Výtah na dno oceánu

19. květen 2012

Ve dnech 25 až 26. března 2012 se filmový režisér James Cameron ponořil v jednomístné a neobvykle malé ponorce Deepsea Challenger do nejhlubší části Zemského povrchu - na dno Mariánského příkopu v Tichém oceánu. Stalo se tak v ponorce, jejíž pokroková konstrukce byla téměř sedm let tajně vyvíjena v Austrálii.

Lehčí a menší

Technologie v oblasti hlubokomořských strojů od roku 1960 velmi pokročila. Nová ponorka již skoro nijak svým tvarem či velikostí nepřipomíná obrovské batyskafy poloviny 20. století. Ty byly tvořeny hlavně masivním tankem obsahujícím lehký benzín, pod kterým se „krčila“ malá kulovitá přetlaková gondola, chránící posádku před obrovským tlakem.

Bytyskaf Trieste v tropických vodách (někdy 1959-59). Krátce nato jej zakoupilo americké námořnictvo.

Tank s benzínem, který je lehčí než voda, byl u batyskafu hlavním vztlakovým tělesem, které obstarávalo návrat batyskafu z hlubiny zpět na hladinu. Benzín zajišťoval i vyrovnání vnějšího a vnitřního tlaku. Obě tyto síly působily na stěny většiny tělesa batyskafu. Bez vnitřní prakticky nestlačitelné benzinové náplně by vnější hydrostatický tlak velice rychle zmačkal tank batyskafu jako papír. Zatímco batyskaf Trieste vážil na souši 150 tun, Deepsea Challenger má hmotnost pouze necelých 12 tun.

Co zůstalo stejné?

Nicméně princip, díky kterému se ponorka postupně ponořuje a v poslední fázi výpravy zase naopak vynořuje, zůstává stále stejný a plyne z Archimédova zákona, který platí v každém kapalném prostředí. Průměrná hustota ponorky se proto během provozu musí pohybovat zhruba na úrovni hustoty okolní vody.

Je-li průměrná hustota stroje větší než hustota vody, ponorka klesá. Je-li naopak menší, ponorka stoupá. K tomu musíte připočíst, že samotná hustota vody není během celé cesty jednotná, ale mění se v závislosti na hloubce, tlaku a momentální teplotě v daném místě. Také superpevná přetlaková kulovitá gondola pro pilota zůstala prakticky stejná.

Ponorka Jamese Camerona

Deepsea Challenger

Ponorka ve vodě vypadá jako svislé aerodynamické torpédo, což jí umožňuje velmi rychlý ponor i výstup. V tomto ohledu je Cameronův stroj zhruba 2–4x rychlejší než dosavadní stroje podobného typu (při ponoru urazí až 150 m výškového rozdílu za minutu, při výstupu až 200 m za minutu). Výška ponorky činí 7 m  a 30 cm. Plných 70% objemu jejího trupu tvoří zvláštní nadlehčovací materiál, který zde plní podobnou úlohu jako benzín u batyskafu. Jeho hustota totiž činí asi jen 70 % hustoty okolní vody.

Tímto materiálem je tzv. syntaktická pěna, což je v tomto případě směs milionů dutých skleněných mikrokuliček, vnořených do pryskyřice. Tvrzené skleněné kuličky obsahují mnoho vnitřního prázdného prostoru a zároveň svou pevností brání tomu, aby se trup zhroutil do sebe. Na trhu dostupné speciální syntaktické pěny, vhodné údajně pro maximální hloubku, však nevydržely náročné testy, a proto si konstruktéři museli vyvinout mnohem odolnější syntaktickou pěnu vlastní.

Přesto se ukázalo, že trup ponorky se kvůli tlaku v maximální hloubce smrštil o více než 6 cm oproti stavu na hladině. Pod trupem, vylehčeným syntaktickou pěnou, je pomocí popruhů připojena malá přetlaková gondola o průměru pouhých 1,1 m, vyrobená z 64 mm tlusté vrstvy špičkové oceli. James Cameron zde musel po mnoho hodin sedět ve značně nepohodlné skrčené poloze. Bez jógového výcviku by to asi nezvládl. Pod gondolou se nachází přístrojová sekce (kamery, manipulátor, vzorkovnice) a ocelové závaží o hmotnosti více než 450 kg, které ponorka odhazuje před zahájením výstupu s pomocí síly hydrostatického vztlaku (Archimédova zákona).

Ponor a výstup ponorky

Na hladinu moře ponorku přenesl v horizontální poloze jeřáb, operující z doprovodné mateřské lodi. Pilot byl v té chvíli již uvnitř ponorky. Zde se ponorka otočila do vertikální polohy a na hladině ji těsně před ponorem nadnášely plovákovité polštáře, naplněné vzduchem. Na rozdíl od batyskafu, který ponor musel zahájit vypuštěním benzínu, zde stačilo pouze ponorku odpojit od polštářů a jeřábu (to s mnohem těžším batyskafem nešlo provést).

Deepsea Challenger a James Cameron

Cameronova ponorka byla v tuto chvíli výrazně „těžší“ než stejný objem vody, proto velmi rychle zmizela v hlubině. Cesta na dno Mariánského příkopu jí trvala 2 h a 36 min. Rychlost sestupu byla v čase poměrně dost proměnlivá, nebyla totiž příliš hydrostaticky regulována, např. odhazováním drobné přídavné zátěže. Během činnosti pod vodou byl James Cameron spojen pomocí akustických signálů s povrchem. Mohl posílat textové zprávy a občas i mluvit s lidmi na mateřské lodi. Toho využila i jeho manželka, která mu zavolala na samotné dno Mariánského příkopu.

Výstup byl zahájen odhozením 450 kg ocelových desek, což vedlo k tak rychlému výstupu, že ponorka dosáhla hladiny moře už za 70 minut. Během sestupu i výstupu se ponorka pomalu a řízeně otáčela kolem svislé osy, aby mohla být přesně stabilizována její orientace v prostoru a aby taky nedošlo k odchýlení od ponorného kursu.

Datum ponoru23. ledna 196026. března 2012
Dosažená hloubka10 911 m10 898,4 m
Název ponorkyTriesteDeepsea Challenger
Hmotnost150 tun11,8 tun
PosádkaJacques Piccard
Don Walsh
James Cameron
Doba sestupu4 hodiny, 48 minut2 hodiny, 36 minut
Doba setrvání na dně20 minutvíce než 3 hodiny
(původně plánováno 6 hodin)
Doba výstupu na hladinu3 hodiny, 15 minut1 hodina, 10 minut
Záznamová technikaBez kamer8 HD kamer, 4 vně ponorky,
3D snímání, manipulátor, různé senzory,
pouzdro na vzorky, vysavač na vzorky,
bohaté LED osvětlení.

Činnost ponorky na dně příkopu

Pilot v ponorce má k dispozici 12 různě orientovaných manévrovacích motorů s turbínami, které umožňují jemný kontrolovaný pohyb ponorky těsně nad dnem. Konkrétně během přítomnosti na dně Mariánského příkopu však došlo k jejich poruše, takže s ponorkou nebylo možno horizontálně manévrovat a došlo rovněž k poruše hydrauliky u robotického manipulátoru.

Proto musel James Cameron pobyt na dně Mariánského příkopu zkrátit. Nicméně již předtím vykonal mnoho jiných zkušebních ponorů do menších hloubek a v jiných oblastech. Do oblasti Mariánského příkopu se hodlá brzy vrátit a chce také ponorku Deepsea Challenger dát k dispozici i dalším výzkumníkům a vědcům.

Deepsea Challenger grafika
autor: Pavel Vachtl
Spustit audio

Související

Více z pořadu

E-shop Českého rozhlasu

Víte, kde spočívá náš společný ukrytý poklad? Blíž, než si myslíte!

Jan Rosák, moderátor

slovo_nad_zlato.jpg

Slovo nad zlato

Koupit

Víte, jaký vztah mají politici a policisté? Kde se vzalo slovo Vánoce? Za jaké slovo vděčí Turci husitům? Že se mladým paním původně zapalovalo něco úplně jiného než lýtka? Že segedínský guláš nemá se Segedínem nic společného a že známe na den přesně vznik slova dálnice? Takových objevů je plná knížka Slovo nad zlato. Tvoří ji výběr z rozhovorů moderátora Jana Rosáka s dřívějším ředitelem Ústavu pro jazyk český docentem Karlem Olivou, které vysílal Český rozhlas Dvojka.