздуху легкие надо промывать. Но, как говорят футурологи, это наш эволюционный билет в глубину.

Можно ли вырастить жабры?

Если уж мы заговорили об эволюции, то вопрос о биологическом изменении человека напрашивается сам собой. Можно ли вывести породу людей с жабрами? Ответ современной генетики: нет, в обозримом будущем – точно нет.

Жабры – это сложный орган, работающий по принципу противотока, извлекая кислород из воды. Но проблема даже не в анатомии, а в физике. Вода содержит в 30 раз меньше кислорода, чем воздух, и в 100 раз более плотная. Чтобы получить столько же кислорода, сколько мы получаем сейчас легкими, нам пришлось бы прокачивать через жабры тонны воды в минуту. Для этого нужна мощнейшая мышечная система и сердце, которое будет качать кровь с чудовищной скоростью. Мы станем холоднокровными, медлительными или будем потреблять энергии больше, чем добываем. Жабры – это тупиковый путь для крупного теплокровного существа.

Вывод биологов неутешителен: мы никогда не станем ихтиандрами в классическом смысле. Мы останемся сухопутными существами, которые приносят с собой атмосферу. Либо в виде прочных батискафов, либо в виде подводных домов с высоким давлением, либо в виде жидкости в легких. Мы не изменим свое тело, мы изменим среду вокруг себя.

Жизнь в пузыре

Именно так выглядит реальность подводного города. Вы живете в герметичном куполе или модуле. Внутри поддерживается давление, равное забортному на глубине вашего поселения. Если вы живете на глубине 200 метров, давление внутри дома будет 21 атмосфера. Воздух для дыхания – это гелиево-кислородная смесь. Вы спите, едите, работаете в условиях, которые убили бы неподготовленного ныряльщика с поверхности за секунды.

Двери и шлюзы здесь работают иначе. Чтобы выйти наружу в легководолазном снаряде, вам не нужна декомпрессия – вы и так живете под этим давлением. Вы просто надеваете гидрокостюм с подогревом и выходите "в сад". Но чтобы подняться на поверхность, в мир солнца и низкого давления, вам придется переселиться в специальный барокомплекс и провести там неделю, постепенно снижая давление до атмосферного.

Это накладывает жесткий отпечаток на психологию. Подводный колонист – это человек, который согласен на долгосрочную командировку. Поверхность для него становится столь же чужой и опасной, как открытый космос. Но цена, которую мы платим за это, дает нам доступ к самому большому и неизведанному пространству на планете.

В следующей главе мы спустимся на дно и рассмотрим проекты конкретных подводных жилищ – от простых экспериментальных "гаражей" 1960-х годов до современных концепций городов-спиралей, которые вгрызаются в континентальный шельф.

Глава 3. Дома в бездне: от «Преконтинента» до «Сенджен Сити»

История подводных поселений – это история героизма, граничащего с безумием, и инженерной мысли, обгоняющей время. Прежде чем мечтать о городах на дне океана, человечеству предстояло ответить на простой вопрос: может ли человек вообще жить под водой не минуты, а дни и недели? Ответ на этот вопрос дали отчаянные экспериментаторы XX века, чьи имена сегодня незаслуженно забыты.

Эпоха первопроходцев: «Подводные дома»

Конец 1950-х – начало 1960-х годов были временем космической лихорадки. Но пока одни штурмовали небо, другие обратили взгляд в бездну. Американский океанавт Джордж Бонд и легендарный Жак-Ив Кусто независимо друг от друга пришли к одной идее: если создать на глубине дом с давлением, равным внешнему, человек сможет жить там неделями и работать прямо в воде без долгих всплытий и погружений. Это назвали концепцией «насыщенного погружения».

«Преконтинент I» (1962 год) Кусто начал с малого. Недалеко от Марселя, на глубине 10 метров, была установлена стальная бочка, которую окрестили «Диогеном». Размером она напоминала небольшую комнату – 5 метров в длину и 2,5 в диаметре. Двое акванавтов, Альбер Фалько и Клод Уэсли, провели внутри неделю. Они дышали обычным воздухом (азотно-кислородной смесью), выходили наружу через люк в полу, работали, спали и питались консервами. Эксперимент доказал главное: человек может адаптироваться к жизни под водой. Психологически это было тяжело – постоянная сырость, запах озона и неона, теснота, но они выдержали.

«Преконтинент II» (1963 год) Это был уже амбициозный проект – настоящая подводная деревня в Красном море, у рифа Шаб-Руми. Кусто построил целый комплекс: основное здание «Звезда» на глубине 11 метров (форма морской звезды с четырьмя спальными отсеками), ангар для подводной лодки-скутера на глубине 25 метров и «ракету» «Морская звезда» на глубине 30 метров. Пять акванавтов, включая первого в мире океанавта-женщину Симоны Кусто, провели под водой месяц. Они готовили еду на обычной плите (давление позволяет!), курили сигареты (зажигалки работали странно, но работали), смотрели телевизор и вели подводное хозяйство. Это был триумф.

«Преконтинент III» (1965 год) Кусто решил идти дальше – на глубину 100 метров. Это была уже не бочка, а полноценная станция сферической формы, установленная в Средиземном море у мыса Ферра. Шестеро акванавтов прожили там три недели. Работать на такой глубине было сложно: холод проникал сквозь гидрокостюмы, гелий в дыхательной смеси искажал голоса до неузнаваемости, а психологическое давление (в прямом и переносном смысле) было колоссальным. Именно тогда Кусто понял, что коммерческого будущего у подводных домов нет – слишком дорого и рискованно. Программу свернули, но фундамент был заложен.

Параллельно подобные эксперименты проводили американцы (проект «Силаб», закончившийся трагически – гибелью акванавта Берри Кэннона) и советские ученые. В СССР, в Институте океанологии, создали проект «Черномор» – подводные лаборатории, которые работали на глубинах до 30 метров. Самой известной стала лаборатория «Бентос-300», способная автономно работать две недели с экипажем до 12 человек. Советские акванавты изучали биологию моря, геологию дна и испытывали новое снаряжение. Они были суровыми людьми, потому что условия на «Бентосе» были спартанскими: теснота, вибрация от генераторов, постоянный шум.

От лабораторий к туризму: первый опыт коммерциализации

После угасания интереса военных и ученых идея подводных домов ушла в тень на десятилетия. Лишь в конце 1980-х она возродилась, но в новом качестве – туристическом.

В 1986 году во Флориде открылся отель «Жюль» (Jules' Undersea Lodge). Он был построен на базе исследовательской лаборатории «Ла Чалупа», опущенной на дно лагуны. Это два жилых модуля на глубине 9 метров. Добраться до своего номера можно только нырнув с аквалангом. Внутри есть кондиционер, кухня, спальни и даже интернет. Цена вопроса – несколько сотен долларов за ночь. Гости попадают в «кессон» отеля через мокрый вход – люк в полу, как у Кусто.

Но настоящий прорыв в туристическом подводном строительстве произошел в Дубае. Отель «Атлантис» построил роскошные подводные номера «Посейдон» и «Нептун» на глубине 10 метров. Огромные акриловые окна выходят в гигантский лагунариум с настоящими акулами и скатами. Ты можешь заснуть, глядя на то, как мимо проплывает тигровая акула. Стоимость такого номера достигает 10 000 долларов за ночь.

Проекты будущего: города на дне

Сегодня, когда технологии позволяют создавать прочные, прозрачные акриловые конструкции толщиной в десятки сантиметров, появились проекты, которые раньше были немыслимы.

H2OME (США) Компания US Submarine Structures предлагает частные подводные дома. По сути, это двухуровневый коттедж из акрила и бетона, погруженный на дно частного озера или океанской лагуны. Стоимость такого дома – от 10 миллионов долларов. Ты спускаешься в гостиную через центральную колонну, а из окон открывается вид на подводный ландшафт. Своеобразный пентхаус наоборот.

Deep Ocean Deep Space (Япония) Японская корпорация Shimizu, знаменитая своими фантастическими проектами, предложила концепцию «Спираль глубины» (Ocean Spiral). Это не просто дом, а настоящий мегаполис, рассчитанный на 5000 человек. Проект включает три основных элемента:

Сфера на поверхности – плавучий город диаметром 500 метров, центр управления и связи с миром.

Спиральный тоннель – гигантская 15-километровая спираль, соединяющая поверхность с дном. Внутри неё – транспортные, энергетические и коммуникационные линии.

Подводный завод на дне – станция на глубине 3-4 километров, которая будет перерабатывать углекислый газ в метан с помощью микроорганизмов и обеспечивать город энергией и ресурсами.

Проект оценивается в 25 миллиардов долларов, и Shimizu обещает реализовать его к 2030 году. Пока это выглядит утопией, но японцы известны своим умением воплощать утопии в жизнь.

DEEP System (Канада/Великобритания) Самый реалистичный проект на ближайшие годы. Компания DEEP разработала модульную подводную станцию «Страж» (Sentinel), которая будет устанавливаться на глубинах от 100 до 200 метров. Станция состоит из соединенных между собой сфер, каждая из которых рассчитана на определенные функции: жилье, наука, отдых, энергетика. Внутри поддерживается давление 20 атмосфер (как снаружи), поэтому ученые-акванавты могут выходить в гидрокостюмах прямо в океан через шлюзы, не тратя время на декомпрессию. Первый модуль планируют запустить к 2027 году. Это будет самая глубокая и самая комфортная подводная станция в истории.