O mezinárodní kosmické stanici ISS slyšel asi každý, ne každý ale ví, že má svůj protějšek pod hladinou moře. Několik kilometrů od floridského pobřeží spočívá na dně moře laboratoř Aquarius, v současnosti jediné trvalé lidské obydlí v mokrém živlu.
S kosmickou základnou nespojuje Aquarius jen snaha jejich obyvatel naučit se žít a pracovat v nepřátelském prostředí. V tomto roce podmořskou stanici na čas osídlí mimo jiné i pracovníci kosmické agentury NASA, kteří si tu budou ověřovat některé technologie pro vesmír.
Bouře z rybí perspektivy
Loňská sezóna hurikánů byla v USA tragicky bohatá. Trojice bouří známých pod jmény Rita, Katrina a Wilma způsobila nejen velké ztráty na životech a majetku, ale zasáhla také podmořskou stanici Aquarius umístěnou ve dvacetimetrové hloubce u pobřeží Floridy nedaleko Key Largo.
„Kdyby v té chvíli ve stanici někdo byl, naskytl by se mu unikátní pohled na bouři zespodu, pohled na desetimetrové vlny z hloubky dvaceti metrů,“ řekl manažer stanice Jim Buckley. „Nejhorší byla Rita, jejíž centrum procházelo právě těmito místy. Silné proudění stanici posunulo o několik metrů, zlomilo jednu z opěrných noh, na kterých stojí, a poškodilo další prvky její konstrukce.“
Několik týmů potápěčů US NAVY pak uvedlo Aquarius do provozuschopného stavu. Právě včas! Následoval totiž hurikán Wilma, který již stanice přečkala bez poškození.
Útěk před hurikány
Zdaleka ale nešlo o první setkání Aquaria s řáděním hurikánů. První působiště stanice po jejím dokončení v roce 1987 bylo u pobřeží Virgin Islands. To roku 1989 zasáhl hurikán Hugo a zcela zničil městečko St. Croix a ani Aquarius z řádění živlů nevyšel bez úhony.
Následujícího roku proto byla poškozená stanice vyzvednuta ze dna, dopravena do Severní Karolíny a pod vedením odborníků z University of North Carolina rekonstruována. Na Virgin Islands se už ale nevrátila.
V roce 1993 pak vědci laboratoř spustili na nové stanoviště u pobřeží Floridy v podmořské přírodní rezervaci Florida Keys National Marine Sanctuary. Další vyzdvižení a modernizaci Aquarius absolvoval až v letech 1997-98.
V prosinci loňského roku se pak na stanici uskutečnily dva dlouhodobé pobyty, při nichž čtyř- až šestičlenné posádky testovaly vybavení pro dlouhodobé hluboké ponory.
Letošní sezóna začala v březnu krátkým pětidenním pobytem, při kterém se posádka přípravuje na osmnáctidenní misi NASA NEEMO IX, další z expedic, při níž astronauti NASA hledají pod mořem nejlepší způsob, jak žít ve vesmíru. Testují se postupy používané při výstupech do volného prostoru, součásti vybavení kosmické stanice a lodí a ověřují se metodiky lékařských zákroků.
Podmořské obydlí ve větší hloubce a ve skutečném oceánu totiž nabízí mnohem věrnější možnosti simulace těžkých podmínek ve vesmíru, než běžně používané bazény.
Jak se bydlí pod vodou?
Stanice Aquarius je vlastně jakási podmořská obdoba kosmické kabiny. Má tvar rozměrného ležatého válce, v němž je několik oddělených „místností“. Nad vchodem, otevírajícím se ve spodu válce do moře, je jakési přízemí, úsek sloužící potápěčům jako sklad a šatna s potápěčským vybavením. Součástí je i sprcha. Odtud se vchází do pracovního modulu s laboratoří, počítači, stroji zajišťujícími ve stanici životní podmínky a s dalším technickým vybavením.
Největší prostor zabírá obytná část s lůžky, kuchyňkou (mikrovlnka, lednice…) a jídelním koutem. Velká okna zde umožňují výhled do okolí. Obě prostory je možné v případě poruchy hermeticky uzavřít a zásobovat vzduchem odděleně.
Celý obytný válec spočívá na těžké ocelové plošině, stojící na čtyřech hydraulicky nastavitelných dvoumetrových nohách naplněnými zátěží (v každé je 25 tun olova). Aquarius by tak měl odolat většině bouří, každoročně zuřících u floridského pobřeží.
Se srdcem na hladině…
Životně důležitou součástí podmořské laboratoře je hladinová bóje LBS (Life Support Buoy) o průměru 10 m. Ta nese kompresory, generátory elektrického proudu a také stanici pro příjem a vysílaní dat, od telemetrických signálů přes vysokorychlostní internet až po video v reálném čase. Díky tomu může stanici (na adrese www.uncw.edu/aquarius/thumb_cam.htm), alespoň očima webových kamer, navštívit každý.
Bóji s kabinou spojuje speciální kabel silný téměř 10 cm a dlouhý přes 40 metrů. V něm jsou vpleteny hadice pro stlačený vzduch, energetické a datové kabely. Data z Aquaria se pak prostřednictvím bóje předávají do šest kilometrů vzdáleného pobřežního velitelského střediska. Tam je kromě výpočetní techniky, laboratoří, dílen a náhradního vybavení také šestimístná dekompresní komora. Posloužila by v případě, kdyby posádka musela stanici v nouzi náhle opustit…
Krev jako nebezpečné šampaňské
Proč vlastně chtějí vědci, ale také těžaři, vojáci a další lidé, žít pod vodou dlouhou dobu? Nebylo by jednodušší, bezpečnější a levnější sestupovat za každým úkolem z hladinové lodi a pak se zas do jejího pohodlí vracet? Důvodem pro odpověď „nebylo“, je dekomprese.
S rostoucí hloubkou musí potápěč vzdorovat stále většímu tlaku vody. Aby nebyl rozdrcen, dýchá vzduch pod stejným tlakem, jaký panuje v okolním prostředí. Jenže jeho složkou je vedle životadárného kyslíku také dusík, který se v krvi rozpouští, ale nespotřebovává. Když potom člověk stoupá zase zpět k hladině, ve sníženém tlaku se začne plyn z krve vylučovat v podobě mnoha malých bublinek. Krev prostě zpění jako šampaňské po odzátkování láhve! Bublinky pak ucpou krevní řečiště, dochází k embolii, k ochrnutí a často i ke smrti. Z hlubiny se proto musí lidé navracet pomalu podle určitých pravidel, aby plyn stačil bezpečně přejít do vydechovaného vzduchu. Tyto tzv. dekompresní zastávky však při hlubokých ponorech trvají podstatně déle než sám pobyt na dně.
Nezbytný ale zrádný dusík
Dusík pod tlakem má však i jiné nežádoucí fyziologické účinky, způsobuje například dusíkovou narkózu, romanticky též nazývanou opojení hloubkou. Při ní má potápěč pocity podobné alkoholovému opojení. Příjemný stav ovšem vede ke ztrátě soudnosti, což v nepřátelském prostředí většinou končí smrtelnou nehodou.
Zrádný dusík přitom nejde z dýchací směsi jednoduše vyloučit, protože samotný kyslík je pod tlakem také jedovatý a už v hloubkách pod deset metrů jeho dýchání způsobuje křeče a smrt. Proto je nutné vždy dýchat směs, v níž nějaký plyn kyslík „ředí“.
Při hlubokých nebo dlouhých ponorech tak dusík ve vzduchu částečně nebo úplně nahrazují jiné netečné plyny, především hélium. To nezpůsobuje hloubkové opojení, a také se z krve snadněji uvolňuje, přesto ale neodstraňuje nutnost nepříjemné dekomprese.
Vědci ovšem již dříve zjistili, že nasycení tkání lidského těla plyny má svou hranici. Laicky řečeno: když jsme v hloubce týden (měsíc, rok…) stačí pak k bezpečnému vynoření stejné dekompresní zastávky, jako když tam jsme půl dne.
Z práce domů
Pokud by se tedy podařilo potápěčům vytvořit v hlubině suchý útulek pro pohodlný a bezpečný odpočinek, mohou tam nerušeně pracovat až do splnění úkolu a pak teprve podstoupit souhrnnou dekompresi.
Této metodě se říká saturační potápění. Představuje nemalé úspory času i prostředků (mimo jiné také drahého hélia) při náročných dlouhodobých operacích ve velkých hloubkách.
Jedním z možných provedení saturačního ponoru je právě podmořský dům, tedy těleso otevřené na spodní straně do vody. Dýchací směs tak neunikne a přitom je pod stejným tlakem jako okolní voda. Vlastně to není moc originální nápad, protože podobné potápěčské zvony si už miliony let staví malý sladkovodní pavouk vodouch stříbřitý.
Vězni potápěčského zvonu
Lidská podmořská obydlí (habitaty) jsou ale přece jen vybavena podstatně pohodlněji. Kromě přívodů vzduchu a energie z hladiny tu nechybí ani klimatizace a další zařízení.
Potápěči tedy mají v podmořském domě veškeré pohodlí, současně jsou ale i jeho vězni a hlídá je tlak! Mohou sice sestupovat do větších hloubek, pokud by však rychle zamířili vzhůru nebo dokonce až na hladinu, hrozí jim okamžitá smrt. Oplátkou za to ale žijí s podmořským světem v tak těsném kontaktu, jaký žádná jiná metoda potápění neumožňuje.
Pobyt v podmořském domě vždy končí až souhrnnou dekompresí. Například každá mise na stanici Aquarius je zakončena sedmnáctihodinovým řízeným snižováním tlaku, které se odehrává přímo v jejích pohodlných prostorách. Když se těla aquanautů zbaví dusíku, tlak je zase nakrátko zvýšen. Posádka pak otevře vstupní otvor, vklouzne do moře a pod dohledem dalších potápěčů vypluje na hladinu.
V jiných programech potápěči na dně přestupovali do malé dekompresní komory. Tu pak hladinová obsluha vytáhla na palubu lodi, zatímco tlak se snižoval podle dekompresního programu.
Stanice pro mokrý vesmír
Princip saturačního potápění je znám už dlouho, teprve v 60. letech minulého století se jej ale rozhodl v praxi využít známý francouzský oceánograf Jacques-Yves Cousteau. Jeho ambiciózní plán se jmenoval Précontinent, aby naznačil, že lidstvu otevírá další pevninu, rozlehlou oblast pevninského šelfu, kde se nachází obrovské nerostné bohatství. Program měl mít dlouhodobý charakter nikoliv nepodobný pronikání člověka do vesmíru.
V roce 1962 se uskutečnil první pokus programu, když potápěči Albert Falco a Claude Wesley strávili týden v desetimetrové hloubce nedaleko Marseille. Jejich válcovité obydlí neslo výstižné jméno Diogenes. Úspěšný pokus měl velký ohlas, a tak už následující rok vznikla na korálovém útesu Shab Roumi v Rudém moři malá podmořská vesnička Précontinent 2. Kromě hlavního obydlí s několika místnostmi nechyběl ani hangár pro miniponorku a menší obydlí, v němž potápěči dýchali směs kyslíku a hélia. Odtud pak mohli bezpečně pronikat do hloubek, které byly do té doby prakticky nedostupné.
Précontinent 3 se v roce 1964 vrátil opět do Středozemního moře k francouzskému pobřeží, kladl si však mnohem vyšší cíle. Rozměrný a dokonale vybavený habitat kulového tvaru, skutečná podmořská „orbitální stanice“, spočíval ve stometrové hloubce a potápěči v něm několik týdnů dýchali umělou atmosféru s vysokým podílem hélia.
Pokus byl zřetelně zaměřen na komerční využití, zejména na těžbu surovin z mořského dna. I Precontinent 3 byl úspěšný a Cousteau mluvil o dalších stanicích v hloubkách až několika kilometrů. Sponzoři však ztratili o finančně nákladné experimenty zájem a slavný Francouz se vrhl na natáčení úspěšných televizních seriálů o moři.
Pak se „potopily“ velmoci
Cousteauovy pokusy z povzdálí sledovaly obě soupeřící velmoci. V SSSR se uskutečnilo několik spíše skromných pokusů o následování, zato Američané se v 60. letech na bydlení pod vodou vrhli s plným nasazením. Stanice Sealab amerického námořnictva byla protějškem kosmických lodí i tím, že se na programu podílel astronaut Scott Carpenter. Na Sealabu ale bohužel také došlo ke smrtelné nehodě.
Po krátkodobých experimentech, dalším byla například kabina Tektite, přišel ve druhé polovině 60. let na řadu dlouhodobý program NURP (National Undersea Research Program), v jehož rámci byla postavena stanice Hydrolab. Na ní se v průběhu mnoha let postupně uskutečnily desítky misí, při nichž pod vodou bydlely a pracovaly stovky akvanautů. Současná stanice Aquarius je jejím přímým následníkem.
Francouzské a americké pokusy s bydlením pod vodou vzbudily v 60. letech minulého století obrovský zájem. Lidé v nich viděli jakousi obdobu tehdy probíhajícího úsilí o dosažení vesmíru. Kromě toho při těchto misích vznikla řada pozoruhodných filmů, přibližujících do té doby téměř neznámý podmořský svět.
Češi byli třetí
Málo se ovšem ví, že třetím národem, jehož příslušníci usilovali o konstrukci podmořských obydlí, byli roku 1964 Češi.
První zdejší projekt se jmenoval Xenie a byl pochopitelně mnohem skromnější, než Précontinent či Sealab. Spíš než „podmořský dům“ by se pro tento habitat hodilo označení „podmořský stan“. Nic to však nemění na skutečnosti, že její autor ing. Pavel Gross se úspěšně pustil do něčeho, co předtím dokázaly realizovat jen námořní supervelmoci.
Xenie byla zhotovená z plechu a měla tvar jakési válcové výseče. Bez vybavení a zátěže vážila pouhých 140 kilogramů. Vnitřní prostor nebyl o mnoho větší než trochu rozměrnější kus nábytku, 1300 litrů. Do domku se přímo z vody vstupovalo otvorem ve dně, takže vzduch nemohl uniknout. Okolní svět mohl obyvatel Xénie pozorovat také okénky v bočních stěnách, které současně sloužily jako účinný lék proti klaustrofobii.
Vzduch k dýchání, stejně jako elektrická energie přicházely v hadicích a kabelech z hladiny. Vedly sem také dráty pro dálkové sledování zdravotního stavu potápěče, především EKG.
Jak dopadla Xenie?
O projekt se začaly zajímat media i některé státní instituce a výzkumné ústavy. Díky tomu se podařilo navázat spolupráci se slovinským Ústavem pro výzkum moře a v létě roku 1965 zakotvit Xenii v šestimetrové hloubce u pobřeží slovinské Portorože.
Krátce nato se v obydlí usídlil i konstruktér Pavel Gross. Jeho úkoly byly jednoduché: měl sledovat funkčnost Xénie i jejích jednotlivých prvků, svůj zdravotní stav a reakce na dlouhodobý pobyt pod hladinou. Součástí programu byly i pravidelné návštěvy vodní říše.
Zpočátku šlo všechno dobře, druhý den pokusu se však nad pobřežím rozpoutala divoká bouře. Ohrozila dokonce dodávky proudu do kabiny a hrozilo, že vlny Xénii odtrhnou od kotev. Naštěstí však odolala a pokus mohl pokračovat. Závěrečná lékařská prohlídka ukázala, že náš akvanaut přečkal téměř tři dny v miniaturním podmořském stanu bez jakékoliv újmy.
Kabina pak prošla důkladnou rekonstrukcí, takže už byla nezávislá na hladině a umožňovala pobyt v mnohem větší hloubce. V roce 1967 se znovu vydala k Jadranu, kde měla být ukotvena ve 20 metrech. Nedostatek prostředků na stavbu a amatérské podmínky se však tentokrát projevily na funkci kabiny. Potápěči v ní strávili jen pár hodin a pak pokus předčasně ukončili.
Dnes je možné Xénii obdivovat za plotem zahrady pražského Národního technického muzea na Letné.
Mokrý Permon
To však nebyl jediný tuzemský projekt. V roce 1965 pobyl český potápěč Josef Mergl tři dny v kubánské podmořské kabině, umístěné pod hladinou u pláže Rincón de Guanabo.
Zdaleka nejvýznamnějším však byl překvapivě rozsáhlý a dlouhodobý program, který v té době realizovali ostravští nadšenci pod názvem Permon. Díky podpoře důlních a hutnických koncernů a jejich záchranářských organizací šlo o sérii stále náročnějších experimentů, které byly rozsahem i výsledky srovnatelné s mnoha profesionálními zahraničními programy.
První fáze Permonu spočívala v několika dlouhodobých pobytech potápěčů v přetlakové komoře a na dně bazénu ostravské plovárny. První skutečnou kabinu rozbila na jaře 1966 mořská bouře u pobřeží tehdejší Jugoslávie, další pokus se proto odehrál u nás.
V březnu 1967 strávil Vilém Kocián a Vladimír Geist téměř čtyři dny v desetimetrové hloubce zamrzlého lomu u Svobodných Heřmanic u Opavy. Šlo patrně o první dlouhodobý pobyt pod hladinou ve sladké vodě. V listopadu téhož roku se pokus opakoval , jenže v hloubce 25 metrů a trval sto hodin. Opět s plným úspěchem. Tým pak připravoval ještě mnohem ambicióznější kabinu, po vstupu cizích vojsk a následné normalizaci ale projekt Permon postupně odumřel…
Osídlíme někdy oceány?
Nebylo to ale jen nešťastnými politickými okolnostmi, zájem ochladl i v zahraničí. Ropné těžařské společnosti, které na experimenty zpočátku dávaly nejvíc peněz, brzy zjistily, že existují levnější možnosti, jak provozovat saturační ponory.
Dnes se pro práce v hlubokém moři používá systém přetlakových kabin a doprovodných lodí. Potápěči jsou v kabině spuštěni na dno, po skončení denního úkolu do ní zase nastoupí a uzavřou tlakový závěr. Teprve pak naviják kabinu vytáhne na palubu. Tam je připojena k větší odpočinkové kabině, opět natlakované příslušnou dýchací směsí, jako v pracovní hloubce. To se opakuje až do definitivního ukončení práce. Teprve pak je na palubě lodi provedena souhrnná dekomprese.
Právě Aquarius ale ukazuje, že podmořské domy nebyla jen slepá cesta vývoje, jak se občas tvrdí. Pro biologický výzkum, dlouhodobé testování podmořské techniky i pro kosmonautiku mají nezastupitelný význam. A možná, že jednou přijde i doba na uskutečnění Cousteauových snů o osídlení pevninského šelfu. Lidstvo pak osídlí vesmír i hlubiny oceánů.
Podmořská laboratoř Aquarius
(od roku 1987)
délka: 14 m
průměr: 3 m
hmotnost kabiny: 82 t
vnitřní objem: 54 krychlových m
posádka: max. 6 osob
hmotnost základové konstrukce: 182 t
hloubka: 20 m
výrobce: Victoria Machine Works
vlastník: National Oceanic and Atmospheric Administration
provozovatel: University of North Carolina at Wilmington
Nejvýznamější experimenty s bydlením pod vodou
projekt – stát – rok – hloubka – trvání –
Précontinent 1 (Diogenes) – Francie – 1962 – 10 m – 7 dní
Précontinent 2 – Francie – 1963 – 10 m – 30 dní
Précontinent 3 – Francie – 1964 – 100 m – 20 dní
Sealab 2 – USA – 1965 – 64 m – 30 dní
Hydrolab – USA – 1966 – téměř 200 pobytů
Aquarius – USA – od roku 1987 do současnosti
Češi a bydlení pod vodou
projekt – rok – místo – hloubka – trvání
Xenie 1 – 1965 – Jugoslávie – 10 m – 72 hod
Xenie 2 – 1968 – Jugoslávie – 20 m – přečasně ukončeno
Caribe – 1966 – Kuba – 15 m – 72 hod
Permon 1 – 1966 – přípravná fáze
Permon 2 – 1966 – havárie kabiny
Permon 3 – 1967 – Svobodné Heřmanice – 10 m – 80 hod
Permon 4 – 1967 – Svobodné Heřmanice 25 m – 100 hod
