Несостоявшийся взрыв

Возможность использования явления магнетизма для поиска затонувших судов привлекала внимание ученых и инженеров, начиная с того момента, когда начали плавать, а следовательно, и тонуть стальные пароходы. Например, среди проектов, представленных для розыска "Русалки", был и такой, в котором предлагалось буксировать по грунту за судном мощный электромагнит. Автор этого проекта считал, что магнит, попав на металлический корпус судна, "прилипнет" к нему и по натяжению буксира можно будет определить место "Русалки".

Комиссия, разрабатывающая план поисков, отвергла этот проект, совершенно справедливо указав на возможность зацепа такого магнита за любой подводный камень, а для того чтобы определить причину натяжения буксира, придется спускать водолаза, как при обычном тралении.

Главным препятствием на пути создания магнитометров служило магнитное поле Земли, в несколько раз превышающее влияние металлических масс любого судна. Для того чтобы выделить магнитные силовые линии, создаваемые затонувшим судном, необходимо приблизиться к нему на очень малое расстояние. Поэтому первые магнитометры имели свисающий до грунта трал-кабель, чем напоминали контактные гальванические металлоискатели со всеми присущими им недостатками.

Электрическая схема магнитометра. 1 - генератор; 2 - соленоиды приемников; 3 - регулируемые емкости; 4 - выпрямитель; 5 - опорное сопротивление; 6 - гальванометр

Неконтактный магнитометр, т. е. такой, который обнаруживает судно на большом расстоянии, удалось создать только после того, как был получен необычный сплав - пермаллой. Магнитная проводимость этого сплава резко меняется даже при незначительном изменении окружающего его магнитного поля. Поэтому, если скомпенсировать в приборе основное магнитное поле Земли, то его небольшие колебания, вызванные присутствием дополнительной ферромагнитной массы, можно уловить прибором. На этом принципе и работает магнитометр.

Основным элементом прибора являются соленоиды с сердечниками из пермаллоя. Приемники с соленоидами устанавливают в двух точках, разнесенных в пространстве, обычно по курсу судна. Возможна также установка одного приемника на судне, а другого - в буксируемом носителе. При нахождении приемников в однородном магнитном поле в их катушках возникает одинаковое индуктивное сопротивление, и, следовательно, напряжения в точках A₁ и A₂ равны. При нахождении одного из приемников над объектом, имеющим собственное магнитное поле, индуктивное сопротивление в его катушке изменится. Тогда в точках A₁ и A₂ возникнет разность напряжений, которая и будет обнаружена гальванометром. Так как обычно приемники оказываются над затонувшим объектом поочередно, стрелка прибора отклонится сначала в одну сторону, а затем в другую. Для настройки гальванометра и выравнивания небольших отклонений по фазе и амплитуде в начальный период используют регулируемые емкости и опорное сопротивление.

Главный недостаток магнитометров заключается в большом количестве ложных контактов - помех, вызываемых намагниченными породами в верхних слоях земной коры. Кроме постоянных аномалий, которые в какой-то степени могут быть учтены путем составления магнитных карт, напряженность геомагнитного поля Земли изменяется в зависимости от времени года и даже суток. Амплитуда этих колебаний напряженности достигает 7γ, поэтому обычно точность магнитных карт Земли не превышает 10γ.

Впервые магнитометры стали применять во время второй мировой войны для обнаружения плавающих, а не затонувших подводных лодок. Приборы устанавливали на самолетах, которые пролетали над морем на небольшой высоте в поисках лодок, находящихся под водой. В послевоенный период эти приборы стали широко применять и для поиска затонувших судов. Так, с помощью магнитометра была успешно проведена операция по определению местоположения транспортного судна "Стивенсон" (США), затопленного в районе Алеутских островов с грузом устаревших бомб массой 2000 т в августе 1967 г. Планировалось подорвать этот весьма опасный груз на глубине 1200 м, чтобы смоделировать подводный ядерный взрыв. Из-за технических неполадок своевременно затопить и подорвать транспорт не удалось. Полузатопленное судно в течение 20 ч дрейфовало к берегу, пока не затонуло на глубине 850 м [49].

Место покладки транспорта на грунт находилось в районе оживленного мореплавания, и случайный взрыв бомб мог вызвать серьезную аварию на проходивших судах. Поэтому ВМС США вынуждены были провести поиск и подрыв транспорта. Командиром оперативной группы, в которую входили офицеры спасательной службы, специалисты-океанографы, ученые и технический персонал, обслуживающие поисковые средства, назначили командующего военно-морским районом Аляски контр-адмирала Д. Уайта. Группа размещалась на океанографическом судне "Сайлэс Бент". На основе анализа условий затопления транспортного судна "Стивенсон" и результатов предварительного обследования грунта эхолотами определили наиболее вероятный район поиска площадью в 2 кв. мили. Центр района находился в точке с координатами 178° 19' в. д. и 51°26' с. ш.

Предварительно попытались детонировать боезапас путем сбрасывания бомб с самолетов в центр поискового полигона. Но подорвать таким способом судно не удалось. Тогда 2 сентября в зону поисков вошло судно "Сайлэс Бент", оборудованное буксируемым магнитометром протонного типа. В этом приборе используется явление прецессии (отклонения оси вращения) протонов водорода в магнитном поле Земли после воздействия на них сильного искусственного магнитного поля.

Магнитометр представлял собой подвешенную на тросе-кабеле рамную алюминиевую конструкцию с длинной пластмассовой штангой, на конце которой установлен чувствительный элемент - датчик. Магнитометр буксировали со скоростью около 2 уз на расстоянии 30 м от грунта. По расчетам чувствительности магнитометра его эффективная дальность обнаружения должна была составить 225 м, а ширина полосы обследования - 450 м.

11 сентября магнитометр "Сайлэс Бента" зафиксировал контакт на протяжении 300-400 м с наибольшей амплитудой напряженности 1440 γ. Одновременно эхолоты судна обнаружили объект длиной около 240 м и высотой 9 м. Хотя грунт в районе поиска был вулканического происхождения, вследствие чего в период поиска наблюдались магнитные аномалии, полное совпадение записей эхолота и магнитометра свидетельствовало о том, что найден именно "Стивенсон".

Расчеты показали, что магнитометр прошел в 30 м от корпуса затонувшего судна. Для опознания объекта 12 сентября выполнили подводную съемку. На полученных фотоснимках ясно различались отдельные конструкции судна.

18 сентября точное местоположение транспортного судна обозначили буями, и на следующий день самолеты повторили бомбометание, сбросив на этот раз 24 800-килограммовые бомбы. Однако и эта попытка не увенчалась успехом - опасный груз не взорвался. Тем не менее ВМС США посчитали операцию законченной и объявили, что "Стивенсон" больше не представляет опасности для судоходства.

Магнитограмма (а) и эхограмма (б), полученные при поиске судна 'Стивенсон'

Совсем недавно, в 1976 г., с помощью магнитометров высокой чувствительности (до 0,1 γ) был проведен в порту Йорк-таун (США, штат Вирджиния) поиск английской эскадры, затопленной в октябре 1781 г. На протяжении 200 лет водолазы-любители неоднократно находили остатки затонувших кораблей и разбирали их на сувениры. В конце концов вирджинское историческое общество обеспокоила судьба этих памятников старины и оно предприняло шаги по их охране. С помощью местного Института морских исследований решено было определить количество кораблей и их местоположение. Сначала необходимо было рассчитать ожидаемый магнитный момент корпусов судов эскадры. С этой целью выполнили замеры магнитного поля на обнаруженном в заливе Пенобскот в 1975 г. бриге "Дифенс", затонувшем во время войны за независимость (1775-1783). Одновременно испытали созданные в институте магнитометры, которые оказались эффективными в мелководных районах. Их и решили использовать в ходе работ. Магнитометр спустили на двухметровой штанге с кормы фиберглассового катера "Капитан Джон Смит". В результате двухдневных поисков было зафиксировано 189 контактов, которые объединили в одиннадцать групп, обозначивших остатки судов британского флота [61].

Практика показала, что магнитометры - весьма эффективные средства поиска, но и они не свободны от недостатков. Главные из них - малая скорость перемещения и ложные помехи, возникающие за счет неоднородности магнитного поля Земли. Эти недостатки особенно заметны при поиске объектов на больших площадях (свыше 100 кв. км). Ведь чтобы обследовать такой участок дна с помощью одних магнитометров, потребуются годы. В таких случаях на помощь спасателям приходит новый прибор - гидролокатор, обнаруживающий затонувшие суда и подводные лодки при помощи звуковых волн.