6 интересных фактов из жизни изобретателя стратостата и батискафа Огюста Пикара

27 мая 1931 года швейцарские ученые Огюст Пикар и Пауль Кипфер совершили первый в истории полет в стратосферу. Через 15 лет Пикар сконструировал первый в истории батискаф. Его работы по созданию глубоководных аппаратов увенчались погружением на дно Марианской впадины.

1. Простой физик, исследователь урана

Огюст Пикар (1884 — 1962) был «потомственным профессором». Родился в Базеле в семье профессора химии Жюля Пикара. Его брат — Жан Пикар — также стал профессором химии. И Огюст после окончания Технологического института в Цюрихе через некоторое время, как и требовали семейные традиции, также стал профессором в Университете Брюсселя. Но профессором физики, а не химии.

В Университете он занимался научной деятельностью в области геофизики и геохимии. Значительный объем его исследований был посвящен модной в 20-е годы теме радиоактивных свойств изотопов урана. На этом поприще заслужил международное признание, в связи с чем был избран членом Международного института физики и химии.

Но в 1930 году, «оторвавшись от почвы», Огюст Пикар переключился на исследование верхних слоев атмосферы. А поскольку для этого не существовало необходимых высотных летательных аппаратов, Пикар, будучи не только ученым-теоретиком, но и обладая инженерно-конструкторским талантом, разработал уникальный аппарат, получивший название FNRS-1.

2. Штурм высоты

FNRS-1 — первый в истории стратостат, способный достигать с воздухоплавателями на борту верхних слоев атмосферы. Его название является аббревиатурой Бельгийского фонда национальных исследований (Fonds National de la Recherche Scientifique, FNRS), который поддержал строительство Пикаром стратостата.

Шар, поднимавший FNRS-1 в воздух, был традиционным для аэростатов. Это была наполняемая водородом оболочка диаметром 30 метров, имевшая объем в 14130 куб.м.

Гондола же была новым словом в воздухоплавании. Она была полностью герметичной. Изготовленная из алюминия, она представляла собой шар диаметром 2,1 метра, весивший 732 килограмма.

Оригинально была решена проблема терморегуляции внутри гондолы. Одна ее половина была покрашена в черный цвет, вторая — в белый. Поворачивая гондолу той или иной стороной к Солнцу, можно было добиваться ее нагревания либо охлаждения. Однако в первых полетах устройство поворота не срабатывало, из-за чего экипаж испытывал значительный дискомфорт. Воздух в гондоле или постоянно нагревался или же постоянно охлаждался. Учитывая, что на больших высотах температура опускается до минус сорока градусов и ниже, эти полеты представляли собой определенный риск для жизни.

Через год стратостат был готов. Первый полет был ориентировал не столько на достижение рекорда высоты полета, хоть он и был установлен, сколько для исследования свойств стратосферы — химического состава воздуха, а также интенсивности космического излучения. Для чего снаружи на гондолу были установлены научные приборы.

Первый полет, начавшийся на окраине города Аугсбурга, вместе с Пикаром совершил ассистент Пауль Кипфер. В процессе полета была достигнута высота 15 781 метр.

Первый полет стал испытанием не только стратостата, но и мужества воздухоплавателей. Из-за того, что веревка, стравливающая водород из шара, зацепилась за стропу, не удавалось открыть клапан. В связи с чем полет продолжительностью 17 часов 28 минут был практически неуправляемым. В половине десятого вечера стратостат приземлился на высоте около 2 500 метров на ледник Гургль в тирольских Альпах. Под утро воздухоплавателей обнаружил лыжный патруль, который помог Пикару и Кипферу добраться до близлежащей деревушки.

За 6 лет Пикар на постоянно совершенствовавшемся FNRS-1 совершил 27 полетов с разными членами экипажа. Максимальная высота, на которую смог подняться стратостат, превышала 23 тыс. метров.

3. «Принцип утюга»

В 1937 году Пикар, вдохновившись идеей погружения в пучины морские, начал разрабатывать принципиально новый тип подводного плавcредства, получившего название батискафа. Дело в том, что субмарины в надводном положении имеют «положительную» плавучесть, батискаф — всегда только «отрицательную». Подводная лодка погружается за счет того, что открываются клапаны вентиляции в балластных системах, воздух замещается забортной водой, и положительная плавучесть становится отрицательной. Для перемещения по вертикали рулями создается дифферент (наклон продольной оси относительно горизонтали), а воздух в балластных системах либо стравливается, давая место воде, либо расширяется, выдавливая воду наружу.

Батискаф же плавает по «принципу утюга». В надводном состоянии его удерживает находящийся над гондолой с экипажем громадный поплавок, заполненный бензином. Поплавок имеет и еще одну важную функцию: в подводном положении он стабилизирует батискаф по вертикали, предотвращая раскачивание и переворачивание. Когда из поплавка начинают медленно выпускать бензин, который замещается водой, батискаф начинает погружение. С этого момента у аппарата только один путь — вниз, на дно. При этом, естественно, возможно и перемещение в горизонтальном направлении при помощи приводимых в движение двигателем гребных винтов.

Для того чтобы подняться на поверхность, в батискафе предусмотрен металлический балласт, который может быть дробью, пластинками или болванками. Постепенно освобождаясь от «избыточного веса», аппарат поднимается. Металлический балласт удерживается электромагнитами, так что если с системой энергоснабжения что-то случается, то батискаф сразу, словно стартующий в небо аэростат, «взмывает» вверх.

До Огюста Пикара плавсредств такого типа не существовало.

4. Первый батискаф

С конструированием своего первого океанического детища, которое было названо FNRS-2, Пикар провозился до 1946 года, что было связано с бушевавшей в Европе мировой войной. FNRS-2, рассчитанный на экипаж из двух человек, весил 10 т. Емкость сравнительно компактного поплавка составляла 30 куб.м., а диаметр гондолы — 2,1 м. Расчетная глубина погружения составляла 4000 м.

Ввиду принципиальной новизны аппарата и опасения за прочность гондолы довольно долго испытания проводились без экипажа на борту. Вначале батискаф опустился на 25 м. А через год глубину погружения довели до 1380 м. Однако на этом все и завершилось: во время буксировки батискафа в штормовых условиях тросом был серьезно поврежден поплавок. Предстояло не только его отремонтировать, но и продолжить доработки по результатам испытаний. Однако Бельгийский национальный фонд научных исследований отказался от дальнейшего финансирования проекта.

И в 1950 году FNRS-2 передали французскому ВМФ. Французские инженеры в итоге добились, чтобы в 1954 году модернизированный батискаф, получивший новое имя FNRS-3, погрузился на 4176 м с экипажем на борту.

5. Непобиваемый рекорд

В 1952 году Огюст вместе с подросшим сыном Жаком Пикаром (1922 — 2008), успевшим поучиться в Женевском и Базельском университетах, приступил к созданию батискафа-рекордсмена Trieste. Аппарат был назван в честь итальянского города Триеста, на верфи которого он был построен в 1953 году. Столь короткие сроки разработки объяснялись тем, что «Триест» не имел принципиальных конструктивных отличий от FNRS-2. Разве что были увеличены габариты прототипа да усилена конструкция гондолы.

С 1953 по 1957 год Trieste, пилотом которого стал молодой Пикар, совершил несколько погружений в Средиземном море, достигнув глубины 3150 м. Причем в первых из них принимал участие и отец, которому тогда было уже 70 лет.

В 1958 году батискаф купил ВМФ США. После его доработки на заводе Круппа в Германии, где гондола была упрочнена высококачественной легированной сталью, Trieste обрел способность погружаться на глубину до 13 000 метров. Именно на этой конструкции и был установлен непобиваемый рекорд.

23 января 1960 года Trieste, пилотируемый Жаком Пикаром и лейтенантом ВМФ США Доном Уолшем, достиг самой глубокой точки океанского дна — бездны Челленджера, расположенной в Марианской впадине. Погружение продолжалось 4 часа 48 минут и завершилось на отметке 10911 метров относительно уровня моря. На этой страшной глубине, где чудовищное давление в 108,6 МПа (что более чем в 1100 раз больше нормального атмосферного) сплющивает все живое, исследователи сделали важнейшее океанологическое открытие: увидели, как мимо иллюминатора проплывают две 30-сантиметровые рыбки, похожие на камбалу. До этого считалось, что на глубинах, превышающих 6000 м, никакой жизни не существует.

Пробыв на дне около двадцати минут, Trieste начал подниматься наверх. Подъем занял 3 часа 15 минут. На поверхности врачи не зафиксировали каких бы то ни было отклонений от нормы состояния здоровья двух смельчаков.

Одним из практических результатов этого погружения, благотворно повлиявшим на экологическое будущее планеты, стал отказ ядерных держав от захоронения радиоактивных отходов на дне Марианской впадины. Дело в том, что Жак Пикар экспериментально опроверг бытовавшее в то время мнение о том, что на глубинах свыше 6000 метров не происходит восходящего перемещения водных масс.

Если сложить по вертикали максимальную высоту подъема стратостата и максимальную глубину погружения батискафа, сконструированных Огюстом Пикаром, то получится 34 километра!

6. Параметры рекордсмена

Trieste в его последнем, «чемпионском», варианте имел поплавок длиной 15 метров и объемом 85 куб.м. Толщина стенок поплавка, укрепленных внутри шпангоутами, составляла всего лишь 5 мм. Толщина стенок гондолы диаметром 2,16 метра равнялась 127 мм. Балласт из металлической дроби, которая порционно сбрасывалась электромагнитами для всплытия, обладал массой в 9 тонн. Имелся один иллюминатор для наблюдений, изготовленный из оргстекла, а также прожектор с кварцевой дуговой лампой.

Батискаф имел автономную систему регенерации воздуха, которая используется на космических аппаратах. При этом имелась возможность голосового общения с поверхностью при помощи гидроакустической системы связи.

В дальнейшем при помощи Trieste в Атлантическом океане безрезультатно пытались найти пропавшую субмарину Thresher, а также проводили обследование различных участков океанского дна. В 1963 году легендарный батискаф был разобран и помещен в Морском музее США в Вашингтоне.

Огюст Пикар не дожил до этого печального события. Годом раньше он умер в Лозанне. Гроб с его телом был накрыт швейцарским флагом, побывавшим на дне Марианской впадины.