книги из ГПНТБ / Боровиков П.А. Человек живет под водой

мые переходят на «глубину» 610 м. На этом горизонте, выполняя программу измерений, тестов и анализов, водолазы пробыли около 80 мин! 23 мая 1972 г. они благополучно закончили декомпрессию.

В составе дыхательной смеси на максимальной «глубине» было всего 0,65% кислорода и 0,17% азота. Остальные 99,18% приходилось на долю гелия. Не­ смотря на то, что гелий в 7 раз легче воздуха, макси­ мальная плотность газовой смеси в опыте «Физали» превышала нормальную плотность атмосферного воз­ духа почти в 10 раз! При каждом вдохе мышцам груд­ ной клетки приходилось прокачивать через гортань, трахеи и бронхи в 10 раз большую массу газа, чем обычно. Еще на «глубине» порядка 450 м у водолазов появились нарушения сна: они просыпались от ощу­ щения удушья. После нескольких глубоких вздохов все вставало на свои места. В периоды бодрствова­ ния — в состоянии покоя — испытуемые не ощущали никаких неудобств. Однако на «глубинах», близких к 600 м, спать они уже не могли. По-видимому, системы регулирования глубины и частоты дыхания, нормально функционирующие без участия сознания человека, в период сна оказывались неработоспособными из-за слишком высокой плотности дыхательной смеси. Преодо­ лимы ли эти трудности? Пока нет ответа па этот вопрос.

В современных условиях стало правилом, что во всех опытах с сомнительным исходом, в том числе, разумеется, и в гипербарических экспериментах, дорогу человеку прокладывают животные. Положительные ре­ зультаты, полученные па подопытных животных, ко­ нечно, не гарантируют безопасности идущего вслед за ними испытуемого человека. И все же, эксперименти­ руя в барокамере с мышами, обезьянами и козами, можно получить приблизительное представление о том, чего следует ожидать и чего следует опасаться в опытах с человеком.

За один лишь 1971 г. в одной только Франции было проведено более десятка имитационных погруже­ ний животных на «глубины» около 1 км. Очень часто животные гибли или в самой камере, или вскоре после декомпрессии. Однако были и удачные «спуски». В опыте «Букафонд-3» три козла побывали под давлением, соответствующим глубине погружения 800 м. Все

320

месяцев, этот абсолютный «рекордсмен-водолаз» продол­ жает жить и здравствовать.

Одолеет ли когда-нибудь человек километровую глубину? До сих пор еще нельзя ответить однозначно, да или нет. Изумительные возможности организма человека приспосабливаться к невероятным условиям внешней среды в последние годы раскрываются в таком темпе, которого не смогли предвидеть даже самые про­ зорливые и решительные экспериментаторы. Совсем недавно введен в эксплуатацию гипербарический ком­ плекс американской фирмы «Тейлор», в котором можно имитировать спуск на глубину 670 м, однако он вотвот устареет морально. Еще не вступил в строй новый комплекс-гигант ВМС США — гордость физиологов флота, но и он рассчитан на те же 670 м глубины. Лишь Делоз во Франции да западногерманский «Дре-

Что же остановит человека на пути в глубины моря? Станет ли гелий непригодным для дыхания раньше, чем чисто механическое воздействие гигантского да­ вления нарушит обмен веществ в организме, сдвинет за пределы дозволенного природой химическое равно­ весие в клетках тканей? Или, может быть, решающее слово скажет возрастающая во много раз плотность смеси? Как бы то ни было, если думать о покорении глубины в 1 км, то, очевидно, уже сейчас следует побе­ спокоиться о замене гелия — этого достойного вся­ ческих почестей газа, позволившего водолазам уве­ ренно преодолеть «воздушный» барьер и выйти с мелко­ водья сначала на шельф, а затем и па материковый склон Мирового океана.

НАЙДЕТСЯ ЛИ ЗАМЕНА ГЕЛИЮ?

Какими же свойствами должен обладать преемник гелия? Главное, чтобы он не оказывал на организм человека токсического воздействия, не был ядом при низких и при сверхвысоких парциальных давлениях.

3 2 2

Это свойство обязательное, никакие компромиссы здесь недопустимы. Часто называют еще одно необхо­ димое свойство основного компонента сверхглубоко­ водных дыхательных смесей — его малую плотность, меньшую, чем плотность гелия. А раз так, то выбора нет: существут лишь один газ легче гелия — водород.

Водород несравненно дешевле гелия, добыча его легка, а запасы практически неограниченны. Казалось, водород давно должен был бы вытеснить гелий из водо­ лазной практики, но у него есть очень большой недо­ статок — в смеси с кислородом он . . . взрывается. Нельзя же всерьез предлагать человеку дышать «гре­ мучей смесью»! Ценой больших усилий удалось дока­ зать, что если содержание кислорода не превышает 4%, то смесь перестает быть взрывоопасной. А это значит, что начиная с глубин порядка 100 м бедную кислородом смесь все же можно использовать для дыхания водо­ лазов.

Первая попытка заменить гелий водородом отно­ сится к 1945 г. Энтузиаст-экспериментатор Зоттерсторм, швед по национальности, погрузился в море на рекорд­ ную по тем временам глубину, дыша смесью водорода и кислорода с 4-процентным содержанием последнего. Смесь оказалась пригодной для дыхания, но при подъеме отважного испытателя на поверхность обеспе­ чивающий спуск матрос допустил по невежеству ошибку, грубо нарушив режим декомпрессии. Зот­ терсторм погиб. Желающих продолжить его дело не нашлось.

Прошло много лет. Вновь водород привлек внима­ ние ученых-физиологов. В Соединенных Штатах про­ фессор Рольф Брауэр, предвидя приближение «гелие­ вого» барьера, организовал серию опытов с водородокислородом. В качестве испытуемых в проведенных им экспериментах выступали обезьяны. Сознавая, что беспечное отношение к необычным смесям чревато взрывами, жертвами и убытками, Брауэр заказал специальную небольшую камеру и смонтировал ее далеко в стороне от лабораторных помещений, укрыв ее корпус в глубоком бетонном колодце. Крыша навеса над камерой была сделана из легкого стеклопластика, обслуживание оборудования и съем информации произ­ водились с помощью дистанционных устройств.

323

Опыты Брауэра дали обнадеживающие результаты. Обезьяны выдерживали давление 60—70 кг/см2 без характерных признаков гипербарического нервного синдрома. Убедившись, что водород не токсичен, Брауэр предложил провести эксперимент с участием людей, и фирма «Комекс» согласилась его организо­ вать. Это было в 1968 г.

Мы уже упоминали о том, что повышенный интереа Анри Делоза к водороду возник в связи с результатом третьего опыта программы «Физали», который вызвал у физиологов фирмы похоронное настроение в отно­ шении гелия. Но тогда у французов не было берегового комплекса, способного обеспечить безопасность в опы­ тах с водородом. Поэтому было решено организовать спуск водолазов прямо в море. Такое намерение про­ тиворечило принятому в «Комексе» принципу постепен­ ной отработки нового по схеме «сухая» камера — гидро­ танк — открытое море. Но делать было нечего, и спе­ циалистам фирмы пришлось основательно потрудиться, чтобы морской эксперимент, названный «Гидро» (от слова Hydrogen — водород), прошел без происшествий.

Выбранная схема погружения выглядит следую­ щим образом. Испытуемые опускаются в море на глу­ бину 250 м в водолазном колоколе, используя обыч­ ную гелнокислородную смесь. Рядом с колоколом на отдельной раме под воду погружается своеобразная беседка, представляющая собой двухместную скамью, окруженную баллонами с водородно-кислородной смесью и накрытую сверху большим прозрачным кол­ паком из органического стекла. Два водолаза, уча­ ствующие в опыте, должны открыть вентили баллонов, наполнить смесью пространство под колпаком, а затем усесться на скамью, по-прежнему дыша из своих гелиокислородных аппаратов. Нижний обрез колпака распо­ лагается на уровне плеч сидящих людей, и их головы находятся в газовом пузыре. Закрепившись на скамье, один из испытуемых открывает иллюминатор шлема своего гидрокомбинезона и, выпустив изо рта загуб­ ник, вдыхает водородную смесь из-под колпака. Си­ дящий рядом с ним водолаз продолжает дышать гелио­ кислородом из аппарата и внимательно наблюдает за своим товарищем. При появлении любых признаков плохого самочувствия испытуемый сам или с помощью

324

страхующего его водолаза должен закрыть иллюминатор и вновь включиться в аппарат.

28 октября 1968 г. эксперимент «Гидро» начался. Водолазы тщательно отработали на малой глубине свои действия, затем колокол ушел на глубину 250 м. Участники опыта использовали шланговые дыхатель­ ные аппараты с подачей смеси из колокола и гидроком­ бинезоны с электрообогревом. Сразу же после выхода в воду водолазы начали мерзнуть — гидрокомбинезоны не обеспечивали защиты от холода морских глубин. Прошло всего несколько минут и физическое состояние обоих испытуемых стало неудовлетворительным. Опыт пришлось прекратить, а колокол с экипажем поднять на поверхность.

Этот неудавшийся эксперимент был последней по­ пыткой «Комекса» проводить исследовательские работы в море, минуя береговые подготовительные этапы. На некоторое время опыты с водородом пришлось пре­ кратить, и Делоз приступил к сооружению в гиперба­ рическом центре фирмы камеры для животных, подоб­ ной камере Брауэра в США.

Пока в Марселе шло строительство, американская фирма «Джи энд Джи Марин Дайвинг», специализи­ рующаяся в области водолазной физиологии, отрабо­ тала методику имитационных погружений животных па водороде до глубины 300 м. В одном из опытов собака провела на этой «глубине» около 36 ч, была благопо­ лучно декомпрессирована и осталась здоровой. В 1971 г. эта же фирма провела эксперимент с участием человека. Испытуемый, находясь на «глубине» 60 м, дышал попе­ ременно дыхательными смесями на основе азота, гелия и водорода. Опыт прошел успешно.

Гораздо менее удачно проходили эксперименты в но­ вой камере «Комекса». Сотрудники Делоза много раз пытались повторить опыты американцев с животными. Только в 1971 г. ими были проведены три «спуска» обезьян на водородно-кислородной смеси на 150, 300 н 600 м. Все животные погибли или прямо в камере, пли вскоре после окончания декомпрессии. Основы­ ваясь на полученных отрицательных результатах, фран­ цузы пришли к мнению, что водород при больших давлениях все же не является биологически инертным газом. Они считают, что, накапливаясь в тканях,

8 2 5

водород вступает в реакцию с гидроксильными груп­ пами и каким-то образом нарушает обмен веществ, что в итоге вызывает летальный исход.

Справедливо ли уже сейчас списывать водород со счетов? Думается, что этот вопрос требует еще допол­ нительных исследований и экспериментов.

Многочисленные попытки заменить гелий в дыха­ тельных смесях предпринимались еще задолго до того, как родился термин «гипербарический нервный синдром»

ифизиологи впервые задумались о приближении «ге­ лиевого» барьера. Очень уж много хлопот доставлял

идоставляет пока незаменимый гелий медикам и инже­ нерам, участвующим в исследовании и практическом освоении новых возможностей в водолазном деле.

Гелий не только дорог, но и текуч. Удержать его

вгипербарической камере исследовательского центра или жилой камере рабочего палубного комплекса

нелегко, а собрать для повторного использования и того сложнее. Сейчас применяют дорогие и громозд­ кие установки утилизации гелия, выходящего в со­ ставе отработанной смеси из камер и колоколов во время декомпрессии, однако удается обеспечить воз­ врат не более чем трех четвертей чистого гелия.

Непривычный тепловой режим в заполненных ге­ лием отсеках барокамер и подводных домов отнюдь не способствует сохранению хорошего самочувствия его обитателей: пока организму человека удается при­ способить свои теплорегулирующие свойства к новым условиям, проходит около двух недель беспокойной жизни. Проблема же разборчивости речи в гелиевой среде до сих пор не имеет оптимального решения. Сейчас уже разработаны и даже выпускаются серийно электронные корректоры речи, понижающие тон го­ лоса почти до нормы. Однако постоянно использовать эти устройства в повседневном общении жителей под­ водной лаборатории неудобно. В силу этого не могло не родиться направление исследований, цель которых — подобрать газ (основу дыхательных смесей), лишенный хотя бы некоторых из указанных недостатков. В на­ стоящее время таким газом считают неон — химически инертный газ, имеющий плотность, в пять раз превы­ шающую плотность гелия (хотя почти в 1,5 раза мень­ шую, чем плотность атмосферного воздуха). Чистый

326

аппарате, мешок которого заполняла неонокислород­ ная смесь. Разборчивость речи оказалась вполне удо­ влетворительной, абоненты прекрасно слышали друг друга, хотя и не очень хорошо понимали своих собесед­ ников — французы неважно владели английским, аме­ риканцы еще хуже говорили по-французски.

Летом 1971 г. в Соединенных Штатах состоялся межведомственный эксперимент, который должен был дать ответ на два важных вопроса: во-первых, можно ли существенно расширить «глубинный диапазон» исполь­ зования смесей на основе неона, и, во-вторых, сыграет ли возрастающая с ростом давления плотность дыхатель­ ных смесей роль главного тормоза на пути вглубь.

Сущность опыта заключалась в следующем. Испы­ туемым водолазам, живущим «в насыщении» на боль­ шой «глубине» и дышащим обычным гелиокислородом, должна была подаваться свежая более плотная смесь на основе неона с таким расчетом, чтобы общая плот­ ность вдыхаемого газа постепенно возрастала без из­ менения его давления. Так, не уходя дальше «вниз», водолазы могли попробовать подышать смесью, плот­ ность которой соответствовала бы плотности гелиевой смеси на многих сотнях метров глубины.

В подготовке к эксперименту, как и в самом опыте, участвовало более 100 физиологов и врачей ВМС США, частных фирм, государственных организаций. Чет­ верка отобранных для опыта водолазов два месяца выполняла погружения «с насыщением» на разные «глубины», оставаясь в камере на срок от одного до нескольких дней. При каждом «спуске» выполнялись специально разработанные серии измерений: в числе прочих регистрировались, например, 19 параметров, характеризующих функционирование органов дыха­ ния, 19 параметров, отражающих работу центральной нервной системы, измеренная в трех точках темпера­ тура тела и т. д.

Собственно эксперимент начался 7 августа. Давле­ ние гелиокислородной дыхательной смеси было под­ нято до уровня 122 м и сохранялось неизменным 4,5 су­ ток. Затем водолазы отправились дальше вглубь. На остановке 210 м они провели 2,5 дня, на горизонте 275 м — еще 2,5 дня. Наконец, 16 августа они достигли заданной «глубины» — 366 м.

320