Для ориентации в пространстве оба аппарата снабжены эхолотами, гидролокаторами и гидроакустической системой, позволяющей определять координаты аппарата по спутниковой навигации.
В комплекс оборудования входят два манипулятора — высокоподвижный и малоподвижный. Высокоподвижный манипулятор имеет шесть степеней свободы и копирует движение человеческой руки. Гидронавты с его помощью поднимают и складывают в специальный бункер пробы грунта, а с помощью прикрепленного к нему сачка захватывают образцы флоры и фауны. Малоподвижный, но мощный манипулятор может быть использован для установки на нем бурильного устройства для взятия проб твердого грунта или для подъема предметов массой до 100 кг.
С помощью «Пайсисов» проведен широкий комплекс океанологических исследований и получен большой объем научных данных в области морской геологии, биологии, гидрофизики и т. д. Изучение рифтовых зон озера Байкал, Красного моря, хребта Рейкьянес и Аденского залива позволило установить закономерности развития океанических рифтов.
Особенно интересны работы аппаратов «Пайсис» на озере Байкал [46]. Здесь они погружались на дно озера — 1620 м. Это глубочайшее пресноводное озеро возникло 20–25 миллионов лет назад в результате разломов земной коры. Обычно озера не живут дольше пятидесяти тысяч лет. Накопление за миллионы лет рыхлых отложений не ведет к обмелению Байкала, коренное дно его постепенно опускается, — разлом не стареет. Обычно это происходит только в океанах.
«Хороша байкальская вода, но нам она принесла много хлопот», — рассказывает командир одного из «Пайсисов», известный ученый и гидронавт Александр Подражанский. — «Пайсис» рассчитан на эксплуатацию в океане, в «тяжелой», соленой воде, поэтому имеет дефицит плавучести около.400 кг. Этот дефицит удалось ликвидировать, только максимально облегчив ПА. Пришлось снять часть тяжелого оборудования и некоторые приборы. Но и после этого оказалось, что погружение ПА в байкальской воде должно проходить с минимальным приемом водяного балласта. Его величину приходилось подбирать интуитивно, так как она составляла немногие килограммы. Приходилось даже учитывать массу тела членов экипажа. К «тяжелому» исследователю добавляли двух «легких» гидронавтов.
Только за один сезон аппараты «Пайсис» совершили на Байкале 43 погружения, проработав под водой в общей сложности более десяти суток.
Подводные аппараты «Мир» (рис. 60) — самые глубоководные ПА в России. Только один процент площади океанского дна недоступен им. Получив хорошие результаты в работе с подводными аппаратами «Пайсис», ученые Института океанологии РАН решили заказать за рубежом еще один ПА. По экономическим соображениям была выбрана финская фирма «Ра-умала-Репола».
За дело взялись уже известные нам два профессора института И.Михальцев и А. Сагалевич. Их не смутило то, что эта фирма еще не построила ни одного ПА. Видимо, и фирму заинтересовала возможность попробовать себя в новом деле, используя богатый опыт эксплуатации подводной техники в России. Год ушел на разработку совместного проекта и технической документации, полтора года — на изготовление узлов и сборку. Работы были достаточно сложны, пришлось привлечь еще около 30 фирм — контрагентов. В ходе работ благодаря ряду технических идей удалось в объеме выделенного финансирования, вместо одного аппарата, построить два — «Мир-1» и «Мир-2». После всесторонних испытаний в 1987 г. эти ПА были приняты в эксплуатацию, и на сегодняшний день это самые глубоководные и самые эксплуатируемые ПА в России [37].
Рабочая глубина погружения аппарата «Мир» 6000 м, масса 18,6 т. Обитаемый прочный корпус и три балластные цистерны имеют сферическую форму и изготовлены из высоколегированной стали методом литья без применения сварки. Обтекаемый легкий корпус из пластика закрывает все механизмы и устройства. По внешнему виду аппарата становится ясно, что в его разработке участвовали не только судостроители, но и авиационщики. Вряд ли оправданы для достаточно тихоходного глубоководного ПА столь зализанные формы, стабилизатор на корме, торчащие по бокам двигатели, не прикрытые даже защитными дугами. Но пусть это останется на совести конструкторов. Аппараты «Мир» получились очень интересными, лаконичными. Длина 7,8 м, ширина 3,8 м, высота 3,4 м. Экипаж состоит из трех человек. Хорошее энергообеспечение — около 100 кВт-ч — позволяет этим ПА много перемещаться и работать манипуляторами с семью степенями свободы, которых по два у каждого аппарата. Их эффективность достигается применением силовой обратной связи с микропроцессорным управлением.
По жизнеобеспечению аппараты «Мир» могут находиться под водой до 3 суток, рабочая реальная работа возможна до 10 ч. На них применена водяная система балластировки, позволяющая аппаратам уверенно маневрировать по вертикали. Такое решение, обычное для мелководных ПА, в данном случае потребовало разработки специального гидронасоса, развивающего давление до 700–720 атм.
На борту предусмотрены все виды океанологических измерений. Некоторые пробозаборники и датчики могут выноситься в сторону от аппарата. Все данные, включая информацию о ходе погружения, записываются в бортовой компьютер и на видеокассету. Фото- и видеоаппаратура, установленная как в носу, так и в корме ПА, и мощные светильники позволяют проводить съемку с высокой разрешающей способностью.
Ориентация ПА «Мир» осуществляется хорошо отработанным океанологами методом — установкой донных маяков с привязкой их к спутниковой системе определения координат. Разработана и новая для таких глубин система спасения — аварийный буй с тросиком длиной 7,5 км. Судно-спасатель, используя этот тросик как направляющий, может завести на ПА подъемный трос с автоматическим захватом. Для спуска и подъема аппаратов «Мир» приспособлен мощный гидравлический кран на 22 т.
Более 20-ти рейсов в океан совершили ученые на подводных аппаратах «Мир» и осуществили около 500 погружений. Одной из самых интересных работ было обследование «черных курильщиков» в районе Восточно-Тихоокеанского поднятия. Это выделение из дна океана термальных вод с растворенными в них газами и сульфидами металлов. Около источников термальных вод образуются причудливые отложения, похожие на термитники. А вокруг кипит жизнь. Жизнь необычная, использующая не солнце и кислород, а газы и вещества, выделяемые «курильщиками». Странно выглядит почти безжизненное дно океана с пятнами бурной жизни вокруг вырывающегося из недр земли кипятка. Именно здесь, вокруг «курильщиков», учеными обнаружен и описан новый тип животных. Гидронавты засняли на пленку «черные курильщики», взяли пробы отложений вокруг них, выдвижными датчиками измерили температуру в самих курильщиках и отобрали пробы воды. Эти данные помогут уточнить классические теории строения земной коры, динамику происходящих в ней процессов.
Но самой ответственной явилась для аппаратов «Мир» не научная работа. Седьмого апреля 1989 г. в Норвежском море погибла одна из лучших отечественных атомных подводных лодок, «Комсомолец», унеся в пучину тела многих подводников. В кратчайший срок, готовившееся к работе в Центральной Атлантике научно-исследовательское судно «Академик Мстислав Келдыш» с ПА на борту прибыло в район трагедии [5, 21]. Под воду пошли И. Михальцев, А. Сагалевич и Д. Васильев. Одиннадцать часов работы на глубине 1700 м не дали результатов. Почти нулевая видимость и сильное течение не позволили гидронавтам найти лодку. Но уже во втором спуске гидронавты Е. Черняев, М. Фалин и Н. Шаков ее нашли. Они тщательно обследовали затонувший корабль, сфотографировали видимые повреждения легкого корпуса, взяли пробы воды, провели необходимые измерения. Все материалы были переданы специалистам, которые занимались выяснением обстоятельств и причин гибели атомохода. Радиационная обстановка в непосредственной близости от лодки не превышала общего фона. Никаких аномальных явлений не было обнаружено. Однако специалистов беспокоили открывшиеся от ударов крышки торпедных аппаратов и разрушения в носовой части корпуса, поэтому на следующий год были изготовлены специальные крышки, которые с помощью манипуляторов были установлены на отверстия торпедных аппаратов. С тех пор аппараты «Мир» периодически опускаются к «Комсомольцу», берут пробы воды и оценивают состояние лодки. Осенью 1995 г. с помощью специальных пластырей аппаратами «Мир» были загерметизированы повреждения корпуса в носовой части, был прекращен водообмен между лодкой и окружающей средой.
