Владимир Карнозов
Погружение на дно Марианского желоба автономного подводного
аппарата «Витязь-Д», состоявшееся в ночь с 8 на 9 мая,
послужило очередным доказательством высокого уровня развития
отечественного судостроения. Россия вошла в элитный клуб
государств, способных самостоятельно проектировать, строить
и эксплуатировать технику, предназначенную для погружений в
океанские впадины с глубинами свыше 10 тысяч метров.
Наш аппарат – шестой по счету в мире, на практике
преодолевший «психологический» рубеж в десять километров:
датчики “Витязя-Д” зафиксировали показание 10 тысяч 28
метров. Такая глубина встречается только в районе цепи
Марианских островов Тихого Океана. Здесь расположена
впадина, самая глубокая из всех известных. Она представляет
узкую ложбину на дне океана, с плоским дном шириной от
одного до пяти километров, разделенным порогами на несколько
замкнутых участков с глубиной восемь-одиннадцать километров.
Первое погружение туда датируется январем 1960 года. На
борту батискафа Trieste, построенного в 1953 году для
гражданских целей (и в 1958 году выкупленного Пентагоном для
реализации собственной программы исследований гидросферы по
т.н. проекту Nekton) находился смешенный экипаж –
швейцарский ученый-исследователь Auguste Piccard и лейтенант
ВМС США Don Walsh. Погружение заняло 4 часа 48 минут, затем
– двадцать минут пребывания на предельной глубине и… снова
почти пятичасовой подъем на борт судна обеспечения.
Следующий раз человек вновь появился в данной точке более
полвека спустя: 26 марта 2012 года кинорежиссер James
Cameron повторил рекордное погружение на коммерческом
аппарате Deepsea Challenger. При не ясных до конца
обстоятельствах 2015 года батискаф Кэмерона серьезно
пострадал в результате пожара при транспортировке по суще
между объектами на территории США.
Поскольку Trieste (США) поставлен в музей, а Deepsea
Challenger (Австралия) пострадал от пожара, на планете не
осталось ни одного действующего батискафа, способного
доставить человека в самые глубокие места Мирового океана.
Строительство новых сдерживается прежде всего финансовыми
соображениями. Дело в том, что подобная техника стоит
баснословно дорого и требует больших усилий для поддержания
в исправном состоянии.
Между тем, в мире наблюдается устойчивая тенденция к
постепенной замене обитаемых глубоководных аппаратов на
дистанционно управляемые либо полностью автономные. Пока что
и их число тоже ограничено. Более того: в ходе работ
затонули, сгинув в пучине, дистанционно управляемые Nereus
(США) и Kaikō (Япония). До самого недавнего времени, список
действующих комплексов, способных работать в самой глубокой
точке Марианского желоба - т.н. «Бездне Челленджера»
(находится в 340 км на юго-запад от острова Гуам)
ограничивался одним-единственным ABISMO (Япония). И вот
весной с.г. к нему присоединился российский «Витязь-Д». При
этом в его составе находится гораздо более крупный и
современный аппарат с расширенным функционалом.
Проводимые ранее работы по исследованию Мирового океана с
использованием обитаемых батискафов повсеместно признаны
нерентабельными. Между тем, технический уровень современных
необитаемых комплексов, к которым относится и «Витязь-Д»,
таков, что их практическое применение в народном хозяйстве
обещает выручку и прибыль.
«Витязь-Д» представляет инновационную разработку
специалистов
“Центрального конструкторского бюро морской
техники «Рубин»” (г. Санкт-Петербург). В стенах этого КБ
спроектированы все отечественные подводные крейсера
стратегического назначения, а также атомные ракетные
субмарины, прозванные "убийцами авианосцев" и
дизель-электрические подлодки, за низкий уровень шума
известные как "черные дыры в океане" - совокупно порядка 85%
всех субмарин отечественно флота. В начале следующего года
прославленный коллектив будет отмечать 120-летие со дня
основания.
Хотя "Витязь-Д" связан с новым направлением деятельности
"Рубина", данный проект возник не на пустом месте: наша
страна давно ведет программы изучения гидросферы. Большой
вклад в это дело внесли построенные в 1987 году по заказу
Советского Союза в Финляндии два обитаемых аппарата «Мир» и
судно обеспечения «Академик Мстислав Келдыш». Корпуса
«Мир-1» и «Мир-2» изготовлены из сильно легированной
мартенситной стали с пределом. При массе около девятнадцати
тонн, эти аппараты погружались на глубины свыше шести тысяч
метров.
Владелец аппаратов «Мир-1» и «Мир-2» - Институт океанологии
имени П.П. Ширшова, входящий в систему Российской Академией
Наук. Среди длинного списка успешно выполненных операций
есть и обследования затонувших кораблей, таких как линкор
«Бисмарк» и круизный лайнер «Титаник», подводные лодки I-52,
«Комсомолец» и «Курск». Выполнялись погружения и на дно
озера Байкал, включая работы в августе 2009 года, в которых
принял личное участие Владимир Владимирович Путин (включая
спуск на дно озера с глубиной около 1400 метров). В
настоящее время «Мир-1» - музейный корабль, а «Мир-2» пока
еще остается в строю. Отталкиваясь от успешного опыта
батискафов типа «Мир», российский судпром построил более
совершенные «Русь» и «Консул», принятые на вооружение
отечественного флота в 2009 и 2011 гг., соответственно.
Сегодня мы делаем очередной шаг вперед, внедряя «Витязь-Д» и
другие необитаемые комплексы.
Важным обстоятельством является тот факт, что развитие
глубоководной техники продолжается как по гражданской линии,
так и военной. Подобный подход придает развитию
отечественного судостроения размеренный, поступательный
характер. Кроме прочего, это обеспечивает равномерную, без
больших временных перерывов, загрузку конструкторских бюро,
кораблестроительных и судоремонтных заводов, придает их
деятельности планомерность и осмысленность. Вкупе с
научно-техническим прогрессом и инновационными подходами это
открывает России возможность дополнить существующие
обитаемые корабли и суда роботизированными комплексами. В
перспективе, это приведет к заметному укреплению морской
мощи нашей страны. Ближе к середине текущего десятилетия мы
станем свидетелями существенного роста объемов практического
применения подводных «роботов» как военного, так и
гражданского назначения.
Между тем, на повестке дня стоит задача практического
применения научно-технического задела и производственных
возможностей российского оборонно-промышленного комплекса в
деле освоения богатств Мирового океана. Особенно актуально
она в отношении Арктики, с ее несметными залежами
углеводородного топлива. К настоящему времени проделана
большая работа по исследованию морского дна, причем к ней
привлечены как гражданские суда, так и военные корабли,
включая т.н. «глубоководные станции первого ранга» – атомные
подводные лодки, построенные по особым проектам КБ
"Малахит". Они уже смогли добыть доказательства, позволяющие
России обоснованно объявить, согласно действующему морскому
праву, о принадлежности нашему государству обширных
прибрежных территорий, включая арктические.
Тем самым идет процесс расширения экономического
пространства страны путем добавления к нему новых морских
объектов, включая донные. В данном контексте, создание
«Витязь-Д» можно рассматривать как очередное достижение
отечественных судостроителей, открывающее путь к
практическому применению роботизированных комплексов в
проектах по разработке морских нефтегазовых месторождений, а
также созданию новых видов военно-морской техники.
В условиях охлаждения отношений Восток-Запад и усилением
борьбы сверхдержав за контроль над энергоресурсами, задача
по расширению экономического пространства России может
решаться только при непосредственном участии Военно-морского
флота. Поэтому не должен вызывать удивление тот факт, что
гражданский «Витязь-Д», спроектированный и построенный на
средства Фонда перспективных исследований (ФПИ), опустился
под воду с борта спасательного судна - буксира
Тихоокеанского флота СБ-135 «Фотий Крылов».
Первое погружение началось 8 мая года в 22:34 по московскому
времени, продолжительность составила более трех часов без
учета погружения и всплытия на поверхность. Датчики “Витязя”
зафиксировали глубину 10 тысяч 28 метров. На дно впадины
установлен вымпел, посвященный 75-летию Победы в Великой
Отечественной войне. Кроме того, аппарат выполнил
картографирование, фото- и видеосъемку морского дна, изучил
параметры морской среды.
Словом, первое погружение в районе Марианского желоба прошло
удачно. Выполнен первый эксперимент из многих,
запланированных в рамках проекта. Его осуществление прошло
совместными усилиями российских судостроителей, научных
коллективов РАН и военных моряков. Успешный характер
действий в сложном районе подтвердил верность выбранных
конструкторских решений.
Работы по созданию комплекса начались в сентябре 2017 года,
пор заказу Фонда перспективных исследований (ФПИ). Первым
шагом стало формирование лаборатории роботизированных
подводных комплексов в составе Центрального конструкторского
бюро морской техники «Рубин». Генеральный директор «Рубина»
Игорь Вильнит отметил: проект «Витязь-Д» дает трудовому
коллективу «возможность проявить все накопленные знания и
опыт по созданию роботизированных комплексов и
проектирования уникальной техники, не имеющей аналогов в
мире, реализовать на практике новые подходы работы с помощью
систем 3D моделирования и автоматизированного
проектирования».
Последовательно пройдены этапы проектирования, изготовления
на опытном производстве и глубоководных испытаний. Комплекс
полностью состоит из комплектующих отечественного
производства. В состав соисполнителей проекта вошли
Научно-исследовательский институт гидросвязи «Штиль»,
Центральный научно-исследовательский институт робототехники
и технической кибернетики (ГНЦ РФ ЦНИИ РТК), Институт
проблем морских технологий Дальневосточного отделения
Российской академии наук (ИПМТ ДВО РАН) и другие
организации.
Россия – не единственное государство, занимающееся
исследованиями у Марианских островов. Некоторое время назад
ВМС США вели в районе собственную программу, задействовав
построенный в 2009 году подводный необитаемый аппарат Nereus
размерами 4,3 на 2,3 метров и массой около трех тонн. Его
относят к гибридному типу: управление могло осуществляться
как автономно, так и вручную операторами на борту судна
поддержки Thomas G. Thompson посредством связи через
оптический кабель. Nereus оснащался роботизированным
манипулятором для захвата, удержания и подъема на
поверхность объектов с морского дна. Аппарат был потерян в
2014 году: избыточное давление на глубине разорвало прочный
корпус.
Похожей техникой занималось и Японское агентство морских
геологических наук и технологий. (JAMSTEC), причем тоже в
комплексации с манипулятором. Все японские аппараты в
качестве корабля базирования использовали RV Kairei
специальной постройки. Для исследований морского дна,
включая трудные участки, его оснастили мощным бортовым
комплексом с многоканальной системой обзора на основе
отраженных сигналов.
Японцы построили пару различающихся между собой аппаратов
типа Kaikō. Первый массой около 11 тонн исправно прослужил
начиная с 1995 года, выполнив более 250 погружений и собрав
350 биологических проб с глубин до 11 км. Аппарат затонул в
2003 году; ему на смену пришел Kaikō7000II (перестроен из
UROV 7K) с меньшей глубиной погружения (7 км), прослуживший
до 2007 года. За ним последовал ABISMO (Automatic Bottom
Inspection and Sampling Mobile) – компактный автомат для
сбора образцов и исследования морского дна. При сохранении
предельной глубины погружения как у первого Kaikō, его вес
уменьшили до трехсот килограмм, водоизмещение – ста
килограмм.
С технической точки зрения, российский аппарат как бы
продолжает линию Kaikō - ABISMO – Nereus. Сегодня «Витязь-Д»
представляет самый глубоководный в нашей стране (и,
наверное, во всем мире) комплекс: он сохраняет
работоспособность на отметке 12 км ниже уровня моря. В его
состав входят: автономный необитаемый аппарат (АНПА СГП),
глубоководная донная станция связи и навигации (ГДС СН),
аппаратура пункта управления, комплекты корабельного и
вспомогательного оборудования.
Погружение выполняют аппарат и донная станция; они
взаимодействуют между собой по гидроакустическому каналу,
производя корректировку местоположения. Выбранная
конфигурация позволяет значительно нарастить возможности по
энергетике при выполнении задач картографирования, сбора
гидрологических данных, отбора проб, поиска и классификации
объектов и их привязки к донной карте. При этом ГДС СН
выполняет роль базовой станции под водой, аккумулятора
электрической энергии и приемника-ретранслятора, с передачей
информации с борта маневрирующего АНПА СГП на судно-носитель
по гидроакустическому каналу связи в режиме «онлайн».
В ходе реализации проекта созданы новые конструкционные
материалы, обеспечивающие необходимые прочностные
характеристики и плавучесть погружаемых объектов. Так,
корпуса ГДС СН и
АНПА СГП изготовлены из титановых сплавов
(силовые основания) и высокопрочного сферопластика.
Последний применяется для формирования внешних обводов,
компенсируя избыточный вес аппарата и придавая ему
обтекаемую форму.
АНПА СГП представляет проницаемую конструкцию нулевой
плавучести. Маневрирование под водой обеспечивают четыре
маршевых и десять подруливающих электромоторов. Полезная
нагрузка включает эхолоты, гидроакустические средства
навигации и связи, гидролокаторы бокового обзора,
видеокамеры, другое научно-исследовательское оборудование.
Она позволяет аппарату производить обзорно-поисковую и
батиметрическую съемку района, забор проб для исследования
структуры верхнего слоя донного грунта, гидролокационную
съемку рельефа дна, осуществлять измерения гидрофизических
параметров морской среды.
Среди важных отличий от созданных ранее иностранных
аппаратов – российский аппарат функционирует полностью
автономно и в состоянии исследовать территорию в радиусе
полторы сотни километров от места спуска. Между тем,
протяженность Марианской впадины достигает полутора тысяч
километров, от ложа океана она отделена валом, на котором
находится много подводных вулканических гор. Желоб имеет
V-oбразный профиль и крутые асимметричные склоны, причем
островной выше и круче, расчленен каньонами и осложнен
ступенями.
Благодаря использованию в системе управления АНПА СГП
элементов искусственного интеллекта, аппарат может
самостоятельно обходить препятствия по курсу, прокладывать
путь с выходом из ограниченного пространства и решать другие
сложные задачи. Словом, комплекс «Витязь-Д» позволит
выполнить исследования, по ширине размаха и глубине замысла
превосходящие все до сих пор проведенные в заданном районе.
«Выполненные работы по созданию комплекса «Витязь-Д»
являются серьезным достижением и прорывом в отечественной
науке и технике, открывающим дорогу к широкому исследованию
ранее недоступных человеку уголков Мирового океана», -
подчеркнул Вильнит. «Планируем наше дальнейшее
взаимовыгодное сотрудничество с Фондом перспективных
исследований», -
добавил Игорь Владимирович. Благодаря
проектам с ФПИ и работе по линии гособоронзаказа «Рубин»
стал ведущей российской организацией по созданию
отечественных робототехнических комплексов.
По соглашениям с Фондом «Рубин» ведет серию проектов
подводной техники гражданского назначения, включая комплексы
для разработки и эксплуатации морских нефтегазовых
месторождений. Применение роботов для поиска и добычи
углеводородов даст России преимущества по сравнению с
традиционными методами, особенно в арктических районах. А
также позволит в полном объеме выполнить Государственную
программу "Социально-экономическое развитие Арктической зоны
Российской Федерации на период до 2025 года".