Bez potápění si letní dovolenou u moře už řada lidí nedovede ani představit. Moderní potápěčská výbava vypadá jako výkřik novodobé techniky, přesto za sebou má vývoj trvající několik tisíciletí.

Není divu: poklady podmořského světa lákaly tak silně, že ani nebezpečí, ani technické problémy nedokázaly konstruktéry všech dob odradit od pokusů proniknout do této podivuhodné říše.

Záhada asyrských reliéfů
Před více než sedmadvaceti stoletími vyzdobil neznámý umělec stěny asyrského královského paláce podivnými reliéfy. Zobrazují vojsko, které překonává řeku plnou ryb a dalších vodních tvorů. A mezi nimi tu plavou muži, kteří mají na těle upevněné jakési vaky, z nichž vedou hadice do jejich úst.
Někteří vědci se logicky domnívají, že se jedná o vyobrazení potápěče dýchajícího z měchu, sešitého ze zvířecích kůží. Skeptikové však tvrdí, že měch pouze nadnášel vojáky při přeplouvání řeky. Dokazují to tím, že vak této velikosti by stačil jen na pár nádechů a nijak významně by pobyt pod vodou neprodloužil. Naopak by potápěči ztěžoval život, protože by vyžadoval kompenzaci svého vztlaku nemalou zátěží.
Má to však několik háčků. Především jsou vaky upevněny na břiše plavců, takže by je bez zátěže asi rychle obrátily do polohy, v jaké si libují zdechlé ryby, nikoliv však živý plavec. Kromě toho tu je hadice vedoucí do úst. Vysvětlení, že tak jen plavci zuby ucpávali otvor v měchu, je značným podceněním inteligence starých Asyřanů. Přitom nejde o žádný výjimečný artefakt, takových vyobrazení je známo několik.

Astronaut nebo potápěč?
Podivné náznaky o existenci překvapivě výkonných potápěčů z doby před počátkem našeho letopočtu však pocházejí i odjinud. Například peruánská váza,  pocházející přibližně z druhého století př. n. l., znázorňuje potápěče s docela moderními potápěčskými brýlemi. Není ostatně vyloučeno, že mnohé z figur s podivnými maskami či brýlemi, které přívrženci Ericha von Dänikena považují za astronauty z jiných světů, mohou být ve skutečnosti právě potápěči.
Zajímavé jsou z tohoto hlediska mlhavé starověké zprávy o jakési bylině, která člověku umožňovala podstatně prodloužit pobyt pod hladinou. Dnes si lze jen ztěží představit, jak to fungovalo. Možná nakrátko pozměnila lidský metabolismus tak, že organismus lépe hospodařil s kyslíkem v krvi (jako je tomu u velryb a delfínů). Není ale vyloučeno, že jen trochu intenzivněji dělala to co všechny rostliny, zachycovala vydechovaný oxid uhličitý a vylučovala kyslík. Pak by bylo i logické její umístění v měchu, obdobě dýchacího vaku moderních přístrojů s uzavřeným okruhem. Potíž je ovšem v tom, že rostliny k asimilaci potřebují světlo…
To už jsme ale příliš daleko na poli dohadů. Otázka starověkých potápěčů je však jednou ze zajímavých a při tom neprávem opomíjených záhad minulosti.

Diverzní jednotka z antiky
Roku 414 př. n. l. dorazilo athénské válečné loďstvo k Sicílii s cílem dobýt tamní metropoli Syrakusy. Mocné přístavní město bylo už dlouho trnem v oku řecké mocnosti číslo jedna, která chtěla rozšířit svou vládu i na východní Středomoří. Ale ani Syrakusy neměly v úmyslu prodat svou kůži lacino.
Síla Atéňanů spočívala v námořní flotile a syrakuští velitelé věděli, že se lodě nesmí dostat do jejich přístavu. Mezi obrannými opatřeními proto byly i husté řady zahrocených trámů, zatlučených hluboko do dna. Skryté pod hladinou měly prorazit trup každé lodi blížící se do přístavu.
Aténské triéry (lodě se třemi řadami vesel nad sebou) však do přístavu vpluly bez nejmenších problémů. Už předtím totiž potápěči kůly a trámy pod vodou přepilovali, přivázali na dlouhá lana a z lodí vytáhli. Zprávu o tomto neuvěřitelném výkonu zanechal ve svém díle muž nad jiné důvěryhodný, slavný antický historik Thukidides.

Jak prodloužit pobyt pod vodou?
Bez nadechnutí však netrénovaný člověk nevydrží pod vodou déle než dvě minuty – schválně si to zkuste. Dnešní rekordy se sice už blíží k deseti minutám, což je srovnatelné třeba s výdrží některých mořských savců. To se ovšem podaří jen naprosto zdravým a velice trénovaným jedincům výhradně v ideálních podmínkách, za naprosté nehybnosti, na mělčině a v optimálně teplé vodě.
Jenže potápěči athénského loďstva museli svůj výkon podat za naprosto odlišných okolností. Bylo třeba doplavat určitou vzdálenost, potopit se a ve stresu pod hrozbou nepřátelského odhalení přeřezávat desítky, ne-li stovky silných kmenů. Přitom na hladině hrozily šípy lučištníků rozmístěných na hradbách. Bylo možné něco takového vykonat bez jakéhokoliv pomocného zařízení?
Z jiných pramenů víme, že někteří řečtí potápěči dokázali pod vodou vydržet až čtvrt hodiny. Znám je rovněž fantastický popis podmořské expedice Alexandra Velikého v jakémsi skleněném sudu. Zde sice nejspíš šlo o básnickou nadsázku,  navíc pocházející až z pozdější doby. Aristoteles (384 až 322 př. n. l.) se však ve svých spisech zcela střízlivě a věcně zmiňuje o jakémsi technickém zařízení, které dovolovalo pobyt pod vodou významně prodloužit. Dnes se má za to, že šlo o primitivní potápěčský zvon, či spíše převrácenou a na okrajích zatíženou nádobu, z níž potápěč v hloubce dýchal. Pomůcka patrně pochází od antických lovců mořských hub. Ti ale neměli moc důvodů tajemství dlouhého pobytu pod vodou šířit dál, a tak jejich vynález později nejspíš upadl v zapomnění.

Čas potápěčských zvonů
Přesvědčivě jsou potápěčské zvony doloženy až ze středověku. Princip potápěčského zvonu je prostý a geniální zároveň. Když převrátíme nějakou nádobu dnem nahoru a potopíme ji do vody, vzduch z ní neuteče. Naopak, přizpůsobí se tlaku okolní vody a přitom posádce uvnitř zůstane možnost provádět pod zvonem práce na dně. Tak se postupně objevilo mnoho konstrukcí, od velkých zvonů až po úplně malé, pro jediného potápěče, který měl navíc spodní část těla stále ve vodě. Kdo má sklony ke klaustrofobii, ať si to raději nepředstavuje.
I tak ale byl potápěčský zvon výkonné a účinné zařízení, které dodnes využívají hledači podmořských pokladů. Například velkou část nákladu španělské Stříbrné flotily, která se potopila s kořistí z Nového světa, zachránil už v 17. století britský dobrodruh William Phips pomocí zvonů. Také část výstroje švédské válečné lodi Vasa z časů třicetileté války se takto podařilo vyzvednout krátce po katastrofě.

Hvězdář pod hladinou
Z té doby jsou rovněž známy pokusy sestrojit skutečný skafandr (včetně kreseb od Leonarda da Vinci). Většina vynálezců se však mylně domnívala, že na dně půjde dýchat, když si potápěč vezme do úst hadici končící nad hladinou. Ve skutečnosti to ale je smrtelný omyl! Tlak vody totiž nedovolí člověku naplnit plíce už pouhý metr pod hladinou.
A tak realisté raději dál zdokonalovali zvony. Z roku 1664 například pochází kresba „mobilního“ zvonu, který má potápěč připevněný na ramena, takže s ním může chodit po dně.
Od zkoumání vesmíru si pod vodu odskočil také slavný britský hvězdář Edmund Halley (1656 – 1742), ano, to je ten, co objevil Halleyovu kometu. Odstranil velký problém zvonů, spočívající v tom, že vzduch uvnitř se brzy vydýchal (tím spíš, že bývalo zvykem v nich svítit svíčkami). Halley navrhl, aby se čerstvý vzduch dolů spouštěl v menších zvonech, v podstatě překlopených a zatížených sudech.
Jeho následovníci později vymysleli dodávku vzduchu hadicí pomocí pump. Hadice byla opatřena zpětným ventilem, který nedovolil vzduchu uniknout ani v případě jejího přetržení nebo poruchy pumpy.

Trnitá cesta ke skafandru
Zvon ovšem poskytoval jen omezenou pohyblivost, a tak neustávaly snahy o zkonstruování skutečného potápěčského skafandru. Inspirace zvonem byla více než zřetelná – kdyby měl člověk jen malý zvon na hlavě, do něhož by se dodával vzduch od pump hadicí, byl by značné pohyblivější. Aniž by si to tehdejší vynálezci uvědomovali, řešili tak zásadní problém potápění. Otevřená hladina na spodu zvonu totiž nahrazovala automatiku dodávající vzduch pod stejným tlakem, jaký měla okolní voda.
Konstrukcí na tomto principu vzniklo v 18. století hodně. Mezi nejznámější patří jakýsi ponorný sud Johna Lethbridge z roku 1715, z něhož potápěči vyčnívaly ruce utěsněné gumovými manžetami. Konstruktér tvrdil, že s ním dosáhl hloubky dvaceti metrů, pro malou zásobu vzduchu uvnitř se však musel často vynořovat. Velmi propracovaný byl skafandr Karla Heinricha Klingerta z roku 1797. U něj již potápěč dostával vzduch hadicí pod tlakem od pumpy na hladině, ruce, nohy a velkou část těla však měl ve vodě. Přebytečný vzduch jednoduše unikal pod spodním okrajem přilby. Podobných více či méně úspěšných návrhů bylo v té době mnoho, například pitoreskní potápěčský oblek Triton Friedricha von Drieberga z roku 1808 myslel dokonce i na zvláštní hadičku se vzduchem pro svíčku zavřenou v jakési plechovce. Žádné z těchto zařízení se v praxi neujalo.

Nesmí se klopýtat!
„Osobní potápěčský zvon“ zaujal i britského vynálezce německého původu Augusta Siebeho. Ten se původně zabýval spíše výrobou a zdokonalováním zbraní a průmyslových strojů, později však zcela propadl potápěčské technice. V roce 1819 navrhl skafandr, který se sice v principu podobal Klingertovu zařízení, byl však podstatně jednodušší a použitelnější v praxi. Šlo o měděnou přilbu s několika skleněnými okénky, která byla pomocí náplecníku připevněná k vestě z pogumovaného plátna s dlouhými rukávy. Na spodu vesty bylo několik závaží.
Přebytečný a vydýchaný vzduch i v tomto případě ucházel pod spodním okrajem obleku, opět tedy šlo vlastně jen o jakýsi potápěčský zvon. To mělo jednu velmi nepříjemnou vadu, potápěč se mohl pohybovat pouze vzpřímeně. Stačilo, aby zakopl a s největší pravděpodobností to bylo jeho poslední klopýtnutí – doslova a do písmene.

Vynález pro půldruhého století
Siebe však nebyl jen vynálezce, ale narozdíl od jeho předchůdců mu nechyběl ani obchodní talent. Podařilo se mu dodat své skafandry potápěčům, kteří měli vytěžit a odstranit vrak lodi HMS Royal George potopené roku 1782 nedaleko britského přístavu Spithead, kde celá desetiletí překážela lodní dopravě. Vrak se pak stal jakýmsi zkušebním polygonem, na němž si Siebe ověřoval nejrůznější vylepšení svých vynálezů.
Výsledkem byl klasický potápěčský skafandr, který si Siebe nechal patentovat roku 1837. Jako všechny geniální vynálezy i tento byl jednoduchý. Stačilo původně otevřený oblek doplnit do uzavřené kombinézy kryjící i končetiny a přetlakovým ventilem na přilbě. Vzduch tedy již neunikal pod spodním okrajem a potápěč se mohl bez nebezpečí naklánět a zakopávat dle libosti. Aby se udržel na dně, byl skafandr doplněn těžkými kovovými botami. Vzduch se opět dodával hadicí od pump na hladině.
V roce 1840 už pracovali potápěči na vraku Royal George ve vylepšeném uzavřeném obleku a dokázali věci, které do té doby vypadaly jako nemožné. Siebeho skafandr se pak v prakticky nezměněné podobě používal více než půldruhého století a leckde v rozvojovém světě je k vidění dodnes. A to i navzdory skutečnosti, že už v době jeho vzniku existovaly pokročilejší konstrukce nezávislé na přívodu vzduchu hadicemi od hladiny.

S geniální jednoduchostí…
Dlouhá hadice vedoucí k hladině ovšem i nadále představovala značné bezpečnostní riziko. Myšlenka nosit si zásobu stlačeného vzduchu v kovovém válci na zádech se nabízela sama. Chtělo to ale vyřešit jeden zásadní problém, s plynem už se nesmělo tak marnotratně plýtvat, jako dosud ve zvonech a skafandrech.
V dubnu 1865 důlní inženýr Benoit Rouquayrol a námořní důstojník Auguste Denayrouze podali patentovou přihlášku na dýchací přístroj Aérophore, který problém vyřešil s geniální jednoduchostí. Od tlakové hadice na zádech byl vzduch veden k jednoduchému ventilu spojenému s pružnou membránou. Na její jedné straně byla voda, na druhé dýchaný vzduch. Pokud jeho tlak oproti tlaku vodního sloupce příliš poklesl, výchylka membrány otevřela ventil a vzduch se doplnil. Jinými slovy, zařízení dodávalo plyn pouze tehdy, když se potápěč opravdu nadechoval. Vydechovaný vzduch pak jiný ventil vypouštěl do vody.
Ve skutečnosti se Aérophore rodil postupně, definitivní podobě předcházelo několik dílčích patentů, z nichž některé podal Rouquayrol samostatně. Za konečnou podobu se ale považuje verze ze spisu opatřeného datem 11. únor 1865. Toho roku jej také začala ve velkém vyrábět Hansovní společnost pro výrobu přístrojů L. von Bremen v Kielu.

Dýchací přístroj kapitána Nema
Snad žádný opravdu přelomový vynález se ve své době nedočkal ihned pochopení,  Aérophore ale představuje jednu z nemnoha výjimek. Brzy se rozšířil v námořnictvu Francie i dalších zemí, stejně jako v civilním použití. Existoval ve dvou verzích: pod vodu a pro nedýchatelná plynná prostředí, především pro důlní záchranné práce.
Zjistit, jak Aérophore vypadal, není ani po 140 letech žádný problém, stačí sáhnout do kterékoliv lepší klukovské knihovny. Jeho detailní popis a několik přesných vyobrazení totiž obsahuje slavný román Julese Verna 20 000 mil pod mořem, v němž ho používal podivínský kapitán Nemo a jeho posádka z ponorky Nautilus. Ilustrátoři Vernova díla věrně zachytili charakteristické tvary: spodní vodorovný válec, který byl vlastní tlakovou nádobou, obsahující zásobu vzduchu a na něm nasazený krátký svislý válec s regulační automatikou.

Několik přístrojů i v Čechách
Ve své době ale vynálezci narazili na jeden závažný problém. Tehdejší technika ještě nedokázala vyrobit tlakové nádoby na tak vysoké tlaky, jako je tomu dnes. Zatímco současné potápěčské přístroje jsou stavěné na tlaky 20 až 30 MPa, Royquayrol a Denayrouze se museli spokojit jen s asi 5 až 6 MPa. Válec Aérophore tedy obsahoval zásobu vzduchu na několik málo minut (podle hloubky ponoření), proto se ani tento přístroj neobešel bez zásobování hadicí od hladiny. V případě potřeby se ovšem potápěč mohl odpojit. A pokud došlo k zachycení, nebo poškození hadice, pak vzduch ve válci znamenal cennou bezpečnostní pojistku. I proto se přístroj později stále více uplatňoval spíš v důlním záchranářství, kde při dýchání v atmosférickém tlaku není spotřeba tak velká.
Není bez zajímavosti, že Aérophore se uplatnil i na našem území. Pár kusů dovezla ještě začátkem 20. století i C. a k. poříční správa Štěchovice – Mělník. Doloženo je také používání v dolech na Ostravsku, Mostecku a Kladensku. O to podivnější je, že jen o pár desetiletí později musel být vlastně vynalezen znovu.

Kyslík je pod tlakem jedovatý!
Siebeho hadicový skafandr vedl i na přelomu 19. a 20. století, přesto to řadu konstruktérů nezviklalo ve snaze vymyslet něco, co nepotřebuje hadice. Jako nadějný se jevil především dýchací přístroj, který místo vzduchu používal čistý kyslík. Pracoval v uzavřeném okruhu, kdy potápěč vdechoval čistý kyslík, z vydechované směsi odstranila patrona s chemikálií oxid uhličitý, z tlakové láhve se doplnil kyslík – a tak pořád dokola. Díky tomu byl přístroj provozně úsporný a měl malé rozměry. Kromě toho nevypouštěl žádné bubliny, což ocenili zejména vojáci.
Zásadní nevýhodou ovšem byla skutečnost, že čistý kyslík je pod tlakem jedovatý. Už v hloubkách pod deset metrů se dostavovaly smyslové poruchy, křeče, bezvědomí a hlouběji i smrt. Kyslíkové přístroje se proto používaly především v atmosférickém tlaku, při záchranných pracích v dolech, v hasičských jednotkách a pro podobné účely.
Přesto nechyběly ani snahy o využití pod vodou a roku 1911 uvedla německá firma Dräger na trh soupravu umožňující únik z havarovaných ponorek. Dräger se také pokoušel spojit výhody kyslíkového a vzduchového přístroje v soupravách, které v uzavřeném okruhu používaly uměle namixovanou směs kyslíku a dusíku.

Skafandry v Macoše
Takové skafandry se počátkem 20. století uplatnily i na našem území při výzkumu Moravského krasu. Brněnský Němec Günther Nouackh se roku 1912 ponořil do zatopené chodby v moravské jeskyni Býčí skála v obleku, který nebyl zásobován hadicemi z hladiny, ale z plochých tlakových lahví, které si potápěč nesl sebou. Místo vzduchu obsahovaly směs 45 procent kyslíku a 55 procent vzduchu. Díky tomu bylo možné bez nebezpečí nepříznivých fyziologických účinků sestoupit až do hloubky 30 metrů. Při potápění v jeskyních vyhovovalo i to, že plyny nebyly vedeny vnějškem v hadicích, ale zvláštními kanály v obleku a v přírubě helmy.
Na potápěčské skafandry v Moravském krasu znovu došlo ve 20. a 30. letech minulého století, kdy výzkumná skupina vedená profesorem Karlem Absolonem hledala cesty, kudy odtéká podzemní řeka Punkva z propasti Macocha. Absolon nejdříve zaměstnal vysloužilého potápěče c. a k. námořnictva Emila Buršíka, později se zaškolil jeho dlouholetý přítel, dobrodruh a sportovec T. K. Divíšek. Při výběru potápěčského zařízení zvolil Absolon skafandr firmy Dräger. Sám jej ve svých pamětech popsal takto:
„Tento skafandr je volně nositelný bez vzduchopřívodných hadic a zásobuje sám potápěče vzduchem. Pozůstává z aparátu na zádech ve formě torby. V helmici a obleku cirkulující vzduch se od vydechovaných sekretů čistí a přídavkem kyslíku zčerstvuje… Otevřením jistého ventilu se aparát uvede v činnost, pracuje dvě až tři hodiny podle výcviku potápěče a podle množství kyseliny uhličité, kterou vydechuje. Na prsou nese potápěč místo obvyklého ocelového zatížení závaží, jež pozůstává z ocelových lahví se stlačeným vzduchem. Chce-li potápěč bez zevní pomoci dosáhnout povrchu, otevře ventil tohoto závaží. Nyní proudí vzduch do jeho obleku, jež mu dodává potřebný vznášecí pohyb. V helmici nachází se jistě fungující telefon. Telefonní kabel je tak silný, že i s jeho pomocí může být potápěč vytažen – kabel je totiž umístěn v záchranném lanu.“
Potápěči v těžkých skafandrech ale tajemství moravských podzemních vod nerozluštili. Nejen v krasu se ukázalo, že tento druh potápění se sice dobře hodí pro některé práce na dně, ne však pro výzkum.

Playboyové z Riviéry
Po první světové válce vznikla na francouzské Riviéře zvláštní móda. Mladí playboyové si pořídili plavecké brýle (tehdy známé jako pomůcka japonských lovců perel), svorku na nos a kopí, a napichovali pod vodou důvěřivé ryby. Brýle jsou nepostradatelné, protože bez nich, kvůli odlišnému lomu světla ve vodě a ve vzduchu, člověk pod vodou vidí rozmazaně. Pomoc je přitom jednoduchá, stačí mezi vodu a oko vložit vrstvu vzduchu. Pak sice předměty vidíme zdánlivě o třetinu blíž (o třetinu větší) než jsme zvyklí, ale zato dokonale ostře.
Problém vidění pod vodou zřejmě trápil lidi už velmi dávno, protože první popis předchůdce dnešních masek pochází již z 14. století. Tehdy popsal arabský cestovatel a geograf Ibn Batuta v Perském zálivu lovce perel, kteří při potápění používali zvláštní brýle. Jejich zorníky byly z želvoviny vybroušené do tak tenkých destiček, že nahradily sklo.
Brýle se dvěma oddělenými zorníky (obdoba dnešních plaveckých brýlí) však často vedly k tomu, že se každé oko dívalo trochu jinam, protože rovina skel nebyla rovnoběžná. Proto je výhodnější nahradit je polomaskou nebo celoobličejovou maskou s jediným zorníkem pro obě oči. Vůbec první takové zařízení použili pro svůj skafandr Aérophore již zmínění Francouzi Rouquayrol a námořní důstojník Auguste Denayrouze. I v tomto případě příliš předběhli dobu a tak byli zapomenuti.

Ani delfíni to nedělají jinak
Rybí muži z Riviéry ale na výhody polomasky přišli okolo roku 1930, její znovuobjevení se připisuje Francouzi ruského původu Alecovi Kamarenkovi. Kromě jiného šlo v jejím prostoru vyrovnávat nosem tlak okolní vody. K tomu pak vzápětí přibyla krátká trubice (šnorchl), umožňující dýchat bez vynořování obličeje. Zadržet dech je nutné, až když nás v hloubce něco zaujme. Ani delfíni to nedělají jinak. Za vynálezce šnorchlu bývá označován Philippe Talliez, někdejší spolupracovník legendárního oceánografa J.-Y. Cousteaua.
Zcela originálním vynálezem té doby ovšem byly především ploutve na nohy. Kupodivu je nikdy nepoužívali lovci perel, zatímco středověké a raně novověké návrhy (mimo jiné i od Leonarda da Vinci) nikdo nerealizoval. Potápěči se skafandry zase museli dávali přednost těžkým botám, aby mohli pod vodou pracovat a neztratili rovnováhu. Prakticky použitelné ploutve z gumy pro moderní sportovní potápěče sestrojil až roku 1929 francouzský námořní důstojník Louis de Corlieu.
Volné potápění (a bohužel i podmořský lov spojený s masovým úbytkem ryb) se ve 30. letech 20. století stal velkým hitem francouzské Riviéry a pak i jiných pobřeží. Vznikaly první kluby, literatura a filmy. V předvečer druhé světové války již šlo o populární a rozšířený sport. Rybím playboyům ke štěstí chybělo jen jedno,  jednoduchý, lehký a relativně bezpečný dýchací přístroj.

Od bomb k potápění 
Nadšenci z Riviéry se pokoušeli prodloužit svůj pobyt pod vodou, jak jen to šlo. Nejčastěji experimentovali s nejrůznějšími hadicovými systémy s pumpou na hladině, takové přístroje jim však braly jejich svobodu. A kyslíkový přístroj byl nejen nebezpečný, ale také poměrně náročný na obsluhu. První krok správným směrem udělal všestranný francouzský konstruktér a námořní kapitán Yves Le Prieur.
Le Prieura zpočátku přitahovalo spíš letectví. Během první světové války a po ní experimentoval s různými bombami a byl mimo jiné patrně prvním, kdo na letadlo namontoval bojové rakety. Pak však roku 1925 na mezinárodní výstavě v Paříži uviděl vynález konstruktéra Ferneze, primitivní hadicový přístroj, u něhož si plavec tlak vzduchu dodávaného z hladiny reguloval ručním ventilem. Z něj plyn proudil do jednoduché celoobličejové masky, připevněné k hlavě několika popruhy. Přebytky vzduchu pak, společně s vydýchaným plynem, pod jejím gumovým okrajem unikaly do vody.
Le Prieur si uvědomil, že tohle je přesně to, co potápěči ze záliby potřebují. Je to jednoduché, levné, poměrně bezpečné. Stačí jen hadici nahradit lahví se stlačeným vzduchem a člověk s maskou a ploutvemi získá svobodu ryby ve vodě. Vyzkoušel to a světu pod vodou docela propadl.
A nejen to, Le Prieur se snažil jeho krásy zpřístupňovat i druhým. Nezůstal u populárního rybolovu, ale konstruoval vodotěsné fotoaparáty a kamery, filmoval pod vodou, organizoval potápěčské školy a vychoval celou řadu dalších nadšenců. Svůj přístroj také prodával, ale mnoho štěstí s ním neudělal. Ruční obsluha nevelké tlakové lahve zavěšené u pasu byla nepohodlná, především ala nedokonalá regulace vedla k plýtvání vzduchem a k rychlému vyčerpání poměrně malé zásoby. I to málo ale tehdy stačilo, aby další nadšenci propadli kouzlu podmořského světa a hledali cesty, jak dál.

Přednost dostal stlačený vzduch
Jedním z nejvýznamnějších Le Prieurových následovníků se stal rakouský student biologie Hans Hass. Zavrhl stlačený vzduch a za pomoci upraveného kyslíkového přístroje z ponorek natočil pod vodou několik celovečerních filmů, které měly obrovský mezinárodní úspěch. Kyslík ale Hasse několikrát málem připravil o život, a tak badatel po několika desetiletích práce s ním nakonec přešel na stlačený vzduch a všem amatérským potápěčům doporučoval totéž.
Tou dobou už totiž byl dostupný a všeobecně rozšířený přístroj, který otevřel dveře do světa ticha téměř každému – aqualung. Jeho vynález je připisován legendárnímu potápěči, filmaři a oceánografovi Jacques-Yves Cousteauovi.

Geniální organizátor
Jacques-Yves Cousteau se narodil 11. června 1910. Voda jej přitahovala už od dětství, po maturitě se tedy přihlásil na námořní akademii. S Le Prieurem měl společnou i náklonnost k létání, kariéru pilota však zhatila těžká autohavárie v roce 1936.
Přibližně v téže době se seznámil s Philippe Tailliezem a Frédéricem Dumasem, kteří provozovali na Riviéře módní podmořský lov za pomoci potápěčské masky a ploutví. Tehdy Cousteau našel smysl svého života, zpřístupnit lidem svět hlubin. Jaksi mimochodem se přitom měla uplatnit i jeho slabost pro film a především touha organizovat, velet a být středem pozornosti.
Se jménem Cousteau se spojuje celá řada vynálezů a konstrukcí, bez nichž si moderní potápění nelze představit: podmořské kamery a fotoaparáty, podmořská obydlí a přetlakové komory, miniponorky, především ale dýchací přístroj na stlačený vzduch, známý jako aqualung. Ve skutečnosti nebyl konstruktér, dovedl se však obklopit schopnými lidmi, nakazit je svým nadšením a výsledek zpopularizovat a spojit se svým jménem. Někteří mu vyčítají, že stejně obratně a nesentimentálně se dovedl těchto lidí také někdy zbavovat, pokud je už nepotřeboval. Do značné míry je to i příběh aqualungu.

Aqualung – legenda a skutečnost
Už před druhou světovou válkou Cousteau vyzkoušel všechny tehdy dostupné dýchací přístroje, ale nic jej neuspokojilo. Během války se seznámil s inženýrem Emilem Gagnanem, který vymýšlel jak automaticky regulovat tlak plynu v automobilovém motoru na válečný dřevoplyn nahrazující benzin.
Ukázalo se, že jde o shodný problém, jak automaticky přizpůsobit tlak pracovního plynu tlaku prostředí. Mírně upravený Gagnanův regulátor se stal základem slavného Cousteauova aqualungu, který se s mnoha vylepšeními používá (zejména v amatérském potápění) pod jinými názvy stále. Rouquaryrol a Denayrouze se nejspíš už půl století vytrvale obracejí v hrobě, protože aqualung vyráběný v miliónových sériích je založen na principu jejich Aérophore.
Bylo by ale chyba upadnout do opačného extrému a podíl slavného kapitána výzkumné lodi Calypso na vynálezu moderního dýchacího přístroje bagatelizovat. Gagnanův regulátor tlaku dřevoplynu by zapadl nejpozději s koncem války, kdyby Cousteau nerozpoznal jeho použitelnost pod vodou. V té době už byli Rouquayrol a Denayrouze prakticky zcela zapomenuti (ke své škodě o nich nevěděl ani Le Prieur) a bylo tedy potřeba, aby jejich vynález někdo znovu uvedl ve známost. Cousteau, jehož popularita překonávala politiky a filmové hvězdy, se této role zhostil více než dobře. A i když aqualung nevynalezl, není pochyb, že právě jemu vděčí milióny amatérských i profesionálních potápěčů na celém světě za relativně levný, jednoduchý a spolehlivý dýchací přístroj.

Jak proniknout do hlubin?
Dýchací přístroj na stlačený vzduch lze ovšem použít jen do hloubek několika desítek metrů, než se začnou projevovat narkotické účinky dusíku. A tak už mezi dvěma světovými válkami, kdy sportovní potápěči teprve začínali objevovat krásy volného pohybu ve vodě, profesionálové hledali cesty, jak sestoupit za prací hlouběji.
Mocným impulsem pro toto úsilí byly zejména cenné náklady z vraků potopených lodí. Část konstruktérů vyvíjela pancéřové skafandry odolné proti tlaku s ohebnými klouby, v nichž potápěč dýchal vzduch pod atmosférickým tlakem. Šlo však o těžká neohrabaná monstra s velmi omezenými možnostmi pohybu – spíš miniaturní pozorovací kabiny než obleky. Proto neustávalo ani úsilí najít směs plynů, kterou by šlo dýchat pod vysokým tlakem.
Už tehdy se vědělo, že dýchací směs pro velké hloubky musí obsahovat jen velmi malý podíl kyslíku a zbytek tvořit nějaký neutrální lehký plyn, jenž nezpůsobuje hlubinné opojení jako dusík a z krve se při výstupu uvolňuje snadněji. V USA se začalo používat hélium, s nímž se dá sestoupit do hloubek několika set metrů. Níž však už má nepříznivé účinky na nervovou soustavu a kromě toho je velmi drahé.

Tragický rekord
Už na první pohled je zjevné, že by bylo výhodné hélium nahradit vodíkem, tím spíš, že Spojené státy na něj tehdy uvalily embargo. Vodík je ovšem nejen levný a ještě lehčí než hélium, ale ve směsi s kyslíkem také třaskavý. Přesto švédský inženýr Arne Zetterström (1917 až 1945) přišel na to, jak problém obejít. Ve velkých hloubkách už může (dokonce musí) být kyslíku ve směsi velmi málo, stačí proto, když ve čtyřiceti metrech potápěč přejde z dýchání normálního vzduchu na bezpečnou směs čtyř procent kyslíku a 96 procent vodíku, tzv. hydrox.
Švédské námořnictvo během druhé světové války schválilo projekt výzkumu potápění s hydroxem a 14. prosince 1944 Zetterström sestoupil do tehdy neuvěřitelné hloubky 112 metrů. Pokus proběhl úspěšně a badatel dostal povolení k dosažení 160 metrů. Když však 7. srpna 1945 opouštěl ve speciální potápěčském skafandru palubu lodi, netušil, že si jde pro smrt.
Tehdy rekordní hloubky 160 metrů se podařilo bez problémů dosáhnout a Zetterström tu setrval asi deset minut, během nichž na palubu hlásil své pocity a pozorování. Vše nasvědčovalo tomu, že i tento pokus bude úspěšný. Když však obsluha navijáku začala badatele vytahovat, komunikace začala váznout, až se přerušila docela. Na hladinu už byl Zetterström vyzdvižen mrtvý. Brzy se ukázalo, že díky nedbalosti pomocného personálu při výstupu potápěč stále dostával hloubkovou směs chudou na kyslík, přestože už se nacházel v zóně, kde jej jeho organismus potřeboval mnohem víc.

Návrat vodíku?
I když chyba nebyla v samotné metodě, tragédie na dlouho odradila od dalších pokusů s vodíkem. Teprve v posledních letech, kdy je zřejmé, že s héliem to patrně nepůjde o mnoho hlouběji než do půl kilometru, se některé výzkumné instituce k vodíku opět vracejí. Například vědci z francouzské firmy Comex, zabývající se metodami těžby ropy ze dna moří, jsou o budoucnosti hydroxu přesvědčeni a pod názvem Hydra provádějí sérii pokusů s pobytem lidí ve vysokém tlaku, při kterých dýchají směs vodíku s kyslíkem.
Zatím se předpokládá, že konečná hranice vodíku však je v hloubkách okolo jednoho kilometru, což se potvrdilo i při pokusech se zvířaty. Kde leží hranice pro lidi, to se zatím neví.
Ani konečná hloubka dosažená při pokusech s hydroxem však nemusí být definitivní. Badatelé zjistili, že dusík a další plyny přimíchané do dýchací směsi v nepatrných a přesně stanovených dávkách, mohou odstraňovat negativní důsledky tlaku. Během projektu Hydra proto budou později zkoumány i tyto komplikované směsi a metody jejich přesného dávkování.
Ve vzdáleném výhledu by tyto pokusy měly vést k počítačem ovládanému skafandru pro extrémně velké hloubky, v němž potápěč dostává jinou směs dýchacích plynů, namixovanou přesně podle tlaku okolní vody a potřeb jeho organismu. Jakýmsi předstupněm k tomu je tzv. technické potápění do velkých hloubek, při němž se používá umělé dýchací směsi s různými poměry kyslíku, dusíku a hélia.

Dostaneme umělé žábry?
Nepříjemnou součástí každého potápěčského přístroje je zásoba stlačeného plynu. Nejen proto, že tlakové nádoby jsou těžké, velké a drahé, ale také proto, že jejich obsah je omezený. Přitom ryby žádné tlakové lahve nepotřebují. Sotva se lze divit, že mnoho konstruktérů chce sestrojit i pro člověka jakési umělé žábry získávající kyslík přímo z vody.
Voda, jak známo, obsahuje kyslík ve dvou podobách, jednak přímo ve své molekule, jednak ve vzduchu, který je v ní rozpuštěn. První lze nejsnadněji získat elektrolýzou, což se využívá například na palubě atomových ponorek. Dostatečně účinný, malý a spolehlivý zdroj napětí pro potřeby potápěčů ale zatím nikdo nevyvinul, přestože snahy nechyběly. Patenty na elektrický kyslíkový přístroj pocházejí už z 19. století, žádný se ale nedočkal úspěšné realizace.
Druhá cesta je snadnější, ostatně i rybí žábry jsou, zjednodušeně řečeno, jen jakési membrány, které do krve „pumpují“ kyslík rozpuštěný ve vodě. Vydýchaný oxid uhličitý pak membránou přechází zpět do vody. Sestrojit takový materiál není ve věku plastů a nanotechnologií problém, má to ale jeden háček. Zatímco v litru vzduchu je asi 200 mililitrů kyslíku, v litru vody je ho asi 6 až 7 mililitrů a leckdy i méně. Rybám to stačí, člověk už ale uvykl na větší dávky. K výměně plynů proto musí docházet na obrovské ploše omývané velkým množstvím vody. Není ostatně náhoda, že i mořští savci se k přímému dýchání vody nevrátili.

Armáda se nevzdává
Ale potápěč, který by nebyl omezován tlakovými láhvemi, to je zejména pro armádu příliš lákavá vize, než aby se dala odradit technickými problémy. Už v polovině 60. let minulého století vyvinula americká firma General Electric silikonovou membránu o síle několika setin milimetru, která propouštěla plyny, ne však vodu. Inženýr Walter Rob tehdy názorně demonstroval její vlastnosti na králících a křečcích, kteří pohodlně dýchali v komůrkách ponořených pod vodou. Waldemar Ayres šel ještě dál a potápěl se s těmito umělými žábrami sám.
Vývoj pak pokračoval dál. Roku 1976 například Japonci oznámili, že se jim podařilo uskutečnit pětihodinový pobyt pod hladinou. Většina vývojových pracovišť se ale, vzhledem ke strategickému významu, výsledky moc nechlubí. Výjimkou byl izraelský vynálezce Alon Bodner, který si nechal patentovat umělé žábry pracující na odlišném principu. Jeho přístroj se obejde bez membrán, protože využívá podtlaku, který nutí plyny z vody unikat (Henryho zákon). Děje se tak v malé centrifuze poháněné elektromotorem. Zajímavé řešení je sice levnější než membránové systémy, je však závislé na bezchybném chodu mnoha mechanických součástí a především na kapacitě baterií. A ta zatím nevystačí na déle než stlačený vzduch v tlakové lahvi obyčejného vzduchového přístroje.

Půjde dýchat přímo vodu?
Většinu fyziologických problému potápění by odstranilo, kdyby potápěč nedýchal plyny, ale jako ryby přímo vodu s rozpuštěným kyslíkem. Jacques-Yves Cousteau zveřejnil už v polovině 20. století vizi, které říkal Homo aquanauticus (člověk vodní). Podle ní by dobyvatel hlubin měl plíce vyplněné sterilní plastickou hmotou, zatímco malé zařízení by dodávalo rozpuštěný kyslík přímo do krevního oběhu. Praktická realizace by ovšem byla velmi obtížná a riskantní.
Naproti tomu dýchání vody plícemi vypadalo mnohem slibněji. Takovému potápěči by k pobytu v hlubině i několika kilometrů stačil jednoduchý přístroj, který by dýchanou vodu obohacoval o kyslík. Idea je o to lákavější, že ve velkých hloubkách stačí jen malý podíl kyslíku v dýchaném médiu. I poměrně malá plocha plic zařízených na vysoký obsah kyslíku ve vzduchu by proto úplně dostačovala.
Prakticky ve stejné době, kdy Cousteau snil o Homo aquanauticus, proto nechal dr. Johannes S. Kylstra z univerzity v holandském Leydenu dýchat myši a krysy vodu a zaznamenal při tom částečný úspěch. Pokusná zvířata dokázala po dobu až 18 hodin dýchat vodu obohacenou kyslíkem, avšak poté hynula. Ukázalo se, že prvotní příčinou smrti bylo pozvolné hromadění oxidu uhličitého v těle. Kromě toho voda poškozovala plíce a její velký odpor vedl k rychlé únavě.

Riziko pokusů s lidmi
Později odešel Johannes Klystra do USA na State University of New York ve svých pokusech pokračoval, tentokrát také na lidech. Koncem 60. let minulého století dobrovolník z řad hlubinných potápěčů Francis J. Falejczyk dýchal solný roztok, pro jistotu však pouze jednou plící, zatímco druhá byla dočasně vyřazena z provozu. Falejczyk po pokusu prohlásil, že necítil žádné obtíže.
Přibližně v téže době učinil dr. Leland Clark objev, který znamenal v problému dýchání kapaliny významný pokrok. Zjistil, že nejen kyslík, ale i oxid uhličitý se velmi dobře rozpouští v kapalných fluorkarbonátech, mezi něž patří třeba i známý freon. Jeho pokusná zvířata dýchala tuto látku obohacenou kyslíkem a vydechovala s ní oxid uhličitý a další zplodiny metabolismu.
Doba přežití při Clarkových pokusech činila i několik týdnů. Stále však zůstávalo vysoké riziko poškození plic, takže žádné pokusy na lidech tehdy ještě neproběhly.
Zkušeností však přibývalo a na počátku 90. let už kapaliny na bázi kyslíkem obohacených fluorkarbonátů dýchali i psi, které se po několika hodinách zase podařilo převést zpět na dýchání vzduchu. Detailní vyšetření neprokázala žádné poškození plic.

Naděje pro nemocné?
Na základě těchto výsledků už bylo možné uvažovat o experimentech na lidech.
Tentokrát nešlo o potápěče, ale o pacienty s nedostatečnou funkcí plic, zejména o předčasně narozené děti. Ty často umírají na selhání plic a v mnoha případech jim nepomůže ani nucená ventilace, protože jejich dýchací orgán ještě není dostatečně vyvinutý. Vědci je proto nechali dýchat nově vyvinutou a schválenou kapalnou látku známou pod komerčním názvem perflubron (perfluoroctyl bromid). Výsledky byly podstatně lepší, než při použití nucené ventilace vzduchu. Dýchání kapaliny by mohlo pomoci i dospělým, u nichž v důsledku nemoci nebo otravy došlo k akutnímu selhání plicních funkcí.

Pod přísným utajením!
Sotva lze pochybovat o tom, že pokusy s dýcháním kapaliny nepustili ze zřetele ani konstruktéři válečných námořnictev. Možnost sestupu do kilometrových hloubek bez omezení, kterými trpí hlubinné ponorky a batyskafy, je dost dobrým důvodem k důkladnému utajování.
Přibližnou představu, jak by takový systém mohl vypadat, dal před časem fantastický film Propast (The Abyss), kdy potápěč dýchá kapalinu na bázi fluorkarbonátů, která je obohacená rozpuštěným kyslíkem. Medium proudí v uzavřeném okruhu, a výměnu plynů i další parametry řídí miniaturní počítač. V kapalném prostředí nepracují hlasivky, takže potápěč musí komunikovat nějakým jiným způsobem. Kritickým okamžikem je plnění plic kapalným médiem a jejich vyprazdňování po skončení ponoru.

Neviditelné hranice světa ticha
Bez vzduchu sice člověk vydrží jen několik málo minut, životodárná směs dusíku, kyslíku a dalších plynů se ovšem může rychle změnit ve smrtící prostředek, pokud ji dýcháme pod vyšším tlakem. Což potápěči musí, protože jinak by je rozdrtil tlak vody. Nejnebezpečnější složkou vzduchu je dusík. Už v hloubkách okolo 40 metrů způsobuje omámení (tzv. dusíkovou narkózu), které potápěči zabraňuje střízlivě myslet. Příznaky jsou podobné jako při požívání alkoholu – ztráta soudnosti pod vodou ovšem obvykle končí smrtí. Kromě toho se dusík pod tlakem v krvi rozpouští a při výstupu opět uvolňuje v podobě bublinek. Důsledkem je embolie, ochrnutí a rovněž smrt.
Dusík organismus k ničemu nepotřebuje, zdánlivě logické by tedy bylo dýchat samotný kyslík. Ve skutečnosti však je tento plyn bez dalších příměsí smrtelně jedovatý už v hloubkách pod deset metrů. Nadějnější se proto jevilo nahrazení dusíku jinými netečnými plyny. Dnes se běžně používá směs kyslíku a hélia, díky které se daří dosahovat hloubek několika set metrů. Hélium však je drahé a pod tlakem má řadu nepříjemných vedlejších účinků. Proto se experimentuje rovněž s vodíkem a komplikovanějšími směsmi, jejichž složení navíc někdy podle hloubky přesně řídí počítač. To by mohlo dostup zvýšit o desítky nebo stovky metrů (přesné údaje jsou obvykle předmětem vojenských i firemních tajemství). Jenže oceán je v průměru hluboký několik tisíc metrů…

Nebezpečná dekomprese
Při dýchání směsi plynů pod tlakem se sice spotřebovává kyslík, ostatní (dusík, hélium, vodík) se ale rozpouštějí v krvi a tkáních. Když potom člověk stoupá zase zpět k hladině, ve sníženém tlaku se začne plyn z tekutiny vylučovat v podobě mnoha malých bublinek – jinými slovy, krev zpění jako šampaňské po odzátkování láhve. Bublinky ucpávají 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.
Dříve se používaly složité dekompresní tabulky, dnes existují elektronická zařízení, které simulují sycení tkání dusíkem během ponoru a na základě toho stanoví dekompresní postup. Dekompresní dobu zkracuje dýchání čistého kyslíku během zastávek, což se využívá při profesionálním potápění do velkých hloubek.
 
Saturační potápění
Čím je doba a hloubka ponoru větší, tím je souhrnná doba dekomprese při návratu na hladinu větší, a tak dekompresní zastávky při hlubokých ponorech trvají podstatně déle než sám pobyt na dně. Nasycení tkání lidského těla plyny ale má svou hranici. Laicky řečeno: když jste v hloubce týden (měsíc, rok…) stačí vám k bezpečnému vynoření stejné dekompresní zastávky, jako když tam jste půl dne. Proto dnes hloubkoví potápěči během plnění úkolu žijí na palubě doprovodné lodi v tlakové komoře pod stejným tlakem, jaký panuje v hloubce nasazení. Tam jsou spoušteni v malé tlakové komoře a po každé směně se zase vracejí do velké komory na palubě k odpočinku. Teprve po skončení turnusu se na palubě lodi podrobí souhrnné dekompresi.
 
Potápěči a český jazyk
Češi nejsou přímořským národem, přesto i oni potápění masově propadli. V médiích a populární literatuře ovšem stále panuje zmatení pojmů. Na rozdíl od vcelku nevinné práce většiny ostatních redakčních a tiskových šotků se ovšem často dovídáme věci, které by v praxi byly doslova neslučitelné se životem.
Velmi často například můžeme číst, že potápěči mají na zádech bomby, přestože neplní žádné diverzní úkoly. Správné označení pro zásobník stlačeného plynu totiž je tlaková láhev. Ještě víc na pováženou je obvyklé tvrzení, že pod vodou dýchají kyslík, což by už v malé hloubce spolehlivě vedlo k jejich smrti. Je s podivem, že i vzdělaným redaktorům připadá smrtící rozdíl mezi vzduchem a kyslíkem jako zanedbatelný.
Zmatení pojmů ovšem nepanuje jen v češtině. Dodnes prakticky neexistuje termín pro běžný potápěčský přístroj na stlačený vzduch. Původní označení Aqualung (Aqua-lung, Aqua Lung, Vodní plíce) bylo obchodní značkou vynálezců a jako obecný pojem se vžilo jen částečně. V anglicky mluvících zemích se častěji používá termín „scuba“, což je ovšem zkratka slov Self Contained Underwater Breathing Apparattus. Z toho tedy vyplývá, že ve skutečnosti zahrnuje i jiné typy dýchacích přístrojů nezávislých na hladině. Protože ty se ale v amatérském potápění nepoužívají, většina lidí si pod pojmem scuba představí právě přístroj na stlačený vzduch.

Autor: Jan Novák