С помощью чего можно дышать под водой
Жидкостное дыхание
Это уже, наверное, клише в научной фантастике: в костюм или капсулу очень быстро поступает некое вязкое вещество, и главный герой внезапно для себя обнаруживает, как быстро он теряет остатки воздуха из собственных лёгких, а его внутренности заполняются необычной жидкостью оттенка от лимфы до крови. В конце концов он даже паникует, но делает несколько инстинктивных глотков или, скорее, вздохов и с удивлением обнаруживает — он может дышать этой экзотической смесью так, словно он дышит обычным воздухом.
Так ли мы далеки от реализации идеи жидкостного дыхания? Возможно ли дышать жидкой смесью, и есть ли в этом реальная необходимость?
Существует три перспективных пути использования этой технологии: это медицина, ныряние на большие глубины и космонавтика.
Давление на тело ныряльщика растёт с каждыми десятью метрами на одну атмосферу. Из-за резкого понижения давления может начаться кессонная болезнь, при проявлениях которой растворённые в крови газы начинают закипать пузырьками. Также при высоком давлении возможны кислородное и наркотическое азотное отравление. Со всем этим борются применением специальных дыхательных смесей, но и они не дают никаких гарантий, а лишь снижают вероятность неприятных последствий. Конечно, можно использовать водолазные скафандры, которые поддерживают давление на тело ныряльщика и его дыхательной смеси ровно в одну атмосферу, но они в свою очередь крупногабаритны, громоздки, затрудняют движение, а также очень дороги.
Жидкостное дыхание могло бы предоставить третье решение этой проблемы с сохранением мобильности эластичных гидрокомбинезонов и низких рисков жёстких скафандров. Дыхательная жидкость в отличие от дорогих дыхательных смесей не насыщает тело гелием или азотом, поэтому также отпадает необходимость в медленной декомпрессии для избежания кессонной болезни.
В медицине жидкостное дыхание можно использовать при лечении недоношенных детей, чтобы избежать повреждения недоразвитых бронхов лёгких давлением, объёмом и концентрацией кислорода воздуха аппаратов искусственной вентиляции лёгких. Подбирать и пробовать различные смеси для обеспечения выживания недоношенного плода начали уже в 90-х. Возможно использование жидкой смеси при полных остановках или частичных недостаточностях дыхания.
Космический полёт сопряжён с большими перегрузками, а жидкости распространяют давление равномерно. Если человека погрузить в жидкость, то при перегрузках давление будет идти на всё его тело, а не конкретные опоры (спинки кресла, ремни безопасности). Такой принцип использовался при создании костюма для перегрузок Libelle, который представляет из себя жёсткий скафандр, наполненный водой, что позволяет пилоту сохранять сознание и работоспособность даже при перегрузках выше 10 g.
Этот метод ограничен разницей плотностей тканей тела человека и используемой жидкостью для погружения, поэтому предел составляет 15—20 g. Но можно пойти дальше и заполнить лёгкие жидкостью, близкой по плотности к воде. Полностью погруженный в жидкость и дышащий жидкостью космонавт будет относительно слабо ощущать эффект экстремально высоких перегрузок, поскольку силы в жидкости распределяются равномерно во всех направлениях, но эффект всё равно будет из-за различной плотности тканей его тела. Предел всё равно останется, но он будет высок.
Первые эксперименты по жидкостному дыханию проводились в 60-х годах прошлого века на лабораторных мышах и крысах, которых заставили вдыхать солевой раствор с высоким содержанием растворённого кислорода. Эта примитивная смесь давала животным возможность выжить некоторое количество времени, но она не могла удалять углекислый газ, поэтому лёгким животных наносился непоправимый вред.
Позже начались работы с перфторуглеродами, и их первые результаты были куда лучше результатов экспериментов с соляным раствором. Перфторуглероды — это органические вещества, в которых все атомы водорода замещены на атомы фтора. Перфторуглеродные соединения обладают способностью растворять как кислород, так и углекислый газ, они очень инертны, бесцветны, прозрачны, не могут нанести повреждения ткани лёгких и не усваиваются организмом.
С того момента жидкости для дыхания были улучшены, самое совершенное на данный момент решение называется перфлуброн или «Ликвивент» (коммерческое название). Эта маслоподобная прозрачная жидкость с плотностью в два раза выше плотности воды обладает множеством полезных качеств: она может нести в два раза больше кислорода, чем обычный воздух, имеет низкую температуру кипения, поэтому после использования окончательное её удаление из лёгких производится испарением. Альвеолы под воздействием этой жидкости лучше открываются, и вещество получает доступ к их содержимому, это улучшает обмен газами.
Лёгкие могут заполняться жидкостью полностью, это потребует мембранного оксигенатора, нагревающего элемента и принудительной вентиляции. Но в клинической практике чаще всего так не делают, а используют жидкостное дыхание в комбинации с обычной газовой вентиляцией, заполняя лёгкие перфлуброном лишь частично, примерно на 40% от всего объёма.
Кадр из фильма Бездна (The Abyss), 1989 год
Что же мешает нам использовать жидкостное дыхание? Жидкость для дыхания вязка и плохо выводит углекислый газ, поэтому понадобится принудительная вентиляция лёгких. Для удаления углекислого газа от обычного человека массой 70 килограммов потребуется поток 5 литров в минуту и выше, и это очень много с учётом высокой вязкости жидкостей. При физических нагрузках величина необходимого потока будет только расти, и вряд ли человек сможет двигать 10 литров жидкости в минуту. Наши лёгкие просто не созданы для дыхания жидкостью и сами прокачивать такие объёмы не в состоянии.
Использование положительных черт жидкости для дыхания в авиации и космонавтике тоже может навсегда остаться мечтой — жидкость в лёгких для костюма защиты от перегрузок должна обладать плотностью воды, а перфлуброн в два раза её тяжелей.
Да, наши лёгкие технически способны «дышать» определённой богатой кислородом смесью, но, к сожалению, пока мы можем это делать только на протяжении нескольких минут, поскольку наши лёгкие не настолько сильны, чтобы обеспечивать циркуляцию дыхательной смеси продолжительные периоды времени. Ситуация может измениться в будущем, остаётся лишь обратить наши надежды на исследователей в этой области.
Глубокое дыхание
Об этом рассказал заместитель гендиректора Фонда Виталий Давыдов. По его словам, уже идут натурные испытания.
Все это было похоже на фантастический сюжет знаменитого фильма «Бездна», где на огромную глубину человек мог спуститься в скафандре, шлем которого был заполнен жидкостью. Ею подводник и дышал. Теперь это уже не фантастика.
Технология жидкостного дыхания предполагает заполнение легких специальной жидкостью, насыщенной кислородом, который проникает в кровь. Фонд перспективных исследований одобрил реализацию уникального проекта, работы ведет НИИ медицины труда. Планируется создать специальный скафандр, который пригодится не только подводникам, но и летчикам, а также космонавтам.
Мало кто знает, что опыты по жидкостному дыханию на людях в нашей стране уже проводились. Дали потрясающие результаты. Акванавты дышали жидкостью на глубине в полкилометра и больше. Вот только народ о своих героях так и не узнал.
В 1980-х годах в СССР разработали и стали осуществлять серьезную программу по спасению людей на глубине.
Проектировались и даже вводились в строй специальные спасательные подводные лодки. Изучались возможности адаптации человека к глубинам в сотни метров. Причем находиться на такой глубине акванавт должен был не в тяжелом водолазном скафандре, а в легком утепленном гидрокостюме с аквалангами за спиной, движения его не были ничем стеснены.
Поскольку человеческий организм состоит почти целиком из воды, то ему не опасно страшное давление на глубине само по себе. Организм надо просто готовить к нему, повышая в барокамере давление до необходимого значения. Главная проблема в другом. Чем дышать при давлении в десятки атмосфер? Чистый воздух для организма становится ядом. Его необходимо разбавлять в специально подготовленных газовых смесях, как правило азотно-гелиево-кислородных.
Поэтому-то все работы с акванавтами в СССР, а затем и в России велись под грифом «совершенно секретно».
Тем не менее есть вполне достоверная информация о том, в конце 1980-х на Черном море существовала глубоководная аквастанция, в которой жили и работали подводники-испытатели. Они выходили в море, облаченные лишь в гидрокостюмы, с аквалангами за спиной, и работали на глубинах от 300 до 500 метров. В их легкие под давлением подавалась специальная газовая смесь.
Предполагалось, что если подлодка терпит бедствие и легла на дно, то к ней направят субмарину-спасатель. Акванавтов заранее подготовят к работам на соответствующей глубине.
И когда спасательная субмарина подойдет к месту бедствия, водолазы в легком снаряжении выйдут в океан, обследуют аварийную лодку и помогут эвакуировать экипаж с помощью специальных глубоководных аппаратов.
До конца те работы довести не удалось из-за распада СССР. Впрочем, тех, кто работал на глубине, все-таки успели наградить звездами Героев Советского Союза.
Наверное, даже более интересные исследования были продолжены уже в наше время под Санкт-Петербургом на базе одного из НИИ ВМФ.
Там тоже велись опыты по газовым смесям для глубоководных исследований. Но, самое главное, может быть, впервые в мире люди там научились дышать жидкостью.
По своей уникальности те работы были гораздо более сложными, чем, предположим, подготовка астронавтов к полетам на Луну. Испытатели подвергались огромным физическим и психологическим нагрузкам.
Сначала организм акванавтов в воздушной барокамере адаптировали к глубине в несколько сот метров. Затем они перемещались в камеру, заполненную жидкостью, где погружение продолжалось до глубин, говорят, почти в километр.
Хотя чествовать их надо бы было как первых космонавтов, ведь они проложили путь в глубинный гидрокосмос Земли.
Сейчас эксперименты по жидкостному дыханию возобновили, проводят их на собаках, преимущественно таксах. Они тоже испытывают стресс.
Но исследователи их жалеют. Как правило, после подводных экспериментов забирают жить к себе домой, где кормят вкуснятиной, окружают лаской и заботой.
Дыхание под водой – возможно!
Тема жидкостного дыхания давно волнует умы людей – сначала фантастов, а затем и серьёзных учёных. Как выяснилось после долгих лет исследований, наши лёгкие всё же способны работать наподобие рыбьих жабр: для этого необходимо заполнить их специальной жидкостью, которая будет регулярно обновляться. Эти разработки являются победой человека над силами природы и законами физики, а понятие кессонной болезни скоро безнадёжно устареет.
Декомпрессионная, или кессонная болезнь, известна с середины 19 века. Заболевание связано с тем, что в баллонах со сжатым воздухом, которыми пользуются водолазы, находится обычный по составу воздух. В нём содержится всего 20% кислорода, который наш организм полностью использует и перерабатывает в углекислый газ. Остальные 80% составляют, в основном, азот, гелий, водород и незначительные примеси. Когда дайвер быстро поднимается из глубины моря на поверхность, давление этих балластных газов изменяется. В результате они начинают выделяться в виде пузырьков в кровь и разрушать стенки клеток и кровеносных сосудов, блокировать кровоток. При тяжёлой форме декомпрессионная болезнь может привести к параличу или смерти.
Группа риска включает в себя не только дайверов и рабочих, работающих в кессонах (камерах с повышенным давлением, обычно использующиеся для строительства туннелей под реками и закрепления в донном грунте опор мостов), но и пилотов на большой высоте, а так же космонавтов, использующих для выхода в открытый космос костюмы, поддерживающие низкое давление. К сожалению, заменить дыхательную смесь чистым кислородом – тоже не вариант. Он вызывает головные боли и общую слабость, а при продолжительном использовании наступает перекисное окисление липидов и активацию свободнорадикального окисления, что приводит к истощению антиоксидантов и возникновению окислительного стресса организма. А это уже практически 100%-ный риск развития онкологических заболеваний.
Первые опыты, связанные с дыханием при помощи жидкости, были проведены в 1966 году на мышах. Кларк Леланд осуществил замену воздуха в легких у подопытных животных жидкими перфторуглеродными соединениями. Результаты были вполне удачными — мыши смогли дышать, будучи погруженными в жидкость на несколько часов, а затем снова дышать воздухом. Уже более 20 лет неонатологи используют подобные технологи для ухода за недоношенными младенцами. Лёгочная ткань таких детишек к рождению сформирована не до конца, поэтому с помощью специальных устройств дыхательную систему насыщают как раз кислородсодержащим раствором на основе перфторуглеродов.
Эти вещества представляют собой углеводороды, в которых все атомы водорода замещены на атомы фтора. Перфторуглероды обладают аномально высокой способностью растворять газы, например, кислород и углекислый газ. Они так же высокоинертны и не метаболизируются в организме, что позволяет использовать их не только для вентиляции лёгких, но даже в качестве искусственной крови. В последние год ведутся исследования по улучшению свойств дыхательной жидкости: новая формула получила название «перфлуброн» Это чистая, маслянистая жидкость, обладающая малой плотностью. Так как у нее весьма низкая температура кипения, она быстро и легко выводится (испаряется) из легких.
К погружению готов!
Арнольд Лэнди (Arnold Lande), бывший хирург, а ныне обычный американский пенсионер-изобретатель, зарегистрировал патент на водолазный костюм, оснащенный баллоном с «жидким воздухом». Оттуда он подаётся в шлем дайвера, заполняет собой все пространство вокруг головы, вытесняет воздух из легких, полостей носоглотки и ушей, насыщая легкие человека достаточным количеством кислорода. В свою очередь, углекислый газ, который выделяется в процессе дыхания, выходит наружу при помощи своеобразного подобия жабр, прикрепленных к бедренной вене ныряльщика.
Таким образом сам процесс дыхания становится попросту не нужен – кислород поступает в кровь через легкие, а углекислый газ выводится прямо из крови. Да и давление толщи воды на по-настоящему большой глубине слишком большое: пытаясь сделать вдох где-нибудь на дне Марианской впадины, водолаз рискует сломать рёбра. Так что во главе угла теперь стоит психологический момент: нужно отучить водолазов дышать, при этом не испытывая вполне понятной тревоги. Для этого дайверам потребуется проходить курс обучения, и только приобретя все необходимые навыки, из бассейна отправляться в «открытое плавание».
Таким образом, изобретатель сделал ценный подарок не только одним лишь покорителям морских глубин. Предполагается, что жидкостное дыхание так же может быть успешно использовано при космических полётах и в качестве одного из средств комплексной терапии некоторых болезней. Порадоваться могли бы и защитники природы: к примеру, печально известный разрыв на нефтяной скважине в Мексиканском заливе произошёл на глубине полторы тысячи метров, что многовато даже для техники. А вот дайверы, дышащие как рыбы, смогли бы в данной ситуации быстро справиться с ремонтом.
«Прорывные» исследования российских ученых в сфере жидкостного дыхания: реальное положение дел
Предыстория
В декабре далекого теперь уже 2017 года, во время визита в Россию президенту Сербии Александру Вучичу показали эксперимент, в котором такса погружалась в специализированную колбу, наполненную дыхательной жидкостью.
Данное событие освещалось Российскими СМИ примерно так:
Казалось бы, инфоповод по современным меркам стар – почему же к нему приходится возвращаться аж 2021 году?
Дело в том, что прошедшая тогда рекламная акция разработок российских ученых возымела свой эффект. В результате чего в комментариях к моей прошлой статье Экспертная оценка снаряжения российских боевых пловцов появлялись комментарии следующего содержания:
В связи с этим я решил осветить реальное положение дел в этом направлении.
Актуальность проблемы
В 1927 году в Шанхае родился Жак Майоль.
Этот человек примечателен тем, что в то время, пока другие грезили полетами, фантазии Жака были устремлены в подводный мир. Причем покорение морских глубин предполагалось без использования каких-либо вспомогательных технических средств – без снаряжения и на задержке дыхания.
При погружении человека в глубину, давление, действующее на грудную клетку, возрастает на 1 атмосферу каждые 10 метров и уже на глубине 40 метров составляет 5 атмосфер.
Физиологи того времени полагали, что человек физически не сможет нырять на задержке дыхания глубже 50 метров, так как это приведет к разрушению грудной клетки и травмам, несовместимым с жизнью.
Однако Жак Майоль нырнул. Сначала на 50, потом на 60, а затем и на 100 метров.
Изучили причины, по которым ему удалось выжить после таких погружений. И физиологами впервые были открыты новые, «недокументированные» функции человеческого организма, как наследие наших подводных предков. Оказалось, что организм каждого человека все еще «помнит» некоторые адаптационные механизмы, позволяющие приспособиться к нахождению на глубине. Позднее этот механизм получил название «кровяной сдвиг».
Кровяной сдвиг заключается в притоке крови из периферических областей тела в центральные, особенно в капилляры лёгочных альвеол. Таким образом кровь сдерживает сжатие лёгких под высоким давлением воды, позволяя нырять на глубины, значительно превышающие 40 метров (теоретический предел без учета кровяного сдвига).
Данный эффект позволил сделать скачок с 40 метров до 100, а позднее и до 170.
Именно такой результат (171 м, если быть точным) удалось достичь французу Лоику Леферму в категории «без ограничений».
Немного забегая вперед, вот Жак Майоль в передаче «Вокруг света» в 1982 году. К вопросу о том, кто занимался исследованиями влияния давления именно на живого человека.
Однако движение дальше для человека невозможно.
В определенный момент может произойти разрушение грудной клетки и/или коллапс (схлопывание) легкого, что гарантированно приведет к смерти.
Использование дыхательных аппаратов решает проблему, создавая внутри легких давление равное внешнему. Однако, чем больше глубина, тем больше требуется газа.
Так, к примеру, стандартного баллона на 12 литров, забитого на 200 бар, на глубине 200 метров хватит всего на 6 минут в спокойном состоянии, без учета стресса и физических нагрузок.
Другая проблема газового решения состоит в том, что азот и гелий проникают в ткани, насыщая их под давлением, что делает необходимым декомпрессию. Ее общее время для водолазов, работающих на больших глубинах, в формате предельного насыщения составляют целую неделю.
Выше приведен пример профиля декомпрессии при погружении на 180 метров. Еще раз замечу, что речь идет не о кратковременном погружении, а о работе на глубине «вахтовым» методом.
Поэтому для подводной работы команды из нескольких водолазов задействовано целое судно обеспечения с высокопроизводительными системами подготовки и хранения газовых смесей.
И, казалось бы, «изобретение Рогозина» позволяет осуществить прорыв в этой сфере. Да и конкурентов не наблюдается. То есть мы столкнулись с очередным продуктом,
Однако не все так просто.
И для отсутствия подобных решений у других стран есть вполне объективные основания.
Давайте разберем те сложности, которые стоят на пути воплощения в жизнь этой заманчивой идеи.
Проблема 1
Дыхание – предельно комплексный процесс, включающий в себя сложные механизмы внешнего дыхания (как происходит вдох и как газ попадает в легкие) и внутреннего дыхания (транспорт газов, обмен газами между кровью и тканями и клеточное дыхание).
Дабы не утяжелять и без того громоздкий материал, некоторые вещи я упрощу в угоду экономии времени и простоте изложения, однако смысл останется неизменным.
В альвеолах легких происходит газообмен между альвеолярным воздухом и кровью. Транспортную функцию в крови выполняет гемоглобин, при этом он транспортирует газ в двух направлениях – отдает в легкие СО2, который забрал до этого из тканей организма, и берет кислород, который затем доставляет в ткани. В тканях процесс обратный – кислород отдается, а СО2 «захватывается» для транспортировки к легким.
Поскольку мы живем на поверхности, вся система газообмена сбалансирована с учетом нормального атмосферного давления. И на поверхности работает, что называется как швейцарские часы. Но часы начинают сбоить, когда равновесие нарушается. При повышении давления изменяется парциальное давление газов, которое зависит от двух величин – процента газа в смеси и, собственно, давления.
При определенном давлении сродство кислорода с гемоглобином увеличивается до такой степени, что последний теряет способность транспортировать СО2 из тканей. Что в итоге приводит к быстро развивающемуся тяжелому поражению ЦНС с последующими потерей сознания, конвульсиями и смертью.
Данный сценарий – лишь один из многих.
Каждый газ в смеси должен быть уравновешен. Данный факт обуславливает использование в техническом дайвинге разных газовых смесей для разных глубин. Дайвер начинает погружение на одном газе, затем (при достижении заданной глубины) переходит на другой, и, добираясь до конечной точки погружения, переходит на так называемый «донный газ».
При подъеме газы меняются в обратном направлении.
Обычно комбинируется содержание кислорода, азота и гелия. Донный газ содержит максимальное количество гелия и минимальное кислорода.
А завершается погружение крайней декомпрессионной остановкой на 5–8 метрах на чистом кислороде.
Как это относится к эксперименту с жидкостным дыханием?
Пока опыты проводятся при постоянном давлении – проблем нет. Но в процессе спуска и подъема давление будет меняться. А это значит, что необходимо менять и содержание газа, растворенного в дыхательной жидкости. В лабораторных условиях жидкость, безусловно, можно подготовить заранее. Но как это сделать в условиях компактного дыхательного аппарата? Совершенно непонятно.
Проблема 2
Таксу не случайно помещали в раствор вертикально головой вниз.
Дело в том, что животное предварительно явно обкололи чем-то, что блокировало дыхательный центр, снижая возбудимость (о такой необходимости подавления рефлексов говорили и сами разработчики).
Расположение таксы вертикально вниз головой позволяет исключить полное заполнение легких жидкостью.
Почему это так важно?
Дело в том, что альвеолы изнутри покрыты тончайшим слоем легочного сурфактанта.
Далее позволю себе процитировать:
Без него легкие попросту спадаются (как стенки мокрого целлофанового пакета).
То есть для возобновления дыхания после перехода с жидкости на воздух потребуется работа реанимационной бригады.
Утверждается, что современные жидкости лишены такого недостатка. В действительности это следует понимать так: они лучше по сравнению с первыми образцами.
Но они не делают обратный переход (с жидкости на газ) безопасным.
Проблема 3
Существует и еще одна весьма деликатная проблема.
Дело в том, что легкие не единственная воздушная полость.
Есть еще гайморовы пазухи и внутреннее ухо.
В идеале необходимо удалить оттуда воздух и также заполнить их жидкостью. В теории такое возможно. Схожие манипуляции проводятся в специализированных условиях подготовленным врачом. Но не на терпящей бедствие подводной лодке.
Если инженер посмотрит на схему внутреннего уха, то (с инженерной точки зрения) он не увидит серьезных проблем. Однако сложности в большей степени обусловлены медицинскими аспектами.
Дело в том, что все внутренние полости напичканы специфическими рецепторами, в том числе и крайне чувствительными.
Например, во внутреннем ухе находятся рецепторы вестибулярного аппарата.
Тем, кто нырял с аквалангом, может быть знакомо неприятное ощущение головокружения, возникающее при подъеме, которое возникает из-за того, что давление выравнивается недостаточно равномерно. Мозг получает разные сигналы из левого и правого уха. И не может сориентироваться в пространстве.
Само по себе внутреннее ухо отделено от глотки. Так же не случайно.
Вопрос влияния рефлексов и рецепторов в данном проекте практически не прорабатывается.
Это очень обширная тема. И разобрать ее всю в одной статье просто не удастся. Но в качестве примера можно продемонстрировать влияние рецепторов носогубного треугольника.
В процессе соревнований фридайверы иногда теряют сознание в воде.
Рефлекторно возникший ларингоспазм препятствует попаданию воды в легкие, дыхание останавливается.
При этом, когда человека поднимают на поверхность, с него первым делом снимают маску и дуют на лицо. Рецепторы распознают действие воздуха. Мозг понимает, что среда безопасна для дыхания. И оно моментально возобновляется, без каких-либо дополнительных мероприятий.
Понимают ли эти проблемы сами разработчики?
Да понимают. Далее цитирую фрагмент интервью с Андреем Филиппенко, размещенного на портале tass.ru.
Проблема 4
Если не вдаваться в анатомические подробности относительно устройства плевры и легких – у нас очень маленькое усилие на вдох, по этой причине самостоятельно «дышать» плотной жидкостью человек не может.
Ситуация усугубляется еще и тем, что в реальном газообмене участвует не весь объем легких, а только альвеолярный объем. По этой причине для нас жизненно необходима постоянная циркуляция воздуха в легких, для того чтобы альвеолярный воздух постоянно менялся.
То есть, условно говоря, в легких человека должен быть установлен механизм, который будет постоянно «перемешивать» дыхательную жидкость, если мы хотим, чтобы использовался весь ее объем.
При этом выделяемый организмом СО2 должен как-то удаляться из дыхательной жидкости.
Проблема вентиляции напрямую связана с еще одной нерешенной проблемой – потерей тепла.
В норме на долю легких приходится только 15 % от общих теплопотерь. Но это при дыхании воздухом и в нормальном состоянии.
Важно учесть, что происходит, когда мы замерзаем, а легкие наполняются жидкостью.
Механизм борьбы с переохлаждением таков: периферические сосуды сужаются, и кровоток по конечностям уменьшается. Организм старается сохранить тепло внутри себя, увеличивая внутренний кровоток, обеспечив функционирование внутренних органов и мозга.
Площадь дыхательной поверхности легких при глубоком вдохе достигает 100 квадратных метров. Что в 30 раз больше площади кожного покрова.
По сути, это большой радиатор, в котором организм будет пытаться сохранить тепло, а аппарат жидкостного дыхания будет максимально эффективно забирать из этого резерва остатки тепла.
Перечень проблем не ограничивается четырьмя озвученными. Однако дальнейшее погружение в них в рамках одной статьи нецелесообразно (например, как планируется многократно продувать отсек, через который будут выходить подводники, как они будут освобождаться от жидкости в легких, ведь, как таксу, их никто на поверхности переворачивать не будет).
Как выглядят реальные российские проекты
Исторически одним из тех, кто стоял у истоков данной темы в СССР, является Андрей Филиппенко. Именно при его непосредственном участии в 1980-х годах ставились опыты на собаках.
На современном этапе к проекту присоединился (ФПИ) Фонд перспективных исследований.
Опыты, аналогичные тому, что были продемонстрированы президенту Сербии, отечественными учеными ставились еще 1980-х годах. И с тех пор в них мало что изменилось.
Видео из архива А. Филиппенко.
В комментариях к видео один из зрителей задал вполне логичный вопрос (внизу скриншота).
Однако и здесь необходимо сделать одну поправку. Он писал об отечественном опыте от 1988 года.
В то время, как в 1966 году (то есть на 22 года раньше) результаты своих работ в этом же направлении опубликовал американский ученый.
А до этого в 1962 году (за 26 лет до советских опытов) была опубликована другая статья на эту же тематику «Мыши как рыбы» («Of mice as fish»).
Другими словами, что же получается в сухом остатке?
Рогозин в 2017 году демонстрировал сербскому президенту (и всему миру) опыт образца 1962 года (55 лет разницы)?
В отношении которого в СМИ употреблялись эпитеты: «изобрели», «прорывной», «новаторский» и «не имеющий аналогов»?
Но, как говорилось в рекламе, и
Комментируя данный вопрос, человек с аватаркой,
из-под аккаунта «Andrei Filippenko, PhD» написал следующее:
Не берусь ничего утверждать, но ситуация в целом подозрительно смахивает на то, что под «возобновлением исследований» понимается повторение опытов 1960-х годов с минимальными косметическими изменениями.
Но ведь что-то же сделано?
Действительно, можно попытаться возразить, что некоторые подвижки в проекте были.
Например, замена изначально использовавшегося раствора на жидкость нового поколения – перфторан.
Однако он создавался совсем другими учеными для совершенно иных задач (замена донорской крови).
Таким образом, хронологически развитие проекта выглядит так:
1. Изучили опыт американцев 1960-х годов.
2. Повторили эти опыты в 1980-х годах с минимальными изменениями.
3. Проштудировали результаты исследований французов, связанные с нырянием на задержке дыхания.
4. Решили использовать в своем проекте созданный другими учеными перфторан.
Выводы пусть читатели делают сами.
Подключение молодых специалистов
Удачным дополнением фокуса с таксой служат и дизайн-проекты перспективной техники.
Андрей Филиппенко выступал в роли научного консультанта на дипломных проектах (по всей видимости) студентов Академии Штиглица.
Важно понимать, что это художественно-промышленная академия.
То есть проекты разрабатывались не инженерами, а дизайнерами. Однако картинки вполне могут использоваться в целях популяризации направления.
В качестве примера предлагаю рассмотреть один из таких проектов.
Предложение заключается в создании специального аппарата массой до 5 тонн, который вертолетом или другим авиационным транспортом доставляется к месту аварии в течение считанных часов. Экипаж состоит из трёх человек, при этом один находится в сфере, а двое других сидят в мокром отсеке в костюмах с жидкостным дыханием.
Поскольку моряки аварийной ПЛ находятся в неблагоприятных условиях, шансы на успешное спасение действительно со временем падают. В то же время существующие современные системы спасения с использованием судов обеспечения, естественно, имеют ограничение по скорости прибытия на место.
Разработанный концепт же делает ставку именно на скорость. При этом девушке задают вопрос – почему аппарат не оборудован никакими техническими средствами, вроде манипуляторов.
На что она отвечает, что манипуляторы много весят. И тогда не удастся транспортировать аппарат по воздуху.
При этом остается совершенно неясным – каким образом прибывшие два водолаза смогут помочь морякам внутри лодки? У них нет с собой ни еды, ни запасов воды, ни воздуха, ни средств спасения либо оказания помощи. У них нет вообще ничего.
Быстрое прибытие на место погружения в их суперкостюмах лишено какого-либо практического смысла.
Спекуляция на трагедии с Курском
После трагедии, произошедшей с Курском, адепты направления жидкостного дыхания начали ссылаться на эту трагедию, аргументируя необходимость в своем «прорывном проекте» (который прорывается уже 60 лет и вот-вот прорвётся).
При этом регулярно допускаются неточности.
Первая неточность – никто не умеет спасать.
В 1939 году американцы провели спасательную операцию с подводной лодки USS Squalus.
Спасение проходило по классическому сценарию – судно обеспечения и курсирующая между ним и аварийной лодкой капсула, которая за 5 «рейсов» подняла на поверхность всех, кто выжил, после самой аварии.
Лодка лежала на глубине 240 футов (70 метров).
И произошло это, вдумайтесь, в 1939 году.
Напомню, что Курск затонул на глубине 110 метров, но габариты лодки были несопоставимы с USS Squalus – длина 154 метра, ширина 18, высота до аварийного люка около 15 метров.
Спасательная капсула выглядела примерно так – не факт что один в один, но модель схожая.
Вторая неточность заключается в том, что нельзя было спасти «за часы».
Да и в случае, если бы судно-спасатель не выводили заранее в море, а расстояние до Мурманска составляло всего 300 км, то оно могло бы прибыть на место уже в течение 12 часов.
Здесь необходимо внести ясность.
Да, спасать людей с 600 метров это непросто. Но опустить водолазный колокол на 100 метров – задача тривиальнейшая. И здесь не может быть никаких оправданий. Кроме констатации полной материально-технической неготовности к элементарным операциям.
Сегодня подобная операция штатно проводится на учениях (что радует).
Выводы
Потенциально тема жидкостного дыхания перспективна. Однако ее дальнейшее развитие напрямую зависит от решения целого спектра сложных задач, упомянутых в статье.
Эти задачи, в свою очередь, не решаются.
В том числе и по причине того, что нет понимания, как, вообще, можно подступиться к их решению (как вентилировать жидкость в легких, как снабжать человека пищей и едой, как решить вопрос терморегуляции и рефлексов).
Но парадокс в том, что без решения этих вопросов – развивать в проекте попросту нечего.
Так как все, что уже можно было сделать, сделано. И дальше – просто топтание на месте и демонстрация старых экспериментов.
Все серьезные ученые это прекрасно понимают. Поэтому и не видят смысла смешить весь мир, показывая старые опыты под видом прорывных исследований.
С другой точки зрения, подобное вполне можно показывать. Например, на днях открытых дверей или на специализированных мероприятиях для студентов младших курсов технических вузов с целью привлечения внимания к отрасли, а также для мотивации научного интереса у молодых специалистов.