Фрэнсис Эшкрофт - На грани возможного: Наука выживания Страница 19

Где предел?

Сжатым воздухом нельзя пользоваться на глубине ниже 30 м – из-за опасности азотного наркоза. Азот необходимо заменять, а объем кислорода по мере погружения нужно постоянно регулировать так, чтобы давление не превышало 0,5 бар. Для восстановления баланса вдыхаемого газа используется гелий, и на глубинах, превышающих 30 м, ныряльщики обычно дышат кислородно-гелиевой смесью (так называемый «гелиокс» или КГС). Как инертный газ гелий имеет ряд преимуществ перед азотом. Во-первых, он обладает меньшим наркотическим эффектом. Во-вторых, им легче дышать, поскольку он разреженнее и менее вязкий – его молекулярная масса составляет всего четыре единицы (молекулярная масса азота, для сравнения, – 28 единиц). Гелий труднее растворяется в воде, что сокращает объем растворенного в крови газа и время на декомпрессию. Однако у гелия есть и недостатки, среди которых – высокая теплопроводность, ведущая к тому, что с выдыхаемым воздухом теряется много тепла, поэтому ныряльщику требуется дополнительное утепление, чтобы не замерзнуть. Кроме того, из-за низкой плотности повышается тембр голоса, человек начинает разговаривать как персонаж мультфильма. Происходит это потому, что звук в гелии распространяется быстрее, а значит, повышается резонансная частота дыхательных путей.

На глубине более 200 м (21 бар) у людей и сухопутных животных развивается нервный синдром высокого давления (НСВД). Это нервное расстройство, известное в просторечии как «трясучка», поскольку вызывает дрожь. Помимо нее наблюдаются также головокружение, тошнота и кратковременные периоды отключения внимания – так называемый микросон. Причины НСВД еще недостаточно изучены, однако предположительно он может возникать из-за прямого воздействия давления на нервную систему, поскольку изолированные нервные клетки демонстрируют сходную гипервозбудимость при создании аналогичного давления в лабораторных условиях. Примечательно, что действие давления и действие анестезии взаимообусловлены. Головастики, например, замирают под воздействием слабого алкоголя (2,5 %) или высокого давления (20–30 бар), однако при одновременном воздействии того и другого благополучно продолжают плавать. Мыши под общим наркозом при увеличении давления просыпаются. НСВД же, напротив, под общей анестезией слабеет. Непосредственно на человеке такой эксперимент никогда не проводился, однако в результате экспериментов на животных выяснилось, что НСВД можно частично побороть добавлением небольшого количества азота к кислородно-гелиевой смеси. Такая смесь называется «тримикс» или КАГС.

НСВД ставит предел глубины, на которую может погрузиться ныряльщик в естественной среде. На гелиоксе предел этот составляет 200–250 м, однако на специальных дыхательных смесях, например, тримиксе, как показывают экспериментальные погружения, человек может выдержать глубину до 450 м в открытом море (и 600 м – в компрессионной камере). Однако подобные глубины все равно остаются уделом испытателей, обычному человеку туда путь заказан. Морские млекопитающие, напротив, активно осваивают области, лежащие ниже 200 м: кашалоты ныряют до 1100 м, а морские слоны достигали и полутора километров глубины. Многие другие представители фауны – рыбы, бактерии, многощетинковые черви – выдерживают и большие глубины, обитая вокруг «черных курильщиков» на срединно-океанических хребтах. Почему же у них не возникает НСВД? Исследования глубоководных видов показывают, что у этих животных гораздо выше порог чувствительности к НСВД. Более того, высокое давление необходимо им для нормального функционирования организма, поскольку в их случае именно декомпрессия может вызвать состояние, сходное с НСВД. Поэтому их можно назвать «облигатными барофилами». В настоящее время ученые бьются над загадкой, как под таким экстремальным давлением функционируют клетки организма.

Жизнь на глубине

Как мы уже видели, в жидкостях тела под давлением глубины растворяется больше газа. На чрезвычайно больших глубинах декомпрессия даже после короткого нырка может требовать долгих часов, поэтому возвращаться сразу на поверхность нецелесообразно. В таких случаях подводники и живут, и работают на глубине, возвращаясь после смены в жилую капсулу, где поддерживается давление, равное давлению окружающей воды. Такая практика называется «методом длительного пребывания» или «насыщенным погружением», поскольку ткани организма успевают полностью насытиться азотом. В последнее время эта практика обрела относительную популярность, и многим подводникам приходится по несколько недель проводить на глубине, не поднимаясь на поверхность. Вахта длиной в месяц – обычное дело для водолазов на нефтяных платформах в Северном море, занимающихся укладкой и ремонтом трубопроводов на океанском дне.

Подводники-вахтовики обычно дышат гелиоксом, причем точный состав смеси определяется глубиной «проживания». Один из главных недостатков гелиокса – изменение тембра голоса, но с этим помогает справиться специальный электронный прибор – расшифровщик, делающий исковерканную под воздействием гелия речь понятной. Из-за высокой теплопроводности гелия и, как следствие, повышения теплоотдачи организма в жилых помещениях приходится поддерживать температуру около 30° С. В остальном жизнь на глубине вполне сносная. Из очевидных трудностей можно назвать еще скуку долгих периодов декомпрессии: после насыщенного погружения на 100 м на декомпрессию уходит четыре дня, и десять – после подъема с 300-метровой глубины. В это время подводнику остается только ждать. Даже когда давление наконец уравнивается с атмосферным, профессиональным подводникам приходится еще несколько часов провести вблизи декомпрессионной камеры – на случай возникновения кессонной болезни. В одном проценте погружений те или иные симптомы кессонной болезни все-таки возникают – даже при соблюдении расчетного графика подъема на поверхность, и тогда требуется лечение в рекомпрессионной камере.

Проблемы вызывают также случаи, требующие скорой медицинской помощи в глубоководном жилище подводников, поскольку на доставку туда врача уйдут долгие часы. Поэтому всех вахтовиков учат основам гипербарической медицины, а в больших командах подводников нескольких человек обучают и более сложным процедурам – местной анестезии или установке капельницы. Однако в самых серьезных случаях пострадавшего подводника приходится эвакуировать. Самый быстрый и безболезненный способ эвакуации – в гипербарической транспортной капсуле, где поддерживается давление обитаемого слоя глубины. Такие капсулы используются, например, в шотландском Национальном гипербарическом центре в Абердине для подводников, работающих на нефтяных месторождениях Северного моря. В одноместной капсуле пострадавшего (заболевшего или раненого) подводника поднимают из жилых глубоководных помещений на поверхность. Там его переносят на вертолет, в более просторную двухместную капсулу, где с ним работает врач. По прибытии на сушу подводника все под тем же давлением перевозят в большую медицинскую барокамеру для дальнейшего лечения. Все суда, обеспечивающие подводные работы в Северном море, оборудованы гипербарическими спасательными шлюпками на несколько человек – на случай если придется по каким-то причинам эвакуировать людей из жилой капсулы.

Отсроченная опасность

Об отдаленных последствиях работы под давлением стало известно еще сто лет назад, когда они начали проявляться у кессонных рабочих. Жалобы на парализующую боль в бедренном и плечевом суставах поступали от них иногда спустя довольно долгое время после прекращения работ на глубине, и рентгеновские снимки демонстрировали разрушение сустава. Первый аналогичный случай у ныряльщика был зафиксирован лишь 30 лет спустя, однако с тех пор поток жалоб неуклонно рос.

Давление – не единственное препятствие для ныряльщика на глубине. К давлению добавляются сильный холод и состояние невесомости. Кроме того, в воде иначе работают органы зрения, слуха и ориентация в пространстве.

Почти все ныряльщики надевают очки или маску для плавания, поскольку без них зрачок не может сфокусироваться и все кажется расплывчатым. Происходит это потому, что, попадая из одной среды в другую (в данном случае – из воздуха или воды в глаз), луч света преломляется. Благодаря этому свойству световые лучи фокусируются на слое светочувствительных клеток, называемых сетчаткой, расположенной внутри глаза. Степень преломления на поверхности глаза в воде гораздо меньше, чем в воздухе, поэтому и не удается сфокусировать изображение на сетчатке. Проблема преодолевается созданием вокруг глаза воздушного пространства с помощью очков или маски. Однако из-за преломления лучей на стеклянно-водной границе маски окружающие предметы покажутся под водой процентов на тридцать больше и ближе, чем в воздушной среде. Вспомните об этом, когда будете слушать очередные страшные сказки про гигантских акул.