«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 . 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 .

Базовый корабль, научно-исследовательское судно « Академик Мстислав Келдыш » построено в 1981 году на финской верфи 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» . Глубоководные аппараты изготовлены в 1987 году финской компанией , причём контракт на создание аппаратов был подписан 16 мая 1985 года, а приёмо-сдаточный акт — 17 декабря 1987 года , 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») . 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 . 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) , убедив руководство Академии наук в необходимости выделения средств на постройку одного глубоководного аппарата .

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 « » 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 .

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:

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.

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 .

США пытались тайно препятствовать экспорту уже готовых аппаратов в СССР. ЦРУ подозревало, что аппараты могут использоваться в территориальных водах США для разведки .

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 .

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 .

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 .

«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 .

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:

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 .

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 .

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 . 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 .

В 2004 году оба аппарата прошли полную переборку и испытания в Крыловском государственном научном центре глубокой сферы (основной части «Миров») .

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 сейчас ^{[ 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 .

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 . Сплав имеет предел текучести 150 кг на мм² (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 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 .

Аппараты использовались при съёмках фильмов Джеймса Кэмерона « Титаник » в 1995 году, документальных « Призраки бездны: „Титаник“ » в 2001 году, в 2002 году и «Последние тайны Титаника» ( Last Mysteries of the Titanic ) в 2005 году, научно-популярного / 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 ( Volcanoes of the Deep Sea ) 2005 года режиссёра Стивена Лоу.

О «Мирах» снят документальный фильм «„Миры“: глубже не бывает» ( 2021 ).

Погружение к затонувшим подлодкам

Первой операцией на затонувшей подлодке с использованием глубоководных аппаратов Института океанологии стало исследование места затопления АПЛ К-8 в Атлантическом океане с помощью аппаратов «Пайсис» ^{[ источник не указан 991 день ]} , 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 , 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 , 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 » . 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 , А. М. Сагалевича 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 .

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

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 . 30 июля 2008 года аппарат «Мир-2» столкнулся с плавучей платформой и получил повреждения левого гребного винта . В 2008 году было осуществлено 53 погружения в средней и южной котловинах озера, в которых приняли участие 72 гидронавта .

Были исследованы природа появления на поверхности озера нефтяных пятен, а также животный мир Байкала . Открыто четыре уровня древних «пляжей», означающие, что Байкал заполнялся постепенно .

На глубине 800 м были найдены три ящика с патронами времён гражданской войны, 7 патронов были подняты .

1 августа 2009 года погружение на дно Байкала на глубоководном аппарате «Мир» совершил премьер-министр России В. Путин .

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» . Рядом с ним в музее выставлены копия «Мира-2» в масштабе 1:10 и макет аппарата «Deepsea Challenger», подаренные Джеймсом Кэмероном . 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 . 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 , французский , 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 ( англ. World Technology Evaluation Center ) за 1994 год, «подводные аппараты „Мир“ и их судно обеспечения, НИС „Келдыш“, составляют наилучшим образом оснащённый и наиболее работоспособный исследовательский инструмент для глубоководных исследований» .

Командиры

• Сагалевич Анатолий Михайлович («Мир-1»)
• Черняев Евгений Сергеевич («Мир-2»)
• Васильев Дмитрий Валентинович
• Подражанский, Александр Моисеевич
• Нищета Виктор Алексеевич
• Андреев Андрей
• Шашков Николай
• Волчек Леонид Георгиевич

Примечания

Литература

• Сагалевич, А. М. Глубина. — М. : Научный мир, 2002. — 320 с. — ISBN 5-89176-174-20.
• 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. // 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