Dzidki, czy wiecie, że najwcześniejsze zarejestrowane metody pomiaru głębokości polegały na zastosowaniu linii obciążonych? Wykazały to badania archeologiczne z Egiptu (znaleziska szacuje się na okres ok. 1000 w. p. n. e). Metodę tą stosowano jedynie do pomiaru głębokości akwenu przez całe wieki (najczęściej jezior, rzek i wybrzeża). Uległo to zmianie dopiero w XIX wieku przez ekspedycję brytyjską korwetą żaglowo-parową H.M.S. Challenger, która miała miejsce w latach 1872-1875 i była znana pod nazwą „Mountains in the Sea”. Pierwsza wyprawa oceanograficzna trwała aż 1000 dni – w tym czasie statek przemierzył 68 000 mil (czyli około 127 600 km). Pomiaru już nie dokonywano ręcznie, lecz przy pomocy wciągarki, dzięki której możliwe było wykonywanie pomiaru znacznie większych głębokości w krótszym czasie. Jednak minusem była jedna głębokość mierzona tylko w jednym punkcie w tym samym czasie, dlatego metoda ta była dosyć powolna. Podczas całej ekspedycji zebrano dane aż z 362 stacji oceanograficznych (dokonano wtedy nie tylko pomiaru głębokości, ale również temperatury, stanu chemicznego wody, osadów głębinowych w kontekście badań sejsmograficznych, prądów morskich, a nawet pierwszego w historii opisu dźwięków oceanicznych wydawanych przez delfiny butlonose). Całe badania zostały spisane aż w 50 tomach, których liczba stron sięgała prawie 30 tys. stron.

H.M.S. Challenger – Charakterystyka korwety

Zbudowana w stoczni Woolwich Dockyard, nieopodal Londynu dziewiętnastowieczna korweta parowo-żaglowa typu Pearl biorąc udział w pierwszej ekspedycji oceanograficznej miała odmienić na zawsze historię świata. Budowę rozpoczęto 31 marca 1855 roku, 3 października położono stępki (czyli oś konstrukcyjna statku), zaś cała konstrukcja wyniosła 76272 funty. Wodowanie nastąpiło dopiero 5 lutego 1858 roku. Od 10 września 1858 H.M.S. Challenger wstąpił do służby Royal Navy. Pomimo niewielkich rozmiarów, okręt ten posiadał wyporność 2137 (tak, nie przywidziało Wam się, Dzidki – to ta liczba) długich ton. Jej długość całkowita wynosiła 68,7 m (w tym równo 61 m pokładu działowego posiadającego uzbrojenie w postaci 20 armat 10-calowych oraz 1 armatę 20-calową), zaś jej szerokość wynosiła 12,3 m, zanurzenie rufy – 5,7 m, zaś dziobu – 5,3 m. Kadłub korwety wykonany został z drewna.

Posiadała napęd w postaci ożaglowania (fregaty), 1 śruby okrętowej (jest to pomysł bazujący na śrubie Archimedesa, jeśli kogoś to interesuje) oraz silnika parowego o mocy 1450 ihp (w 1826 została ujawniona zasada działania indykatora, kreślącego wykres ciśnienia w cylindrze. Indykator był używany do celów diagnostycznych, przede wszystkim do kontroli pracy rozrządu, ale pozwalał też na dosyć prosty pomiar rzeczywistej mocy oddawanej w silniku przez parę. W czasie prób odbiorczych zbierano wykresy dla wszystkich cylindrów, potem całkowano numerycznie - ręcznie, później z użyciem planimetru, co dawało pracę wykonaną w cyklu i dzielono przez obroty maszyny w jednostce czasu. Tak obliczoną moc nazywano indykowaną. Ze względu na duże mechaniczne straty w cylindrach i ślizgowych łożyskach silnika moc indykowana była dla dobrze utrzymanego silnika ok. 15-20% większa od mocy dostępnej w punkcie wyprowadzenia napędu). Przy pomocy silnika parowego H.M.S. Challenger osiągał prędkość 10,7 węzła. W latach 1872-1876 okręt brał udział w pierwszej wyprawie oceanograficznej w historii dookoła świata, czyli „Mountains in the Sea”, na której odegrał niezwykle istotną rolę. Niedługo po jej zakończeniu, w 1978 został wycofany ze służby w Royal Navy. Zezłomowanie miało miejsce dopiero w 1921 roku.

Przemiana korwety marynarki wojennej w okręt oceanograficzny

W 1870 roku dr Charles Wyville Thomson zasugerował, aby Towarzystwo Królewskie w Londynie poprosiło rząd brytyjski o wykorzystanie jednego z jego statków na dłuższy rejs badawczy. Rząd zgodził się, żeby H.M.S. Challenger został zmodyfikowany do prowadzenia badań oceanicznych. Amunicję i 15 dział usunięto ze statku i zastąpiono laboratoriami, pracowniami badawczymi i magazynami. H.M.S. Challenger przez większość czasu używał żagli zamiast silnika parowego, aby umożliwić częste postoje podczas zbierania danych. Silnik parowy był używany tylko podczas operacji pogłębiania do pobierania próbek z głębin dna oceanu, jak chociażby w pobliżu Głębi Challengera w Rowie Mariańskim (nazwanego na część pierwszego okrętu oceanograficznego dokonującego pomiaru w najgłębszym rowie oceanicznym na świecie).

Załoga ekspedycji „Mountains in the Sea”

Załoga statku składały się z sześciu pracowników cywilnych i naukowych, na czele których stał dr C. Wyville Thomson. Zawierał również 21 oficerów marynarki wojennej, w tym kapitana George'a Naresa (zastąpionego przez kapitana Franka Thomsona w 1875 roku), a także około 216 pozostałych członków. Kiedy rejs zakończył się w 1876 roku, na statku pozostało tylko 144 członków załogi. Siedem osób zmarło, pięć wyjechało, gdy zrobił to kapitan Nares, 26 zostało w szpitalach lub nie było w stanie kontynuować podróży, a kilka zdezerterowało w różnych portach.

Ekspedycja dookoła świata - „Mountains in the Sea”

Rejs H.M.S. Challenger, który odbył się w latach 70. XIX wieku, trwał aż 1000 dni i został sfinansowany przez towarzystwo naukowe Royal Society of London. W trakcie jego trwania brytyjska korweta pokonała ponad 68 000 mil morskich (ok. 127 600 km). Wielu uważa ją za pierwszą prawdziwą ekspedycję oceanograficzną, ponieważ dostarczyła wielu informacji o środowisku morskim. Załoga pokładu zidentyfikowała wiele nowych organizmów morskich (nieznanych dotąd nauce, których próbki przywieziono zakonserwowane w słoikach) i obejmowały dane z 362 stacji oceanograficznych na temat temperatury, prądów morskich, składu chemicznego wody i osadów dna oceanicznego – w tym w kontekście badań sejsmograficznych, a nawet pierwszego w historii opisu dźwięków wydawanych przez morską faunę). Załoga HMS Challenger napotkała wiele wyzwań, gdy próbowała określić temperaturę wody. Najczęściej używanym termometrem na statku był termometr rtęciowy Miller-Casella, który był mały, trudny do odczytania i podatny na wpływ ciśnienia. Challenger miał również termometr piezoelektryczny (ciśnieniowy) i termometr oporowy. Ale oba te instrumenty były dość nowe, a naukowcy mieli z nimi niewielkie doświadczenie.

Podczas trwania ekspedycji „Mountains in the Sea” dnia 23 marca 1875 roku zmierzono głębokość w Głębi Challengera znajdującej się w Rowie Mariańskim (nazwanej tak na cześć pierwszego statku oceanograficznego H.M.S. Challenger z pokładu którego po raz pierwszy dokonano pomiaru w tym miejscu). Była ona oklreślana przy pomocy narzędzia pomiarowego zwanego ołowianką, które polegało na opuszczeniu ołowianego ciężarka przyczepionego do liny, na której znajdowały się zaznaczone wartości liczone w sążniach (w żegludze morskiej stosowano sążeń anglosaski zwany fathomem, 1 fm = 1,8288 m). Głębokość w tym miejscu wyniosła 4475 sążni, czyli około 8184 m, jednak po powtórnej analizie w 1912 roku John Murray będący jednym z członków ekspedycji w swojej książce „The Depths of the Ocean” poprawił dane pomiarowe głębokości na 5266 sążni, czyli ok. 9636 m. Dopiero w 1951 roku ustalono bardzo bliską aktualnym danym głębokość Głębi Challengera przy pomocy statku oceanograficznego „Challenger” (innego, ale o tej samej nazwie), która wykazała, że głębokość w tym miejscu wynosi jednak 5960 sążni, czyli około 10900m (dzisiaj dzięki badaniom z batyskafu Trieste z 23 stycznia 1960 roku przeprowadzonego przez Jaquesa Piccarda i Donalda Walsha wiemy, że dokładna głębokość tego punktu to 10994 m).

Dane zebrane podczas ekspedycji opublikowano aż w 50 tomach liczących sobie aż 29500 stron. Dokładne opracowanie wyników z wyprawy zajęło 23 lata, zaś same tomy spisywano łącznie przez 15 lat (od 1880 roku do 1895 roku). Specjaliści z wielu dyscyplin naukowych przestudiowali zbiory i dane oraz pomogli w opracowaniu raportów. Bogate opisy flory, fauny i kultur odwiedzanych ziem zawierały również raporty spisane przez członków wyprawy. Badania zostały wzbogacone o fotografie wraz z ilustracjami wykonanymi przez uzdolnionego artystycznie zoologa, Ernsta Haeckela. Jako ciekawostkę warto nadmienić, że miejsca pomiaru dokonywane podczas ekspedycji opisane w publikacjach naniesiono na mapę dna oceanicznego dopiero w 2003 roku.

Dodatkowa literatura dla zainteresowanych:

H.M.S. Challenger:
1.https://you.stonybrook.edu/marinebio/explorations/the-challenger/
2.https://divediscover.whoi.edu/history-of-oceanography/the-challenger-expedition/
3.https://www.wikiwand.com/pl/HMS_Challenger_(1858)
4.https://wynalazki.andrej.edu.pl/wynalazki/35-si/588-sruba-okretowa
5.https://fow.pl/forum/viewtopic.php?t=6121
6.http://www.santisimatrinidad.jun.pl/printview.php?t=274&start=0&sid=9c31bfc76640e4da6cc56cb1961931ce

Załoga H.M.S. Challenger:
7.https://www.britannica.com/biography/C-Wyville-Thomson
8.https://www.britannica.com/biography/John-Murray

Ekspedycja „Mountain in the Sea”:
9.https://www.graptolite.net/Facta_Nautica/corvettes/Challenger.html
10.https://www.graptolite.net/Facta_Palaeontologica/laboratorium.html
11.https://www.bbc.com/travel/article/20200719-hms-challenger-the-voyage-that-birthed-oceanography
12.https://www.challenger-society.org.uk/History_of_the_Challenger_Expedition
13.https://www.rmg.co.uk/stories/topics/hms-challenger-expedition-oceanography-trailblazer
14.https://www.britannica.com/event/Challenger-Expedition
15.https://oceanexplorer.noaa.gov/explorations/03mountains/welcome.html
16.https://oceanexplorer.noaa.gov/explorations/03mountains/background/challenger/challenger.html
17.https://www.discovermagazine.com/planet-earth/hms-challenger-humanitys-first-real-glimpse-of-the-deep-oceans
18.https://interactiveoceans.washington.edu/hms-challenger/
19.https://hydropolis.pl/eksploracja-glebin-oceanicznych/
20.https://www.wikiwand.com/pl/G%C5%82%C4%99bia_Challengera
21.http://www.seasky.org/ocean-exploration/ocean-timeline-1951-1970.html
22.https://www.britannica.com/topic/Royal-Society

Badania z ekspedycji H.M.S. Challenger:
23.https://biostor.org/reference/127803
24.https://biostor.org/reference/59709
25.https://archimer.ifremer.fr/doc/1885/publication-4749.pdf
26.https://royalsocietypublishing.org/doi/pdf/10.1098/rspa.1954.0079
27.https://foraminifera.eu/brady.php
28.https://biostor.org/reference/194065
29.https://books.google.pl/books?id=grYrAwAAQBAJ&pg=PT247&lpg=PT247&dq=hms+challenger&source=bl&ots=cwAwTFY1rq&sig=ACfU3U2CAxu5GpG4DQr4c1O6jUzHgIHlLw&hl=pl&sa=X&ved=2ahUKEwjh9s-aqN38AhWVhf0HHbrlDLQ4KBDoAXoECBkQAw#v=onepage&q=hms%20challenger&f=false
30.https://www.purpleculture.net/the-report-on-the-scientific-results-of-the-voyage-of-hms-challenger-vol52-p-27694/
31.https://encyklopedia.pwn.pl/haslo/sazen;3972833.html
32.https://rammhmschallenger.wordpress.com/

Dzidki, zapewne co najmniej część z Was słyszała o niewielkich statkach podwodnych przeznaczonych do badań głębinowych zwanych batyskafami. Są one wyposażone we własny napęd, co umożliwia im schodzenie na duże głębokości i składa się z dwóch głównych części, które obejmują kabinę załogi oraz zbiorniki balastowe i systemy pływaków, które umożliwiają im zanurzanie oraz wynurzanie się z dużych głębokości oraz wykonywanie manewrów pionowych. Z kolei za manewry poziome odpowiedzialne są silniki elektryczne oraz pędnik, zaś zasilane są dzięki bateriom akumulatorów. To najlepszy znany sposób na dostanie się na duże głębokości – między innymi to właśnie dzięki batyskafom ludzie zeszli na dno słynnego Rowu Mariańskiego oraz wiele innych punktów o dużej głębokości. Co ciekawe, na powierzchni Księżyca stanęło już więcej osób, niż dostało się na dno wspomnianego powyżej rowu oceanicznego (jedynie 3 osoby dokonały zanurzenia zakończonego sukcesem). Oczywiście batyskafów jest tak wiele, że wymienię tylko te najistotniejsze historycznie, które odegrały ogromną rolę w badaniach oceanograficznych czy misjach wojskowych (zwłaszcza, że aktualnie jest również wiele komercyjnych batyskafów zdolnych do nurkowania na niewielkie głębokości – nawet niektórzy prezydenci posiadają własne). Czym dokładnie są batyskafy i… co wspólnego mają z balonami stratosferycznymi?

Przed batyskafami były batysfery

Jeszcze przed wynalezieniem batyskafu do badań głębin oceanu wykorzystywano batysferę, czyli kulistą kapsułę wykonaną z grubej warstwy stali mieszczącej zazwyczaj od 1 do 2 pasażerów. Było to pierwsze na świecie urządzenie służące do dokładnego badania głębin morskich z ludźmi na pokładzie (kiedyś jedyną możliwością było opuszczanie lin z obciążeniem, które pomagały na pomiar głębokości, jak chociażby ze słynnej wyprawy statku H.M.S. Challenger dookoła świata w celu dokonania pierwszych pomiarów dna morskiego w historii). Nie posiadała ona własnego napędu, dlatego też była spuszczana po linie lub na łańcuchu z pokładu statku. Wyposażone były w oświetlenie elektryczne i system telefonicznej komunikacji z załogą statku. Ze względu na brak napędu, nie posiadała możliwości manewrowania – w celu przemieszczenia batysfery należało ją wciągnąć na pokład, przemieścić statek i opuścić raz jeszcze w celu obserwacji dna morskiego. Pierwsza batysfera została skonstruowana w latach 1929-1930 przez biologa Williama Beebe oraz inżyniera Otisa Bartona – miała ona zaledwie 144 cm średnicy i była wyposażona w dwa okna wykonane ze szkła kwarcowego. Twórcy zeszli nią po raz pierwszy na dno dnia 6 czerwca 1930 roku w pobliżu Bermudów opuszczając się na głębokość 240 m – próba zakończyła się sukcesem. Druga miała miejsce 15 sierpnia 1934 roku w tej samej lokalizacji, gdzie została opuszczona na głębokość 923 m, zaś trzecia w 1949 roku na głębokość 1372 m. Odnotowano duże niebezpieczeństwo związane z gwałtownym naprężeniem liny utrzymującej, której pęknięcie skutkowało śmiercią pasażerów, zaś ruchy wahadłowe i obroty opuszczanej batysfery utrudniały obserwację oceanicznych głębin, toteż dosyć szybko zostały wyparte z użytku na rzecz batyskafów.

Fizyk August Piccard i pierwszy batyskaf

Pierwszy batyskaf został opracowany przez Augusta Piccarda, wybitnego szwajcarskiego fizyka, badacza i wynalazcę, który w latach 1946-1948 w Belgii zbudował wraz z zespołem F.N.R.S.-2, czyli pierwszą niedużą łódź podwodną zdolną do głębokiego zanurzenia, zaś jej kabina miała kształt kuli, który został odlany ze stali wysokiej jakości (w późniejszych batyskafach stosowano już kabiny kłute). Musiała wytrzymać ciśnienie wynikające z zanudzenia na dużej głębokości wynoszące max. 120 MPa, czyli 1,20 T/cm². Ze względu na trudności technologiczne oraz dużą wagę, kabiny batyskafów nie są w stanie pomieścić więcej, niż 2-3 osoby zarazem zapewniając im odpowiednie warunki do funkcjonowania. Często buduje się jak najmniejsze, aby zapewnić im odpowiednie zanurzenie. Projekt batyskafu już wtedy zawierał starannie dopracowany system pływaków (których wymiary były znacznie większe, niż kabiny) mających zwiększyć wyporność statku dzięki temu, że były one wypełnione benzyną zapewniającą dodatnią pływalność oraz przeciwdziałać zgnieceniu przez ciśnienie wody (benzyna to ciecz nieściśliwa, dzięki czemu nie powstaje różnica ciśnień pomiędzy pływakami i otaczającą je wodą, przez co ich konstrukcja nie musi być tak masywna, jak kabiny załogi). Z kolei zbiorniki z balastem umożliwiają pozbywanie się balastu bądź benzyny w sposób kontrolowany, dzięki czemu umożliwiają wykonywanie pionowych manewrów. Został wyposażony w oświetlenie, przyrządy kontrolne oraz sprzęt naukowy służący do wykonywania pomiarów na głębokości.

Co ciekawe, pierwszy koncept batyskafu Piccard opracował już w latach 30. XX wieku, jednak na tamte czasy był on nie do zrealizowania z przyczyn technologicznych, jednak wynalazca wykorzystał je do opracowania… pierwszego na świecie balonu stratosferycznego (o nazwie F.N.R.S.-1, przy pomocy którego fizyk osiągnął rekordową wysokość 15785 m), który służył do przeprowadzania badań zjawisk zachodzących w stratosferze i pomiarów promieniowania kosmicznego, których mógł dokonywać na wysokości od 20000 do 40000 m. Dlatego dopiero u schyłku lat 40. XX wieku August Piccard powrócił do pracy nad batyskafem finansowanym przez belgijski Narodowy Fundusz Badań Naukowych, który zakończył się sukcesem. Pierwsze testy przeprowadzone na wodach Wysp Zielonego Przylądka na Oceanie Atlantyckim znajdujących się ok. 450 km na zachód od zachodniego wybrzeża Afryki w1948 roku spowodowały uszkodzenie batyskafu F.N.R.S.-2 (którym wykonano zaledwie kilka próbnych zanurzeń – został uszkodzony pod wpływem ciśnienia, więc jego konstrukcja wymagała modyfikacji), w związku z czym został on naprawiony, przebudowany i przemianowany na F.N.R.S.-3, w którym dwóch francuskich żołnierzy wykonało pierwsze zakończone powodzeniem zanurzenie na głębokość 2100 m wraz z wynurzeniem.

Jako ciekawostkę odnośnie badań Piccarda i konstrukcji F.N.R.S.-1 warto również wspomnieć, że wykonał on przy jego pomocy jeszcze 23 loty stale go ulepszając osiągając rekordową w tamtych czasach wysokość 23000 m, zaś w 1936 roku nawiązał on współpracę z fabryką gumy w Sanoku należącą do Oskara Schmidta, która została wykonana do produkcji ulepszonej wersji balonu stratosferycznego, której wykonanie zrealizowano w Legionowie. Badania nad balonem przyczyniły się w dużej mierze do poprawy parametrów budowanych przez Piccarda batyskafów. Kontynuatorem badań nad konstrukcjami balonów stratosferycznych w późniejszych latach był wnuk wynalazcy – Bertrand Piccard.

Trieste - Drugi batyskaf Piccarda

Nieporozumienia z francuską marynarką, która była sponsorem realizacji projektów batyskafów F.R.N.S.-2 i F.R.N.S.-3 sprawiły, że fizyk zmienił niektóre rozwiązania konstrukcyjne i podpisał umowę z Włochami (kapsułę zasponsorowało przedsiębiorstwo Acciaierie Terni, zaś górną część statku pod nadzorem Piccarda wykonała firma Cantieri Riuniti dell’ Adriatico z siedzibą na Wolnym Terytorium Triestu – w późniejszych latach zwanego wolnym miastem Triest, co służyło za inspirację do nazwy najsłynniejszego batyskafu w dziejach ludzkości). W ten sposób w 1953 roku August Piccard opracował swój trzeci batyskaf – Trieste. Tym razem do budowy kabiny załogi wykorzystano stal z domieszką niklu, chromu i molibdenu. Nity zostały zastąpione klejeniem obu połówek w celu obniżenia masy kabiny, z kolei za balast robiły zbiorniki benzyny i śrutu.

Dnia 26 sierpnia 1953 roku nieopodal wyspy Capri na Morzu Śródziemnym nastąpiło pierwsze zanurzenie batyskafu Trieste, które wykonano na głębokość 3150m. W pobliżu wyspy dokonano wielu innych zanurzeń, gdzie w kabinie oprócz włoskiej załogi naprzemiennie znajdował się sam August Piccard, zaś pracę nadzorował syn wynalazcy – Jacques Piccard. Następnie batyskaf Trieste został wykupiony wraz z patentem w 1957 roku przez marynarkę United States Navy, po czym w 1958 roku dokonano wyposażenia go w zupełnie nową kabinę opracowaną w celu zejść do wielkich rowów oceanicznych. Głównej części batyskafu nie przebudowano, toteż zachował on swoją nazwę. To właśnie przy jego pomocy w 1960 roku dokonano pierwszego zejścia do najgłębszego punktu w Rowie Mariańskim. Co ciekawe, Trieste wykorzystywano później również do innych słynnych misji, jak chociażby poszukiwań zatopionego SSN-593, czyli USS „Thresher” w głębinach Oceanu Atlantyckiego. Jako ciekawostkę warto wspomnieć, że częściową makietę batyskafu Trieste wykonaną przez Augusta Piccarda można zobaczyć w Polsce – w muzeum wody Hydropolis znajdującym się we Wrocławiu.

Rola H.M.S. Challenger w mapowaniu dna oceanicznego i pomiarach Rowu Mariańskiego

W 1700 roku po raz pierwszy zaczęto wprowadzać metodę mierzenia linią obciążeniową głębokości na otwartym morzu i zaczęto nanosić wyniki na mapę. Uległo to zmianie dopiero w latach XIX wieku przez ekspedycję drewnianym statkiem H.M.S. Challenger pod służbą Royal Navy w latach 1872-1875 i była znana pod nazwą „Mountain in the Sea”. Cała ekspedycja trwała aż 1000 dni – w tym czasie statek przemierzył 68 000 mil. Pomiaru już nie dokonywano ręcznie, lecz przy pomocy wciągarki, dzięki której możliwe było wykonywanie pomiaru znacznie większych głębokości w o wiele krótszym czasie. Jednak minusem była jedna głębokość na raz, dlatego metoda ta była dosyć wolna. Podczas całej ekspedycji zebrano dane aż z 362 stacji oceanograficznych (dokonano wtedy nie tylko pomiaru głębokości, ale również temperatury, stanu chemicznego wody, osadów głębinowych i prądów morskich). Dane zebrane podczas ekspedycji opublikowano aż w 50 tomach liczących sobie 29500 stron, zaś dokładne opracowanie wyników z wyprawy zajęło 23 lata. To właśnie podczas tej słynnej ekspedycji „Mountain in the Sea” dokonano pierwszego pomiaru głębokości Rowu Mariańskiego, w tym najgłębszy jego punkt nazwano na część statku Głębią Challengera (jako ciekawostkę należy dodać, że na część okrętu wiele lat później nazwano także wahadłowiec kosmiczny Challenger, który wszedł do użytku w 1983 roku). Dokonano dwóch pomiarów przy pomocy tzw. ołowianki, czyli inaczej sondy ręcznej. Głębokość miejsca określono na 4475 sążni (czyli 8184 m). W 1912 roku dokonano korekty na podstawie spisanych tomów z pomiarami – John Murray ocenił tę głębokość na 9636 m. Dopiero w 1951 roku dokonano kolejnej korekty pomiaru głębokości Głębi Challengera z pokładu statku Challenger (rok po słynnym zanurzeniu batyskafu Trieste w Rowie Mariańskim), która wynosiła 10912 m.

Zejście batyskafu Trieste do Rowu Mariańskiego

W listopadzie 1959 roku rozpoczęto Projekt Nekton, którego celem było zbadanie głębin Rowu Mariańskiego. Dnia 23 stycznia 1960 roku miało miejsce przełomowe wydarzenie – pierwsze zejście zaprojektowanego przez Augusta Piccarda batyskafu Trieste do Głębi Challengera w Rowie Mariańskim znajdującym się w Oceanie Pacyficznym. Jednym z członków dwuosobowej załogi kapsuły batyskafu był syn fizyka, Jacques Piccard, który później będzie kontynuatorem badań prowadzonych przez swojego ojca (podczas badania Rowu Mariańskiego dokonywał zejścia dwukrotnie na pokładzie kapsuły, a podczas każdego zanurzenia dokonanego w 1960 roku uczestniczył przy badaniach naukowych i monitorowaniu zanurzeń pozostałych naukowców U.S. Navy). Drugim członkiem załogi kapsuły batyskafu Trieste podczas pierwszego zejścia jako towarzysz syna wynalazcy był oficer marynarki Stanów Zjednoczonych, Donald Walsh. Chociaż aparatura wykazywała wtedy głębokość 11521 m, po wynurzeniu dokonano korekty na 10916 m (później dokonywane pomiary wykazywały, że głębokość wynosiła w rzeczywistości niewiele ponad 10912 m – więc przy pierwszym pomiarze pomylili się o całe 4 m głębokości na korzyść słynnego zanurzenia, ale był to błąd aparatury). Samo zanurzenie kapsuły zajęło ponad 9 godzin, przy czym syn Piccarda i Walsh na dnie Rowu Mariańskiego spędzili jedynie około 20 minut, gdzie nawiązano kontakt ze statkiem na powierzchni. Co ciekawe, przesłanie dźwięku z sonaru wynosiła aż 7 sekund w jedną stronę (wbrew pozorom to bardzo dużo). Temperatura wewnątrz kabiny batyskafu wynosiła 7ºC. Warto wspomnieć, że było to pierwsze zejście na dno głębi Challengera i podczas wykonywanych przy pomocy batyskafu Trieste jedyne na największą głębokość – pozostałe były już płytsze.

Batyskaf Archimedes

Kolejnym bardziej znanym batyskafem był Archimedes, którego budowa została rozpoczęła się w 1958 roku w Tulonie (inspirowana sukcesami F.R.N.S.-3). Konstrukcję zrealizowano według projektów stworzonych w 1955 roku przez komandora Georges’a Houot’a i inżyniera morskiego Pierre'a Willm’a. Z początku szacowano, że ten batyskaf będzie w stanie osiągnąć głębokość do 11000 m, jednak pierwsze zanurzenie mające miejsce 28 lipca 1961 roku nastąpiły pierwsze testy na Morzu Śródziemnym, które zakończyły się powodzeniem. Jednak dnia 15 lipca 1962 roku zweryfikowało założenia dotyczące możliwości batyskafu – pierwsze zanurzenie w Rowie Kurylskim znajdującym się nieopodal północnej części Japonii wynosiło 9200 m i trwało 3 godziny, zaś maksymalnie osiągnięto głębokość nieprzekraczającą 9500 m w tym samym miejscu. Batyskaf Archimedes był przez wiele lat wykorzystywany do badań naukowych w oceanicznych głębinach dzięki znacznie szybszemu nurkowaniu, niż w przypadku Trieste, jednak nie potrafił osiągać aż tak imponujących głębokości ze względu na znaczne różnice konstrukcyjne. W latach 1962-1974 przy pomocy Archimedesa wykonano aż 226 zanurzeń operacyjnych. Ostatnim z nich była operacja FAMOUS.

Batyskaf Trieste II

W 1964 roku dokonano poprawek i znacznych zmian konstrukcyjnych w uszkodzonym batyskafie Trieste i przechrzczono go na Trieste II. Zmian dokonała marynarka U. S. Navy – już bez udziału Augusta Piccarda i jego syna bazując na wykupionych patentach. Batyskaf wraca do służby dnia 1 czerwca 1964 roku, jednak osiąga bardzo słabe wyniki, przez co marynarka decyduje się zarówno na wymianę kabiny, jak i pływaków tym samym stając się największym skonstruowanym batyskafem w historii o wyporności aż 300 ton… który również nie był w stanie powtórzyć sukcesów pierwszego batyskafu i był w stanie zejść na głębokość jedynie 6000 m. Zaczął być używany jedynie do potrzeb amerykańskiej marynarki wojennej. W 1970 roku przechodzi generalny remont i zmienia nazwę na DSV-1 (trzecia wersja Trieste) należący do grupy okrętów podwodnych SUBDEVGRU 1, dzięki któremu w 1972 roku wydobyto film znajdujący się w zatopionym w oceanie satelicie szpiegowskim KH-2 znajdującym się na głębokości prawie 5000 m. Swoje najgłębsze zanurzenie wykonał w 1973 roku w Rowie Kajmańskim na Oceanie Atlantyckim znajdującym się na środku Morza Karaibskiego – 6060 m. Wycofany ze służby w 1980 roku. Warto tutaj wspomnieć, że dwie pierwsze wersje Trieste wykonały łącznie 50 misji naukowych, zaś te przeprowadzane przy pomocy DSV-1 miały wyłącznie charakter wojskowy.

Zejście Jamesa Camerona do Rowu Mariańskiego

Współfinansująca wyprawę na dno Rowu Mariańskiego do Głębi Challengera w 2012 roku National Geographic Society zapowiedziała zejście Jamesa Camerona w batyskafie Deepsea Challenger (nazwany również na cześć statku H.M.S. Challenger), którego misją było pobranie próbek dna morskiego do badań naukowych. Sam batyskaf zbudowano w Australii. Kabinę pasażera wykonano z grubej stali odpornej na ekstremalnie wysokie ciśnienie, zaś resztę wykonano ze specjalnej pianki z mikrobąbelkami. Statek podwodny wyposażono w sprzęt do nawigacji, studio telewizyjne do emitowania obrazu z zanurzenia, światła o dalekim zasięgu oraz kamery 3D do zbierania nagrań. Sam James Cameron przez 7 lat pracował w tajemnicy nad konstrukcją pojazdu wraz z inżynierami. Wyprawa odbyła się dnia 26 marca 2012 roku i zakończyła się sukcesem – reżyser dotarł na głębokość 10898 m, zaś sam pobyt na dnie trwał aż 2 godziny i 36 minut (co było krótszym wynikiem, niż oczekiwano – zakładano pozostanie na dnie aż przez 6 godzin, jednak stan fizyczny Camerona nie pozwolił na dłuższy pobyt i konieczne było wcześniejsze wykonanie wynurzenia). Łódź została wyniesiona na pokład przy pomocy dźwigu. Jest to pierwsze solowe zejście na dno Rowu Mariańskiego.

Ekscentryk Victor Vescovo i Rów Mariański

Trzecią osobą, która zeszła załogowo na dno Rowu Mariańskiego był miliarder Victora Vescovo i załoga jego osobistego statku badawczego, DSSV Pressure Drop z najmniejszym batyskafem świata – Triton Submarines, którzy dokonali w zaledwie 10 miesięcy samodzielnie analizy największych głębin wszystkich pięciu oceanów (Spokojny, Atlantycki, Indyjski, Arktyczny, Południowy – według nowego podziału, bo według starego były tylko trzy), do których Vescovo zszedł osobiście w niewielkiej podwodnej kapsule. Swoją misję zakończyli we wrześniu 2019 roku. Na dno Rowu Mariańskiego Victor Vescovo zszedł dnia 13 maja 2019 roku osiągając głębokość 10928 m w Głębi Challengera. Podczas wszystkich eksploracji wykorzystano instrumenty batymetryczne, aby zmapować punkty, w których nurkował miliarder, na podstawie których sporządzono mapę obszaru odpowiadającego wielkością powierzchni Francji, z czego ponad połowa zbadanych przez niego terenów nigdy wcześniej nie była rejestrowana. Pomimo ekscentrycznego stylu życia, Victor Vescovo jako miłośnik oceanografii przysłużył się do rozwinięcia mapowania dna oceanu jak jeszcze żaden inny człowiek. Jest to również drugie w historii solowe zejście na dno Rowu Mariańskiego (swoją drogą, czy wam też Triton Submarines kształtem przypomina kartridża do konsoli?).

Najsłynniejsze zanurzenia batyskafów w wodach słodkich

Warto podkreślić, że zanurzenia na największą głębokość w wodach słodkich należą do rosyjskich batyskafów Mir-1 i Mir-2, które zeszły na dno Bajkału. Obie ekspedycje odbyły się równocześnie pod dowództwem Wladimira Fiałkowa w lipcu 2008 roku w okolicy Przylądka Iżmiej na dno jeziora Bajkał. Pierwszy z batyskafów, Mir-1, osiągnął głębokość 1580 m, zaś Mir-2 1592 m. Ekspedycje zawieszono na kilka dni ze względu na to, że batyskaf Mir-2 podczas wynurzania zderzyły się w wyniku wykonywanych ruchów wahadłowych ze znajdującą się nieopodal platformą statku. Z początkiem sierpnia 2008 roku Mir-2 zszedł ponownie na dno Bajkału osiągając tym razem głębokość 1680 m i ustanawiając tym samym rekordowe zanurzenie w wodach słodkich. Oba statki wykonały w sumie aż 160 zejść na dno jeziora w różnych jego miejscach dokonując pomiaru.

Najstarszy sprawny batyskaf – Alvin

Batyskaf Alvin skonstruowany w 1964 roku zgodnie z planem oceanografa Allyna Vine'a z Woods Hole Oceanographic Institution jest najstarszym w historii sprawnym batyskafem z największą ilością misji na koncie. Pierwszego zanurzenia dokonano w tym samym roku na głębokość 1829 m w pobliżu Wysp Galapagos, gdzie odbył najwięcej misji. Funkcjonował przez 58 lat. O ile większość batyskafów nie wytrzymywała 100 misji, Alvin wykonywał średnio 100 zanurzeń rocznie, a na swoim koncie dorobił się rekordowej liczby 5086 nurkowań. Największa osiągnięta przez niego głębokość miała miejsce w Rowie Portoryko na północ od San Juan, która wyniosła 6453 m. Batyskaf uczestniczył w wielu przełomowych misjach o charakterze naukowym i wojskowym, jak chociażby odegranie głównej roli w projekcie FAMOUS (French-American Mid-Ocean Undersea Study) w 1974 roku, który miał na celu weryfikację teorii tektoniki płyt czy też wykorzystanie Alvina do akcji wydobycia bomby wodorowej z głębokości 853 m u wybrzeży Hiszpanii, niedaleko osady Palomares w 1966 roku przez U. S. Navy.

Zejście japońskiego Kaikō i Nereusa do Rowu Mariańskiego

Obecnie, w związku z rozwojem robotyki, batyskafy są zastępowane przez zdalnie sterowane pojazdy podwodne o charakterze robotów (nie są one batyskafami). Warto wspomnieć, że na dno Rowu Mariańskiego do Głębi Challengera dnia 24 marca 1955 roku po raz pierwszy zszedł japoński, bezzałogowy, zdalnie sterowany robot Kaikō osiągając głębokość 10911 m, zaś w lutym 1996 roku zebrał próbki przy drugim zanurzeniu. Zaginął podczas tajfunu 29 marca 2003 roku i nigdy nie został odnaleziony. Kolejnym robotem bezzałogowym sterowanym zdalnie był Nerus z amerykańskiego Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI), który w 2009 roku dotarł na dno Rowu Mariańskiego do Głębi Challengera na głębokość 10902 m, gdzie pobrał próbki dna oceanicznego.

Dodatkowe źródła dla zainteresowanych:

Batysfera:
1.https://divingmuseum.org/artofabyss/bathysphere/
2.https://99percentinvisible.org/episode/bathysphere/
3.https://www.amusingplanet.com/2020/03/bathysphere-worlds-first-deep-sea.html
4.https://blog.biodiversitylibrary.org/2012/08/beebe-barton-and-bathysphere.html
5.https://www.wikiwand.com/pl/Batysfera

Batyskafy:
6.https://www.naszeszlaki.pl/archives/3923
7.https://pl.frwiki.wiki/wiki/Bathyscaphe
8.https://wynalazki.andrej.edu.pl/wynalazki/11-b/69-batyskaf
9.https://www.bluelife.pl/najstarszy-pojazd-podwodny-na-swiecie-nurkuje-na-6-453-metry-glebokosci/
10.https://naukawpolsce.pl/aktualnosci/news%2C363426%2Cbatyskaf-mir-2-osiagnal-maksymalna-glebokosc-bajkalu.html
11.https://www.bluelife.pl/najstarszy-pojazd-podwodny-na-swiecie-nurkuje-na-6-453-metry-glebokosci/
12.https://spidersweb.pl/2022/07/alvin-na-rekordowej-glebokosci.html

Rów Mariański:
13.https://www.smartage.pl/batyskaf-trieste-i-glebia-challengera/
14.https://polskieradio24.pl/39/156/artykul/2440724,wielka-glebia-%E2%80%93-podboj-dna-rowu-marianskiego
15.https://www.rp.pl/nowe-technologie/art13826851-wyprawa-na-dno-swiata
16.https://www.national-geographic.pl/artykul/do-dna
17.https://dobrewiadomosci.net.pl/31839-rekordowe-zanurzenie-na-dno-rowu-marianskiego-victor-vescovo-zdobywa-kolejna-glebine/
18.https://kopalniawiedzy.pl/Nereus-Row-Marianski,7671

H.M.S. Challenger i sondy ręczne:
19.https://oceanexplorer.noaa.gov/explorations/03mountains/background/challenger/challenger.html
20.https://oceanexplorer.noaa.gov/explorations/03mountains/welcome.html
21.https://divediscover.whoi.edu/history-of-oceanography/the-challenger-expedition/
22.http://facta-nautica.graptolite.net/corvettes/Challenger.html
23.http://ang.szczecin.uzs.gov.pl/oocmb_tyczka_do_sondowania_lub_sonda_reczna.htm