Оригинал материала
«Наш флот устарел, стопудово»
Подводная одиссея гидрофизика Вадима Паки
Как-то, беседуя с директором Института океанологии РАН Алексеем Соковым о глобальном потеплении и проблемах научного флота, я загляделся на макет научного судна в его кабинете и вспомнил о давней мечте поучаствовать в путешествии по морю.
— А можно ли, теоретически, когда-нибудь, в любом качестве…
— Можно. Есть расписание наших экспедиций, выбирайте удобную, — прервал мои муки директор.
И вот спустя полтора года я на борту научно-исследовательского судна «Академик Борис Петров», которому предстоит рейс из Калининграда по Балтийскому морю — вокруг датского острова Борнхольм и обратно.
«Петров» (водоизмещение 2700 тонн) — одно из шести крупнейших научных судов России, которым в настоящее время управляет Центр морских экспедиционных исследований. Выход в море, даже в такой короткий рейс, — уже большое событие для института. Один лишь факт: больше года «Петров» стоял у причала, и его единственный выход в море в 2020 году длился всего лишь эти пять дней.
Начальник экспедиции, младший научный сотрудник Алексей Кондрашов, знакомит меня с «наукой» (так называют ученых, идущих в рейс помимо команды) и выделяет весьма уютную каюту. Утром по судну пробегает ощутимая дрожь — завелся старичок «Русский дизель», работающий на «Петрове» с момента его постройки в Финляндии в 1984 году. Мерный гул двигателя будет сопровождать нас все последующие дни.
Судно покидают пограничники. Через пару часов мы выходим в Гданьский залив и оставляем на горизонте Балтийск с его руинами Западного форта.
«Мониторинг пространственно-временных изменений абиотических компонентов экосистемы Балтийского моря» и «внедрение перспективных средств и методов исследования мезо- и микромасштабной структуры придонного слоя» — так на канцелярском языке звучат цели нашей экспедиции. И если с мониторингом вроде понятно, то «перспективные средства» — это новейшее изобретение Вадима Паки, научного руководителя рейса, с которым я наконец знакомлюсь на качающейся корме.
Пака — человек интереснейшей судьбы, автор множества изобретений, о котором слагают легенды. «Нет моря, в котором не побывал Пака, и нет прибора, который он не мог бы поднять со дна», — вводят меня в курс дела студентки Балтийского федерального университета, участвующие в экспедиции уже не в первый раз.
Новое изобретение океанолога — устройство, позволяющее решить давнюю проблему, до сих пор стоящую перед учеными.
Для решения большого числа гидрофизических задач необходимо на ходу судна проводить съемки (так называемые разрезы) моря с использованием мультипараметрических зондов, способных измерять многие показатели воды — температуру, соленость, содержание кислорода и т. д. В ряде случаев нужно при этом затрагивать придонный слой, где происходят наиболее интересные процессы, связанные с распространением вод с разной соленостью.
Разными фирмами предложены зондирующие устройства, позволяющие делать разрезы на ходу, но не до дна — либо до дна, но не на ходу. Связано это с опасностью повреждения дорогостоящих научных зондов при ударе о дно, где могут быть камни и другие опасные неровности.
Сегодня классическая гидрологическая съемка выглядит так: судно идет полным ходом из пункта А в пункт Б и там ложится в дрейф, при этом интервал между точками составляет порядка 10 км. Проблема такой съемки не только в низком пространственном разрешении, но и чисто техническая: крупному судну, чтобы перевести двигатель из режима полного хода на холостые обороты, необходимо около 40 минут.
Последний факт удивляет, но его подтверждает механик Александр, который полтора часа терпеливо водит меня по машинному отделению и отвечает на самые каверзные вопросы.
До дна
Первые эксперименты с измерениями на ходу Вадим Пака начал проводить еще в 1985 году. Решение проблемы он увидел в свободно падающем зонде, который не повреждается, если у самого дна резко вытягивать его на поверхность.
Проблема тут механическая: вместо лебедки необходимы свободно вращающийся барабан с тросом и механизм его выборки.
Спускоподъемное устройство, включающее фанерный барабан (вьюшку), блоки и фрикционный диск с V-образной канавкой для вытягивания троса мотором, установлено на корме и должно быть испытано в нашем рейсе. Незаводской характер его выдают велосипедный тормоз, шуруповерт для укладывания кабель-троса и ремень от автомобильного генератора для привода фанерного барабана.
1, 2 — связанные между собой зонд, поплавок и груз при спуске и подъеме, 3 — устройство для вывода кабеля за борт с тормозным устройством, 4 — механизм с тянущим шкивом и тормозным устройством, 5 — кабельная вьюшка
Главное при работе — не прозевать дно. Здесь ответственность ложится на студенток, которые следят за показаниями зонда в лаборатории и кричат в рацию команду «Дно!». По этой команде надо срочно остановить барабан и начать смотку троса.
В качестве зонда ученые используют прибор итальянской фирмы Idronaut.
«В России нет своего хорошего гидрологического зонда; имеющиеся альтернативы — слабые», — поясняет Пака. Итальянские зонды измеряют температуру, электропроводность, кислород, кислотность, давление. Кстати, кислотность — важный показатель при поисках химоружия, поскольку она резко повышается в воде при разложении отравляющих веществ.
В первую же ночь ученые распределяют вахты, которые несут два-три человека, и делают первый разрез по пути к Борнхольму. Утром оказывается, что зонду требуется небольшой ремонт в лаборатории. К слову, именно в лаборатории проводят большую часть времени участники экспедиции: здесь на экранах компьютеров в реальном времени отображаются показания зонда, ремонтируется оборудование, принимаются оперативные решения.
Могучая фигура научного руководителя, что-то общее в его чертах с Кусто, железное (для 84 лет) рукопожатие непременно обращают на себя внимание. Даже в жарких спорах в лаборатории или за обеденным столом о том, кто виноват в поломке и что делать, он сохраняет подчеркнутую рассудительность и какую-то аристократическую вежливость.
Не «подержи эту штуковину», а «поассистируйте мне», — обращается ко мне Пака, заматывая изолентой кабель питания, когда нужно подержать итальянский зонд. «Во время спуска на дно кабель колеблется из стороны в сторону, а это чревато для медной жилы», — поясняет он. Затем берет болгарку, отрезает уверенной рукой деревянный брусок и приматывает его специальным скотчем к месту крепления для жесткости.
«Что это?» — удивляются наутро коллеги, обнаружив деревяшку в креплении дорогущего датчика. Звучит имя Паки, и вопрос снимается.
Вечером второго дня в команде оживление. Мы сбавляем ход и идем к месту, где летом ученые установили на дне инклинометры — устройства для измерения скорости и направления течений. Кстати, установкой занималось судно «Академик Николай Страхов» — это имя прогремело на всю страну в 2015 году после освобождения судна на Шри-Ланке, где оно оказалось в плену за долги.
Подходим к месту поисков, на корме собирается вся «наука». Есть зацеп! Трос поднимается, и мы видим, что лишь поломали обе кошки — они оказались на поверхности с выгнутыми и оторванными клыками.
«Камни», — буднично поясняет Пака. Пробуем зацепить станции второй раз, и в этот момент с палубы замечаем летящую рядом с судном сову. Что делает она в 70 км от берега? Порассуждать об этом нет времени, так как второй зацеп оказывается удачным — обе станции целы, их моментально разбирают в лаборатории и считывают собранную информацию. А судно идет полным ходом к Борнхольму.
Инклинометры Паки просты и оригинальны одновременно. Запаенная водопроводная труба из полипропилена с датчиком внутри крепится одним концом ко дну и может свободно наклоняться по течению. Датчик, спаянный Алексеем Кондрашовым из копеечных чипов и других элементов, измеряет наклон трубы и записывает данные на карту памяти.
Привет от Гитлера
Третий день экспедиции обещает быть самым интересным. Близ острова Борнхольм мы подходим к месту, где два года назад «Страховым» на дне моря была оставлена шведская научная станция. Станцию установили для мониторинга придонных течений в самом центре захоронения немецкого химического оружия рядом с судном, затопленным тут после войны.
Прибор был снабжен акустическим размыкателем, который при подаче сигнала с проходящего судна должен был освободить станцию и дать ей всплыть. Но батареи сели, и остался единственный шанс поднять станцию — кошками. Море с утра штормит; мы подходим к месту и начинаем ловить станцию. Первый заход — безрезультатно. Во второй при тралении происходит сильный рывок — и трос срывает с места всю конструкцию Паки вместе со мной и барабаном, при этом плексигласовое зубчатое колесо на его оси разлетается от удара на куски.
В момент отрыва в борт ударяет высокая волна и окатывает всех на палубе холодной водой — впервые за три дня экспедиции. Кажется, что силы природы не желают давать людям ворошить темное прошлое.
Данью морю становятся обе потерянные кошки — поначалу все подумали, что трос просто намотало на винт. «Думаю, зацепили пароход, — говорит Пака и просит поставить судно в дрейф на два часа для ремонта оборудования. — На кадрах съемки тут есть несколько затопленных судов, какие-то листы металла, полусгнившие тросы и кабели. Рассчитывать на то, что мы можем 400 м тянуть кошку и ни за что не зацепиться, безнадежно».
Проводить дальнейшие погружения зонда без зубчатого колеса невозможно. Решаем склеить его обломки и усилить их металлической оправой. В дело идет суперклей, болгарка, саморезы и найденная в каком-то ящике дырчатая металлическая пластина. Час работы — и усиленное колесо, собранное из жалких обломков прежнего, крепится на место.
Ремонт завершен; «Петров» идет дальше, но на память о Борнхольме датская Балтика еще дважды перехлестнула волной корму, раскидала по палубе ящики, инструменты и оставила мокрыми всех, кто не успел запрыгнуть повыше.
Этой же ночью я участвую в вахте на новом разрезе — нам предстоит три часа следить за работой устройства Паки, быстро устраняя неполадки. Кто-то пошутил, что идеальным оператором на нем был бы многорукий бог Шива — ведь тут надо держать руками пульт управления мотором, тормоз, рацию, чтобы слышать команды лаборатории, и ногой поправлять кабель-трос, если он на скорости слетает с роликов.
Главная проблема экспериментальной установки — постоянная борьба с так называемыми колы́шками, то есть разрывами и изломами металлических нитей кабель-троса, возникающими из-за слабины при опускании зонда.
При появлении колышек разрез прерывается, и нам необходимо срочно переплетать металлические нити. Всё это происходит при сильной качке, ветре, брызгах, грохоте электромотора и судовой машины, так что приходится кричать друг другу в рацию и постоянно быть начеку.
«Вот это — наука! А ты мне говоришь — звезды, экзопланеты…» — кричит, ремонтируя трос, Георгий Малафеев, старший лаборант, и мы разражаемся нервным хохотом.
На этом разрезе основная задача экспедиции завершена. Несколько часов сна — и я решаю упорядочить всё услышанное, увиденное и почувствованное в рейсе, пообщавшись с научным руководителем.
Приборная судьба
«Вообще, я не приборист, а гидрофизик и вынужден обеспечивать возможность эксперимента. А если работаешь с актуальными задачами, то имеющегося у нас оборудования недостаточно для их решения. Поэтому мы должны искать новые возможности проведения эксперимента, хотя у меня нет никакого инженерного образования», — говорит Пака.
В океанологию он пришел на третьем курсе в далеком 1953 году, когда, гуляя по цоколю физфака МГУ, зашел на кафедру физики моря. Ее в годы войны создал знаменитый советский океанолог Василий Шулейкин, основатель отечественной школы физики моря. Еще в 1929 году Шулейкин организовал в крымском поселке Кацивели Черноморскую гидрофизическую станцию, а в 1953 году построил там большой штормовой бассейн для изучения ветровых волн — он, весь облупленный, до сих пор стоит на территории Морского гидрофизического института РАН и завораживает любопытных туристов своими циклопическими размерами.
Здесь, на Приборной скале, состоялись знакомство Паки с Черным морем и первый выход в научный рейс. Вскоре молодой специалист начал заниматься «спецтематикой», связанной с мелкомасштабной структурой океана, о которой лишь не так давно стало можно что-то рассказывать. К примеру, надо было научиться обнаруживать турбулентный след от надводных и подводных кораблей в море и учиться этот след не оставлять.
«Это была эпоха, когда основным инструментом океанологии было научно-исследовательское судно. У нас было в разы больше судов, занимающихся наукой, чем у США. Был академический флот, была промышленная рыболовная разведка, была гидрография Военно-морского флота, — вспоминает океанолог. — Еще в эпоху судна „Витязь“ советская наука обнаружила и описала живых существ в океане больше, чем какая-либо другая».
Сегодня эффективность использования российского научного флота не идет ни в какое сравнение с советскими временами, уверен он: «В прежние времена самый короткий рейс составлял три месяца. За год судно обязано было выполнить три рейса, набрать девять месяцев — только тогда считалось, что затраты на него целесообразны. Сейчас, если судно в год набирает один-полтора месяца, считается, что оно не зря стоит у причала. Суда выходят только для того, чтобы не разбежался экипаж, который всё равно разбегается».
Проблемой затопленного в Балтике немецкого оружия Пака занимается с 1997 года. Это трофейное оружие, которое Германия производила до 1945 года, однако не применяла, так как власти опасались ультиматума Черчилля, грозившего в таком случае залить страну ипритом.
Известно, что запасы боевых отравляющих веществ были завезены при участии Финляндии в район Ленинградского фронта для атаки на Ленинград, однако это оружие исчезло, обнаружено не было, и его поиск — одна из актуальных задач. На Потсдамской конференции был поднят вопрос, что делать с немецким химическим арсеналом. Было принято единогласное решение немедленно ликвидировать наземные арсеналы, поскольку взрыва лишь нескольких авиабомб было достаточно, чтобы залить Германию собственным химоружием. Каждой стране-победителю было поручено ликвидировать свою часть арсенала.
Для затопления оружия из американской и британской зон оккупации были собраны старые суда «Либерти», на которых 150 тыс. тонн химоружия было отправлено в Норвежскую котловину, глубина которой достигает 3,9 км.
Однако во время сильного шторма караван потрепанных судов погнало на шведские берега. В глубоком проливе Скагеррак, соединяющем Балтийское море с Северным, их было решено затопить. Арсенал с советской оккупационной зоны через порт Вольгаст был вывезен в район острова Борнхольм, где теперь покоятся 32 тыс. тонн химоружия.
СССР захоранивал это оружие россыпью — были наняты военнопленные, которые сбрасывали боеприпасы за борт. Позднее ученые установили, что весь путь от порта Вольгаст до района затопления к Востоку от Борнхольма усеян бомбами, снарядами, бочками, контейнерами.
К счастью, в районе затопления оружия в воде низкая концентрация кислорода, и там мало рыбачат. Но во время больших затоков свежей воды туда устремляется треска, а на нее бросаются рыбаки — и вместе с треской достают сгустки иприта. На Борнхольм к настоящему времени доставлено 17 тонн вытраленного химоружия.
Есть расчеты, которые показывают, что загрязнения могут достигать поверхности моря, но эти концентрации токсическими свойствами уже не обладают. «Однако эти вещества являются канцерогенами и мутагенами. Мы были с вами в центре химической свалки, рядом с судном, предположительно нагруженным химическими боеприпасами, — за него мы и зацепились», — говорит Пака. Несмотря на неудачу, он не оставляет надежд снова попытаться поднять шведскую донную станцию, правда, для работы в датских водах надо подавать заявку за полгода.
«Моя задача — прояснить ситуацию с экологическими рисками, связанными с присутствием на Балтике химоружия. Я буду доказывать, что оружие нужно нейтрализовать тем или иным способом. Я противник подъема отравляющих веществ, ибо их всё равно надо захоранивать. Я буду предлагать создать специальную гидротехнику, размером с золотодобывающую драгу, которая ползет по тундре, пропускает через себя породу и добывает золото».
От цунами до трески
В ходе нашей экспедиции удалось сделать разрезы моря сверхвысокого разрешения — при глубине 100 м зонд опускался на дно примерно через каждый километр, почти не останавливаясь.
Такое профилирование необходимо для решения широкого класса задач оперативной океанографии — от изучения климата до предсказаний цунами. Поможет оно и в теоретической океанологии — например, когда надо верифицировать модели, которые по характеру ветров и рельефу дна высчитывают течения в океане. Правда, делать такие разрезы надо быстро — в течение нескольких часов.
Для нереста балтийской трески, чья икра плавает в толще воды на скачке плотности, необходима соленость 11 промилле, а также достаточный уровень кислорода, которого часто не хватает. Проблема в том, что большие затоки богатой кислородом североморской воды в Балтику происходят нерегулярно, примерно раз в 10 лет. И этот непонятный пока механизм — единственный источник кислорода в придонных слоях Балтийского моря.
Поэтому в будущем высокоточное профилирование моря будет полезно для прогнозирования продуктивности и планирования вылова рыбы, выработки квот. «Мы видим теплую интрузию, вошедшую в Борнхольмский пролив. А значит, был заход соленых вод через датские проливы в Арконскую впадину — это первый бассейн, куда попадает вода из проливов», — говорит Пака, глядя на результаты вчерашних ночных измерений.
Из пушки по воробьям
Помимо испытаний оборудования, в ходе трех разрезов ученым удалось получить уникальный массив данных, отражающий гидрологическую ситуацию in situ, а не по результатам моделирования. В этом районе Балтийского моря не так часто проводятся экспедиции, и каждая из них — крайне полезный материал не только для океанологов, но и для биологов, экологов и других ученых.
Однако к концу экспедиции меня стал мучить вопрос: почему для испытания устройства площадью от силы четыре квадратных метра мы гоняли по Балтике огромное судно ледового класса с тремя десятками членов команды и сожгли больше половины железнодорожной цистерны солярки? «Это как использовать старый КамАЗ для поездки в булочную», — соглашается Георгий Малафеев.
«Наш флот устарел, стопудово, — и физически, и морально. Он стал дорогим из-за того, что не хватает автоматики и надо держать большой экипаж, — считает Пака. — Нам нужны не конкретные типы судов, а возможность экспериментального исследования океана. Для этого требуется научный флот „от мыши и выше“. Для нашей задачи вполне подошло бы судно в пять раз меньшее, но его у нас нет. Без маломерного флота не может быть морской науки».
Эта проблема тревожит и директора ИО РАН Алексея Сокова: «Мы говорим об этом 30 лет, но нас не слушают. Ни о какой экономике и правильном управлении флотом тут речи не идет. Это крах всей системы. Подобные региональные исследования в морях должны выполняться на малых, экономичных судах, которых сейчас нет. Начинать строительство новых судов надо с них».
…Зайти в каюту к Вадиму Тимофеевичу может быть опасно. Начнешь разговор после завтрака, а выйдешь, когда по судовой связи объявляют полдник, ведь по богатой биографии исследователя можно изучать историю отечественной, да и мировой океанологии.
«А что касается Кусто… В 1966 году в первом рейсе судна „Академик Курчатов“ нами был организован заход в Монако. Мы были у Кусто в гостях, я сделал несколько фотографий, стоял рядом с ним, — вспоминает с едва уловимой грустью Вадим Тимофеевич. — Правда, представлен не был».
Павел Котляр
Фото автора