Морское хозяйство будущего

Начальные сведения о море были получены еще на заре цивилизации, в те давние времена, когда человек начал пользоваться дарами моря. С тех пор поверхность моря служит для транспортных связей, а глубины - источниками пищи.

Древние мореходы и рыбаки были первыми исследователями Мирового океана. Постепенно накапливались сведения об очертании берегов, глубинах, протяженности морских путей, животном и растительном мире. На основе накопленных знаний родилась наука о море. Эта отрасль знаний в течение многих столетий не привлекала внимания людей.

В Советском Союзе научным работам в океане и по мирному освоению его богатств придается большое значение. Генеральный секретарь ЦК КПСС Л. И. Брежнев в докладе, посвященном 50-летию Великой Октябрьской социалистической революции, наряду с важнейшими научно-техническими проблемами, стоящими перед народом, назвал и проблему освоения океана.

По инициативе Советского Союза заключено международное соглашение о запрещении использования океанского дна в военных целях. Эта мирная акция имеет колоссальное значение для всех народов мира, ибо огромные пространства океанского дна могли бы стать новой сферой гонки вооружения и осложнили бы использование богатств океана на благо всего человечества.

Исключительно большое внимание изучению и освоению морей и океанов и прежде всего шельфа Советского Союза уделил XXIV съезд КПСС. В Директивах съезда поставлена задача всемерного развития научных работ по океанологии для решения проблемы более широкого и рационального использования ресурсов морей и океанов. Съезд решил значительно расширить работы по исследованию сырьевой базы рыбной промышленности в Мировом океане и внедрению прогрессивных средств поиска и способов лова рыбы с целью увеличения за пятилетку производства пищевой рыбной продукции не менее чем на 47%.

Принято решение о дальнейшем развитии работ по использованию минеральных и энергетических ресурсов морей и океанов.

Известно, что современное земледелие и животноводство достигли высокого уровня. Человек ежегодно снимает богатые урожаи зерна, масличных культур, овощей, фруктов и т. п. Выращиваются миллионы крупных и мелких животных, миллиарды птиц. Производство всех этих разнообразных сельскохозяйственных продуктов исчисляется астрономическими цифрами, но в связи с быстрым ростом численности населения увеличивается потребление продуктов питания. Уже сейчас перед многими странами с ограниченными площадями стоит задача изыскания внеконтинентальных источников пищевого сырья. Половина человечества страдает от болезней, вызываемых недостатком в пище животного белка.

Чтобы удовлетворить потребности населения в животном белке, необходимо мировой улов рыбы уже сейчас увеличить на 30%, а через 25 лет удвоить. Это станет возможным, если мы будем располагать гораздо большими познаниями о растительном и животном мире и рациональнее вести морской промысел. Наступает время, когда ресурсы океана должны все в большей мере удовлетворять потребности людей в пищевых продуктах.

Особым разделом науки об океане является промысловая океанография, которая изучает проблемы развития и распределения растений и животных в связи с их промыслом и общими процессами, протекающими в океане.

Конечной целью этой науки является определение условий, обеспечивающих постоянный рост экономически выгодной добычи рыбы и других биологических ресурсов океана.

Чтобы определить эти условия, прежде всего нужно знать, сколько в океане находится полезных животных и растений, где и когда они развиваются и где их скопления достаточны для эффективного промысла, с какой скоростью происходит их воспроизводство.

Достоверные сведения о ресурсах позволяют рационально планировать работу промыслового флота, направлять суда в те районы, где их ожидают богатые уловы. Поэтому в состав проблем промысловой океанографии входят: оценка общего объема промысловых ресурсов Мирового океана, изучение физических и биологических процессов, которые обусловливают запасы, распределение и восстановление промысловых объектов.

Однако знать запасы и распределение биологических ресурсов еще недостаточно, экономическая эффективность промысла зависит от техники и орудий добычи. Чем меньше затраты средств и человеческого труда на единицу улова, тем эффективнее промысел. Поэтому аспектами промысловой науки являются исследования работы судов промыслового флота с целью дальнейшего совершенствования техники и организации промысла. Необходимо вести исследования работы орудий лова под водой и поведения организмов в районе действия орудий; изучать поведение морских животных и их реакции при воздействии искусственных раздражителей (света, электрополя, звука и т. п.); разрабатывать средства и методы для искусственной концентрации рыб в промысловые скопления; создавать новые наиболее рациональные методы и орудия добычи.

Этим, однако, не ограничиваются задачи промысловой океанографии.

Состав ее задач велик и тесно связан с биологическими проблемами океана. Важно отметить, что одностороннее решение проблем, касающихся лишь определения сырьевой базы и совершенствования средств промысла, еще не может обеспечить постоянного увеличения общей добычи биологических морепродуктов. Интенсификация промысла приводит к истощению естественных запасов и, в первую очередь, наиболее ценных пород рыб и морских млекопитающих. Поэтому наиболее сложной проблемой промысловой океанографии является повышение продуктивности Мирового океана; ее решение связано прежде всего с изучением биологических процессов, которые обусловлены общими физическими и химическими процессами, протекающими в океане. Большой интерес для промысловой океанографии представляет развитие первичной продукции, создание искусственных зон подъема "плодородных" вод, применение удобрений, искусственный прогрев больших масс воды, изучение жизни и поведения морских животных в естественных условиях их обитания, разведение и акклиматизация животных и водорослей, физиология рыб и др.

В связи с быстрым развитием океанического рыболовства особое значение приобретают глубокие знания морской биологии. Культивирование морских растений и животных станет развиваться лишь тогда, когда морские биологи, физиологи, ботаники, агрономы (вернее - гидрономы) смогут свободно проникать в подводный мир и проводить там длительные наблюдения, исследования и эксперименты. Исследования толщи океанской воды глубоководными аппаратами и глубоководное траление свидетельствуют о скоплениях на больших глубинах морского окуня, палтуса, макроуса, угольной рыбы и других новых видов промысловых рыб. Огромные скопления мигрирующих рыб обнаружены под арктическими льдами. Однако из-за отсутствия подледных способов лова эти скопления еще мало облавливаются рыбаками.

И все же проблему резкого увеличения мирового улова только интенсификацией добычи решить нельзя; очевидно, она может и должна быть решена прежде всего и главным образом путем регулируемого воспроизводства промысловых организмов. Основная проблема будущих десятилетий - это переход от морского промысла к рационально построенному хозяйству.

Здесь необходимо снова вернуться назад и напомнить, что за последние 30 лет в технике рыболовства достигнуты значительно большие успехи, чем за три предыдущих тысячелетия. Теперь рыбаки вооружены мощными промысловыми судами, усовершенствованными орудиями лова и поисковой аппаратурой, но, по существу, и современный промысел является охотой за "дикой" рыбой, огромные косяки которой стихийно размножаются, гуляют на "ничейных" просторах морей и океанов и облавливаются, главным образом, в поверхностных слоях и в определенных районах.

В то же время разведение, охрана и культивирование рыбы, морских животных и растений находятся на той же стадии, на которой наземное сельское хозяйство и скотоводство находились тысячи лет назад. Сырьевые ресурсы моря с давних пор используются человеком, но и в настоящее время их добыча не составляет и малой доли того, что можно взять от океана при надлежащей организации морского хозяйства.

Имеющиеся сведения о пищевых ресурсах Мирового океана говорят о возможности дальнейшего увеличения добычи различных рыб и морских животных. Некоторые ученые предполагают, что рациональное использование известных, но еще не освоенных промысловых районов позволит добывать до 100 млн. т рыбы в год. Однако несмотря на интенсивное развитие техники лова и освоения новых промыслов рост мирового улова за последние 20 лет не подтверждает столь оптимистических прогнозов.

Необходима перестройка морского промысла путем выполнения сложного комплекса мероприятий, которые могли бы способствовать быстрейшему размножению и активному воспроизводству запасов промысловых рыб и морских животных.

Мы не будем говорить об охранных мероприятиях, ограничивающих или даже запрещающих вылов рыбы и морских животных тех или иных пород в традиционных районах и в определенные сроки. Важность и происхождение этой первоочередной меры всем понятны. Соблюдение рыбоохранных законоположений - необходимость, осознанная человечеством.

Для того чтобы океаны, омывающие берега всех континентов, стали действительно неисчерпаемым источником пищевого сырья, потребуется решить множество проблем, связанных с повышением продуктивности Мирового океана. Должна быть установлена взаимная связь явлений, определяющих воспроизводство морских промысловых организмов, их миграцию и образование скоплений. Должны быть созданы благоприятные условия для быстрейшего развития кормовой базы промысловых организмов, для искусственного разведения ценных пород рыб. Поэтому необходимо очищать естественные нерестилища, заботиться, чтобы молодь проходных рыб была обеспечена пищей до перехода в открытые моря на активное питание, устранять все вредные явления, мешающие интенсивному воспроизводству промысловых рыб и морских животных и т. д.

Чтобы научиться управлять сложными процессами размножения и распределения промысловых морских животных, надо еще многое узнать о жизни всех видов многочисленных обитателей моря: об основных процессах в пищевой цепи, о продуктивности отдельных районов океана, о плотности популяций, обогащении воды питательными веществами и т. д.

Надо понять природу не только простых биологических связей, но и сложных взаимодействий, поскольку развитие и само существование любого вида зависит от ряда мелких, еще не изученных факторов (в законах природы нет мелочей). Получение исчерпывающих знаний о гидробиологии моря может иметь большое практическое значение. Например, некоторые цветковые растения, обитающие в соленых лиманах, обессоливают морскую воду. Может быть молекула ДНК (ДНК - молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты; относятся к нуклеиновой кислоте, являющейся составной частью важнейших белков клеточных ядер и плазмы нуклепротеидов), которая хранит информацию об этом процессе, является для человека самым ценным из всех биологических ресурсов моря. Если бы удалось "привить" эту молекулу хлебным злакам, то стало бы возможным выращивать урожай с помощью морской воды и победить такой бич земледелия, как засоление почвы. Люди научились бы сеять специально подобранные виды фитопланктона и зоопланктона в районах, где течения уносили бы "урожай корма" в открытое море для поддержания на нужном уровне населения пелагиали.

Стало бы возможным рационально использовать огромную часть нашей Земли для выращивания пищевых организмов в объеме, полностью удовлетворяющем потребности растущего населения мира.

Пока усилия приморских стран в основном направлены на интенсификацию промысла - усиление охоты за морскими животными, что часто ведет к истощению сырьевых запасов, и даже грозит полным истреблением некоторых ценных видов промысловых животных. В связи с этим приобретает важность расширение программы общих исследований для получения глубоких и фундаментальных знаний о законах жизни моря.

Конечно, ни одна страна в одиночку не в состоянии изучить сложную жизнь океана во всем ее многообразии и тем более справиться с решением всех проблем. Проведение широких исследовательских работ и даже осуществление первоочередных практических мероприятий неизбежно должны приобрести характер международного сотрудничества.

Океаны ожидают активного вмешательства человека, который должен не только регулировать, но и преобразовывать океан, т. е. воздействовать на различные естественные процессы, обусловливающие воспроизводство морских промысловых организмов. На современном этапе развития производительных сил общества такое преобразование становится все более необходимым и возможным.

Еще на заре цивилизации человек начал преобразовывать природу; постепенно покоряя ее стихийные силы, он заставил - их служить развитию своего могущества и благосостояния. За короткий исторический срок он покрыл поверхность суши плодородными полями и садами, вырастил миллионные стада животных, приступил к коренному преобразованию облика Земли на огромных пространствах.

Когда человек с помощью подводной техники изучит рельеф дна Мирового океана, причину и характер всех существующих океанских течений, он сможет, регулируя их направление, в значительной степени изменить климат всего земного шара.

Вероятно, в будущем человек отодвинет кромку льдов и даже растопит льды Ледовитого океана. Безжизненная тундра и районы вечной мерзлоты превратятся в обширные области земледелия и животноводства, а воды Ледовитого океана станут районами развитого морского хозяйства.

Мировой океан чрезвычайно перспективен для развития жизни в толще его воды. Напомним, что поверхность воды поглощает 95% падающих на нее солнечных лучей, снег - всего 15%, песок - 70%, а трава - 74%. Следовательно, Мировой океан, покрывающий 3/4 поверхности Земли, является мощным аккумулятором солнечной энергии и в отличие от обширных районов суши, покрытых снегом или песком, может способствовать дальнейшему развитию флоры и фауны.

Основным источником энергии на Земле является Солнце. За год оно посылает на поверхность планеты огромное количество тепловой и световой энергии, но всего лишь 0,2% этой энергии используется растениями для создания органического вещества.

На суше использование солнечной энергии непрерывно увеличивается. Возрастают посевные площади и культивируются новые растения, дающие наибольшее количество полезного вещества с единицы площади. На суше к таким растениям, как известно, относятся кукуруза, бобовые и зерновые культуры, а в воде - различного рода водоросли. Занимаясь земледелием, человек затрачивает много труда и времени для выращивания пищевых и кормовых растений, а ведь в море их можно получить с меньшими затратами!

В морской воде содержатся все элементы, необходимые для роста растений и животных, тогда как аналогичных элементов зачастую недостаточно в различных районах суши. Известно, что минеральные соли и другие микроэлементы, содержащиеся в поверхностном слое воды, являются первым звеном в жизнедеятельных процессах. В фотосинтезе морских водорослей они имеют такое же значение, как удобрения, вводимые в почву. Поэтому там, где много солнца и питательных солей, океан становится самой продуктивной природной фабрикой растений.

Ни с чем нельзя сравнить скорость размножения микроскопических планктонных водорослей и бактерий. Например, при сохранении благоприятных условий 1 кг хлореллы может за 17 дней превратиться в 150 млн. т, а бактерия может в течение суток (при тех же благоприятных условиях) дать 1036 потомков, которые в состоянии заполнить весь океан. Может! Но только в том случае, если будут созданы особо благоприятные условия, которые в природе отсутствуют. И в океане не везде существуют условия для естественного развития планктонных водорослей. Зачастую отсутствие питательных веществ (в тропических водах) или солнечной энергии (в приполярных областях) сдерживает развитие фитопланктона. А ведь первичным кормом морских обитателей, исходной точкой пищевой цепи всегда являются растения, развивающиеся в зоне фотосинтеза.

Насосная станция для создания вертикальной циркуляции воды

Мы уже знаем, что основным условием для быстрого развития морских животных является именно фитопланктон, увеличение количества которого может привести к росту продуктивности моря.

Совершенно очевидно, что создание искусственных полей растительного планктона в конечном счете приведет к образованию новых промысловых районов. Но как же создать такие искусственные пастбища для морских животных? С этого и необходимо начать организацию морского хозяйства будущего.

Известно, что мощные океанские течения играют основную роль в распределении тепла, переносе солей и снабжении кислородом глубинных вод, а поэтому воздействуют на распределение жизни в океане. Однако не все течения, которые существуют, возможно, уже миллионы лет, создают благоприятные условия для развития жизненных процессов. Так, могучие течения, проходящие вдоль экватора, не отводят излишнего тепла поверхностных тропических вод в высокие широты и мало выносят на поверхность питательных солей; в результате солнечная энергия тропических широт слабо используется для развития тропических организмов, планктона. В северных широтах Ледовитого океана лед снижает температуру воды, а полярное солнце не в состоянии согреть поверхностные слои до температуры, благоприятной для развития планктонных организмов.

Морским растениям, как и растениям суши, требуются фосфатные и азотистые удобрения. Но в Мировом океане огромные запасы удобрений находятся в глубине и не поднимаются течением в поверхностные слои, что также препятствует развитию жизни.

В будущем, когда человечество приступит к планомерному освоению океана, человек должен создать условия не только для обогрева вод, но и для перемещения удобрений в зону фотосинтеза. Подобно тому, как сейчас человек превращает безжизненные пески пустынь в цветущие сады и пашни, в будущем тропические и полярные пустыни Мирового океана должны быть превращены в богатейшие промысловые районы.

Для осуществления этой грандиозной задачи можно, например, использовать мощные насосные станции, создающие вертикальную циркуляцию воды для подъема удобрений из глубинных вод.

Разведение, акклиматизация и вывод новых пород рыб станут самостоятельной отраслью будущего морского хозяйства.

Разведение рыб давно известно человеку; например, в Китае, Индонезии и многих других странах Азии рыбоводство является древним и традиционным промыслом. В дальнейшем разведение рыб в прудах и закрытых водоемах стало обычным видом промысла как в России, так и в других европейских и американских странах.

Во многих странах выращивание рыбы в прудах и внутренних пресноводных водоемах достигло такого уровня, что рыбоводство стало отраслью сельского хозяйства. Не остаются без внимания и открытые моря. Советский Союз и многие другие морские страны уже разводят огромное количество рыб специально для открытых морей и океанов.

Еще в 1953 г. советские ихтиологи вывели необыкновенную рыбу-гибрид белуги со стерлядью, в 1967 г. были получены первые рыбы от второго поколения маточного стада, способные к естественному воспроизводству. Новая рыба унаследовала от стерляди раннее созревание, а от белуги - быстрый рост. В отличие от других осетровых рыб ее можно с успехом разводить в морях, прудах и реках. Стерлядь-белуга неприхотлива к корму и условиям среды, уже в первый год она достигает веса 500 г, а через 2-3 года превращается во взрослую - товарную рыбу, тогда как белуге для этого требуется более 15 лет. С 1968 г. сотни тысяч мальков стерляди-белуги ежегодно выпускаются в южные водоемы Советского Союза.

Десятки миллиардов молоди рыб ежегодно выпускаются на морские просторы, и все же этого количества еще не достаточно для создания изобилия промысловых рыб. Кроме того, необходимо найти способы охраны инкубационной молоди, которая гибнет от хищников и по другим причинам.

До настоящего времени рыбные ресурсы морей восполнялись естественным путем благодаря колоссальному количеству икры, которую мечут рыбы во время нереста. Некоторые рыбы одновременно выметывают по 500 тыс. икринок; рыбы из семейства карповых ежегодно мечут около тысячи икринок, кета и горбуша - 2-3 тыс., креветки и крабы - до миллиона, а некоторые породы - до 2-3 млн. в год. Однако из тысячи икринок выживают буквально единицы. Большая часть их погибает еще до оплодотворения, в период инкубации и роста. Часть икры и мальков погибает естественной смертью. Огромное количество икры и мальков пожирают взрослые рыбы и различные морские хищники; часто молодь гибнет от недостатка питания или отсутствия благоприятных условий.

В настоящее время считается нормальным, если из каждой тысячи икринок выживает до половозрелого состояния две-три рыбы. Если удастся искусственным путем довести выживаемость икринок до 10%, запасы промысловых рыб увеличатся во много раз.

Такая возможность подтверждается опытом. Сейчас при искусственной инкубации креветки удается вырастить до промысловых размеров 40% икринок. У кеты, морского карася, кефали, радужной форели эта цифра превышает 10%.

В Японии большие успехи достигнуты в разведении желтохвостки и угря. Ведутся работы по искусственной инкубации омаров, морского окуня и камбалы. Из них будут отбираться те виды, которые окажутся пригодными для массового выращивания. В этой стране 1200 станций занимаются разведением желтохвостки. В 1965 г. улов этой рыбы составил 58600 т, из них 18000 пришлось на долю искусственно выращенной. Желтохвостка отличается очень быстрым ростом и огромным аппетитом. За полгода длина ее тела увеличивается в 10, а вес в 100 раз. Пока из малька рыба вырастает до взрослой весом в 1 кг, она съедает 7 кг корма. В прибрежных заливах, где температура воды не бывает ниже 10°, эту ценную и вкусную рыбу можно разводить круглый год.

Наряду с улучшением условий воспроизводства рыбных запасов в естественных нерестилищах необходимо создать многочисленные рыбоводные хозяйства. В таких хозяйствах будут искусственно выводить и выращивать ценные породы рыб подобно тому, как сейчас выводят цыплят в инкубаторах или выращивают форель и карпа в пресноводных водоемах.

В открытых морях наиболее удобными районами для разведения молоди являются мелководные лагуны, почти замкнутые кольцом суши. Эти водоемы, сообщающиеся с водами открытых морей и океанов, разбросаны вдоль побережий всех континентов. Здесь личинки ценных промысловых рыб могут развиваться до тех пор, пока для подросшей молоди, подвижной и "закаленной", не настанет время уходить в океан.

По мере увеличения потребности в продуктах моря изменяются и методы морского промысла. На смену применяемым с давних времен сетевым орудиям лова и крючковым снастям, громоздким и плохо поддающимся механизации, приходят новые бессетевые способы лова, позволяющие концентрировать рыбу с больших пространств в плотные скопления и механизировать передачу ее из глубин в трюмы судна.

Вероятнее всего в недалеком будущем одним из основных видов промысла станет лов рыбы электрическим током. В данном случае человек подражает скатам и другим "электрическим" рыбам, которые, прежде чем схватить добычу, оглушают ее импульсом электрического заряда. Но человек, в распоряжении которого имеются несравненно более мощные источники электроэнергии, в состоянии создавать в воде столь сильное и протяженное электрическое поле, что рыба сама подплывет к электроду и затем попадет в ловушку или раструб рыбонасоса.

Применение электрического тока позволит сконструировать орудие лова с большой избирательной способностью и достигнуть высокого уровня механизации и автоматизации процессов добычи рыбы. Правда, пока не удается создать в море электрическое поле большой протяженности, поэтому используют свет, приманивающий рыбу издали. В этом случае под водой устанавливают специальные цветные огни. Сочетание приманивающего света и электрического поля позволило создать эффективный способ морского промысла, который уже сегодня оправдывает себя. Так, за 8 мин рыбонасосом было добыто 12 т сельди, сконцентрированной в глубинах светом и электрическим полем.

В последние годы электрический ток начинают использовать и на промысле китов; вместо гарпуна с разрывной гранатой китобои применяют электрогарпун, поражающий китов мощным электрическим импульсом.

Огромных тунцов раньше ловили на крючковую снасть и живыми поднимали (с большим трудом) на палубу. Теперь изобретена электроудочка, убивающая тунца, как только он захватит крючок. Более того, для добычи тунца начали применять электрифицированную сеть, которая парализует подплывающих к борту судна огромных рыб. Сеть с вплетенными в нее проводами опускают под воду около борта судна и приманивают тунцов. Для этого бросают в море живую сардину и другую приманку. Когда над сетью соберется достаточно большое количество тунцов, включают электрический ток. Провода, вплетенные в сеть, создают импульсное электрическое поле, которое вызывает электронаркоз рыбы. После оглушения тунцов сеть с уловом поднимают на палубу. При лове электрическим током рыба не пытается освободиться, в тканях ее тела не накапливаются "продукты усталости" и поэтому рыба сохраняет высокие вкусовые и питательные качества.

Эффективность применения любых орудий лова прежде всего зависит от наличия в толще воды плотных скоплений рыбы. Но мы знаем, что природа не всегда создает условия, благоприятные для концентрации рыбы в косяки. Нередко рыба поодиночке рассредоточена на больших пространствах и ее облов даже тралом зачастую бывает экономически невыгодным. Очевидно, основой создания всех новых средств промысла должна быть искусственная концентрация рыбы в плотные скопления, облов которых можно полностью механизировать и автоматизировать.

Как отмечалось, наиболее перспективен электрический лов.

Реакция рыбы на электрический ток используется в промышленном рыболовстве. Например, создав в воде электрическое поле заданной плотности, мы можем направить к положительному электроду только ту рыбу, размеры которой больше определенной, установленной нами величины. Применяя переменный по направлению электрический ток меньшего напряжения, можно преградить путь рыбному косяку. Можно также усыпить рыбу и лишить ее возможности оказывать сопротивление (как это и делают при электрическом лове тунцов, электрическом убое китов или при лове рыбы электротралом).

Рыба реагирует на электрический ток как в пресной, так и в морской воде. Напряжение тока, необходимое для получения аналогичных реакций, в морской воде значительно ниже, чем в пресной. Это объясняется тем, что электропроводность морской воды больше электропроводности пресной воды. Тело рыбы как бы вытесняет электрические силовые линии, и поэтому вокруг нее образуется более высокая плотность тока, чем в воде. Все же для получения необходимой реакции рыбы в море необходим электрический ток значительной мощности.

Опыты с постоянным током в бассейне показали, что рыба особенно чувствительна к изменениям силы тока, происходящим в моменты его включения и выключения, т. е. к импульсам постоянного по направлению тока. При одной и той же расходуемой мощности наиболее эффективны импульсы с крутым подъемом от нуля и последующим плавным спадом. Чтобы направить к аноду рыбу данного размера и вида, необходимо применить импульсы тока не только определенной максимальной величины, но и определенной частоты и длительности. Какой же формы импульсы дают наибольший эффект при наименьшей затрате мощности?

Ответ на этот вопрос был найден при изучении формы импульсов, вырабатываемых "электрическими" рыбами и скатами для защиты от нападения хищников или оглушения добычи. Эти импульсы оказались треугольной формы и с крутым передним фронтом (т. е. при включении сила тока быстро возрастает, а затем медленно падает). Аналогичные импульсы получаются при разряде конденсатора на малое сопротивление.

В современных импульсных устройствах для электрического лова большую конденсаторную батарею емкостью в несколько тысяч микрофарад заряжают от маломощного источника тока, а затем мгновенно разряжают в воде через электроды. Включение батареи на разряд осуществляют мощными ионными приборами-контакторами, так называемыми игнитронами. Игнитрон имеет, кроме угольного анода и ртутного катода, еще третий "поджигающий" электрод, вставленный острием в катод-ртуть. При подаче небольшого напряжения между катодом и поджигающим электродом возникает лавинообразный процесс ионизации ртутных паров, способных пропустить ток силой в десятки ампер.

После того как конденсаторная батарея с помощью игнитрона быстро разрядится и создаст в воде мощный кратковременный импульс тока, снова начинается зарядка батареи от маломощного источника тока через второй зарядный игнитрон. Импульсы возникают с частотой, регулируемой специальным вспомогательным генератором импульса. Для того, чтобы ограничить зарядный ток и увеличить напряжение на конденсаторной батарее, в цепь источника тока последовательно включают катушку индуктивности (дроссель).

Уже созданы мощные импульсные установки для проведения опытов по электрическому лову в морской воде, уточнены параметры импульсного тока, необходимого для привлечения и концентрации некоторых видов рыбы в зоне действия электрического тока, разработаны методы получения требуемой формы и величины электрического поля в морской воде.

Большое напряжение в непосредственной близости от электродов и сильное рассеяние электрического поля уже на расстоянии нескольких метров существенно ограничивают сферу влияния электрического поля на рыб в море. Известно, что по мере удаления от электрода напряжение в воде на единицу длины расстояния между электродами падает обратно пропорционально квадрату расстояния. Это означает, что напряжение в воде на расстоянии, например, 10 м от электрода в 100 раз меньше напряжения, приходящегося на такую же единицу площади, но на расстоянии 1 м от электрода. Таким образом, основная часть мощности расходуется в воде непосредственно у электродов. Если бы удалось каким-либо способом распределить эту мощность равномерно на всем расстоянии от положительного электрода до отрицательного и создать между ними зону равномерного электротаксиса, то радиус действия установки увеличился бы и стал бы равным не 10, а 100 м. Можно ли достичь этого?

Лов рыбы при помощи электричества. 1 - гибкая труба рыбоподающего насоса; 2 - рыбоприемник; 3 - электроды; 4 - приманивающий аппарат; 5 - подводный аппарат, управляющий ходом лова

Да, можно, но это связано с необходимостью введения дополнительных источников электрической энергии, питающих промежуточные электроды, расположенные между первыми двумя. Электрическое поле будет тем равномернее, чем больше поверхность электродов и меньше расстояние между ними. Следовательно, если нужно получить равномерное поле с напряжением, обеспечивающим эффект электротаксиса по всей длине какого-то объема воды, следует разместить дополнительные электроды на равном расстоянии один от другого с питанием от самостоятельных источников электрической энергии, последовательно (каскадно) соединенных между собой.

В этом случае в воде возникнет электрическое поле, направленное от общего отрицательного электрода к общему положительному, но не будет столь бесполезного рассеивания электрической энергии.

Как отмечалось, наиболее эффективно сочетать электрический лов с приманивающими средствами. В этом случае рыба сама подходит в зону действия электрического поля и, подвергаясь электротаксису, принудительно подводится к залавливающему устройству и подается затем на борт судна.

Одним из таких приманивающих средств служит свет. Но в темных глубинах моря свет - необычное явление, и большинство рыб, очевидно, будет отпугиваться светом или не заметит его.

Известно, что крупные промысловые рыбы - в основном хищники: они питаются мелкой рыбой или другими животными организмами, населяющими море. Поэтому самой надежной приманкой рыб, особенно обитающих в глубинах, безусловно, является живая пища или ее имитация.

Животные, и в том числе рыбы, обладают необычайно тонким чутьем, позволяющим им распознавать и находить себе пищу. Для этого им служат зрение, слух и обоняние. Возможно, что в верхних, освещенных слоях моря в основном зрение помогает морским обитателям находить себе добычу. Для рыб, и особенно глубоководных, главным средством обнаружения является обоняние и необычайная способность слышать шумы, издаваемые теми обитателями глубин, которые служат им пищей.

Морские глубины наполнены звуками биологического происхождения. Так, шум креветок сливается в сплошной треск, распространяющийся в толще воды на многие мили; омары в момент испуга издают хорошо слышный скрип; шум некоторых рыбок - "ворчунов" напоминает звук пневматической дрели. Все обитатели моря, являющиеся пищей для промысловых рыб, наполняют глубины звуками, но основная масса этих биологических шумов лежит в инфра- и ультразвуковой зоне и неслышима человеческим ухом.

Очевидно, наиболее перспективным средством для привлечения рыбы в зону облова окажется именно звук. Для воспроизведения записанных звуков созданы специальные электромагнитные генераторы звука. Такие генераторы могут излучать в воду звуки (в том числе - неслышимые человеческим ухом), имитирующие шум рыб или любых морских организмов, представляющих лакомую пищу для той или иной породы промысловых рыб. Достаточно мощные генераторы могут распространять звук на большие расстояния, привлекая и концентрируя рыбу в плотные скопления.

Хорошим приманивающим средством, вероятно, могут служить запахи, излучаемые морскими обитателями. Вспомним, что многих животных природа щедро одарила способностью воспринимать тончайшие запахи, совершенно неуловимые органами обоняния людей. Пчелы, например, чувствуют запах меда через стекло! То же самое происходит в воде: рыбы и морские животные по запаху определяют наличие пищи, даже если она находится на расстоянии многих миль.

Наука постепенно разгадывает природу запахов. Исследователи предполагают, что запахи - это электромагнитные колебания с длиной волны порядка 10 мк. Эти колебания называются высокочастотными колебаниями молекул и распространяются на большие расстояния как в воздухе, так и в воде. Таким образом, органы обоняния представляются нам теперь как нечто похожее на радиоприемник. Современная техника работает над созданием приборов, которые могли бы превзойти природные органы обоняния. Нет ничего удивительного, если такие приборы с огромной чувствительностью к запахам будут сделаны.

Ученые и инженеры трудятся над созданием электромагнитного генератора запахов. Вероятно, основной его деталью будет квантовый излучатель, генерирующий электромагнитные волны длиной 8-14 мк. Кто знает, может быть такие излучатели найдут широкое применение и для привлечения морских обитателей, в том числе и промысловых рыб! Излучая в толще воды колебания, имитирующие запахи пищи, наиболее привлекательной для данного вида рыбы, они будут выборочно приманивать для облова наиболее ценные промысловые породы.

Когда говорят о ресурсах моря, то прежде всего имеют в виду рыбу. Но ведь море богато не только рыбой! При рациональном ведении морского хозяйства в качестве сырья для изготовления вкусных и питательных пищевых продуктов будет гораздо шире, чем сейчас, использоваться нерыбное сырье: моллюски, устрицы, ракообразные и т. д. Особое место займет добыча водных растений, которые станут важнейшим видом сырья для разнообразного использования. Придет время, и в прибрежных водах начнут "косить" водоросли и использовать их в пищу на корм скоту, в качестве удобрений, для изготовления строительных материалов, лекарств и для различных технических целей.

Среди пятидесяти тысяч видов морских растений насчитывается много съедобных водорослей, пригодных для изготовления вкусных блюд. Водоросли, произрастающие в огромном количестве во всех морях и прибрежных зонах океанов, уже используются разными странами мира. В Советском Союзе в морях Дальнего Востока и Белом море ведется промысел анфельции и ламинарии, на Черном море добывается филофора.

Однако промысел водорослей не составляет одного процента их естественных запасов, причем такое плохое использование "морских полей" объясняется, в первую очередь, отсутствием специальных механизированных средств добычи и обработки водорослей.

До настоящего времени промысел, т. е. сбор дикорастущих водорослей, осуществляется весьма примитивно - драгами, сетями или тралами, буксируемыми судном, либо вручную - различными приспособлениями; иногда водоросли на дне заготовляют... водолазы.

В странах с ограниченными посевными площадями недостаток корма для домашних животных все более пополняется за счет морских водорослей; их зеленая масса используется для силоса и комбикормов. Культивирование и расширение водорослевых полей приносит большие выгоды прибрежному хозяйству и в значительной степени обеспечивает корм домашних животных и птиц.

Известно, что многие водоросли отличаются необычайной урожайностью и питательностью. В качестве примера приведем уже упоминавшуюся микроскопическую водоросль-хлореллу. При изобилии солнечного освещения она быстро произрастает в виде рыхлой зеленой массы. При искусственном выращивании хлореллы с одного гектара получают до 430 центнеров сухой массы органического вещества, тогда как урожай пшеницы с одного гектара составляет 30 центнеров. Напомним, что в пшенице содержится 12% белковых веществ, а в хлорелле - 50%.

Японское морское хозяйство съедобной красной водоросли порфиры

Многие тысячи видов растений, размножающихся в морской воде, являются пищей многочисленного населения подводного мира. Эти же водоросли с неменьшим успехом могут служить пищевым продуктом и для человека.

При организованном морском хозяйстве под плантации водорослей, вероятно, будут использовать заливы тропических морей; кроме того, можно создавать "поля" и непосредственно на просторах океана. Уже сейчас в тропических странах имеются засеянные водорослями водоемы, в которых ежедневно снимают урожай, во много раз превышающий сбор обычных зерновых культур с той же площади.

Морские водоросли, произрастающие в прибрежной полосе всех морей и океанов, дают урожай до 150 т зеленой массы с гектара. Для сравнения напомним, что сена даже на самых лучших лугах можно накосить не более 4 т с гектара. Возможно, при культивированном водорослевом хозяйстве урожай водорослей будет значительно больше!

Разумеется, для получения высоких урожаев необходимо солнечное освещение; нужно удобрить воду фосфатами и нитратами, добавлять в нее некоторые микроэлементы и нагнетать в водяную "почву" углекислый газ.

Искусственное выращивание водорослей - дело новое. Здесь есть над чем задуматься будущим агрономам и механизаторам морской "аквакультуры". Вместе с тем имеется уже некоторый опыт: с 1957 г. в наших дальневосточных водах производят регулярные посевы анфельции. В Японии, например, существуют подводные огороды, на которых выращивают пищевые багряные водоросли.

Следует иметь в виду, что морским "полям" засуха не угрожает в самых жарких тропических областях, а неограниченные запасы минеральных удобрений, растворенных в морской воде устраняют опасность истощения "почвы".

Будущие селекционеры морских растений выведут новые сорта водорослей, осуществят акклиматизацию холодолюбивых морских растений в тропических странах.

Здесь стоит напомнить о подводных плантациях искусственного жемчуга, выращивание которого обходится японской фирме "Микимото" значительно дешевле, чем добыча естественного жемчуга.

Просторы океана и полузакрытые мелководные лагуны - это своеобразная целина. Можно предположить, что в будущем здесь возникнут поля водорослевого хозяйства. В отличие от наземных эти поля не нуждаются в вспашке, бороновании, проведении оросительных или мелиоративных работ. Все процессы по обработке почвы очень трудоемки и связаны с применением сложных и мощных машин. На подводном поле традиционные стальные "кони" и многочисленные землеобрабатывающие машины не потребуются. Их место займет универсальная машина - мощный насос. Насосы будут снабжать планктонные водоросли питательными солями, а в закрытых морских акваториях - нагнетать в воду углекислый газ. По мере созревания водорослей насосы будут перекачивать их в специальные бассейны для отстоя и сушки.

Пройдут годы, и голубой континент станет неисчерпаемым источником пищевого и кормового сырья. Люди будут управлять сложным и высококультурным морским хозяйством, включающим и "животноводство", и разведение растений. Это хозяйство будет интенсивным и рентабельным, построенным на строго научной основе.

Смелая мысль человека, использующего современную технику, покорит подводный мир. Будут построены машины для всевозможных подводных "сельскохозяйственных" работ при выращивании особо ценных растений моря. Машины, оборудованные мощными прожекторами, осветят подводные чащи и дадут возможность работать на нужных глубинах. Одни машины будут своим ходом двигаться по дну, другие - плавающие - в зависимости от расположения растительности станут собирать ее на различных глубинах. Многие машины будут управляться на расстоянии по звуковому каналу с надводных судов или с подводных аппаратов.

Можно предположить, что для промысла морских водорослей, растущих на грунте в прибрежных водах, построят различные уборочные машины, а для переработки - специальные плавучие суда-заводы. Судно и уборочная машина (подводная косилка) составят морской комбайн, предназначенный для добычи и обработки водорослей. Судно малым ходом пойдет по поверхности моря, а по дну с такой же скоростью будет перемещаться косилка. Судно должно быть связано с косилкой транспортером или трубопроводом, по которому скошенные водоросли поднимутся на палубу.

Расчистка и выравнивание грунта культивированных подводных лугов будут производиться подводными землеройными машинами, напоминающими грейдеры и бульдозеры.

Придет время - и на небольших глубинах материковой отмели заросли отобранных человеком растений образуют подводные луга и леса, которые станут местом нереста промысловых рыб; здесь же начнут размножаться самые ценные морские животные. Волны штормового прибоя не смогут нарушить нормальную жизнь растений и животных или работу машин: для защиты подводных плантаций будут установлены пневматические волноломы. Для работы воздушного мола необходимы большие затраты электроэнергии на работу компрессоров, но ведь сама сила океанских волн может служить неисчерпаемым источником энергии! Кстати сказать, пневматический волнолом можно использовать и для насыщения воды тем или иным газом, например, кислородом или углекислым газом...

В будущем морское хозяйство будет развиваться в тесной связи и по единому плану с наземным сельским хозяйством; море станет неиссякаемым источником водорослевого корма, рыбной муки для скота и домашней птицы, неограниченного количества удобрений. Особо отметим, что удобрения, скопившиеся в отложениях на дне морей и океанов, также могут и должны быть использованы для увеличения плодородия наземных полей, огородов и фруктовых садов.

Мировой океан превратится в поистине неистощимую кладовую пищевого сырья, необходимого для обеспечения изобилия продуктов возрастающему населению земного шара.

В течение тысячелетий человек использует полезные ископаемые, находящиеся в недрах материков. Многие месторождения угля, нефти, руды и других элементов, необходимых для развития промышленности, сосредоточены на небольших пространствах, что облегчает их разработку. Но большинство этих месторождений уже разведано, а в некоторых районах в значительной части использовано. Пройдет время, и полезные ископаемые на суше будут частично или полностью иссякать. Уже сейчас для промышленности многих стран не хватает тех или иных видов сырья.

Уборка водорослей подводным комбайном

Все ускоряющийся процесс развития производительных сил общества немыслим без расширения поисков новых источников сырья и освоения все новых богатств, пока еще скрытых в недрах нашей планеты. Поэтому, несомненно, в ближайшее время будут поставлены на службу человеку и недра планеты, скрытые водами Мирового океана. В последнее десятилетие применение новейших методов исследований позволило приоткрыть тайны ложа Мирового океана. Результаты даже этих первых, пока еще робких шагов свидетельствуют о возможности использования богатейших залежей полезных ископаемых, скрытых в недрах океанского дна.

Подводное хозяйство на шельфе

Правда, подводные полезные ископаемые пока разрабатываются на малых глубинах, в недрах материковой отмели: хорошо известны подводные разработки нефти в Каспийском море, в Мексиканском, Суэцком, Персидском заливах, у побережий Южной Америки, Африки, в Северном море. Роль морской нефти в топливном балансе мира ежегодно возрастает.

Схематический разрез обобщенного океанического бассейна от континента до Срединно-океанического хребта. Осадочные слои (черные) являются наиболее вероятным местом залегания сырьевых ресурсов, которые можно добывать

Кроме нефти и газа, в недрах дна континентального шельфа находятся другие полезные ископаемые. В Мексиканском заливе построены шахты для добычи серы, около острова Ньюфаундленд - железной руды, у побережий острова Суматра имеется олово, в Японии, Канаде, Англии - уголь, в Атлантическом океане - медь.

Схематический разрез обобщенного океанического бассейна от континента до Срединно-океанического хребта. Осадочные слои (черные) являются наиболее вероятным местом залегания сырьевых ресурсов, которые можно добывать

Из прибрежных песков в Австралии извлекают цирконий, в ГДР - титан, рутил и ильменит, в Южной Африке - алмазы. Перспективно извлечение золота из песков побережья Чукотки. Безусловно, с развитием глубоководной техники человек сможет продвигаться все дальше и дальше в глубь океанов для добычи подводных полезных ископаемых. Придет время, когда люди в глубоководных скафандрах начнут исследовать склоны подводных хребтов, миллионы лет погруженных в вечный мрак. Бурение недр с поверхности моря на мелководье уже получило широкое распространение, например, при разведке и добыче нефти. В последние годы освоено бурение глубоководных скважин на большой части площади Мирового океана. В начале шестидесятых годов американские инженеры решили пробурить скважину сквозь толщу земной коры и достичь верхних слоев подстилающей мантии. Они сделали это в открытом море, в 90 милях от берегов Калифорнии, где условия для такого эксперимента наиболее благоприятные. Толщина земной коры здесь невелика - всего 6 км, а глубина океана - 3600 м. Близость берегов облегчает связь и снабжение.

Диаграмма процента площади провинций океанического дна

Специально оборудованное судно е буровой вышкой было поставлено над местом будущей скважины. Когда скважину бурят с поверхности земли, то ее начало, называемое устьем, находится сразу же под вышкой. При бурении же дна океана с надводного судна буровую вышку закрепляют на палубе, а устье скважины находится на 3600 м ниже - на дне. В этом основная сложность эксперимента, так как приходится увеличить длину "сверла" на 3600 м.

Нельзя не учитывать и перемещения вышки. Дно океана неподвижно, но его поверхность все время "дышит", судно то поднимается вверх на волнах, то снова опускается вниз. Поэтому и буровой инструмент приходится конструировать так, чтобы небольшие вертикальные и горизонтальные перемещения судна, растянутого на якорях, не препятствовали бурению скважины.

Пройти верхний слой из рыхлых осадков было довольно просто, но дальше бур встретился с твердыми породами земной коры, состоящими из слоев осадочных пород, перемежающихся со слоями застывших потоков базальтовой лавы. Эти самые твердые породы можно резать только буром с алмазными резцами. По мере приближения скважины к подкорковому слою трудности все увеличивались. Возрастали температура, давление и сопротивление проходке скважины. На глубине 5 км температура могла достигнуть 400° С, а горное давление превысить 1000 кгс/см². В таких условиях можно применять бурильный инструмент только из особопрочного и жаростойкого металла, а для закрепления скважины использовать специальные цементирующие составы...

В связи с возникшими трудностями бурение скважины было прекращено, но ученые и инженеры в США продолжают работать над проблемой сверхглубокого бурения.

С июля 1968 г. США приступили к осуществлению 18-месячного плана бурения толщи донных осадков с двух специально приспособленных судов с буровыми вышками. Во всех трех океанах намечено около 50 точек, где будет проведено бурение через всю толщу донных осадков. Анализ и тщательное изучение полученных таким образом колонок осадков дадут возможность восстановить историю Мирового океана и устранят многие противоречия в науке. Будет получена возможность установить возраст океана, климатические изменения на его поверхности, решить вопрос о перемещениях или постоянстве положения полюсов, понять историю морских фауны и флоры и многое другое.

Для достижения подкоркового слоя в нашей стране начаты работы по бурению сверхглубоких скважин с поверхности суши. Получение и исследование таинственного вещества мантии земли помогут решить важные вопросы геологической науки, подробнее выяснить глубинное строение земли, а также закономерности образования и размещения полезных ископаемых. Ведь именно на уровне подкоркового слоя происходит зарождение магмы и рудоносных расплавов.

На первых порах грандиозное мероприятие по бурению дна океана не сулит экономических выгод, но решение проблем, связанных с достижением и извлечением вещества из глубинных недр, обещает в будущем переворот в горнодобывающей промышленности и металлургии и, возможно, позволит дешевле и проще получить неограниченное количество металлов для полного удовлетворения нужд современной промышленности.

Бурение первых, экспериментальных глубоководных скважин осуществляют со специально построенных и оборудованных судов, однако, ясно, что в широких масштабах бурить дно с поверхности океана сложно и неэкономично. А не опустить ли буровую вышку прямо на дно? Ведь это сразу позволит выиграть тысячи метров длины буровой штанги!

Для разведки недр "невидимой земли" будут созданы специальные глубоководные бурильные машины, способные производить разведочное бурение на больших глубинах не с поверхности, а непосредственно со дна моря или океана. Таких машин, которые позволили бы уже завтра приступить к разведке недр, скрытых толщей воды, пока нет, но они безусловно могут быть созданы в ближайшем будущем.

Глубоководные рудники на дне океана могут стать неисчерпаемым источником добычи железных, марганцевых и никелевых руд, базальтов и других полезных ископаемых. Разработку руды будут осуществлять открытым способом: на дне водного океана выполнять вскрышные работы даже проще, чем на суше.

Всякие вскрышные работы для обнажения рудного тела или угольного пласта сопряжены с огромной работой по снятию и перемещению пустой породы верхнего слоя. Будь это глинистая или песчаная порода - все равно для ее перемещения на суше нужны мощные грейдеры, бульдозеры, скреперы, разнообразные эскаваторы и другие машины... Оказывается, окружающая вода на дне океана может служить и рабочим телом для разработки и "транспортным средством" для перемещения пустой породы.

Человек живет на дне воздушного океана и с успехом использует воздух для выполнения многих работ, предварительно сжимая его до высокого напряжения. О широком использовании воздуха в качестве рабочего тела рассказывается в занимательной книге "Мастер-невидимка", написанной Г. И. Мишкевичем. (Л., "Судостроение", 1966). Можно предположить что, когда человек овладеет глубинами океана, он сумеет использовать силу давления окружающей воды. Колоссальная сила, давящая на дно океана, мертва, но человек может заставить ее разрабатывать подводные недра и поднимать на поверхность рудные богатства.

Гидромеханизация - относительно молодая отрасль техники. Она родилась несколько десятилетий назад, когда человек сумел при помощи насоса сообщить воде достаточную скорость и при давлении сначала в десятки, а потом в сотни и тысячи килограммосил заставил воду выполнять земляные и горнорудные работы. Уже создан гидромонитор, работающий при давлении воды 7000 кгс/см². Этот водомет служит рабочим органом проходческой машины-автомата и может разрабатывать шахты в самых твердых скальных породах.

На поверхности земли воду надо специально подводить к гидромонитору, причем она входит в приемный патрубок с давлением всего 1 кгс/см². В этом отношении на дне океана условия гораздо проще: вся окружающая среда является рабочим телом, гидромонитору остается только увеличить эту силу до рабочего давления и придать струе воды нужную форму и скорость.

Раздробленная руда, смешанная с окружающей водой, будет представлять обычную пульпу, которую по гибким трубам можно вынести на поверхность океана для погрузки руды в трюм надводного судна. Попадая в трюм, руда будет оседать на его дно, а вода через специальные отверстия уходить обратно в море. Кроме того, могут быть применены и подводные суда, например, ныряющие рудовозы, о которых говорилось выше.

Разработка подводных залежей железомарганцевых конкреций уже в настоящее время представляет технически осуществимую задачу. Добыча конкреций может в значительной мере обеспечить потребность промышленности в таких металлах, как кобальт, марганец, никель. Конкреции буквально рассыпаны на дне океана, поэтому задача заключается только в том, чтобы поднять их на поверхность.

Для добычи открытых месторождений полезных ископаемых, свободно лежащих на дне океана, может быть предложено несколько способов. В частности, имеются проекты добычи конкреций с глубин 4000-5000 м глубоководными драгами или гидравлическим способом с использованием насосов и трубопроводов. Инженеры подсчитали, что даже такие "примитивные" способы добычи со дна океана могут оказаться более рентабельными, чем разработка обычных рудных месторождений с низким процентом содержания цветных металлов. Капиталовложения, затраченные на постройку надводных судов, вооруженных драгами и дночерпателями, окупятся за 3-4 года. Если же построить специальные глубоководные машины, получение подводной руды будет обходиться намного дешевле, чем на поверхности земли.

Как предполагал академик Д. И. Щербаков, металлургическим сырьем будущего станет базальт - минерал, содержащий 40% кремния, 15% алюминия, 7% кальция, 6% железа, 5% магния, 2% титана и другие редкие элементы, а также благородные металлы. Базальт широко распространен в природе; на материках он находится ниже гранитного слоя, а на дне океана, где гранитный слой отсутствует, выходит на поверхность. Запасы базальта неистощимы; его можно добывать в любом количестве, и это практически не уменьшит запасов.

Извлечение со дна океана и комплексная переработка базальта может стать надежным источником сырья для получения стали, алюминия, титана и других металлов. Хотя для комплексной переработки базальтовой "руды" потребуется создание совершенно нового оборудования и большие затраты энергии, - это все может оказаться экономически эффективным.

Глубоководные базальтовые комбинаты могут стать и поставщиками строительных материалов. Из базальта можно делать цемент, нарезать и отливать строительные блоки и плиты. Отливки из базальта отличаются высокой прочностью и устойчивы против действия кислот, что позволяет во многих случаях заменять металлическое литье.

Базальт - прекрасный природный материал для строительства различных зданий и сооружений. Для изготовления блоков нужной величины непосредственно на дне океана можно будет соорудить гидрорезательные машины, которые тонкими, но сильными струями воды с абразивным материалом будут нарезать базальт.. Этим далеко не ограничиваются возможности применения базальта. Благодаря высокой химической устойчивости, влагостойкости, хорошим электроизоляционным свойствами и большой механической прочности базальт является хорошим сырьем для производства волокнистых материалов различного назначения. Базальтовое волокно получают центробежным способом или раздуванием; оно имеет желтовато-золотистый цвет и по внешнему виду похоже на обычную шерсть, поэтому его часто называют "горной шерстью". Вата из базальтового волокна отличается большой эластичностью и, в частности, является высококачественным и вместе с тем дешевым теплоизоляционным материалом. Весьма реальны перспективы применения "горной шерсти" для изготовления отличных тканей.

Нефтепромыслы в море - довольно обычное явление в наши дни. Для добычи нефти из прибрежных недр строят искусственные города-острова на сваях. Такие острова могут находиться на отмелях с глубинами до 80 м и на вершинах подводных гор, близко подходящих к поверхности моря.

Известные нефтяные разработки на дне Каспийского моря свидетельствуют, что нефть с неменьшим успехом, чем на суше, можно получать из недр морского дна. Вначале разработки велись на малых глубинах, для чего на сваях устанавливали нефтяные вышки и оборудовали подъездные пути к ним. По мере освоения прибрежной мелководной полосы буровые вышки все дальше и дальше уходили в море, что вызывало появление многокилометровых дорожных эстакад и производственных поселков над морем.

Постепенно появился морской промысел нефти, обслуживаемый многочисленным флотом и сложным нефтедобывающим оборудованием. Возникла проблема прокладки подводных нефтепроводов, приемки нефти непосредственно в танкеры; появился ряд других сложных задач. По мере удаления от берега увеличивались глубины и все труднее становилось строить буровые вышки на сваях.

Карта районов добычи морских минеральных ресурсов (кроме песка, гравия и ракушечника) и участки, где ведется разведка нефти и газа

Вначале построили специальное судно - плавучую буровую вышку. Оно представляло громадный понтон с высокими металлическими столбами, на которых укреплена палуба-площадка. Высота столбов - "ног", которыми судно становилось на дно, и определяла максимальную глубину бурения скважины. На платформе размещались вышка, буровой агрегат, электростанция, грязевые насосы и другое оборудование, а также жилые и служебные помещения для команды.

Буксировщик подводил это судно к тому месту, где предполагалось бурить скважину; понтон затапливали, и он садился "ногами" на дно. На верхней платформе, возвышающейся над водой, включали агрегат и начинали бурить скважину. После окончания работы воду из понтона откачивали и после всплытия судно буксировали в другое место.

Изобретение подобных судов было большим шагом вперед в развитии добычи подводной нефти. Уже не требовалось для бурения каждой скважины строить дорогостоящий стальной островок, значительно сократилось время на перевозку оборудования. Но такие суда имели все тот же недостаток: их можно было использовать на относительно малых глубинах. Сооружение морских вышек на стальных сваях и погружаемых понтонах диктовалось необходимостью выполнения всех операций, связанных с бурением скважины, на поверхности.

Некоторые ученые считают, что через несколько десятков лет основная часть нефти будет добываться под водой. Морскую нефть добывают на Каспии, в Мексиканском и Персидском заливах. Богатейшие залежи нефти и газа открыты под дном Северного моря. Обнаружение нефтеносных пластов в Латвии служит доказательством наличия нефти под дном Балтийского моря. Мощные нефтяные и газовые пласты найдены на побережье и на дне Северного Ледовитого океана. Недалеко время, когда буровые нефтяные вышки шагнут на акваторию Северного Ледовитого океана. Нефть и газ будут добывать прямо из-под ледовых припаев.

Но современная техника бурения с надводных судов или со свайных островов пока еще не совершенна и во многом зависит от метеорологических условий. В последние годы только в США штормы и ураганы на морских нефтяных промыслах причинили материальный ущерб в сотни миллионов долларов и унесли много человеческих жизней.

Из сотни нефтяных скважин, пробуренных на глубине более 60 м, только десять оказались рентабельными, остальные пришлось закрыть до тех пор, пока не будут разработаны более совершенные и экономически выгодные методы и техника подводного бурения.

Сила морского шторма слишком велика - ее трудно одолеть, инженеры приходят к выводу, что установку для добычи нефти надо размещать непосредственно на морском дне, где нет ни ветра, ни волны. Но как это выполнить практически? Американский ученый Леон Денфорт предложил проект подводного нефтепромысла, состоящего из системы подводных жилых и производственных помещений, соединенных широкими трубчатыми галереями. Внутри помещений должна быть создана гелиокислородная атмосфера, давление которой равно давлению окружающей воды. В производственных помещениях, выполненных в виде огромных шарообразных камер, установлено буровое оборудование.

В центральном звездообразном доме, напоминающем Преконтинент II Ж.-И. Кусто, живут 45 подводных нефтяников, по горизонтальным трубчатым тоннелям они ходят на работу в производственные помещения.

Подводный нефтепромысел (проект американского ученого Леона Денфорта)

Все снабжение, необходимое для промысла нефти, и новую смену рабочих доставляют с надводной базы в специальных контейнерах. Снаружи обслуживание и наблюдение за нефтепромыслом осуществляют самоходными прочными аппаратами.

Отработавшую смену подвергают декомпрессии внутри центрального помещения, а затем поднимают на поверхность в герметичном лифте. Насколько реален и экономичен этот проект покажет будущее...

Подводный нефтепромысел открытого типа (проект)

Другие инженеры предлагают буровые вышки и все оборудование устанавливать непосредственно в воде, на морском дне и обслуживать их на малых глубинах легководолазами, а на больших - прочными аппаратами.

Очевидно, предпочтение следует отдать второму варианту, если принять во внимание, что в ближайшем будущем работы непосредственно в гидросфере станут так же обычны, как ныне на земле в атмосфере.

Нефть (а тем более газ) значительно легче воды, поэтому давление воды, пущенной под нефтеносный слой, будет вполне достаточным для извлечения нефти на поверхность. Благодаря разнице в удельном весе нефти и воды на каждые 100 м столба воды над слоем нефти дополнительное давление составит 10 кгс/см² что вполне достаточно для подъема нефти вверх более чем на 100 м.

Нефтяные и газовые промыслы на дне океана еще несколько лет назад считались областью фантастики. Но сейчас человек уже может создать такую глубоководную технику, которая позволит не только изучать, но и добывать из недр морского дна нефтяные богатства. Морская нефть может стать дешевле, чем добытая на суше. В море придется бурить менее глубокие скважины; не потребуется прокладывать дороги и устанавливать дорогие сооружения...

Дно Мирового океана находится под огромным давлением, величина которого на каждом участке сложного рельефа дна определяется высотой находящегося над ним слоя воды. Не пора ли использовать это, казалось бы, никому не нужное давление! Разве пытливый ум человека не в состоянии заставить и его служить для блага людей?

Рассматривая различные области промышленности, где применяется высокое давление, необходимо остановиться на химическом производстве.

Среди наиболее распространенных процессов можно отметить например, производство синтетического аммиака, который требуется химической промышленности в огромном количестве Синтез аммиака наиболее рентабелен при давлении 600-1000 кгс/см². Из бурого или каменного угля методом гидрогенизации под давлением от 200 до 700 кгс/см² можно получить высокооктановое жидкое топливо. Этиловый спирт, изготовленный из этилена и воды, синтезируется под давлением до 300 кгс/см² и при температуре до 300°С. Можно привести десятки и сотни примеров, когда для получения химического продукта необходим процесс, протекающий под высоким давлением.

Повышение давления зачастую во много раз увеличивает скорость протекания химического процесса. Это характерно для процессов, проходящих в газообразной фазе (например, синтез аммиака и метанола), а также с жидкими и твердыми веществами (жидкофазное гидрирование, синтез карбонилов различных металлов и т. п.). Высокое давление дает большой эффект при электролизе воды для получения кислорода и водорода. В некоторых случаях при электролизе отпадает надобность в компрессорах.

Человек живет на дне воздушного океана, где давление равно всего 1 кгс/см². Не только его жизнь, но и все природные явления и подавляющее число производственных процессов происходят при атмосферном давлении.

Во второй половине XIX в. с возникновением машиностроительной промышленности стали развиваться процессы, протекающие при давлении выше нормального. Изобретение насосов, компрессоров и паровых машин положило начало развитию совершенно новой технологии и созданию оборудования для процессов, происходящих под давлением.

Применение высоких давлений требует решения множества сложнейших технических задач. Все аппараты, машины, трубопроводы и арматура, работающие под давлением, приобретают огромный вес, большие размеры и должны быть одинаково прочными. Особые трудности возникают при обеспечении уплотнений в разъемах деталей, сальниках и при соединениях арматуры. Некоторые реакции проходят с большой отдачей тепла, поэтому необходимо применять специальное охлаждение.

Если бы на земле существовало место с давлением воздуха в несколько сот килограммосил, осуществить многие химические процессы в промышленных масштабах было бы значительно проще. Не потребовались бы тяжелые стальные колонны и реакторы, толстые трубы, сверхпрочные соединения и уплотнения, массивная аппаратура! Все оборудование стало бы легким и ажурным. Тонкие стенки оборудования имели бы только одно назначение - изолировать реагирующие вещества от окружающей среды. Были бы исключены опасность взрыва и возможность утечек. Сжатые газы можно было бы хранить в тонкостенных эластичных или жестких баллонах.

Таких условий на суше нет. Здесь, на дне воздушного океана, давление среды всегда равно 1 кгс/см². Но на Земле существует другой, правда, не воздушный, а водный океан, в глубинах которого давление превышает 1000 кгс/см². Океан велик, и глубины его разнообразны, поэтому он представляет возможность человеку выбрать участок дна с любым нужным давлением вплоть до 1100 кгс/см².

Человеком уже сделаны первые шаги по использованию гидросферы - пока для хранения жидких продуктов. Появление прочных эластичных материалов позволило создать огромные мягкие резервуары для хранения жидкого топлива или других жидких продуктов под водой. На поверхности такой резервуар не годится: его "порвет" жидкость. Но в гидросфере давление топлива на стенки резервуара уравновешивается давлением воды и материал емкости не испытывает растягивающих усилий; он находится под равным давлением воды снаружи и жидкости изнутри.

Если жидкость легче воды, то эластичные емкости приходится крепить ко дну, чтобы они не всплывали на поверхность; емкости с тяжелыми продуктами спокойно лежат на дне. При использовании подводных резервуаров для хранения жидкостей или газов, не нужна подготовка ровных площадок и фундаментов; закачивание и прием продукта осуществляют через гибкий шланг, конец которого укреплен на плавающем буе. К бую подходит танкер и, присоединив гибкий шланг, принимает груз в свои танки. Выдавливаемый давлением воды из емкости продукт по специальному трубопроводу можно передать на берег.

Подводные емкости - это только первые попытки. Можно предположить, что водная среда, находящаяся под большим давлением, постепенно будет использоваться и для сооружения огромных химических заводов.

Завод будет находиться в гидросфере, на дне океана, но технология производства многих химических продуктов, вероятно, не изменится. Принцип действия машин и оборудования в основном останется прежним, но их конструкции претерпят значительные изменения.

Все глубоководное оборудование будет разгружено от действия высокого давления, что исключит необходимость применения особо прочных конструкций и сложных уплотнений. Для процессов, протекающих на дне океана, где давление равно давлению химического процесса, реакторы и сосуды могут выполняться из эластичных или жестких материалов. Они могут иметь любую форму, в том числе и плоскую. Жесткий прямостенный реактор (резервуар) внутри может быть, например, разделен эластичной диафрагмой. По одну сторону диафрагмы емкость будет соединена отверстием с окружающей водой, а объем с другой стороны диафрагмы можно использовать для проведения химического процесса, как в обычном сосуде, работающем под давлением.

Представляется, что арматура и резервуары глубоководного завода будут тонкостенными, а трубопроводы и емкости - выполненными из эластичных материалов, стойких против разъедающего действия морской воды. Для химических реакций, требующих подогрева внутри реактора, можно создать необходимый тепловой режим с помощью электронагревателей. В этом случае реактор, который тоже может быть изготовлен из эластичных материалов, должен иметь тепловую изоляцию. Изоляция может быть создана применением двойной стенки с заполнением внутренней полости теплоизолирующей жидкостью.

Значительно упрощается проблема охлаждения в химических процессах, происходящих с большим выделением тепла. Не нужно строить огромные холодильники и прокладывать трубопроводы для подвода охлаждающей воды. Сама среда гидросферы является хорошим поглотителем тепла, выделяемого при реакции.

Обслуживающему персоналу не придется постоянно находиться в глубинах во время работы завода: завод должен быть полностью автоматизирован. Контроль и управление будут осуществляться дистанционно с подводной или надводной базы, об устройстве которых уже говорилось. База будет снабжать глубоководный химический завод электроэнергией; отсюда станут регулировать подачу сырья и транспортировку готового продукта.

Не исключена возможность работы и на местном сырье. Океан богат нефтью, газом и различными минералами, и некоторые заводы могут работать на сырье, получаемом из недр океана или непосредственно из морской воды.

Попробуем представить химический завод на дне океана.

Завод находится в непроглядном мраке, поэтому для ориентировки обслуживающего персонала он расцвечен зелеными отличительными огнями, мерцающими на черном фоне. Когда оператор или наладчик в батиандре спускается на территорию завода, диспетчер, находящийся на базе, включает эти огни, и контуры основных сооружений становятся очерченными цепочками зеленых огоньков.

Огромные, но легкие резервуары находятся во взвешенном состоянии. Некоторые удерживаются мертвыми якорями, а другие, наоборот, подвешены к плавучим буям. Все оборудование и машины соединены сложным переплетением очень толстых шлангов, а весь завод занимает не плоскую территорию, а большое объемное пространство. Толстые трубы, электрические кабели и провода дистанционного контроля и управления тянутся вверх к плавучей базе.

Химический завод на дне океана

Оператор хорошо разбирается в расположении сложных машин и переплетении трубопроводов. Он, как птица, парит среди различных устройств и фарами своего батиандра освещает те или иные детали.

Несомненно, обитатели глубин станут постоянными гостями завода, этого удивительного сооружения, излучающего тепло, и, порой, свет. Они будут сопровождать глубоководных наладчиков, считая их несколько странными, но привычными жителями глубин...

Конечно, возможность создания подводного химического завода пока еще представляется технической гипотезой, требующей специальной разработки. На данной стадии развития химического производства создание такого завода может показаться и ненужным, и невозможным. Могут сказать, что, выиграв в весе реакторных колонн, различных сосудов и оборудования, мы больше проиграем в весе коммуникаций, соединяющих глубины с поверхностью; что невозможно обеспечить обслуживание процесса (смену катализатора, регенерацию) и т. п. Можно найти сотни возражений, особенно если встать на позицию категорического отрицания идеи в целом. Если же придерживаться противоположной точки зрения, то при соответствующем творческом содружестве ученых и инженеров ряда областей науки и техники все упомянутые технические проблемы принципиально разрешимы.

Возможно, что краткий раздел книги привлечет внимание будущих инженеров-химиков и направит их творческую мысль на использование глубоководного давления и сокровищ гидросферы.

Вероятно, многое из того, о чем авторы писали в главе о технике будущего, будет выглядеть не так, а даже совсем иначе. Победоносное развитие науки и техники может подсказать иные, принципиально новые пути покорения глубин. Да и далеко не обо всех проблемах, связанных с этой обширной темой, авторы смогли рассказать. Не это главное.

Мы хотели, чтобы читатель осознал огромную важность задачи, стоящей перед человечеством, - овладеть сокровищами Мирового океана; чтобы у читателя появилось желание поработать над претворением в жизнь самых смелых фантазий и предложить свои решения больших и малых проблем глубоководной техники; чтобы каждый из читателей убедился во всемогуществе Человека, которому по плечу создание организованного морского хозяйства будущего. Дело за тем, чтобы человечество смогло покончить с гонкой вооружения и направить свои усилия на мирное преобразование нашей планеты.