Мир (глубоководные аппараты)

Техническое задание на создание аппаратов было подготовлено заведующим Отделом глубоководных обитаемых аппаратов Института Океанологии АН СССР, руководителем проекта И. Е. Михальцевым[2][3]. Основные идеи по конструкции аппарата, устройству его отдельных систем, узлов, элементов, по комплектованию научного и навигационного оборудования принадлежат И. Е. Михальцеву, его заместителю А. М. Сагалевичу и главному инженеру проекта от финской судостроительной компании Саули Руохонену, возглавлявшему группу финских инженеров и техников, принимавших участие в строительстве аппаратов[4].
Базовый корабль, научно-исследовательское судно «Академик Мстислав Келдыш» построено в 1981 году на финской верфи Hollming в городе Раума. С 1982 года использовалось как судно обеспечения подводных обитаемых аппаратов «Пайсис-VII» и «Пайсис-XI». В августе-октябре 1987 года было переоборудовано в судно обеспечения для двух обитаемых подводных аппаратов «Мир»[4]. Глубоководные аппараты изготовлены в 1987 году финской компанией Rauma-Repola Oceanics, причём контракт на создание аппаратов был подписан 16 мая 1985 года, а приёмо-сдаточный акт — 17 декабря 1987 года[4], после успешных испытательных погружений в Ботническом заливе и в Атлантическом океане на максимальную глубину 6170 метров («Мир-1») и на глубину 6120 метров («Мир-2»)[2][4]. Так был создан уникальный глубоководный исследовательский комплекс, объединяющий судно и два ГОА «Мир», оснащённый навигационным оборудованием и научными приборами для проведения широкого комплекса океанологических исследований.
Как НИС «Академик Мстислав Келдыш», так и подводные аппараты находились под управлением Института океанологии имени П. П. Ширшова РАН. В настоящее время принадлежат Минобрнауке.

Огромное значение для научных исследований имеет рабочая глубина погружения «Миров» — 6000 метров, благодаря чему эти аппараты могут достигать глубин, на которых расположено 98,5 % дна Мирового океана.

История «Миров» берёт начало в 1970 году, когда доктор технических наук И. Е. Михальцев сформулировал концепцию незаменимости в новой незнакомой обстановке человека-исследователя, по сравнению с оператором любых программируемых роботов-аппаратов[2]. Работая в должности заведующего Отделом глубоководных обитаемых аппаратов Института океанологии АН СССР, он являлся автором технических заданий и руководителем работ по созданию и испытаниям обитаемых исследовательских аппаратов «Пайсис» с глубиной погружения до 2000 м (1970—1976) и обитаемых аппаратов «Мир» — до 6000 м (1979—1987 гг.)[3], убедив руководство Академии наук в необходимости выделения средств на постройку одного глубоководного аппарата[2].

Первые попытки заказать подводные аппараты были неудачны: совместная работа с канадской фирмой в 1980 году столкнулась с рядом технических проблем — не удалось создать камеру для экипажа, выдерживающую 600 бар из титана, и прежде всего политических препятствий: США видели в подобном заказе нарушение КОКОМ договора о запрете экспорта в СССР передовых технологий. В 1982 году Академия наук СССР предложила заказ трём другим возможным изготовителям. Когда шведские и французские предприятия отказались от предложения, осталась фирма Rauma-Repola со своим дочерним предприятием Rauma-Repola Oceanics — Финляндия не подписывала договор о запрете экспорта в СССР передовых технологий. Мирный договор запрещал владение подводными лодками и их строительство, но этот параграф касался только военной техники, а заказанные аппараты были научно-исследовательскими. По свидетельству Пекки Лакселлы, тогдашнего руководителя финской компании, разрешение на экспорт в СССР было получено лишь потому, что чиновники КОКОМ не верили, что из подобной затеи что-либо получится. Когда же стало ясно, что инженерные проблемы решены, то поднялся шум по поводу того, как такие технологии могут быть проданы в СССР и Лакселле пришлось несколько раз посещать Пентагон[5].

Генеральное посольство США в Хельсинки знало о ходе работ над глубоководными камерами на Раума-Репола с самого начала. «У них была всё-таки технически безграмотная группа, которая не смогла оценить проект правильно. Проект дали продолжить — американцы были абсолютно уверены, что отливка сферы из стали не удастся. Все предыдущие сферы сваривали из титана» , — сказал в 2003 году бывший генеральный директор Раума-Репола Тауно Матомяки. «Мы создали предприятие Rauma-Repola Oceanics, — заявил тогда же Тауно Матомяки, — только затем, чтобы пожертвовать этим дочерним предприятием, и не ставить под удар всю компанию, если дело пойдёт плохо». Так и произошло. Дочернее предприятие было создано в 1983, и распущено вскоре после создания Миров в 1987 году. Получив широкую известность, фирма Раума-Репола не получила ожидаемых заказов. Входной билет в новую область оказался слишком дорогим — ЦРУ и Пентагон настояли на том, что все предприятия, которые не придерживаются американских рекомендаций, подлежат банкротству без исключения[1].

Соединённые Штаты пытались тайно препятствовать экспорту уже готовых аппаратов в СССР. ЦРУ подозревало, что аппараты могут использоваться в территориальных водах США для разведки[1].

Президент Финляндии Мауно Койвисто в воспоминаниях рассказывает, что посольство США заявило угрожающе, что финские фирмы могут не получить разрешения на десятки лицензий, если Советский Союз получит аппараты. Тогдашний вице-президент Джордж Буш написал Койвисто письмо, в котором он сообщил о подозрениях в том, что деятельность Раума-Репола создаёт угрозу мировой безопасности. В своём ответе Койвисто заявил, что в соответствии с законами страны, у него нет возможности вмешиваться в дела частной компании, если она не нарушает законов. Дополнительно он подчеркнул, что торговля с СССР отслеживается особенно тщательно.

Под давлением ЦРУ и Пентагона Раума-Репола, которая являлась тогда шестым по величине концерном Финляндии с 18 000 человек штата, была вынуждена отказаться от создания глубоководных аппаратов и многообещающего развития морских технологий. Например, одним из заброшенных проектов была разработка топливных элементов. Фирма Раума-Репола также отказалась от изготовления нефтяных платформ и сейчас занимается в основном тем же, чем занималась при своём образовании в начале 1950-х годов — деревопереработкой. Сейчас её дело в области металлообработки продолжает концерн Metso[1][6].

Подводные аппараты на барже

Основным и проблемным местом в батискафе является гондола, закреплённая на поплавке. В отличие от воздушного шара, она может быть легче воды, но на практике у глубоководных аппаратов должны быть очень толстые стенки и совсем без поплавка ни один батискаф не обходится. У Триеста поплавок огромный, заполнен бензином, который может вытечь. У Миров поплавок всего 8 кубометров, твёрдый и формирует обтекаемый корпус, который невозможно «потерять».
Изготовление сфер аппаратов, выдерживающих высокое давление, было заслугой инженеров фирмы Репола и применения новой технологии. Это удалось благодаря упорной работе всей конструкторской группы и высокому уровню металлургии. Фирма подписала договор до того, как стала известна окончательная технология, и взяла на себя риск как с технической, так и с торговой точки зрения. На технологию обработки был заявлен, но ещё не утверждён немецкий патент[1][7].

Двухметровые сферы экипажа для глубоководных аппаратов должны быть максимально лёгкими, чтобы плотность всего аппарата была близка к единице — плотности воды. Тогда аппаратом можно управлять автономно на любой глубине. На практике это означает, что сфера должна быть сделана из особенно прочного и лёгкого металла. Титан хорош своей низкой плотностью, но его прочность на излом всё же меньше, чем у стали. Поэтому титановые стенки должны быть в два раза толще стальных. Титан также нельзя отлить такими крупными частями, чтобы собрать сферу без применения сварки[1].

Раума-Репола сразу пошла по пути создания стальной сферы, — у фирмы было подходящие литейное оборудование на предприятии Локомо. В качестве материала была выбрана марагеновая сталь (мараген), разработанная в 1960-х годах на флоте США, чьё соотношение прочность/плотность на 10 % лучше, чем у титана. Сплав содержит почти треть кобальта, добавки никеля, хрома и титана. Доля титана оказывает решающее значение на ударную вязкость. Подобная сталь обычно используется для создания валов транспортных средств[1].

Высоколегированная сталь плохо подходит для литья, но, подбирая соотношение компонентов и применив вакуумный конвертер, фирме Локомо удалось отлить полусферы.

Руководитель работ по созданию «Миров» профессор Михальцев вспоминал:

«Все мои пункты финны, которых я нашёл из-за стали, выполнили. Дело в том, что все аппараты делают из титана, а „Миры“ сделаны из мартенситовой, сильно легированной стали с 18 % никеля. Мне повезло, что я нашёл финскую фирму „Локомо“. В чём ценность этой стали. Титан, лучший сплав, имеет предел текучести — около 70 кг на квадратный миллиметр, а у этой стали — 150. Это была находка»

— Интервью И. Е. Михальцева «Новой Газете»[2]

При отливке болванок-полусфер в них всё же остаются пузырьки с внутренней стороны, снижающие прочность. Внутренняя поверхность — самое слабое место в сфере, подверженной внешнему сжатию — отсюда начинается трещина. Для плановых глубин (6000 м) критическая величина пузырька, с которого может развиться трещина в стали — всего пара миллиметров. Конструкторская группа в Раума-Репола Океаник решила эту проблему следующим образом: полусферу отлили значительно толще и лишний материал с внутренней стороны удалили механически. Отливка имела толщину стенки 200 мм, которую уменьшили до 40 мм, болванка потеряла 70 % массы. При этом поверхность, оставшаяся после обработки, состояла из самой прочной и плотной части отливки[1].
Этот же принцип удаления «лишнего» использовали при изготовлении в 2012 году батискафа Deepsea Challenger.
Соединив две полусферы болтами, полностью избежали сварки и связанных с ней проблем воздействия нагрева на прочность.

Американский запрет на экспорт не смог препятствовать изготовлению аппаратов, но различные препятствия и лишние расходы проекту он нанёс. Например, электроника аппаратов была разработана и создана фирмой Hollming, хотя её можно было купить в готовом виде за рубежом[1]. Синтетическая пена для компенсации массы аккумуляторов была произведена в Финляндии на Exel Oyj, так как 3M, ведущий производитель, отказался поставлять свою продукцию, прямо ссылаясь на эмбарго. В отличие от поплавков батискафов, например, заполненного бензином поплавка «Триеста», пена меньше сжимается и отсутствует риск утечки. Выдерживающая давление на глубине 6 километров синтактическая пена состоит из полых стеклянных шариков диаметром 0,3 мм, связанных эпоксидной смолой. На аппарат «Мир» ушло 8 кубических метров пены[1].

В 2004 году оба аппарата прошли полную переборку и испытания в Крыловском государственном научном центре глубокой сферы (основной части «Миров»)[8].

Проект «Миров» стоимостью в 200 миллионов финских марок был выгодной сделкой как для изготовителя, так и для заказчика, и удался более, чем могли предположить. Проект не привлекал внимания средств массовой информации и практически сохранялся в тайне вплоть до сдачи готовых аппаратов заказчику. Только после этого Раума-Репола обнародовала технические данные. Репутация фирмы, как изготовителя «Миров» и сейчас на высоте. По сведениям Тауно Матомяки, международные концерны заинтересованы в глубоководных аппаратах, способных погружаться на 12 000 метров. Такой аппарат построить технически возможно, политически — нет. Его можно купить, но проблематично продать — США после прокола с «Мирами» тщательно следят за этой областью и все американские глубоководные аппараты принадлежат военному ведомству[1].
Это предсказание отчасти разрушил Джеймс Камерон, построив в 2012 первый частный батискаф Deepsea Challenger, правда проведя работы в тайне в Австралии.

По состоянию на 2008 год, в мире, кроме российских «Мир-1» и «Мир-2», существовало ещё два аналогичных аппарата (построено было три). Американский аппарат «Си Клиф» (англ. DSV Sea Cliff), который сейчас переоборудуется, французский «Нотиль» (фр. Nautile (sous-marin de poche)), оба с глубиной погружения 6000 метров и японский «Синкай 6500» (Shinkai 6500), поставивший рекорд погружения для существующих аппаратов в 6527 метров. В отчёте (англ. Research Submersibles And Undersea Technologies) («Исследовательские подводные аппараты и подводные технологии») американского Центра оценки всемирных технологий (англ. World Technology Evaluation Center) за 1994 год, «подводные аппараты „Мир“ и их судно обеспечения, НИС „Келдыш“, составляют наилучшим образом оснащённый и наиболее работоспособный исследовательский инструмент для глубоководных исследований» (англ. It is the opinion of some scientists that the Mir submersibles and their support ship, the R/V Keldysh, comprise the best equipped and most capable research tool for deep-sea research)[9].

Впервые аппараты «Мир» были использованы для съемок фильма «Титаника» режиссера Стивена Лоу формате IMAX в 1991 году.

Аппараты использовались при съёмках фильмов Джеймса Камерона «Титаник» в 1995 году, документальных «Призраки бездны: Титаник» в 2001 году, Экспедиция «Бисмарк» в 2002 году и «Последние тайны Титаника» / Last Mysteries of the Titanic в 2005 году, научно-популярного «Чужие из бездны» / Aliens of the Deep в 2003 году.

Участие в съёмках фильма режиссёра Джеймса Кэмерона «Титаник», премьера которого состоялась в 1997 году, принесло «Мирам» широкую известность. Впоследствии с помощью глубоководных аппаратов «Мир» было создано ещё несколько документальных и научно-популярных фильмов, благодаря которым люди увидели жизнь океанических глубин, например «Вулканы в морских глубинах» / Volcanoes of the Deep Sea 2005 года режиссера Стивена Лоу.

Первой операцией на затонувшей подлодке с использованием глубоководных аппаратов Института Океанологии стало исследование места затопления АПЛ К-8 в Атлантическом океане с помощью аппаратов «Пайсис», однако достичь подлодки не удалось из-за большой глубины ее залегания. В этой операции участвовала почти вся основная будущая команда командиров и пилотов ГОА «Мир».

«Мирами» обследовалась затонувшая подводная лодка «Комсомолец». В районе гибели АПЛ «Комсомолец» в Норвежском море было проведено семь экспедиций в период 1989—1998 годах[10], в ходе которых «Миры» совершили 70 погружений на глубину 1700 м. Ежегодные работы позволили оценить общую ситуацию и принять решение о консервации носовой части лодки «Комсомолец» с использованием новейших глубоководных технологий, никогда не применявшихся ранее. Позднее для контроля за состоянием «Комсомольца» «Миры» проводили еще две экспедиции в разные годы. Последняя — в 2007 году.

В 1994—1995 годах «Миры» принимали участие в экспедиции под названием Project Orca к японской подводной лодке I-52, затопленной 23 июня 1944 года в Бискайском заливе первой противолодочной самонаводящейся акустической торпедой Mark 24 FIDO, выпущенной с торпедоносца Грумман TBF/TBM «Авенджер».

В конце сентября 2000 года аппараты использовались для обследования АПЛ «Курск»[10][11]. В результате погружений «Миров» была установлена причина гибели атомного подводного крейсера, разработан комплекс мероприятий по ликвидации последствий аварии и принято решение о подъёме корабля.

По оценке конструктора и командиров ГОА «Мир-1» и «Мир-2» И. Е. Михальцева[2], А. М. Сагалевича[4] и Е. С. Черняева, аппараты «Мир» с рабочей глубиной погружения 6000 м покрывают 98,5 % Мирового океана. С их помощью на дне океана можно исследовать гидротермы (или «чёрные курильщики» — горячие источники на дне океана, располагающиеся в основном в районах срединно-океанических хребтов, на глубине 2-4 км), искать полезные ископаемые и редкоземельные элементы[12].

С применением ГОА «Мир-1» и «Мир-2» в период 1987 по 1991 год проведено 35 экспедиций в Атлантический, Тихий и Индийский океаны. С помощью подводных аппаратов «Мир» были исследованы гидротермальные источники в районах Срединно-Атлантического хребта.

На ГОА «Мир» аппаратах 2 августа 2007 года впервые в мире было достигнуто дно Северного Ледовитого океана на Северном полюсе, где был размещён Российский флаг и капсула с посланием будущим поколениям.

Баржа с аппаратами Мир и 100-тонным автокраном на борту на причале в порту Турка

С июля 2008 оба аппарата два года работали на озере Байкал. На этом озере они провели свои первые глубоководные погружения в пресной воде[13]. 30 июля 2008 года аппарат «Мир-2» столкнулся с плавучей платформой и получил повреждения левого гребного винта[14]. В 2008 году было осуществлено 53 погружения в средней и южной котловинах озера, в которых приняли участие 72 гидронавта[15]. Были исследованы природа появления на поверхности озера нефтяных пятен, а также животный мир Байкала[15]. Открыто четыре уровня древних «пляжей», означающие что Байкал заполнялся постепенно[15]. На глубине 800 метров были найдены три ящика с патронами времён гражданской войны, 7 патронов были подняты[15]. Премьер-министр России Владимир Путин совершил погружение на дно Байкала на глубоководном аппарате «Мир» 1 августа 2009 года[16].

После смены руководства Института океанологии в 2006 году судно обеспечения аппаратов «Мир» «Академик Мстислав Келдыш» было сдано во фрахт, а аппараты были отделены от него. Это стало одной из причин невозможности участия комплекса «Мир» в работах по случаю 100-летней годовщины гибели «Титаника».

Летом 2011 года аппараты «Мир» работали в Швейцарии, исследовали подводный мир Женевского озера. Вскоре после этого задания глубоководные аппараты, созданные специально для Института океанологии РАН, передали под контроль Госкомимущества, их юридический статус был неопределённым.

В 2015 году аппарат «Мир-1» был помещён в качестве экспоната в Музей Мирового океана. Он находится в пригодном к работе состоянии и при необходимости может быть возвращён на борт «Келдыша»[17]. Рядом с ним в музее выставлены копия «Мира-2» в масштабе 1:10 и макет аппарата Deepsea Challenger, подаренные Джеймсом Кэмероном[18]. Аппарат «Мир-2» находится в ангаре на базе Института океанологии РАН в Калининграде, с него частично демонтировано внешнее оборудование. После завершения строительства нового корпуса Института океанологии на Нахимовском проспекте в Москве планируется перевезти ГОА "Мир-2" в создаваемый там музей института.

По словам А. М. Сагалевича, несмотря на международный опыт, исследования мирового океана с использованием обитаемых глубоководных аппаратов российскими властями признано нерентабельным, взамен предлагается применять дистанционно управляемые аппараты и роботы. В свою очередь сами «Миры» требуют капитального ремонта, который им необходим каждые 10 лет (последний проводился в 2011 году). В 2017 году рассматривается вопрос об использовании аппаратов китайцами с их судна, которые предлагают также оплатить ремонтные работы[19]. Однако с этим мнением не согласен командир ГОА Евгений Черняев, по словам которого «Миры» находятся в практически идеальном состоянии и как показало полное их обследование, заложенный запас прочности не позволил основному элементу аппарата — сферам — деградировать не смотря на многолетнюю работу. После проведения профилактических работ и обновления морально устаревшего за последние годы оборудования, «Миры» будут готовы к дальнейшей работе. Вопрос упирается в отсутствие должного финансирования, в отсутствие корабля-носителя и в отсутствие преемственности опыта пилотирования, так как все пилоты «Миров» находятся уже в преклонном возрасте и необходима передача знаний новому поколению.

Вручение Евгению Черняеву звезды Героя, 2008 год.

• Сагалевич, Анатолий Михайлович («Мир-1»)
• Черняев, Евгений Сергеевич («Мир-2»)
• Васильев, Дмитрий Валентинович[20]
• Подражанский, Александр Моисеевич
• Нищета, Виктор Алексеевич[21]
• Андреев Андрей[20]
• Шашков Николай[20]
• Волчек, Леонид Георгиевич[20]

• Арктика-2007
• «Миры» на Байкале

• Сагалевич, А. М. Глубина. — М. : Научный мир, 2002. — 320 с. — ISBN 5-89176-174-20.
• «Мир Байкала» Периодический научно-популярный журнал, № 3(19)(специальный выпуск),2008. Улан-Удэ: Домино, август 2008.
• Ю. А. Богданов, А. М. Сагалевич. Геологические исследования с глубоководных обитаемых аппаратов «Мир». — М.:Научный мир, 2002. −320 с.
• Биология гидротермальных систем. Отв.ред. А. В. Гебрук. — М.: Наука. 2002. −543 c.
• А. П. Лисицин. Колумбы океанских глубин. Вестник Российской Академии Наук. 2003. Т. 73. № 9. с. 842—852.
• А. В. Тиваненко. Тайны байкальских глубин. — Чита: Экспресс-издательство, 2009. — С. 8-25. — 203 с.
• Сагалевич А.М. Романтическая океанология. - М.: Яуза-каталог, 2018.-224 с.

• Подводные аппараты МИР. Немного истории
• Схема аппарата
• Аппараты «Мир» остались без судна обеспечения