Наистина ли обичате океана? Толкова много, че бихте прекарали няколко дни на морското дъно в съоръжение, което съчетава лаборатория, жилищно пространство и водолазна база?

Съвсем скоро екип от „акванавти“ ще направи именно това. Те ще обитават първата версия на Vanguard – подводно местообитание за краткосрочен престой, разработено от компанията за океанско инженерство DEEP.

В много отношения животът във Vanguard ще наподобява престой на борда на космически кораб. (Brendan Hall/DEEP)

Това не е първият опит на човечеството да създаде условия за живот на океанското дъно. За основаната през 2021 г. частна компания DEEP обаче Vanguard е първото действащо съоръжение от този тип.

Vanguard е пилотен модел за далеч по-амбициозния проект на компанията – Sentinel. Според плановете на DEEP до 2027 г. системата трябва да позволява както краткосрочни, така и по-продължителни мисии навсякъде по континенталния шелф.

Съоръжението е монтирано върху неподвижна платформа при рифа Тенеси, в границите на Националния морски резерват на Флорида Кийс. То се намира на дълбочина от 17 метра и може да приеме до четирима души едновременно.

Изборът на риф за изпитанията не е случаен. Кораловите екосистеми са изключително чувствителни към затоплянето на водата, замърсяването и останалите форми на човешко въздействие. Освен това учените все още усъвършенстват методите, с които оценяват тяхното състояние. Наличието на определени водорасли например невинаги е надежден показател за здравето на рифа, както показва изследване за реалното състояние на кораловите рифове.

Акванавт с подготовка от НАСА

Сред първите членове на екипажа на Vanguard ще бъде Доун Кернагис, директор на научноизследователската дейност в DEEP. (NASA)

Кернагис е акванавт, преминал подготовка в НАСА, и вече има опит с продължителен престой под вода. Научната ѝ работа е съсредоточена върху човешката физиология в екстремни условия и особено върху начина, по който подобна среда влияе на мозъка и нервната система.

Преди това тя е участвала в подводната мисия на НАСА NEEMO 21, така че животът под морската повърхност съвсем не е нещо непознато за нея.

Мисиите NEEMO използват подводната среда като аналог на космически полет. Изолацията, ограниченото пространство, зависимостта от животоподдържащи системи и необходимостта всяко действие да бъде внимателно планирано превръщат океанското дъно в подходящо място за подготовка на хора, които един ден могат да работят далеч отвъд Земята.

Защо учените искат да живеят на морското дъно

Възможността учените да остават продължително време на голяма дълбочина носи редица важни предимства.

„Искаме да направим живота под водата достъпен за много по-широк кръг от хора.“

– Доун Кернагис, директор на научноизследователската дейност в DEEP

Един от постоянните проблеми пред морските биолози е изваждането на проби на повърхността. Рязката промяна в налягането може значително да промени състоянието на изследвания организъм или материал.

„Когато една проба бъде извадена на повърхността, тя преминава през декомпресия. Така молекулярните или клетъчните характеристики, които наблюдавате, вече до голяма степен са повлияни от самия процес на декомпресия. Тоест не виждате напълно каква е била пробата на съответната дълбочина“, обяснява Кернагис.

„Изключително сме развълнувани от възможността да се върнем към много от тези научни въпроси и да обработваме пробите почти в реално време, непосредствено на дълбочината, от която са взети.“

Това е особено важно при изследването на крехки дълбоководни организми, чиито характеристики могат да се променят още по време на изваждането им. Постоянната база на дъното би дала възможност на учените да изучават пряко и новооткрити екосистеми като дълбоководния коралов риф с площ, почти колкото тази на Ватикана.

Vanguard е оборудван и със сензори, които непрекъснато измерват условията под водата дори когато в съоръжението няма хора. Така могат да се натрупват дългосрочни данни за температурата, налягането и останалите характеристики на средата, без наблюденията да се ограничават само до отделни експедиции.

Една голяма камера под налягане

Налягането е определящо и за живота на хората във Vanguard. На практика обитателите му ще живеят в затворено въздушно пространство под водата, където налягането е почти същото като това в заобикалящия океан.

В този смисъл Vanguard представлява голяма камера под налягане с контролирана вътрешна среда. Хората, които ще живеят в нея, ще бъдат сатурационни водолази.

„Представете си, че сте се гмуркали със скуба екипировка много дълго време и тъканите и кръвта ви постепенно са се наситили с азот – инертния газ, който вдишвате“, казва Кернагис.

„Този вид гмуркане се използва отдавна. След като организмът достигне точката на насищане, човек може да остане долу в продължение на седмици или дори месеци.“

При сатурационното гмуркане след определен момент тъканите на водолаза вече не поемат допълнителни количества инертен газ. Затова по-дългият престой на същата дълбочина не увеличава пропорционално времето, необходимо за последваща декомпресия. Връщането към нормално атмосферно налягане обаче трябва да става бавно, поетапно и под постоянен контрол.

Въздух, електричество и постоянна връзка със сушата

Буй на повърхността осигурява на екипажа въздух, електроенергия и сателитна връзка чрез свързващ кабел. (Brendan Hall/DEEP)

Членовете на екипажа могат да напускат местообитанието, докато остават свързани с т.нар. „пъпна връв“ – кабел, по който се подава въздух от системите на Vanguard. Така водолазите не са ограничени от количеството въздух в бутилка на гърба си.

Това позволява излизанията извън базата да продължават по няколко часа, вместо да се ограничават до обичайните около 60 минути при любителското гмуркане.

Когато пристигнат във Vanguard с миниподводници, екипажът и самото местообитание първоначално се поставят под налягане, съответстващо на условията отвън. След като хората влязат, съоръжението се затваря и вътрешното налягане започва постепенно да се понижава.

„По същество все едно се изкачвате към повърхността. Все още се намирате на дъното, но налягането в съда постепенно намалява, докато достигне стойност, съответстваща на тази, при която живеем на сушата“, обяснява Кернагис.

След една нощ на декомпресия налягането във Vanguard отново се повишава до стойност, малко над тази на околната вода. Тогава водолазите могат отново да излязат в океана през т.нар. „лунен басейн“ – отвор в долната част на съоръжението, който води направо към морското дъно.  (Brendan Hall/DEEP)

При изравнено налягане водата не нахлува във вътрешността през отвора. Налягането на въздуха в помещението я задържа в долната му част – принцип, който от десетилетия се използва в подводни камери и съоръжения за сатурационно гмуркане.

Екипажът ще поддържа денонощна връзка с наземната база чрез сателитни комуникации. Генератор върху буя ще осигурява електричество, а прясната вода ще се доставя в специален резервоар, без да се пречиства и използва повторно. Канализационните и останалите отпадни води ще бъдат събирани и впоследствие извеждани от системата.

Хора и роботи ще изследват океана заедно

Местообитания като Vanguard имат огромен научен потенциал, но приложенията им далеч не се изчерпват с морската биология.

Партньорите на DEEP подсказват част от останалите търговски и технологични интереси, свързани с проекта. Unique Group например е компания за подводни технологии и инженерни услуги, която работи за нефтената и газовата индустрия, възобновяемата енергетика и отбраната. Bastion Technologies предоставя услуги на американския космически, енергиен и отбранителен сектор.

„Подводните местообитания имат дълга история на приложение в отбраната“, казва Кернагис.

„Една от областите, които силно ни интересуват, е съвместната работа между хора и машини. Например как водолазите взаимодействат с роботи под водата – независимо дали става дума за автономни, или за дистанционно управлявани апарати.“

Тази област се развива бързо. Подводните роботи вече не се проектират само като традиционни машини с витла, а все по-често заимстват форми и движения от живата природа. Един такъв пример е дълбоководният робот, вдъхновен от мантата. Подобна конструкция може да се движи по-плавно, с по-малко шум и вибрации, и да смущава по-слабо наблюдаваната среда.

Автономни сонди се разработват и за места, които са твърде опасни или труднодостъпни за хора. Роботизираните сонди за наблюдение под антарктическия лед например трябва да измерват как затоплящата се океанска вода влияе върху топенето на крайбрежните ледове и бъдещото покачване на морското равнище.

При бъдещи мисии хората във Vanguard биха могли да управляват подобни апарати направо от морското дъно. По-малкото разстояние между оператора и машината може да намали забавянето в комуникацията и да позволи много по-бърза реакция при сложни научни и технически задачи.

От научна лаборатория до подводен туризъм

Друг партньор на DEEP – Triton Submarines – е по-силно ориентиран към развлекателните и търговските подводни преживявания. Това подсказва, че технологиите на DEEP един ден могат да намерят място и в туризма.

„Искаме да направим живота под водата достъпен за много по-широк кръг от хора“, казва Кернагис.

Като възможни бъдещи обитатели тя посочва художници, историци, ученици, студенти и преподаватели.

„Мисля, че би било чудесно да поканим и политици. Така ще могат лично да видят какво се намира под повърхността на океана.“

Прекият досег с подводния свят може да има значение не само за науката, но и за образованието и общественото разбиране на океаните. Среда, която обикновено наблюдаваме само чрез кадри от дистанционно управлявани апарати, би могла да се превърне в място за непосредствена човешка работа, обучение и творчество.

Основната мисия засега остава научна

На този етап основното предназначение на Vanguard е научното изследване – както на рифа, край който е разположено съоръжението, така и на хората, които ще живеят в него.

„Работим в много тясно сътрудничество с Националния морски резерват. Искаме да сме сигурни, че не просто поставяме местообитанието на дъното, а че то ще бъде използвано възможно най-пълноценно за научни изследвания и възстановяване на екосистемите“, казва Кернагис.

Продължителното човешко присъствие под водата може да промени из основи начина, по който се наблюдават морските екосистеми. Вместо учените да разполагат само с кратки прозорци за работа по време на отделни спускания, те ще могат да проследяват промените в реално време, да реагират при внезапни събития и да изучават организмите непосредствено в естествената им среда.

Ако Vanguard покаже, че подобни мисии могат да се провеждат безопасно и устойчиво, проектът може да се превърне в една от първите стъпки към постоянни научни станции под океанската повърхност – своеобразен подводен еквивалент на изследователските бази в Антарктида и орбиталните лаборатории в Космоса.

Източник: Science Alert; превод и редакция: Владимир Тодоров