ВВЕДЕНИЕ

Двадцать третьего января 1960 г. знаменитый батискаф «Триест», созданный Огюстом Пиккаром, достиг дна глубочайшей Марианской впадины. Формально человек утвердил свою власть над чудовищной водной толщей, но до полного покорения глубин еще далеко.

«...Дно океана изучено хуже, чем поверхность Луны», - горькая ирония заключена в этих словах известного американского океанолога Роджера Ревелла, сказанных десять лет назад. Несмотря на то, что наука об океане сделала с тех пор большой шаг вперед, Мировой океан остается «белым пятном» на карте мировой экономики.

Человек уже начал обживать космос. Более двух десятков людей провели долгие часы, дни и недели за пределами земной атмосферы. Недалеко время, когда посланец Земли ступит на поверхность Луны. Но между столь далеко продвинувшимся изучением космического пространства и изучением Мирового океана и глубинных недр Земли существует большой разрыв. А ведь освоив богатства Голубого континента, человечество сможет быстро и сравнительно дешево удовлетворить свои растущие потребности в пище и сырье для промышленности.

Запасы сырья на суше велики и используются далеко не полностью. Однако они распределены по странам мира крайне неравномерно. В Англии, например, нет- нефти, в Японии мало железа, в США не хватает марганца. К тому же некоторые интенсивно разрабатываемые месторождения близки к истощению. По сообщению французских промышленных экспертов, «...природные богатства Америки постоянно сокращаются. Практически нет больше ни свинца, ни цинка, исчерпываются запасы меди. Через десять лет не будет больше ни железной руды, ни урана. Через тринадцать лет не будет хватать нефти».

Между тем разведанные в море запасы минерального сырья огромны. По мнению некоторых ученых, под водой скрыто около 80% запасов нефти и газа. Одна шестая мировой нефтедобычи приходится на прибрежные отмели, в основном Мексиканского и Персидского заливов и Каспийского моря. У берегов Японии добываются магнетитовые пески, в которых содержится железо. Ежемесячная добыча составляет несколько тысяч тонн относительно высококачественной железной руды. Подобные залежи песков, содержащих железо, обнаружены у берегов Аляски, там же найдены и хромиты. В районе Южных морей со дна добывается оловянная руда. Предполагается, что у побережья Флориды, Цейлона, Индии и Австралии будут обнаружены пески, содержащие титан. У берегов Индии и Бразилии есть пески, содержащие торий и другие редкоземельные элементы. У побережья Южной Африки найдены алмазы. Стоимость ежедневного «улова» алмазов при утке налаженной промышленной добыче достигает там, по имеющимся сведениям, 15 000 долларов.

Сравнительно недавно было обнаружено, что дно океанов во многих местах на протяжении сотен миль устилают ноля рудных конкреций, богатых марганцем, железом, кобальтом, медью, никелем, причем содержание, например, марганца достигает в среднем 30%, а железа - 15%. Общие запасы конкреций оцениваются астрономической цифрой: 10 11 т. По мнению ученых, эти запасы неисчерпаемы, так как возобновляются в океане быстрее, чем их можно переработать.

Практически неисчерпаемы и запасы растворенных в морской воде веществ. Если бы удалось полностью извлечь их, то на каждого жителя Земли пришлось бы в среднем около 3 т золота, 60 т серебра, не менее чем по 100 г таких редких и дорогих металлов, как молибден, торий и др. В водах Мирового океана обнаружена почти половина всего количества химических элементов, входящих в периодическую таблицу Менделеева. Эти богатства широко используются. Например, годовая добыча поваренной соли из морской воды составляет 7 млрд. т, или 1/3 всей мировой добычи, магния - свыше 300 000 т, потребность в броме почти полностью удовлетворяется в результате извлечения его из морской воды и донных отложений. Предполагается, что метод извлечения из морской воды таких редких металлов, как никель, уран, молибден, кобальт, радий, с помощью искусственного разведения на мелководье водорослей, способных концентрировать эти элементы, представит в будущем большой промышленный интерес. К тому же морская вода - неисчерпаемый источник сырья для производства... пресной воды, а ведь проблема водоснабжения для многих прибрежных промышленных районов стоит сейчас очень остро.

В энергетике будущего выдающуюся роль сыграют приливные электростанции. Вместе с гидроэлектростанциями они смогут удовлетворить не менее 1/3 мировой потребности в электроэнергии. Другим способом получения энергии из океана явится эксплуатация термальных гидростанций, использующих перепад температур между поверхностными и глубинными водами, который в тропиках достигает 20-30°. Первая в мире термальная ГЭС в Абиджане (Берег Слоновой Кости) уже вырабатывает около 120 млн. квт-ч. электроэнергии в год.

Огромные возможности таятся в использовании морских живых организмов и прежде всего в качестве богатейшего источника пищи. Данные ЮНЕСКО свидетельствуют о том, что на Земле даже в наше время пищи хватает далеко не всем. Почти две трети человечества в той или иной мере страдает от болезней, вызванных тем, что в продуктах питания не хватает животного белка. Недостающий белок можно было бы восполнить, увеличив, например, улов рыбы на 30%. Сейчас в море добывается около 50 млн. т пищевых продуктов в год, но при сохранении темпов роста населения уже через 25 лет добыча должна быть удвоена. Сможет ли океан удовлетворить эти быстрорастущие потребности? Безусловно, но при разумном хозяйствовании.

Рыболовный промысел несомненно можно считать одним из древнейших способов добычи пищи. Но как ни парадоксально сравнение нашего века с первобытной эпохой, основной принцип морского промысла - «охота» и «собирательство» - не изменился. И хотя траулеры и сейнеры оснащены вполне современным навигационным и поисковым оборудованием, мощными траловыми лебедками и холодильными установками, по-прежнему улов во многом зависит от рыбацкого счастья.

В разных странах мира уже начали проводить опыты по созданию «подводных ферм» с искусственным разведением некоторых видов морских рыб. Биологи министерства сельского хозяйства Англии, работающие на острове Мэн, создали технологию промышленного разведения рыбной молоди. У нас в стране широко практикуется искусственное воспроизводство ценных пород рыб. Мальков выращивают в бассейнах, а окрепший молодняк выпускают в море. Но все это лишь первые шаги.

А какие богатейшие возможности таит в себе «подводное земледелие»! С одного гектара плантаций морских водорослей можно собрать десятки тонн зеленой массы в год. Водоросли могут быть использованы и в пищу человеку, и на корм скоту, и для удобрения полей, а также могут служить незаменимым сырьем для химической, пищевой и фармацевтической промышленности. Как пищевой продукт микроскопическая зеленая водоросль хлорелла, например, гораздо питательнее пшеницы: содержание белков в ней достигает 50%, а в пшенице только 12%, к тому же урожайность хлореллы в 14 раз превышает урожайность основной зерновой культуры нашего земледелия.

Для широкого внедрения в повседневную практику прогрессивных методов хозяйствования морская биология должна подняться на новую качественную ступень и из науки, изучающей жизнь морских обитателей, превратиться в действенное орудие практического освоения животного и растительного мира морей и океанов. Это тем более необходимо, что сырьевые ресурсы многих ценных объектов океанского промысла (киты, сельдь, сардина, камчатский краб и многие другие) уже значительно подорваны.

Задача полного и всестороннего освоения ресурсов Голубого континента по плечу современной науке и технике. Но выполнение этой грандиозной даже по современным масштабам задачи потребует времени и значительных усилий. Понадобится создать новые технические средства и новые методы для проникновения в тайны океана и плодотворного освоения его богатств.

Разумеется, осваивать океан по всей толще, на всех глубинах одновременно невозможно. В первую очередь люди должны освоить те его районы, которые дадут максимальный экономический эффект при минимальных затратах человеческого труда и средств. С чего же начать?

Океан занимает большую часть поверхности Земли - 361 млн. км2 (суша - 149 млп. км2). Ученые разделяют морское дно на ряд зон. Участки дна, непосредственно примыкающие к материкам и составляющие как бы их подводное продолжение, называются материковой отмелью, или континентальным шельфом. Зона шельфа, простирающаяся от береговой кромки до глубины приблизительно 200 м, по площади не уступает Африке, хотя и занимает лишь 8% поверхности дна океана. Уклон дна невелик и составляет в среднем около 1°. Шельф прилегает к берегам материков очень неравномерно. Тихоокеанские берега обеих Америк, например, почти лишены шельфа, в то время как большая часть дна Северного, Балтийского и Каспийского морей, Персидского и Мексиканского заливов относится именно к этой зоне. Материковая отмель занимает также значительную долю площади морей, омывающих юго-восточную оконечность Азии и северную часть Австралии.

Шельф в большей своей части устлан грубыми осадочными материалами, выносимыми в океан реками или образовавшимися в результате размыва морских берегов. Он является своеобразной обогатительной фабрикой природы: морские волны, тысячелетиями разрушающие берега, и приливно-отливные течения уносят легкие частицы, а тяжелые оседают на дно, образуя россыпи с повышенным содержанием некоторых ценных минералов (таковы, например, упоминавшиеся выше магнетитовые пески). Именно поэтому, как предполагают, большая часть известных месторождений ископаемых находится в зоне современного или бывшего шельфа.

За линией, ограничивающей континентальный шельф, дно опускается более круто, со средним уклоном 5-7°, образуя так называемый материковый склон. Материковый склон представляет собой как бы нижний, цокольный этаж возвышающихся над океаном массивов суши. Он занимает около 20% площади дна океана, а его нижняя граница уходит па глубину 3-3,5 км.

Pельеф морского дна Площадь континентального шельфа составляет почти 30 млн. км2, хотя на его долю приходится лишь 8% поверхности дна Мирового океана. 1 - континентальный шельф; 2 - материковый склон; з - абиссаль; 4 - глубоководные впадины

Всю остальную поверхность морского дна (более 70%) занимает абиссаль, или ложе океана. Во многих местах абиссаль пересекают горные хребты и массивы иногда со значительным перепадом высот (до нескольких километров). Таков, например, недавно открытый советскими учеными хребет Ломоносова в Северном Ледовитом океане, который имеет протяженность более 2000 км и возвышается над поверхностью морского дна почти на 2 км. Иногда вершины подводных гор прорезают поверхность океана, образуя острова и архипелаги. Толщина слоя воды над абиссалью колеблется от 3,5 до 6 км, составляя в среднем около 5 км.

По периферии ложа Тихого, Атлантического и Индийского океанов в абиссаль врезаны узкие вытянутые желоба и котловины - самые глубокие, места Мирового океана. Уклон дна в этих глубоководных впадинах весьма значителен; их площадь не превышает 1,5% общей площади океана.

Таков рельеф морского дна. Безусловно, создание технических средств для изучения и освоения абиссали, не говоря уже о глубоководных впадинах, представляет собой значительно более сложную задачу, чем разработка устройств и снаряжения для освоения зоны шельфа и верхней части материкового склона. В научных и хозяйственных кругах зарубежных стран полагают, что капиталовложения и затраты труда, необходимые для широкого освоения шельфа, окажутся сравнительно небольшими и быстро окупятся. Поэтому первоочередное внимание следует обращать на решение проблем изучения и освоения именно этой сравнительно мелководной зоны. Но в то же время нужно продолжать и расширять изучение богатств на всех глубинах Мирового океана.

Современные методы хозяйственного использования ресурсов континентального шельфа объединяет один характерный признак: добыча нефти и лов рыбы, драгирование рудных россыпей и сбор водорослей и морепродуктов в подавляющем большинстве случаев ведутся с морской поверхности. При этом эффективная разработка ресурсов морского дна возможна лишь на глубинах в несколько десятков метров. Например, установка свайных буровых платформ над глубинами свыше 50 м затруднительна, а драгирование руд, скрытых под 30-40-метровым слоем воды, практически невозможно. Другой весьма существенный недостаток громоздкого оборудования подводных рудников и нефтяных скважин состоит в том, что оно не выдерживает ударов штормовых волн и ветров. Вот один из примеров: в декабре 1965 г. в Северном море трагически погибла плавучая буровая «Морская жемчужина», принадлежавшая английской компании «Бритиш Петролеум». Тринадцать человеческих жизней и 10 млн. долларов убытка - такова цена этой катастрофы.

Морская буровая платформа С помощью подобных устройств удается осваивать лишь мелководную часть богатейших подводных нефтегазоносных районов

По-видимому, возможно единственное решение этой проблемы: перевести оборудование... на дно, в зону, защищенную от бурь и штормов, причем на глубины в сотни метров! Подобный смелый шаг был сделан нефтедобывающей компанией «Шелл», которая установила у берегов Калифорнии подводные платформы на стометровой глубине и тем самым доказала принципиальную возможность промышленной добычи нефти и газа непосредственно с морского дна. Новый способ добычи породил и новые проблемы. Монтаж оборудования и его наладка, текущий ремонт и устранение аварий, модернизация и переоснащение установок и прочие виды технического обслуживания - все эти отработанные и сравнительно легко выполнимые на поверхности операции превращаются в сложные головоломки при бурении и эксплуатации подводных скважин и особенно на больших глубинах. Специалисты компании «Шелл» использовали для указанных целей не только водолазов, но и дистанционно управляемые устройства - подводные роботы.

Рядом военных и гражданских организаций США создано несколько подводных роботов, предназначенных для аварийных работ, спасательных операций, научных исследований и др. Существенно отличаясь по конструкции и возможностям применения, эти роботы имеют много принципиально сходных черт. Все они снабжены телевизионными установками, системами освещения, механическими «руками» - манипуляторами и питаются электроэнергией с берега или обеспечивающего надводного судна по кабелю. Управление перемещением робота и работой его «рук» осуществляется также дистанционно. Оператор, сидящий перед пультом управления, видит на телевизионных экранах все, что происходит в активной зоне робота и, манипулируя рукоятками, педалями и переключателями, заставляет «руки» робота выполнять несложные операции, например, поворачивать маховики вентилей, подтягивать гаечным ключом резьбовые соединения, отбирать образцы грунта.

При современном уровне техники «механические руки» по своим возможностям значительно уступают рукам человека. С их помощью, вероятно, можно осуществлять, скажем, текущую эксплуатацию нормально работающего оборудования нефтяной скважины и даже производить мелкий ремонт. Однако выполнение слишком сложных и тонких операций, таких, как монтаж оборудования, его наладка или же устранение последствий серьезной аварии, не под силу роботу.

Самоходный подводный робот RUM (Remote Underwater Manipulator - дистанционный подводный манипулятор) Робот управляется по кабелю с берега. Четыре телевизионных передатчика и гидравлический манипулятор позволяют роботу выполнять несложные работы на глубине до 600 м в сравнительно узкой прибрежной зоне

Широко распространена точка зрения, что при всестороннем изучении и хозяйственном освоении шельфа не обойтись без присутствия человека непосредственно на месте работ, без его опыта, способности быстро ориентироваться в сложнейших ситуациях и находить нешаблонные решения. Старый вопрос - человек или автомат? - может иметь единственное решение: и человек, и автомат. Только при содружестве людей и техники работа на дне будет действительно успешной, плодотворной и экономически выгодной.

Итак, «человеку под водой» - водолазу - суждено внести весомый вклад в дело освоения шельфа.

Опираясь на новейшие достижения водолазной медицины и физиологии, создавая необычные технические средства и снаряжение, люди неуклонно раздвигают границы своих возможностей. Успех предпринятых в ряде стран мира экспериментов по длительному пребыванию человека на больших глубинах вселяет уверенность, что вскоре человек действительно станет хозяином континентального шельфа, а затем и верхней части материкового склона.