В последнее время интерес к изучению Мирового океана неуклонно растет. Это вызвано как все расширяющимся освоением огромных биологических и сырьевых ресурсов океана, так и вновь возникающими научными и техническими проблемами, решение которых требует поисков новых методов океанологических исследований. До недавнего времени океанологические исследования в основном проводились только с поверхности океана. Это объяснялось, прежде всего, тем, что в прошлом именно такие работы имели наибольшее прикладное значение. Сегодня мы можем уже говорить об исследовании моря изнутри. Человек стал познавать природу океана, непосредственно проникая в его глубины.
История сохранила имена многих энтузиастов исследования глубин. В отдельных преданиях указывают на участие подводных погружениях Александра Македонского в 330 г до нашей эры, который спустился на морское дно в своеобразном водолазном колоколе. В записных книжках Леонардо да Винчи, датируемых примерно 1500 г имеется несколько набросков гипотетических дыхательных аппаратов, один из которых представляет собой даже водолазный костюм.
С помощью водолазного колокола в районе Балтийского моря следует упомянуть спасение в 1663 г свыше 50 орудий с затонувшего у Стокгольма шведского военного корабля “Ваза”. Работа в холодном Балтийском море с тогдашними примитивными средствами считалась большим достижением.
В дальнейшем водолазные колокола различных конструкций нашли широкое применение при спасательных работах и строительстве подводных сооружений.
Их используют и в настоящее время. Водолазные колокола положили начало всем видам водолазной аппаратуры, работающей на сжатом воздухе. От водолазного колокола развитие пошло по двум направлениям. Плотное закрытие водолазного колокола снизу и снабжение воздухом при нормальном атмосферном давлении привели к появлению батисферы. С другой стороны, путем увеличения подачи воздуха, чем достигается выравнивание давления с окружающим давлением воды, удалось перейти к водолазным аппаратам, обладающим большой маневренностью под водой. В 1717 г английский астроном Хэлли предложил дополнительное снабжение водолазного колокола воздухом из погружаемых на глубину воздушных резервуаров. Сам Хэлли спускался на глубину 17 м. Затем родилась идея - уменьшить водолазный колокол до небольшого шлема, к которому сверху подается воздух. Одним из первых такое устройство предложил в 1718 г русский изобретатель-самоучка Ефим Никонов. Его шлем представлял собой прочный деревянный, обтянутый кожей, бочонок со смотровым окном. Воздух в него подавался по кожаной трубе. Во второй половине ХУШ в для водолазного дела стали применять воздушный насос, это помогло усовершенствовать устройства для погружения в воду. В 1797 г на Одере под Врацлавом была испытана построенная Клингертом “водолазная машина”, а в 1819 г англичанин А.Зибе построил водолазный аппарат, состоящий из металлического шлема и прикрепленной к нему кожаной куртки с рукавами. В 1837 г Зибе окончательно отработал водолазный костюм, снабдив его привинчивающимся шлемом с дыхательным клапаном, который приводился в действие самим водолазом. Теперь костюм был цельным, а свинцовые башмаки и балласт обеспечивали достаточную устойчивость на дне. Зибе назвал этот водолазный костюм скафандром, таким образом, был создан прототип современного тяжелого водолазного снаряжения. Однако при всех достоинствах современного водолазного костюма ему присущи и серьезные недостатки: большой вес снаряжения и малая подвижность водолазов под водой, ненадежность шлангов подачи воздуха, большое сопротивление, оказываемое морскими течениями. Страшный враг водолазов - кессонная болезнь. Известно, что с увеличением глубины погружения увеличивается и количество воздуха, выдыхаемого водолазом за один вдох. Одновременно с этим увеличивается и растворимость воздуха в крови, при этом кислород быстро расходуется в организме, а азот быстро в нем накапливается в значительно больших количествах, чем может содержаться в крови и тканях - происходит перенасыщение организма азотом. Будучи под давлением воды азот никак не обнаруживает своего присутствия, но стоит водолазу быстро подняться на поверхность, как из крови начинает быстро выделяться растворенный в ней азот, образующий пузырьки воздуха, которые закупоривают кровеносные сосуды, что, может привести к разрыву мелких кровеносных сосудов, параличу конечностей или отдельных частей тела. Иногда наблюдается и смертельный исход. Избежать этого нежелательного явления позволяет декомпрессия - медленное поднятие водолаза на поверхность. Иногда этот процесс затягивается на несколько часов. Но вредное действие азота не ограничивается только кессонной болезнью. Уже начиная с глубины 30 - 50 м он действует как наркотик, и водолаз подвергается глубинному “опьянению”. Чтобы избежать его были предложены искусственные дыхательные смеси, лучшей из которых была та, где азот заменили инертным газом - гелием. Первые же погружения с применением гелиокислородных дыхательных смесей дали возможность достичь значительно больших глубин.
В дальнейшем на протяжении более чем 400-летней истории в Италии, Франции, Германии, Англии ,США и России предпринимались попытки изобрести водолазный скафандр, с которым можно было бы безопасно погружаться на глубину 50-100м. Первый пригодный для практического использования глубоководный водолазный скафандр был выпущен в Германии в 1923г и прошел успешные испытания на глубине 152м. В 1939 г советские водолазы Л. Кобзарь и П. Выгулярный спустились на невиданную глубину 157 м. В начале 1948 г водолазы И. Выскребенцев и Б. Иванов первыми в мире достигли 200 -метровой глубины., а в 1956 г тоже советские водолазы
Д. Лимбенс , В. Шалаев и В. Курочкин первыми покорили глубину 300 м.
Избавиться от громоздких водолазных костюмов и повысить маневренность водолазов позволил изобретенный в 1943 г знаменитым французским исследователем глубин Жаком Ив Кусто и французским инженером Эмилем Ганьяном подводный аппарат, получивший название акваланг, или “подводные легкие”. Он позволил, наконец , избавиться от шланга, сковывавшего водолаза в скафандре, и дал возможность человеку передвигаться под водой подобно рыбе.
Акваланг состоит из маски, двух баллонов со сжатым воздухом и резиновых ласт. Легкий резиновый гидрокостюм и резиновые сапоги дополняют снаряжение аквалангиста. Акваланг имеет устройство, автоматически выравнивающее давление вдыхаемого воздуха до уровня окружающей среды. Преимущества аквалангов очевидны: компактность, легкость применения, автономность. Опытные аквалангисты могут работать на глубинах до 100 м. В 1962 г двое канадцев Р. Бирх и Р. Хуткинс в аквалангах достигли глубины 143 м, дыша обычным сжатым воздухом. Однако, использовать для дыхания обычный сжатый воздух на глубине ниже 50 м опасно.
В 1956 г английский водолаз Д. Вуки сумел опуститься до 180 м , используя для дыхания гелиево-кислородную смесь. Пробыв 5 минут на этой глубине, он затем 12 часов поднимался наверх. Однако через очень короткое время рекорд Вуки был побит советскими водолазами- П. Константиновым, В. Хмеликом , П. Спаном, Н. Чертаном. Нашим водолазам удалось достичь глубины, значительно превышающей мировой рекорд англичан. Но уже тогда исследователи морских глубин видели перед собой новую цель - пользуясь гелиево-кислородной смесью, обеспечить длительное пребывание и работу человека на значительных глубинах.
В последнее время процесс усовершенствования дыхательной смеси связан с работами многих ученых. Швейцарец Ганс Келлер доказал, чтобы избегнуть гибели необходимо поддерживать в дыхательной смеси парциальное (долевое) давление кислорода, азота и углекислого газа на том же, что и при нормальном атмосферном давлении, уровне, независимо от меняющегося давления дополнительно подаваемого инертного газа. В качестве же инертного газа он предложил взять гелий или водород. Келлер рассчитал тысячи вариантов газовых смесей для различных глубин.. В 1960-1961 г.г. он несколько раз имитировал в специальной камере спуск последовательно до 150, 250, 300 и 400 м.
З декабря 1963 года им была проведена операция “Атлантис” у острова Санта-Каталина ( у Калифорнийского побережья США ). Вместе с Келлером в спуске принимал участие опытный аквалангист - английский журналист П. Смолл.
С помощью специальной пятитонной камеры “Атлантис”, в которую снизу поступала забортная вода, водолазы были доставлены на глубину 300 м. Здесь они оба должны были выйти из камеры и в течение 5 минут свободно плавать в воде. Но, достигнув запланированной глубины, Келлер обнаружил утечку дыхательной смеси из-за неисправности соединения. Сложилось катастрофическое положение. Смолл потерял сознание. Захлопнув крышку люка, Келлер тоже впал в беспамятство. Камеру стали стремительно поднимать, но как было установлено, она быстро теряла воздух. На глубине
60 м к терпящим бедствие нырнули два аквалангиста, но им не удалось найти неисправность. Из камеры продолжал выходить воздух. Наконец, удалось найти кончик ласта, который попал между корпусом и крышкой люка, через зазор между ними и выходил воздух. Неисправность была устранена, но при этом один из аквалангистов погиб. Атлантис подняли на поверхность, Келлер вскоре пришел в сознание, а П. Смолл скончался.
Келлер неоднократно заявлял, что граница свободного погружения человека в глубины океана лежит между 500 и 1000 м. По методу Келлера большую роль перед погружением играет длительное дыхание чистым кислородом , что позволяет насытить ткани организма кислородом и вывести почти весь азот и углекислый газ. В ходе же самого погружения осуществляется чередование смесей кислорода с инертными газами. Келлер пришел к выводу, что скорость растворения и выделения инертного газа зависит от его плотности: чем он легче, тем быстрее растворяется. Исходя из этого, он добился такого положения , что на каждом последующем этапе подъема водолаз дышит более тяжелой дыхательной смесью и наоборот. Последнее осуществляется путем точных расчетов с помощью ЭВМ.