Главная сложность в освоении Мирового океана — это давление: на каждые 10 м глубины оно увеличивается еще на одну атмосферу. Когда счет доходит до тысяч метров и сотен атмосфер, меняется все. Жидкости текут иначе, необычно ведут себя газы… Аппараты, способные выдержать эти условия, остаются штучным продуктом, и даже самые современные субмарины на такое давление не рассчитаны. Предельная глубина погружения новейших АПЛ проекта 955 «Борей» составляет всего 480 м.

Впрочем, на глубину существует и альтернативный путь. Вместо того чтобы создавать все более прочные корпуса, можно отправить туда… живых водолазов. Рекорд давления, перенесенного испытателями в лаборатории, почти вдвое превышает способности подлодок. Тут нет ничего невероятного: клетки всех живых организмов заполнены той же водой, которая свободно передает давление во всех направлениях.

Под поверхностью.

Кислород. Дыхательные трубки из тростника были известны еще могиканам Фенимора Купера. Сегодня на смену полым стеблям растений пришли трубки из пластика, «анатомической формы» и с удобными загубниками. Однако эффективности им это не прибавило: мешают законы физики и биологии.

Уже на метровой глубине давление на грудную клетку поднимается до 1,1 атм — к самому воздуху прибавляется 0,1 атм водного столба. Дыхание здесь требует заметного усилия межреберных мышц, и справиться с этим могут только тренированные атлеты. При этом даже их сил хватит ненадолго и максимум на 4−5 м глубины, а новичкам тяжело дается дыхание и на полуметре. Вдобавок чем длиннее трубка, тем больше воздуха содержится в ней самой. «Рабочий» дыхательный объем легких составляет в среднем 500 мл, и после каждого выдоха часть отработанного воздуха остается в трубке. Каждый вдох приносит все меньше кислорода и все больше углекислого газа.

Чтобы доставлять свежий воздух, требуется принудительная вентиляция. Нагнетая газ под повышенным давлением, можно облегчить работу мускулам грудной клетки. Такой подход применяется уже не одно столетие. Ручные насосы известны водолазам с XVII века, а в середине XIX века английские строители, возводившие подводные фундаменты для опор мостов, уже подолгу трудились в атмосфере сжатого воздуха. Для работ использовались толстостенные, открытые снизу подводные камеры, в которых поддерживали высокое давление. То есть кессоны.

Глубже 10 м.

Азот. Во время работы в самих кессонах никаких проблем не возникало. Но вот при возвращении на поверхность у строителей часто развивались симптомы, которые французские физиологи Поль и Ваттель описали в 1854 году как On ne paie qu’en sortant — «расплата на выходе». Это мог быть сильный зуд кожи или головокружение, боли в суставах и мышцах. В самых тяжелых случаях развивались параличи, наступала потеря сознания, а затем и гибель.

Проблема в том, что количество растворенного в жидкости газа прямо зависит от давления над ней. Это касается и воздуха, который содержит около 21% кислорода и 78% азота (прочими газами — углекислым, неоном, гелием, метаном, водородом и т. д. — можно пренебречь: их содержание не превышает 1%). Если кислород быстро усваивается, то азот просто насыщает кровь и другие ткани: при повышении давления на 1 атм в организме растворяется дополнительно около 1 л азота.

При быстром снижении давления избыток газа начинает выделяться бурно, иногда вспениваясь, как вскрытая бутылка шампанского. По счастью, физиологи разобрались с этим механизмом довольно быстро, и уже в 1890-х годах декомпрессионную болезнь удавалось предотвратить, применяя постепенное и осторожное снижение давления до нормы — так, чтобы азот выходил из организма постепенно, а кровь и другие жидкости не «закипали».

В начале ХХ века английский исследователь Джон Холдейн составил детальные таблицы с рекомендациями по оптимальным режимам спуска и подъема, компрессии и декомпрессии. Экспериментируя с животными, а затем и с людьми — в том числе с самим собой и своими близкими, — Холдейн выяснил, что максимальная безопасная глубина, не требующая декомпрессии, составляет около 10 м, а при длительном погружении — и того меньше.

Глубже 40 м.

Гелий. Борьба с глубиной напоминает гонку вооружений. Найдя способ преодолеть очередное препятствие, люди делали еще несколько шагов — и встречали новую преграду. Так, следом за кессонной болезнью открылась напасть, которую дайверы почти любовно зовут «азотной белочкой». Дело в том, что в гипербарических условиях этот инертный газ начинает действовать не хуже крепкого алкоголя. В 1940-х опьяняющий эффект азота изучал другой Джон Холдейн, сын «того самого». Опасные эксперименты отца его ничуть не смущали, и он продолжил суровые опыты на себе и коллегах. «У одного из наших испытуемых произошел разрыв легкого, — фиксировал ученый в журнале, — но сейчас он поправляется».

Несмотря на все исследования, механизм азотного опьянения детально не установлен — впрочем, то же можно сказать и о действии обычного алкоголя.  Внешне то и другое проявляется тоже схожим образом. Водолаз, «словивший азотную белочку», теряет контроль над собой. Он может впасть в панику и перерезать шланги или, наоборот, увлечься пересказом анекдотов стае веселых акул.

Избавиться от анестезирующего действия азота можно, снизив его поступление в организм. Так работают дыхательные смеси нитроксы, содержащие увеличенную (иногда до 36%) долю кислорода и, соответственно, пониженное количество азота. Еще заманчивее было бы перейти на чистый кислород. Однако кислород — элемент активный, и при длительном вдыхании — токсичный, особенно под давлением.

Лучше других подошел бы легкий водород, если б не его взрывоопасность в смеси с кислородом. В итоге водород используется редко, а обычным заменителем азота в смеси стал второй по легкости газ, гелий. На его основе производят кислородно-гелиевые или кислородно-гелиево-азотные дыхательные смеси — гелиоксы и тримиксы.

Глубже 80 м.

Сложные смеси. Здесь стоит сказать, что компрессия и декомпрессия при давлениях в десятки и сотни атмосфер затягивается надолго. Настолько, что делает работу промышленных водолазов — например, при обслуживании морских нефтедобывающих платформ — малоэффективной. Время, проведенное на глубине, становится куда короче, чем долгие спуски и подъемы. Уже полчаса на 60 м выливаются в более чем часовую декомпрессию. После получаса на 160 м для возвращения понадобится больше 25 часов — а ведь водолазам приходится спускаться и ниже.

Поэтому уже несколько десятилетий для этих целей используют глубоководные барокамеры. Люди живут в них порой целыми неделями, работая посменно и совершая экскурсии наружу через шлюзовой отсек: давление дыхательной смеси в «жилище» поддерживается равным давлению водной среды вокруг.

Методы длительного пребывания в среде с повышенным давлением прорабатывались с середины ХХ века. В 1962 году Роберт Стенюи провел 26 часов на глубине 61 м, став первым акванавтом, а тремя годами позже шестеро французов, дыша тримиксом, прожили на глубине 100 м почти три недели.

Здесь начались новые проблемы, связанные с длительным пребыванием людей в изоляции и в изнурительно некомфортной обстановке. Из-за высокой теплопроводности гелия водолазы теряют тепло с каждым выдохом газовой смеси, и в их «доме» приходится поддерживать стабильно жаркую атмосферу — около 30 °C, а вода создает высокую влажность. Кроме того, низкая плотность гелия меняет тембр голоса, серьезно затрудняя общение. Но даже все эти трудности вместе взятые не поставили бы предел нашим приключениям в гипербарическом мире. Есть ограничения и поважнее.

Глубже 600 м.

Предел. В лабораторных экспериментах отдельные нейроны, растущие «в пробирке», плохо переносят экстремально высокое давление, демонстрируя беспорядочную гипервозбудимость. Результат можно наблюдать и в нервной системе человека под огромным давлением. Он начинает то и дело «отключаться», впадая в кратковременные периоды сна или ступора. Восприятие затрудняется, тело охватывает тремор, начинается паника: развивается нервный синдром высокого давления (НСВД), обусловленный самой физиологией нейронов.

Добавление к кислородно-гелиевой смеси небольших (до 9%) количеств азота позволяет несколько ослабить эти эффекты. Поэтому рекордные погружения на гелиоксе достигают планки 200−250 м, а на азотсодержащем тримиксе — около 450 м в открытом море и 600 м в компрессионной камере. Законодателями в этой области стали — и до сих пор остаются — французские акванавты. Чередование воздуха, сложных дыхательных смесей, хитрых режимов погружения и декомпрессии еще в 1970-х позволило водолазам преодолеть планку в 700 м глубины, а созданную учениками Жака Кусто компанию COMEX сделало мировым лидером в водолазном обслуживании морских нефтедобывающих платформ. Детали этих операций остаются военной и коммерческой тайной, поэтому исследователи других стран пытаются догнать французов, двигаясь своими путями.

Пытаясь опуститься глубже, советские физиологи изучали возможность замены гелия более тяжелыми газами, например неоном. Эксперименты по имитации погружения на 400 м в кислородно-неоновой атмосфере проводились в гипербарическом комплексе московского Однако тяжесть неона продемонстрировала свою обратную сторону.

Можно подсчитать, что уже при давлении 35 атм плотность кислородно-неоновой смеси равна плотности кислородно-гелиевой примерно при 150 атм. А дальше — больше: наши воздухоносные пути просто не приспособлены для «прокачивания» такой густой среды. Испытатели ИМБП сообщали, что, когда легкие и бронхи работают со столь плотной смесью, возникает странное и тяжелое ощущение, «будто ты не дышишь, а пьешь воздух». В бодрствующем состоянии опытные водолазы еще способны с этим справиться, но в периоды сна — а на такую глубину не добраться, не потратив долгие дни на спуск и подъем — они то и дело просыпаются от панического ощущения удушья.

Новые рекорды погружения еще могут быть поставлены, но мы, видимо, подобрались к последней границе. Невыносимая плотность дыхательной смеси, с одной стороны, и нервный синдром высоких давлений — с другой, видимо, ставят окончательный предел путешествиям человека под экстремальным давлением.

За помощь в подготовке статьи автор благодарит заведующего Отделом барофизиологии, баротерапии и водолазной медицины ИМБП РАН Владимира Комаревцева

Статья «Под давлением» опубликована в журнале «Популярная механика» (№2, Февраль 2016).

https://www.popmech.ru/technologies/235827-sverkhglubokie-po...

С аквалангом, который изобрёл Кусто, я нырял только в бассейне, который назывался "Дворец подводного спорта"!

А, да, ещё в Турции было дело. Предлагаю просто посмотреть фильмы Жака Кусто, если  вам интересно.

Мне очень некоторые подробности в его книгах немного напрягают. Но тем не менее, этот человек вошёл в историю всего подводного мира. Ну и как же без этой рЫбы???

Две из них абсолютно правдивые, но одна полностью выдуманная.  Предлагаю читателям вычислить, где какая:)
История первая.

Игорь был, что называется, книжным мальчиком. То есть читал кучу книг и,  как следствие, слишком много рефлексировал для своего возраста.  Поэтому имел проблемы в общении со сверстниками. К тому  местный хулиган Никита, на год старше  нашего героя, выбрал его в качестве объекта постоянных издевательств.  Достаточно знакомая ситуация?

И вот однажды, когда Игорь возвращался домой, в подъезде он встретил своего обидчика с каким-то парнем, на плече у которого болтались боксёрские перчатки.  Тут же Никита надел одну перчатку и стал бить Игоря. Не сильно, но унизительно и обидно.  И это подействовало.
Придя домой, Игорь нашел в справочнике телефон общества Динамо и записался в секцию бокса (да, в СССР так можно было)  
Не будем здесь рассказывать, как непросто было в секции вначале, но через полгода занятий Игорь стал значительно увереннее в своих силах. Но увы, его обидчик куда-то исчез, вроде как его семья переехала в другой город.
Прошло два года, книжный мальчик не перестал читать книги, но и тренировки не бросил. Наоборот, тренер обратил на него внимание и стал "тянут",  проводя индивидуальные тренировки, а иногда просто заставляя участвовать в соревнованиях.
Очередной турнир среди юношей в Екатеринбурге. Второй бой. Наш герой выходит на ринг и да - в своём сопернике он узнает бывшего обидчика.  Странно, но в дворе он казался значительно больше и выше.  Месть.
Уже в самом начале первого раунда  Игорь понял, что значительно превосходит соперника в классе, скорее всего, тот начал заниматься совсем недавно.  А бой в боксе длится именно столько, сколько хочет более сильный боец. Наверно, был бы наш герой тем же самым, что и два года назад, когда он побеждал только  в мечтах,  он бы постарался потянуть бой, вдосталь покуражившись над соперником.  Но Игорь был уже совсем другим и  те обиды казались ему  мелкими. Поэтому он как можно быстрее закончил раунд, жестким апперкотом по печени послав соперника в нокаут.  
Прошло много лет. Игорь закончил школу, поступил в институт, отслужил в армии. Продолжать карьеру спортсмена он не стал, хотя и заслужил  КМС по боксу, что нередко помогало ему в жизни.  Тем не менее,  он любил смотреть соревнования и вообще о боксе. И вот  в очередной передаче,  он услышал знакомую историю.  Достаточно известный боксер рассказывал, как он в детстве был заядлым хулиганом, даже попал на учет в комнату милиции. Потом его семья переехала и на новом месте его отправили в секцию бокса. Но и там он особо не старался, считая, что и так силён. Тогда тренер отправил его на соревнования, где он в первом же бою получил такую хорошую трепку, что даже сознание потерял. Это и вправило ему мозги, он начал заниматься всерьёз, участвовать в соревнованиях, а на хулиганство просто не осталось времени. К тому же за плохие оценки могли не допустить к тренировкам, поэтому и учёбу он слегка подтянул. И вот сейчас он уже достиг немалых высот и поэтому советует юношам заниматься спортом и так далее.
"Вот это поворот" - удивился Игорь, узнав в этом боксёре Никиту.  И подумал, что не слишком ли много его сын проводит за компом? И  что он постарается в ближайшее время отправить своего старшего в секцию.

История вторая.
У каждого подростка бывает мечта. У кого то близкая, достижимая, у кого то вообще невозможная, но такая манящая. У Олега тоже была мечта. Он хотел акваланг.  Конечно же, он смотрел фильм "Акваланги на дне", где подрости вроде него ловили шпионов под водой. И передачи с Сенкевичем, где часто были виды подводных съёмок. И книгу "Акванавты" он читал и перечитывал.
Дело усугублялось тем, что его ежедневный маршрут в школу пролегал через магазин "Спорт", где в отделе водных видов спорта его мечта и продавалась. Только  стоил акваланг для подростка почти как космический корабль - 125 рублей. 
Олег подолгу зависал у витрины, издали разглядывая чудный аппарат, но никогда не решался даже попросить продавца посмотреть его.  Но однажды случилось чудо - когда он в очередной раз завис у витрины, к продавцу подошел какой-то знакомый.  И тот вдруг взял да и снял с полки баллоны и выложил прямо на прилавок, практически рядом с Олегом.  Это было настоящее чудо.  Но это оказалось еще не всё, знакомый продавца, видя интерес мальчика к его покупке, что-то спросил и Олег услышал: " Да он тут чуть ли не каждый день торчит, всё на этот акваланг смотрит"  И покупатель, внимательно посмотрел на Олега и сказал: - Интересуешься подводным плаванием?Так Олег попал в школу досааф, где учили будущих легких водолазов.  Новый знакомый оказался как раз одним из преподователей. И хотя по возрасту мальчику еще было нельзя учиться официально, но при школе был кружок будущих водолазов, где он и стал заниматься. Так его мечта почти стала реальностью.  И еще он хорошо запомнил, как его учитель выговаривал ему:  - Я же специально просил Сашу (это продавец), чтобы он о школе водолазов всем ребятам, которые акваланг просили посмотреть, рассказывал. А ты? Хоть бы раз что-то спросил. Не встретились бы, так бы и ходил смотреть в магазин.
С тех пор прошло много лет, Олег вырос, но свою любовь к аквалангам сохранил. Он объездил немало мест, где погружался, получил мастера и разрешения на все виды любительских погружений.  И еще сохранил в памяти то, что если уж есть мечта, то надо обязательно что-то делать для её осуществления. А не только стоять и смотреть...
История третья.Друг рассказывал.
" Парнем я всегда был крепким и рослым. И за словом в карман не лез, да и кулаками помахать был не  против. Нет, хулиганом я не был, с учителями в основном был вежливым, да и учился на хорошо и отлично, так как собирался поступать в военное училище. Но со сверстниками частенько был резок. А чего?  Дал хорошенько и разговор закончился. И вот перевёлся к нам из новичок, в город его семья переехала.  Ну сам понимаешь, новенький сразу подвергся проверке "на вшивость" со стороны пацанов в классе. Зато девчонки, как обычно, на новенького запали.
Ну я в эти дела не вмешивался, вообще старался держаться чуток в стороне от таких дел. Но как то так получилось, что мы с этим новеньких поспорили о чем-то военно-историческом. Уже даже и не помню, о чём. Но когда я сказал ему, что мол сейчас как дам по морде, если он продолжит упорствовать в своём мнении, его ответ я хорошо запомнил. "Ты можешь меня даже избить, но правда от этого не измениться" - сказал он. Блин, и так мне его слова в душу запали.  Скажу честно, даже помогли мне измениться в лучшую сторону.  Частенько, когда я по привычке начинал "быковать",  как сейчас говорят, я слова эти вспоминал и чуть менялся. Возможно, это уберегло меня от какой-нибудь кривой дорожки в дальшейшем. Нет, другом я с новеньким не стал, а потом и вовсе его перевели в другую школу и больше никогда я о нём ничего не слыхал.  Но вот запомнилось мне это надолго. И своих оболтусов, когда они начинают чудить, обязательно поучаю, что мол правда штука такая - она не зависит, кто кому навалял или нет. Она просто есть и всё тут. "