Глубина ныряния без акваланга. Глубина погружения человека
Каждый новый рекорд задержки дыхания под водой заставляет нас удивляться, как такое возможно. Обычному человеку бывает очень трудно не дышать дольше нескольких секунд. А тренированные ныряльщики способны прекращать дыхание на минуты. Подобные достижения — наглядное доказательство того, что пределы человеческих возможностей еще совсем не изучены.
Ныряние с аквалангом
Пытаясь обеспечить себе возможность долгого пребывания под водой, люди стали придумывать всяческие приспособления. На сегодня наиболее распространенным является оборудование, которое в русскоговорящих странах именуют аквалангом. На самом деле «Aqualung» — это название фирмы и выпускаемого ею снаряжения. Само же оборудование для ныряния в западном мире обозначают термином «СКУБА» («SCUBA»). Это аббревиатура английской фразы «автономный аппарат для подводного дыхания» («self-contained underwater breathing apparatus»).
Первые документальные свидетельства об изобретении подводных дыхательных устройств датируются примерно серединой 19 века, хотя чертежи подобных приспособлений создавал еще Леонардо да Винчи. Акваланг в том виде, в каком мы его знаем сегодня, придумали в 1943 году французы Жак-Ив Кусто и Эмиль Ганьян. Это ими созданная фирма называется «Aqualung». С тех пор мастерами подводного плавания был установлен не один рекорд погружения с аквалангом.
Автором последнего на сегодня достижения стал египтянин Ахмед Габр. В сентябре 2014 года ему удалось достичь отметки 332,4 м ниже поверхности воды. Прошлый рекорд был превзойден чуть больше чем на 2,5 м. Вся процедура заняла у египтянина 14 часов. Подавляющая часть этого времени была потрачена на безопасный медленный подъем.
Под водой без акваланга
Дышать под водой без акваланга тоже можно. Еще в древности люди использовали устройство, которое принято называть водолазным колоколом. Это некая перевернутая пустая емкость, например бочка или ведро. При вертикальном погружении давление внутри такого сосуда соответствует давлению окружающей его воды, а образующееся при этом воздушное пространство позволяет какое-то время дышать. Считается, что при помощи такого приспособления проводил подводную разведку еще Александр Македонский в 4 веке до н.э. С древнейших времен знали, как дышать под водой с помощью подобного сосуда, и ловцы жемчуга, и искатели сокровищ с затонувших кораблей.
Водолазные колокола, только уже специально созданные, используют до сих пор. Кроме того, ученые продолжают искать новые способы погружения без акваланга: разрабатывают искусственные жабры, придумывают материалы и устройства, способные выкачивать кислород из воды. Тем временем есть много любителей подводного плавания, которые практикуют погружение без каких-либо вспомогательных средств — фридайвинг (от англ. free — свободно, dive — нырять).
Фридайвинг и его герои
Главное умение фридайверов — длительная задержка дыхания. Тренируя свой организм, они добиваются того, что могут нырять, обходясь без воздуха, на невероятные глубины.
Всемирно известными фридайверами, показавшими миру, на сколько метров можно углубиться, всего лишь задержав дыхание, были итальянец Энцо Майорка и француз Жак Майоль. Первый из них в 1960-х годах опроверг распространенную тогда теорию, что человеческий организм не может существовать в морской пучине. Физиологи были уверены: давление на отметке 50 м ниже поверхности воды разрушит грудную клетку и разорвет легкие. Майорка покорил глубину 51 м, открыв себе и другим ныряльщикам новые горизонты.
Майоль первым из фридайверов опустился на 100 м. Ученые взялись исследовать его организм, чтобы понять, как такое возможно. Однако выяснили только то, что природные данные француза не могли позволить ему нырнуть глубже 45 м. А Майоль продолжал уходить все глубже. Свой новый рекорд погружения он установил в 56 лет, достигнув — 105 м.
В истории свободного ныряния было еще немало героев, доказавших, что можно достичь многого из официально недостижимого. Сегодня существует целый ряд дисциплин во фридайвинге, рекордами отмечена каждая из них.
Рекорды свободного погружения
Самой сложной дисциплиной в свободном нырянии считается «Постоянный вес без ласт». Фридайвер задерживает дыхание, уходит на глубину и затем поднимается на поверхность без помощи каких-либо вспомогательных средств (груза, троса и т. п.), используя только собственный вес и силу своих мышц. Эта дисциплина требует от ныряльщика отточенной координации движений и полного контроля над собственным телом. Необходимо точно знать, как долго получится задержать дыхание, чтобы вовремя остановиться и успеть вернуться, прежде чем кислородное голодание доведет до обморока. Мировой рекорд погружения в «Постоянном весе без ласт» среди мужчин принадлежит новозеландцу Уильяму Трабриджу. В 2010 году он нырнул на 101 м. Среди женщин в этой дисциплине, как и в ряде других, нет равных россиянке Наталье Молчановой. В 2015 году она преодолела отметку 71 м.
Почти во всех дисциплинах фридайвинга отсчитывается дистанция, которую удалось преодолеть на одном вдохе в глубину или в длину. И только в «Статическом апноэ» засекается время нахождения под водой. В этой дисциплине практикуется так называемая гиперинфляция легких чистым кислородом, когда спортсмен перед нырком делает несколько глубоких и быстрых вдохов-выдохов. После погружения фридайвер замирает, чтобы расходовать кислород как можно меньше. На сегодня мировой рекорд по задержке дыхания под водой в «Статическом апноэ» принадлежит испанцу Алексу Сегуре. В 2016 году ему удалось продержаться на одном вдохе 24 минуты 03 секунды. Среди женщин максимальное время в этой дисциплине показала словенка Бранко Петрович в 2013 году: 10 минут 18 секунд.
Как научиться не дышать?
Научиться задерживать дыхание и глубоко нырять может каждый. Это лишь вопрос желания и самодисциплины. Та же Наталья Молчанова начала заниматься фридайвингом в 40 лет и стала непревзойденной, покорив 41 мировой рекорд.
Работа с дыханием — это хороший метод оздоровления, способствующий восстановлению практически всех функций организма и открывающий новые возможности. Главные правила — постепенность и постоянство. Начните с малого, задерживайте дыхание насколько возможно и по чуть-чуть увеличивайте время. Проводите тренировки по несколько раз в день, тем более что они не требуют ни особого места, ни специального оборудования. Как только научитесь не дышать хотя бы пару минут, переходите к водным занятиям.
Знайте, что под водой дыхание можно задержать на более долгий срок, чем на суше. При погружении, особенно в прохладную воду, сосуды сужаются, пульс замедляется, организм расходует ресурсы более экономно. Это так называемый рефлекс ныряния. Но он работает только в том случае, если человек действует уверенно и спокойно, прислушиваясь к сигналам своего тела и следуя инстинкту. Помните также, что перед погружением следует хорошо выспаться, нельзя выпивать и курить.
Существуют разные системы тренировок, направленных на увеличение объема легких, умение расслабляться и контролировать свое тело. Предпочтительнее заниматься с инструктором, чем самостоятельно, особенно на первых порах. Никогда не проводите погружение в одиночку. Найдите единомышленников и двигайтесь вместе к новым рекордам!
Фридайвинг — это погружение под воду на задержке дыхания. Сегодня большинство интересующихся ассоциируют фридайвинг со сверхлюдьми, погружающимися в самые темные глубины океана на одном вдохе, способными управлять телом и разумом настолько мастерски, что возвращаются на поверхность спустя десятки минут в целости и сохранности (с сеткой жемчуга или сокровищами утонувших кораблей). Но каждый раз, когда вы погружаетесь в воду и задерживаете дыхание — вы уже фридайвер. Что такое фридайвинг на самом деле?
Дайвинг без акваланга называют фридайвингом, скиндайвингом и сноркелингом. В этих техниках может использоваться маска, трубка и ласты, но фридайвинг всегда будет включать в себя задержку дыхания. Погружение с задержкой дыхания ранее практиковалось для выживания — ловля устриц, добыча жемчуга… Не так давно фридайвинг стал рекреационным видом отдыха и спорта.
С развитием соревнований по фридайвингу развиваются так же способы и техники, помогающие продлить задержку дыхания. Совсем недавно рекорды апное отмечались по-разному в соленой и пресной воде, сейчас многие правила изменились. Фридайвинг как спорт становится все более серьезной дисциплиной.
Виды фридайвинга
Рассмотрим современные техники фридайвинга немного детальнее.
«Open Water» дисциплины фридайвинга
Фридайвинг с постоянным весом (CWT)
Погружаться можно как с ластами, так и без них. Это соревновательная дисциплина, считающаяся чистейшей формой фридайвинга: дайвер погружается и поднимается благодаря собственному весу и мышечной силе, вес остается неизменным на протяжении всего погружения.
Постоянный вес с ластами, наряду со статическим апное, были двумя первыми соревновательными дисциплинами до динамического апное с ластами. В первых международных соревнованиях большинство участников выступали с би-ластами, и лишь горстка спортсменов предпочитала моноласт. Теперь преимущество моноласта стало общепризнанным и его используют все глубоководные фридайверы.
В последние годы фридайвинг в постоянном весе без ласт (CNF) становится все более популярным. В соревнованиях у CNF есть своя категория, хотя еще 20-30 лет назад глубоководное погружение без снаряжения было запрещено и считалось очень опасным. Погружение в постоянном весе без ласт может быть непростой задачей при преодолении положительной плавучести, а затем отрицательной плавучести при всплытии.
Свободное погружение (FIM)
Дисциплина, в которой не используются ласты, а дайвер держится за трос при погружении и всплытии. Такая техника часто используется в качестве разминки CNF: можно поберечь ноги и .
Свободное погружение широко используется на курсах для начинающих фридайверов, благодаря чему новички могут изучить навыки продувки ушей. Непривычным к смене давления начинающим дайверам можно поначалу погружаться «ногами вперед», а в этом случае без троса не обойтись. Множество программ тренировок по фридайвингу разобраны в статье.
Фридайвинг с переменным весом (VWT)
В этой дисциплине используется дополнительный вес для облегчения погружения, возвращается дайвер своими силами — при помощи ласт и троса. Это не соревновательная дисциплина в фридайвинге, однако в ней фиксируются свои мировые рекорды.
Фридайвинг «No Limits» (NLT)
Больше всего breaking news создает именно фридайвинг без ограничений. Он и самый опасный. Здесь используется утяжеление и различные компенсаторы плавучести, поднимающие дайвера на поверхность. Далеко не каждый фридайвер практикует No Limits, однако именно эти методы использовались пионерами апное Жаком Майолем и Энцо Майорка.
В шестидесятых стало возможно использовать специальный резервуар, поднимающий дайвера на поверхность. Однако, чем глубже становились погружения, тем менее эффективен был этот способ. Часто происходили обрывы заполняющего шланга, а риск азотного наркоза всегда оставлял сомнения в адекватности дайвера, которому необходимо было выполнить ряд действий для успешного заполнения резервуара воздухом и всплытия. Сейчас наиболее экстремальные фридайверы используют специальные компенсаторы плавучести, результат работы которых не зависит от воздуха или дайвера — все происходит автоматически.
Фридайвинг в бассейне
Статическое апноэ (STA)
Статическое апноэ является одной из самых психологически сложных дисциплин в фридайвинге. Суть в задержке дыхания на максимально возможное время, лежа на поверхности воды в бассейне — ничего не должно отвлекать дайвера, при этом очень легко быстро сдаться, находясь в миллиметрах от поверхности.
Статическое апноэ, наряду с постоянным весом с ластами является одной из основных соревновательных дисциплин. Практиковать задержку дыхания можно круглый год в бассейне. Тренировки развивают уверенность в себе и психическую прочность.
Динамическое апноэ (DYN and DNF)
Динамическое апноэ можно практиковать с ластами и без. Выполняется дисциплина зачастую в бассейне и основана на прохождении максимальной горизонтальной дистанции с задержкой дыхания. Часто входит в программу командных соревнований, с использованием ласт.
Некоторым дайверам сложно уравнивать внутриушное давление, а динамическое апное позволяет не терять форму без необходимости глубоководного погружения.
Рекорды устанавливаются в каждой их дисциплин фридайвинга, но фридайвиг прежде всего — удовольствие и наслаждение от созерцания подводного мира. У фридайверов есть возможность получать больше радости от общения с природой, не обременяя себя дополнительным оборудованием. Практиковать можно любой из видов свободного погружения, получая массу преимуществ этого вида спорта. Но начинать знакомство с непривычной человеку средой нужно с хорошего инструктора рядом с вами, который поможет разобраться в оборудовании, будет буквально держать вас за руку при первых погружениях. Несколько первых шагов описаны в статье
В заключение дам свое определение: фридайвинг — это уникальный вид экстрима с контролем и подавлением адреналина. Наслаждайтесь!
Свобода погружения
Дословно FreeDiving переводится как «свободное погружение» под воду без акваланга и с задержкой дыхания настолько, насколько это позволяет человеческое тело и разум. Самое интересное, что развитию такого вида спорта, как глубоководное погружение на задержке дыхания – апноэ, послужил спор на бутылку шампанского. Именно она стала вожделенным призом одного из первых апноистов – итальянца Раймондо Буше.
В 1949 г. в Неаполитанском заливе эксцентричный пилот морской авиации Буше поспорил с другом, что нырнет так же глубоко, как и водолаз в скафандре, работавший на глубине. И выиграл спор. Измеренная глубина составила фантастическую по тем временам величину в 30 м. Основоположником же фридайвинга как спорта можно считать Жака Майоля, который в 60-е гг. впервые сформулировал психологию фридайвинга и разработал специальный комплекс упражнений и систему дыхания. «Чистым жанром» во фридайвинге считается глубоководный фридайвинг. Помимо него, существуют и другие спортивные дисциплины в этой области: спортсмены соревнуются в так называемом статическом и динамическом апноэ (от греч. apnoia – отсутствие дыхания). В первом случае человек просто лежит на поверхности воды лицом вниз и как можно дольше задерживает дыхание, во втором – проныривает под водой на дальность (в ластах и без них).
Фото с сайта Н.Молчановой
При погружениях с аквалангом сжатый воздух из баллонов повышает давление газа внутри легких и уравновешивает внешнее давление воды. Фридайверу же, как считалось, возрастающее гидростатическое давление компенсировать нечем, кроме как собственными костями и мышцами. Физиологи во главе с французским медиком Кабарру отмерили человеку абсолютный предел глубины, исходя из объема легких. Так, рубеж в 50 м был теоретическим пределом. Однако уже в 1961 г. Энцо Майорка преодолел этот рубеж. После достижения глубин более 100 м стало понятно, что не только физические данные играют роль в погружении, но и умение контролировать, а главное, управлять физиологией своего тела. Как ни парадоксально это звучит, но именно умение управлять процессами, происходящими в организме, позволило известным профессиональным фридайверам нырнуть на глубину в 150 м и, возможно, вскоре позволит достигнуть и заветных 200 м.
Фридайвинг – для кого-то спорт, для кого-то активный отдых. Каждый преследует разные цели, ищет неповторимые ощущения. «Радость, когда для счастья, оказывается, нужно только вдохнуть и с особой остротой ощутить вкус к жизни», – говорит президент федерации фридайвинга, восьмикратная чемпионка мира и семнадцатикратная рекордсменка мира по фридайвингу по версии AIDA Наталья Молчанова.
Стефан Мифсюд: поймать подводный вирус
Обычный, нетренированный человек в состоянии задержать дыхание всего на 30–40 сек. Рекорды статических ныряльщиков-апноистов на сегодняшний день прочно удерживаются на уровне 6–7,5 мин. Мировой рекорд пятикратного чемпиона мира по апноэ-динамике в ластах Стефана Мифсюда – задержка дыхания под водой в течение 10 минут и 4 секунд (!).
По виду Мифсюд обычный парень, особо не выделяющийся из толпы дайверов, только вот задерживать дыхание под водой может на 10 минут. Ну и, в общем-то, все. Попытка разглядеть у человека жабры тщетна: Стефан просто задирает майку и показывает абсолютно «чистый» накачанный торс.
– Все дело в тренировке, закалке и сноровке. Начали бы, как я, лет с четырех, тоже минут на пять в воде свободно зависали бы.
Мне понять трудно. Даже активно включив фантазию, не могу представить себя, пять минут свободно парящую в толще океанской воды. С аквалангом и то постоянно боюсь, что воздух закончится.
– Ваш страх исключительно в голове, – резюмирует Стефан. – Резервные возможности человека поистине безграничны и пока совершенно не изучены. Научиться задерживать дыхание под водой можно практически в любом возрасте – природа заложила в нас такие способности, и человек может их развить по своему желанию. Так, Жак Майоль поставил свой рекорд 105 м в категории No Limit в 56 лет, а «старейший фридайвер» – француз Энди Ле Сос – начал тренироваться в 48 лет и практически сразу поставил несколько рекордов, в числе которых рекорд в статике – 7,35 сек., державшийся на протяжении 4 лет. В нашем генетическом багаже сохранились древние механизмы, забытые за ненадобностью: организм человека имеет врожденную адаптацию к водной среде – так называемый «нырятельный» рефлекс. А человеческий эмбрион, например, к четвертой неделе своего развития имеет четко выраженные жаберные дуги.
Апноэ доставляет мне удовольствие, я не насилую свой организм, не иду на рекорд ценой собственного здоровья. Все гармонично – нет задачи «не дышать такое-то количество времени». Просто я могу не дышать 10 минут сегодня, а завтра – может, и больше.
Для того чтобы нырнуть в глубину, человеку требуется определенный психологический настрой. Без ментальной тренировки добиться нужного состояния достаточно сложно. Конечно, он должен находиться в хорошей физической форме, но больше 50% результата все же идет от головы. При нырянии в глубину с задержкой дыхания у спортсмена возникает целый комплекс различных физиологических и психологических реакций, тесно взаимосвязанных между собой. Ныряя, необходимо максимально физически расслабиться и сконцентрироваться внутренне, отслеживая все, что происходит как в организме, так и вокруг.
– Любой внутренний или внешний сигнал должен быть чутко и четко воспринят. В какой-то момент просто чувствуешь – всё. Вроде и воздух еще есть, но человек разворачивается и всплывает, причем сам не может объяснить причину. Внутренний инстинкт. А вообще считаю, что грамотные тренировки вполне способны уберечь спортсмена от таких неожиданностей.
Стефан Мифсюд: организм как машина
С помощью специально разработанной им методики дыхания Мифсюд добивается максимальной эластичности грудных мышц и за последние 6 лет увеличил объем легких больше, чем на 2,5 л.
– Свой организм я сравниваю с экономичной машиной, использующей мало бензина. Большой бак бензина и экономичный расход топлива. Внутри работает высококлассный механизм: при прекращении поступления кислорода он уменьшает его потребление тканями, при этом перераспределяя ресурсы и вводя новые резервы. Эффективность использования собственного объема легких значит больше, чем сам объем. Поэтому существуют упражнения и целые системы, позволяющие максимально полно использовать то, что уже дано нам от рождения. Но считаю, что способность долго находиться под водой не зависит от природного объема легких: это довольно относительное понятие, зависящее от многих факторов и прежде всего от тренированности организма. Должно быть хорошее физическое развитие. Плавание, бег, езда на велосипеде – все это помогает добиваться нужных результатов.
В своих тренировках я иду маленькими шажками и без страха: анаэробные нагрузки, общая физическая подготовка, растяжка легких и работа с мыслями… Я не против йоги, но именно мне она никак не помогает, не приносит улучшения результатов. У меня другой путь – за счет физических тренировок.
И, опять же, в зависимости от того, в чем хочется добиться большей динамики – на то я и делаю упор. Каждый спортсмен знает свои недостатки: у кого-то хорошо работают ноги, но не хватает дыхания, и наоборот. Опять же, постараюсь сравнить с машиной: когда есть гоночная машина и вы в ней сидите, то дальше, чем машина, вы не уедете, во фридайвинге же вы можете уйти достаточно глубоко. Проблема в том, вернетесь ли вы обратно.
Стефан Мифсюд и Наталья Молчанова
Фридайвинг является экстремальным видом спорта, и поэтому важно прогнозировать вероятность успешного погружения в глубину. Спортсмену необходимо уметь рассчитывать силы для своевременного разворота к подъему на поверхность.
37-летний Мифсюд обожает подводную охоту и в ней видит практическую пользу от апноэ. Даже первое ружье у маленького Стефана было подводным. Он до сих пор вспоминает свою первую подводную охоту на Большом Коралловом рифе острова Реюньон, вблизи знаменитого курорта Маврикий. Именно там Мифсюд познал всю красоту подводного мира и навсегда поймал подводный вирус.
– Мой отец, подводный охотник, с самого детства приучал меня к воде. Можно сказать, что я с пеленок нырял в Индийском океане. Нас у родителей четверо: две девочки и два мальчика, – я самый младший брат. И так получилось, что один отдуваюсь за всю семью – больше никто спортом не увлекается. С пяти лет я начал заниматься апноэ, а в десять уже легко стал задерживать дыхание на 4,5 мин.
Люди-амфибии
По мнению некоторых ученых, года через два люди смогут дышать под водой, как рыбы. Некий израильский изобретатель изобрел нечто напоминающее искусственные жабры, то есть устройство, позволяющее погружаться на дно моря-океана без акваланга и, как рыба, дышать воздухом, растворенным в воде. Изобретатель получил по электронной почте уже несколько сотен писем со всего мира от добровольцев, желающих испытать его систему.
Первым проблему подводного дыхания решил советский писатель-фантаст Александр Беляев. Герою его знаменитого романа «Человек-амфибия», Ихтиандру, заменили легкие на жабры.
Но мечта образца середины 20-х годов прошлого века так и не сбылась, хотя попытки стать человеком-рыбой предпринимались неоднократно.
Во Франции такие люди, как Стефан Мифсюд, – на вес золота в изучении пределов человеческого организма. Их привлекают к различным добровольным экспериментам, проводят многочисленные исследования и на основе полученных материалов пишут научные статьи. Специалисты, которые долгое время имеют дело со спортом, могут подтвердить: то, что является нормой в спорте, – не всегда укладывается в норму с точки зрения обычной физиологии. Этот вопрос до конца не изучен, и на тех, кто берется оценить пределы в спорте, ложится большая ответственность. Во фридайвинге особо сказывается индивидуальная разница между людьми: и здесь особенно трудно вывести средний показатель.
– На меня надевают огромное количество датчиков, измеряют давление, психофизическое состояние, проверяют, как работает мозг. Я, собственно, ничем от вас не отличаюсь. Но, может, единственное, что размер моих легких 10,5 л, что почти вдвое больше, чем у обычного человека, и при задержке дыхания мой пульс замедляется и опускается до 19 ударов в минуту. Я с удовольствием сотрудничаю с учеными: так, во Франции не без моего участия вышла книга ученого Фредерика Леметра о задержке дыхания.
Стефан по профессии – детский тренер по плаванию. Он считает, что лучшее время для начала тренировок – с 5 лет: именно в этом возрасте организм и психика ребенка легче всего адаптируются к водной среде.
– После рекорда я очень сильно устал и более полутора месяцев просто ничего не делал, отдыхал. А потом пошел заниматься с малышами, общаться с ними – отличная реабилитация. Я учу их видеть море изнутри, знакомлю с подводными обитателями, стараюсь донести до них, что все мы – единое целое, один живой организм. Ведь сама суть фридайвинга – это единение человека с морем, океаном, совершенно другим миром. Человек, который всю жизнь находится только на суше, теряет для себя половину мира. Чтобы обрести гармонию в этом мире, нужно начать жить по его законам, погрузиться в него, испытать совершенные чувства и эмоции.
Обучать – мое хобби, и я надеюсь, что, опираясь на мои знания и навыки, мои ученики пойдут дальше в своих экспериментах. И 10 минут задержки дыхания для них будут разминкой перед настоящим рекордом. Грядет биологическая эволюция, лимита не существует, есть только глубина, и она ждет.
Татьяна Белоножкина
Мы живем на планете воды, но земные океаны знаем хуже, чем некоторые космические тела. Больше половины поверхности Марса артографировано с разрешением около 20 м — и только 10−15% океанского дна изучены при разрешении хотя бы 100 м. На Луне побывало 12 человек, на дне Марианской впадины — трое, и все они не смели и носа высунуть из сверхпрочных батискафов.
Погружаемся
Главная сложность в освоении Мирового океана — это давление: на каждые 10 м глубины оно увеличивается еще на одну атмосферу. Когда счет доходит до тысяч метров и сотен атмосфер, меняется все. Жидкости текут иначе, необычно ведут себя газы… Аппараты, способные выдержать эти условия, остаются штучным продуктом, и даже самые современные субмарины на такое давление не рассчитаны. Предельная глубина погружения новейших АПЛ проекта 955 «Борей» составляет всего 480 м.
Водолазов, спускающихся на сотни метров, уважительно зовут акванавтами, сравнивая их с покорителями космоса. Но бездна морей по‑своему опаснее космического вакуума. Случись что, работающий на МКС экипаж сможет перейти в пристыкованный корабль и через несколько часов окажется на поверхности Земли. Водолазам этот путь закрыт: чтобы эвакуироваться с глубины, могут потребоваться недели. И срок этот не сократить ни при каких обстоятельствах.
Впрочем, на глубину существует и альтернативный путь. Вместо того чтобы создавать все более прочные корпуса, можно отправить туда… живых водолазов. Рекорд давления, перенесенного испытателями в лаборатории, почти вдвое превышает способности подлодок. Тут нет ничего невероятного: клетки всех живых организмов заполнены той же водой, которая свободно передает давление во всех направлениях.
Клетки не противостоят водному столбу, как твердые корпуса субмарин, они компенсируют внешнее давление внутренним. Недаром обитатели «черных курильщиков», включая круглых червей и креветок, прекрасно себя чувствуют на многокилометровой глубине океанского дна. Некоторые виды бактерий неплохо переносят даже тысячи атмосфер. Человек здесь не исключение — с той лишь разницей, что ему нужен воздух.
Под поверхностью
Кислород Дыхательные трубки из тростника были известны еще могиканам Фенимора Купера. Сегодня на смену полым стеблям растений пришли трубки из пластика, «анатомической формы» и с удобными загубниками. Однако эффективности им это не прибавило: мешают законы физики и биологии.
Уже на метровой глубине давление на грудную клетку поднимается до 1,1 атм — к самому воздуху прибавляется 0,1 атм водного столба. Дыхание здесь требует заметного усилия межреберных мышц, и справиться с этим могут только тренированные атлеты. При этом даже их сил хватит ненадолго и максимум на 4−5 м глубины, а новичкам тяжело дается дыхание и на полуметре. Вдобавок чем длиннее трубка, тем больше воздуха содержится в ней самой. «Рабочий» дыхательный объем легких составляет в среднем 500 мл, и после каждого выдоха часть отработанного воздуха остается в трубке. Каждый вдох приносит все меньше кислорода и все больше углекислого газа.
Чтобы доставлять свежий воздух, требуется принудительная вентиляция. Нагнетая газ под повышенным давлением, можно облегчить работу мускулам грудной клетки. Такой подход применяется уже не одно столетие. Ручные насосы известны водолазам с XVII века, а в середине XIX века английские строители, возводившие подводные фундаменты для опор мостов, уже подолгу трудились в атмосфере сжатого воздуха. Для работ использовались толстостенные, открытые снизу подводные камеры, в которых поддерживали высокое давление. То есть кессоны.
Глубже 10 м
Азот Во время работы в самих кессонах никаких проблем не возникало. Но вот при возвращении на поверхность у строителей часто развивались симптомы, которые французские физиологи Поль и Ваттель описали в 1854 году как On ne paie qu’en sortant — «расплата на выходе». Это мог быть сильный зуд кожи или головокружение, боли в суставах и мышцах. В самых тяжелых случаях развивались параличи, наступала потеря сознания, а затем и гибель.
Чтобы отправиться на глубину без каких-либо сложностей, связанных с экстремальным давлением, можно использовать сверхпрочные скафандры. Это чрезвычайно сложные системы, выдерживающие погружение на сотни метров и сохраняющие внутри комфортное давление в 1 атм. Правда, они весьма дороги: например, цена недавно представленного скафандра канадской фирмы Nuytco Research Ltd. EXOSUIT составляет около миллиона долларов.
Проблема в том, что количество растворенного в жидкости газа прямо зависит от давления над ней. Это касается и воздуха, который содержит около 21% кислорода и 78% азота (прочими газами — углекислым, неоном, гелием, метаном, водородом и т. д. — можно пренебречь: их содержание не превышает 1%). Если кислород быстро усваивается, то азот просто насыщает кровь и другие ткани: при повышении давления на 1 атм в организме растворяется дополнительно около 1 л азота.
При быстром снижении давления избыток газа начинает выделяться бурно, иногда вспениваясь, как вскрытая бутылка шампанского. Появляющиеся пузырьки могут физически деформировать ткани, закупоривать сосуды и лишать их снабжения кровью, приводя к самым разнообразным и часто тяжелым симптомам. По счастью, физиологи разобрались с этим механизмом довольно быстро, и уже в 1890-х годах декомпрессионную болезнь удавалось предотвратить, применяя постепенное и осторожное снижение давления до нормы — так, чтобы азот выходил из организма постепенно, а кровь и другие жидкости не «закипали».
В начале ХХ века английский исследователь Джон Холдейн составил детальные таблицы с рекомендациями по оптимальным режимам спуска и подъема, компрессии и декомпрессии. Экспериментируя с животными, а затем и с людьми — в том числе с самим собой и своими близкими, — Холдейн выяснил, что максимальная безопасная глубина, не требующая декомпрессии, составляет около 10 м, а при длительном погружении — и того меньше. Возвращение с глубины должно производиться поэтапно и не спеша, чтобы дать азоту время высвободиться, зато спускаться лучше довольно быстро, сокращая время поступления избыточного газа в ткани организма. Людям открылись новые пределы глубины.
Глубже 40 м
Гелий Борьба с глубиной напоминает гонку вооружений. Найдя способ преодолеть очередное препятствие, люди делали еще несколько шагов — и встречали новую преграду. Так, следом за кессонной болезнью открылась напасть, которую дайверы почти любовно зовут «азотной белочкой». Дело в том, что в гипербарических условиях этот инертный газ начинает действовать не хуже крепкого алкоголя. В 1940-х опьяняющий эффект азота изучал другой Джон Холдейн, сын «того самого». Опасные эксперименты отца его ничуть не смущали, и он продолжил суровые опыты на себе и коллегах. «У одного из наших испытуемых произошел разрыв легкого, — фиксировал ученый в журнале, — но сейчас он поправляется».
Несмотря на все исследования, механизм азотного опьянения детально не установлен — впрочем, то же можно сказать и о действии обычного алкоголя. И тот и другой нарушают нормальную передачу сигналов в синапсах нервных клеток, а возможно, даже меняют проницаемость клеточных мембран, превращая ионообменные процессы на поверхностях нейронов в полный хаос. Внешне то и другое проявляется тоже схожим образом. Водолаз, «словивший азотную белочку», теряет контроль над собой. Он может впасть в панику и перерезать шланги или, наоборот, увлечься пересказом анекдотов стае веселых акул.
Наркотическим действием обладают и другие инертные газы, причем чем тяжелее их молекулы, тем меньшее давление требуется для того, чтобы этот эффект проявился. Например, ксенон анестезирует и при обычных условиях, а более легкий аргон — только при нескольких атмосферах. Впрочем, эти проявления глубоко индивидуальны, и некоторые люди, погружаясь, ощущают азотное опьянение намного раньше других.
Избавиться от анестезирующего действия азота можно, снизив его поступление в организм. Так работают дыхательные смеси нитроксы, содержащие увеличенную (иногда до 36%) долю кислорода и, соответственно, пониженное количество азота. Еще заманчивее было бы перейти на чистый кислород. Ведь это позволило бы вчетверо уменьшить объем дыхательных баллонов или вчетверо увеличить время работы с ними. Однако кислород — элемент активный, и при длительном вдыхании — токсичный, особенно под давлением.
Чистый кислород вызывает опьянение и эйфорию, ведет к повреждению мембран в клетках дыхательных путей. При этом нехватка свободного (восстановленного) гемоглобина затрудняет выведение углекислого газа, приводит к гиперкапнии и метаболическому ацидозу, запуская физиологические реакции гипоксии. Человек задыхается, несмотря на то что кислорода его организму вполне достаточно. Как установил тот же Холдейн-младший, уже при давлении в 7 атм дышать чистым кислородом можно не дольше нескольких минут, после чего начинаются нарушения дыхания, конвульсии — все то, что на дайверском сленге называется коротким словом «блэкаут».
Жидкостное дыхание
Пока еще полуфантастический подход к покорению глубины состоит в использовании веществ, способных взять на себя доставку газов вместо воздуха — например, заменителя плазмы крови перфторана. В теории, легкие можно заполнить этой голубоватой жидкостью и, насыщая кислородом, прокачивать ее насосами, обеспечивая дыхание вообще без газовой смеси. Впрочем, этот метод остается глубоко экспериментальным, многие специалисты считают его и вовсе тупиковым, а, например, в США применение перфторана официально запрещено.
Поэтому парциальное давление кислорода при дыхании на глубине поддерживается даже ниже обычного, а азот заменяют на безопасный и не вызывающий эйфории газ. Лучше других подошел бы легкий водород, если б не его взрывоопасность в смеси с кислородом. В итоге водород используется редко, а обычным заменителем азота в смеси стал второй по легкости газ, гелий. На его основе производят кислородно-гелиевые или кислородно-гелиево-азотные дыхательные смеси — гелиоксы и тримиксы.
Глубже 80 м
Сложные смеси Здесь стоит сказать, что компрессия и декомпрессия при давлениях в десятки и сотни атмосфер затягивается надолго. Настолько, что делает работу промышленных водолазов — например, при обслуживании морских нефтедобывающих платформ — малоэффективной. Время, проведенное на глубине, становится куда короче, чем долгие спуски и подъемы. Уже полчаса на 60 м выливаются в более чем часовую декомпрессию. После получаса на 160 м для возвращения понадобится больше 25 часов — а ведь водолазам приходится спускаться и ниже.
Поэтому уже несколько десятилетий для этих целей используют глубоководные барокамеры. Люди живут в них порой целыми неделями, работая посменно и совершая экскурсии наружу через шлюзовой отсек: давление дыхательной смеси в «жилище» поддерживается равным давлению водной среды вокруг. И хотя декомпрессия при подъеме со 100 м занимает около четырех суток, а с 300 м — больше недели, приличный срок работы на глубине делает эти потери времени вполне оправданными.
Методы длительного пребывания в среде с повышенным давлением прорабатывались с середины ХХ века. Большие гипербарические комплексы позволили создавать нужное давление в лабораторных условиях, и отважные испытатели того времени устанавливали один рекорд за другим, постепенно переходя и в море. В 1962 году Роберт Стенюи провел 26 часов на глубине 61 м, став первым акванавтом, а тремя годами позже шестеро французов, дыша тримиксом, прожили на глубине 100 м почти три недели.
Здесь начались новые проблемы, связанные с длительным пребыванием людей в изоляции и в изнурительно некомфортной обстановке. Из-за высокой теплопроводности гелия водолазы теряют тепло с каждым выдохом газовой смеси, и в их «доме» приходится поддерживать стабильно жаркую атмосферу — около 30 °C, а вода создает высокую влажность. Кроме того, низкая плотность гелия меняет тембр голоса, серьезно затрудняя общение. Но даже все эти трудности вместе взятые не поставили бы предел нашим приключениям в гипербарическом мире. Есть ограничения и поважнее.
Глубже 600 м
Предел В лабораторных экспериментах отдельные нейроны, растущие «в пробирке», плохо переносят экстремально высокое давление, демонстрируя беспорядочную гипервозбудимость. Похоже, что при этом заметно меняются свойства липидов клеточных мембран, так что противостоять этим эффектам невозможно. Результат можно наблюдать и в нервной системе человека под огромным давлением. Он начинает то и дело «отключаться», впадая в кратковременные периоды сна или ступора. Восприятие затрудняется, тело охватывает тремор, начинается паника: развивается нервный синдром высокого давления (НСВД), обусловленный самой физиологией нейронов.
Помимо легких, в организме есть и другие полости, содержащие воздух. Но они сообщаются с окружающей средой очень тонкими каналами, и давление в них выравнивается далеко не моментально. Например, полости среднего уха соединяются с носоглоткой лишь узкой евстахиевой трубой, которая к тому же часто забивается слизью. Связанные с этим неудобства знакомы многим пассажирам самолетов, которым приходится, плотно закрыв нос и рот, резко выдохнуть, уравнивая давление уха и внешней среды. Водолазы тоже применяют такое «продувание», а при насморке стараются вовсе не погружаться.
Добавление к кислородно-гелиевой смеси небольших (до 9%) количеств азота позволяет несколько ослабить эти эффекты. Поэтому рекордные погружения на гелиоксе достигают планки 200−250 м, а на азотсодержащем тримиксе — около 450 м в открытом море и 600 м в компрессионной камере. Законодателями в этой области стали — и до сих пор остаются — французские акванавты. Чередование воздуха, сложных дыхательных смесей, хитрых режимов погружения и декомпрессии еще в 1970-х позволило водолазам преодолеть планку в 700 м глубины, а созданную учениками Жака Кусто компанию COMEX сделало мировым лидером в водолазном обслуживании морских нефтедобывающих платформ. Детали этих операций остаются военной и коммерческой тайной, поэтому исследователи других стран пытаются догнать французов, двигаясь своими путями.
Пытаясь опуститься глубже, советские физиологи изучали возможность замены гелия более тяжелыми газами, например неоном. Эксперименты по имитации погружения на 400 м в кислородно-неоновой атмосфере проводились в гипербарическом комплексе московского Института медико-биологических проблем (ИМБП) РАН и в секретном «подводном» НИИ-40 Министерства обороны, а также в НИИ Океанологии им. Ширшова. Однако тяжесть неона продемонстрировала свою обратную сторону.
Можно подсчитать, что уже при давлении 35 атм плотность кислородно-неоновой смеси равна плотности кислородно-гелиевой примерно при 150 атм. А дальше — больше: наши воздухоносные пути просто не приспособлены для «прокачивания» такой густой среды. Испытатели ИМБП сообщали, что, когда легкие и бронхи работают со столь плотной смесью, возникает странное и тяжелое ощущение, «будто ты не дышишь, а пьешь воздух». В бодрствующем состоянии опытные водолазы еще способны с этим справиться, но в периоды сна — а на такую глубину не добраться, не потратив долгие дни на спуск и подъем — они то и дело просыпаются от панического ощущения удушья. И хотя военным акванавтам из НИИ-40 удалось достичь 450-метровой планки и получить заслуженные медали Героев Советского Союза, принципиально это вопроса не решило.
Новые рекорды погружения еще могут быть поставлены, но мы, видимо, подобрались к последней границе. Невыносимая плотность дыхательной смеси, с одной стороны, и нервный синдром высоких давлений — с другой, видимо, ставят окончательный предел путешествиям человека под экстремальным давлением.
Как и в любом другом виде спорта или человеческой деятельности в дайвинге фиксируется множество разнообразных рекордов. Рассказываем о самых интересных из них.
САМОЕ ГЛУБОКОЕ ПОГРУЖЕНИЕ С АКВАЛАНГОМ
Действующий рекорд был установлен 18 сентября 2014 года 41-летним Ахмадом Габром. Инструктор по дайвингу из Египта достиг глубины 332,35 метра. Погружение производилось в Красном море неподалеку от Дахаба.
На подготовку к установлению рекорда у Габра ушло четыре года. Все это время он работал с элитной командой дайверов, разработавшей план погружения. Она помогла ему справиться с различными рисками, такими как азотное отравление, декомпрессионная болезнь и нервный синдром высокого давления.
На погружение до необходимой глубины у Габра ушло всего 12 минут. А подъем из-за опасности декомпрессии занял аж 14 часов.
Всего египтянину понадобилось использовать девять баллонов, большинство из которых было заполнено газовой смесью кислорода, азота и гелия. Его команда поддержки израсходовала 92 таких баллона.
САМОЕ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОЕ ПОГРУЖЕНИЕ С АКВАЛАНГОМ В ОТКРЫТОЙ ВОДЕ
В июле 2016 года турецкий дайвер Джем Карабай пробыл чуть меньше шести дней под водой на пляже на острове Кипр. Длительность погружения составила 142 часа, 42 минуты и 42 секунды. Эти числа объясняются политическими причинами. Установление рекорда было приурочено к 42-летию высадки на острове военного корпуса из Турции.
Карабай установил рекорд, разработав со своей командой новые методы удовлетворения потребностей в воде и еде во время погружения. Находясь под водой, рекордсмен также играл со своими друзьями в футбол и шашки.
Карабай также владеет рекордом погружения в искусственном закрытом водоеме. В октябре 2011 года он провел под водой 192 часа 19 минут 19 секунд в бассейне в Стамбуле.
У женщин рекорд самого продолжительного погружения принадлежит австралийке Кристи Квилл. Она на протяжении 51 часа 25 минут находилась под водой на пятиметровой глубине на пляже Ла-Хойя в Сан-Диего в Калифорнии.
Квилл до этого потеряла мать, умершую от рака молочной железы. С помощью своего рекорда австралийка привлекала внимание к проблеме и собирала деньги на исследования рака.
Когда речь идет о таких невероятных достижениях, даже незаурядным и невероятно сильным людям трудно обойтись без помощи техники и, в частности, надежных часов. В коллекции Prospex от компании Seiko присутствует множество моделей как для профессионалов, так и для любителей. Скажем, модель Kinetic GMT Diver’s (SUN065P1) прекрасно подходит для подводного плавания на глубине до 200 м. А при длительном погружении они могут оказаться просто незаменимы. На них есть 24-часовая шкала, а, значит, всегда можно безошибочно определить точное время. Ведь под водой, в чужой и во многом враждебной среде, привычные нам ориентиры стираются и без помощи качественной и надежной техники не обойтись.
ПОГРУЖЕНИЕ С АКВАЛАНГОМ НА САМОЙ БОЛЬШОЙ ВЫСОТЕ
Венгерский дайвер и альпинист Эрне Тошоки в феврале 2016 года погрузился в озеро на восточной стороне самого высокого вулкана на Земле Охос-дель-Саладо. Водоем находится на границе Аргентины и Чили на высоте 6382 метра над уровнем моря.
Тошоки стал первым человеком, совершившим погружение на высоте более 6000 метров.
Хотя оно продлилось всего 10 минут и происходило на глубине всего лишь 2 метра, установление этого рекорда было сложной задачей из-за трудных условий вокруг и неизвестных эффектов от погружения на такой высоте.
У Тошоки был всего один член команды поддержки. Вместе с рекордсменом он нес все необходимое оборудование для погружения и коммуникации, а также медицинское оборудование, без которого было бы невозможно это погружение.
А ведь еще не так давно об таких рекордах можно было только мечтать. К счастью, технический прогресс позволяет расширять горизонты человеческих возможностей. В том числе и прогресс в плане часов для погружений. Пионером тут является компания Seiko. В 1990 году именно она выпустила первые компьютеризированные дайверские часы - Seiko Scubamaster 200m. Часы измеряли не только текущую глубину и время погружения, но также время всплытия. Эти значения являются ключевыми для расчета и отображения информации о следующем погружении без декомпрессии в серии повторных погружений.
Первый в мире компьютер для дайвинга, выпущенный Seiko в 1990 году.
САМАЯ ДЛИННАЯ ПОДВОДНАЯ ЦЕПОЧКА ИЗ ЛЮДЕЙ
Одно из самых свежих достижений, попавшее в Книгу рекордов Гиннесса, было установлено 17 июня 2017 года у побережья Атлантического океана в Дирфилд-Бич в штате Флорида. Член местного дайверского клуба Паван Арильтон выступил главным организатором установления рекорда. 240 аквалангистов взялись за руки и образовали под водой своеобразную арку вокруг городского пирса.
За день до установления рекорда была проведена предварительная подготовка - дайверы убрали рыболовные сети и другой мусор, находившийся рядом с колоннами пирса.
Предыдущее достижение было установлено у берегов Таиланда в конце 2016 года, когда живую цепочку под водой организовали 182 дайвера.
Пекинские дайверы готовятся к погружению. Фото REUTERS
САМОЕ МАССОВОЕ ПОГРУЖЕНИЕ С АКВАЛАНГОМ
В августе 2009 года индонезийский военно-морской флот организовал мероприятие на пляже Малалаянг в Манадо, в котором 2486 дайверов одновременно погрузились в воду.
Они были разделены на 50 групп, и им приходилось долго ожидать в очередях возможности опуститься на глубину 15 метров.
Рекорд более чем в два раза перебил предыдущее достижение, установленное на Мальдивах в 2006 году. Тогда одновременно в массовом погружении приняли участие 958 человек.
САМЫЙ ПОЖИЛОЙ ДАЙВЕР
Эрвин Пол Сталлер в возрасте 93 лет совершил 36-минутное погружение на Островах Теркс и Кайкос 24 октября 2014 года. Американский пенсионер в 1989 году в 68 лет получил сертификат Профессиональной ассоциации дайвинг-инструкторов и с 1997 года он регулярно посещал эти острова в Карибском море для погружений.