<Небольшое предисловие.
Несмотря на то, что содержание публикации познавательно и серьезно, автор позволил себе внести немного юмора. Надеюсь это не будет расценено читателями как простое дурачество. Об увлекательном и серьезном с небольшим юмором.
Инженеры пытались много лет преодолеть эти ограничения. Атомные подлодки и международные космические станции использую системы, которые генерируют кислород из воды путем электролиза (химического отделения кислорода от водорода). Эти системы для своей работы требуют большого количества энергии. По этой причине маленькие дизельные подлодки не используют эти системы и вынуждены всплывать, чтобы пополнять запасы воздуха. А дайверы не смогут поднять такие большие механизмы, не говоря уже о возможности энергоснабжения этих установок.
Первым «решил» проблему подводного дыхания советский писатель-фантаст Александр Беляев. Ихтиандру, герою его знаменитого романа «Человек-амфибия», папа-трансплантолог пересадил жабры акулы. Заменив ими легкие. И все дела! В результате сынок стал «морским дьяволом» и сильно преуспел в ловле жемчуга.
Но мечта образца середины 20-х годов прошлого века так и осталась несбыточной. Хотя попытки по наделению людей некоторыми рыбными способностями все же были предприняты. И к ним мы еще вернемся.
Более плодотворной ученым показалась другая идея, порожденная не медицинским, а техническим прогрессом. Конкретно изобретением так называемых мембран — тонких силиконовых пленок, способных буквально отцеживать из жидкостей растворенные в них газы.
— Простейшие искусственные жабры — это коробочка, обтянутая мембраной, — говорит пионер подводного движения Уолтер Робб из фирмы «Дженерал электрик». — Поместите ее в воду, и внутрь будет просачиваться кислород, которым можно дышать. А углекислый газ станет выходить наружу.
В 1961 году, спустя считанные месяцы после появления первых мембран, Уолтер уже соорудил «жабры» для хомячков. Они и стали первыми «морскими дьяволами». Хотя и не ныряли. Просто жили в коробочке. Но под водой.
Муму-Ихтиандр. Ученые подсчитали: чтобы обеспечить воздухом человека, нужна коробочка, площадь мембранной поверхности которой составляла бы не менее 80 квадратных метров. Многовато. Эдвард Кушлер, последователь Уолтера из университета Миннесоты, попробовал упаковать их в систему полых трубочек. Максимум, что ему тогда удалось, так это сделать дыхательное устройство для собаки. В роли Муму-Ихтиандра выступил Муггинс — терьер жены Эдварда. С камнем на шее и в квадратном шлеме, соединенном с искусственными жабрами, кобелек провел 3 часа под водой реки Миссисипи. Остался жив. («Гринписа на вас нет»-авт.)
— Подобные примитивные конструкции в принципе не годились для людей, — говорит Кушлер. — Во-первых, были слишком громоздкими. Во-вторых, давали мало кислорода. Человеку же для нормальной работы нужен 21 процент.
В 80-е годы японцы из фирмы «Фуджи» сделали несколько более-менее компактных моделей искусственных жабр. Размером с гроб. Ныряльщик толкал его перед собой. Но больше 16 процентов кислорода все равно не получалось. Мембраны в принципе не могли отцедить из воды сверх того.
Секреты Пентагона. По газетам и журналам кочуют слухи, будто бы в начале 80-х годов супруги Джозеф и Цилия Бонавентура из Университета Дьюка в Северной Калифорнии создали некое принципиально новое устройство — искусственные жабры, которые извлекали кислород из воды так, как это делают рыбы. А именно — благодаря своему особому гемоглобину. Само устройство размером с книгу крепилось на спине ныряльщика. Якобы его купил Пентагон. И теперь тиражирует в секретных лабораториях для подводных диверсантов. То есть ихтиандры уже реально существуют. И обычные моряки иногда встречают их в открытом море, принимая за инопланетян.
Оказалось, что доля правды тут есть. Корреспондент журнала «Нью сайнтист» разыскал Цилию Бонавентура.
— Нам действительно удалось частично сымитировать рыбьи жабры, — рассказала она. — С помощью синтетического аналога гемоглобина. Далее предполагалось сделать следующее: в одной петле устройства извлекать кислород из воды. А в другой — отбирать его уже из «гемоглобина», воздействуя электрическим током. В модельных экспериментах это получалось. Но самого устройства мы не изготовили. У нас купили его чертежи и право на дальнейшие разработки. Но отнюдь не Пентагон, а фирма, которая занималась созданием искусственной крови и аппаратов для ее циркуляции. Жабры ее совсем не интересовали.
Не сгинула под грифом «Секретно» и сама идея супругов. В конце прошлого года ее реализовали японцы из университета Васеда, использовав в качестве заменителя гемоглобина перфторуглерод.
— Мы надеемся в ближайшее время создать искусственные жабры пристойного размера, — заявил руководитель работ Кеничи Нагасе.
О чем мечтал Жак-Ив Кусто? Однако многие ученые считают, что извлекать из воды кислород не совсем то направление. По крайней мере, для ныряльщиков. Ведь человек не может долго дышать чистым кислородом — отравится. Ему нужен еще и азот — наполнить легкие разбавленной смесью. Брать его с собой под воду? Тогда плавание не будет полностью автономным.
Или надо исхитриться так, чтобы целиком воспроизвести работу жабр. Например, оснастить организм человека неким приспособлением, которое насыщало бы непосредственно кровь извлеченным из воды кислородом. В это, по крайней мере, верил легендарный исследователь подводного мира Жак-Ив Кусто. Еще в 1962 году он предрекал появление в будущем «Человека Водяного» — Homo Aquaticus, которому хирургическим путем будут вшиты искусственные жабры. «С их помощью мы обойдем легкие и сможем жить и дышать на любой глубине сколь угодно долго без какого-либо вреда», — говорил он.
Тогда, в начале 60-х, такое было чистой фантастикой. Вроде пересаженных папой акульих жабр. Сегодня — теоретически не исключено. Уже созданы синтетические жидкости, которые удерживают и переносят в 20 раз больше кислорода, чем настоящий гемоглобин. И ученые не отрицают: можно в принципе вшить человеку устройство, извлекающее кислород из воды и насыщающее им кровь, минуя легкие. Но об экспериментах — чтобы с жабрами и прямо на людях — ничего пока не известно.
Газировка для «морского дьявола». И вот неожиданно появляется Алон Боднер со своим изобретением. Почему оно вселило такой оптимизм? Видимо, потому, что позволяет обойтись без хирургического вмешательства и без азота.
— В воде, даже на глубине нескольких сотен метров, растворено примерно 2 процента воздуха, — рассказал Боднер в интервью израильскому радио. — Именно его я извлекаю. Подчеркну, извлекаю не кислород, а воздух, пригодный для дыхания. То есть сразу вместе с азотом.
Изобретатель использует не мембрану, а центрифугу. С ее помощью создает разрежение в специальной камере. А при низком давлении воздух сам начинает выходить из воды, словно пузырьки из открытой бутылки газировки или шампанского. Эксперименты показывают: чтобы человек нормально дышал, достаточно пропускать через устройство по 200 литров воды в минуту. А то и меньше. И это реально. Ведь Боднер дополнил свою схему уже имеющимся агрегатом — так называемым скрубером. Это устройство очищает от углекислого газа выдыхаемый ныряльщиком воздух. И направляет его для повторного использования. Тем самым, сокращая потребность в извлеченном из воды.
— У меня готова лабораторная модель, — говорит изобретатель. — Через два года, думаю, удастся создать работающий прототип. Военные помогут. Они заинтересовались.
Алон Боднер получил по электронной почте уже несколько сотен писем со всего мира. В них — предложения от добровольцев, желающих испытать его систему под названием «Как рыба» (LikeAfish). Из чего, видимо, следует: велико желание землян забраться на дно. И не вылезать оттуда. Ведь Алон изобрел нечто, напоминающее искусственные жабры. То есть устройство, позволяющее погружаться в океанскую пучину без акваланга. И дышать воздухом, растворенным в воде. Словом, как рыба.
Интересуются и гражданские исследователи глубин. Боднеру, к примеру, уже предложили установить его дыхательную систему, пусть даже экспериментальную, на подводной научной станции «Биосуб», расположенной у берегов Австралии. Ведь не исключено, что за подобными поселениями на дне — будущее. Если верить расчетам Центра исследований климатических изменений в Тиндалле (Великобритания), то через тысячу лет средняя температура на Земле возрастет на 15 градусов. А уровень Мирового океана поднимется на 11 метров. Многие районы затопит. А народу прибавится. Волей-неволей придется переселяться под воду.
Тут и пригодятся жабры. Для прогулок.
