Научно-исследовательские суда являются основными техническими средствами, с помощью которых ученые ведут исследования океанов и морей.
Хотя в последние годы в практику океанографических исследований все больше внедряются стационарные средства — автономные буйковые станции, батискафы, регистрирующая аппаратура, устанавливаемая на дне океанов и морей и др., все же корабли занимают ведущее место в методике и практике проведения экспедиционных исследований. Те же батискафы или автоматические станции можно устанавливать и применять в работе только с помощью морских судов.
Развитие советской морской науки тесно связано с развитием экспедиционного флота. Мы имеем много наглядных примеров, когда научные учреждения могли развиваться и плодотворно работать только тогда, когда научные работники получали возможность выходить в море. Вот почему Академия наук СССР и все другие ведомства, проводящие изучение океанов и морей, обращают большое внимание на постройку и оснащение научно-исследовательских судов.
История советского экспедиционного флота начинается с «Персея», построенного в 1922 г. замечательным ученым-моряком И. И. Месяцевым для Плавучего морского института, созданного на Крайнем Севере. Это небольшое судно, водоизмещением 550 т было переоборудовано из деревянной зверобойной шхуны: оно предназначалось для исследований Баренцева моря и впоследствии сыграло выдающуюся роль в первых советских океанографических исследованиях полярных морей. На «Персее» прошли школу морских исследователей такие ныне известные советские ученые, как Л. А. Зенкевич, В. В. Шулейкин, В. Г. Богоров, М. В. Кленова, В. П. Зенкевич, Б. П. Мантейфель и многие другие. В 20-х и 30-х годах океанографические исследования проводились в нашей стране либо на малотоннажных мотопарусных экспедиционных судах, либо на ледокольных и транспортных крупнотоннажных кораблях, временно превращенных в экспедиционные без какой-либо существенной переделки внутренних помещений («А. Сибиряков», «Г. Седов», «Садко», «Трансбалт» и др.). Только гидрографические корабли целиком отвечали своему назначению, но их правильнее было бы отнести к служебному флоту определенной направленности (сбор материалов для корректировки морских карт и лоций), чем к экспедиционно-исследовательским судам. Научный поиск районов рыбного промысла производился с обычных промысловых тральщиков. Несколько малых судов в морях Арктики несли службу «ледового патруля», т. е. вели наблюдения за изменением в положении кромки дрейфующих морских льдов и выполняли стандартные гидрологические наблюдения.
Резкий перелом в океанографических исследованиях произошел вскоре после окончания второй мировой войны. Он был связан с выходом на морские трассы научно-исследовательского судна «Витязь». В 1949 г. «Витязь» был перестроен из грузового океанского судна в современное научно-исследовательское судно и по праву стал называться флагманом советского экспедиционного флота. «Витязь» уже 18 лет ведет океанологические исследования в Тихом и Индийском океанах, и с его именем связаны крупные достижения советских океанологов в изучении океанов. За эти годы значительно выросло число советских экспедиционных судов, особенно в период Международного Геофизического Года, когда появились современные научно-исследовательские корабли «Михаил Ломоносов», немагнитная шхуна «Заря», дизельэлектроход «Обь» и другие. В последующие годы советский экспедиционный флот пополнился такими океанскими кораблями, как «корабли погоды» Главного управления Гидрометеослужбы «Воейков» и «Шокальский», геофизические суда Акустического института АН СССР «Петр Лебедев» и «Сергей Вавилов», гидрографические исследовательские суда «Полюс», «Профессор Зубов», «Дмитрий Головнин», научное судно рыбного хозяйства «Академик Книпович» и другие.
В Академии наук СССР вопросы создания научно-исследовательских судов, их эксплуатации, организации экспедиционной деятельности сосредоточены в Отделе морских экспедиционных работ Президиума АН СССР. Именно в стенах этого отдела, в содружестве с научными работниками ряда институтов и специалистов проектных организаций рождались контуры будущих кораблей науки, разрабатывались технические задания на проектирование и строительство отдельных экспедиционных судов и велось наблюдение за ходом этого проектирования и строительства.
Все наши экспедиционные суда условно можно разбить на две группы: первая — суда для проведения комплексных, океанографических исследований и вторая — для проведения специальных или тематических исследований. Такое распределение является довольно условным, так как и в комплексных исследованиях часто бывают ведущие или главные направления, а при тематических исследованиях неизбежны сборы дополнительной информации для определения фона данного явления или процесса в, океане. В Советском Союзе нет единого государственного органа, который владеет всеми экспедиционными судами, эти суда принадлежат разным ведомствам, деятельность которых связана с изучением океанов и морей. Большинство академических судов предназначены и оснащены для комплексных исследований, носящих характер научного поиска, сбора материалов для теоретической разработки проблем современной океанографии. Вместе с тем материалы экспедиций после обработки используются также в практических целях для нужд мореплавания, организации добычи морских ресурсов и т. д. Большинство ведомственных экспедиционных судов предназначены и оборудованы для тематических исследований и сбора в океане материалов, связанных с производственной деятельностью данного учреждения: научный поиск новых мест для рыбного промысла, несение «службы погоды» и т. д.
«Витязь» является типичным представителем экспедиционных судов, предназначенных для широкого комплекса океанологических исследований. В первые годы плавания «Витязя» в его экспедициях преобладал обширный комплекс географических, геологических и биологических исследований. Теперь же в его комплексе более выделяются ведущие направления. Укажем хотя бы на его рейс (апрель—июль 1967 г.), когда главной целью было геолого-геофизическое изучение разных тектонических зон океана. А вот рейс (август—сентябрь 1966 г.) в северо-западную часть Тихого океана имел главной целью изучение биологии глубоководных районов, в частности, Курило-Камчатской впадины. Водоизмещение «Витязя» 5550 г, длина 109,4 м, мощность главной машины 300 л. с., скорость хода 13 узлов, на борту имеется 12 лабораторий, экипаж состоит из 70 человек, научно-экспедиционный состав 65 человек. В его лабораториях и оборудовании в равной степени представлены физическая океанография, химия, морская геология и гидробиология.
«Михаил Ломоносов» построен в 1957 г. уже как экспедиционное судно на базе проекта грузового парохода. Эго также корабль для широкого комплекса исследований, но в этом комплексе и в оборудовании его лабораторий преобладает физическая океанография. Длина этого судна 102,4 м, водоизмещение 5960 г, имеется 16 лабораторий, экипаж состоит из 70 человек, научно-экспедиционный состав 65 человек. Для обработки собираемой информации «Михаил Ломоносов» имеет на борту счетно-вычислительную машину.
Большой интерес представляет рейс «Михаила Ломоносова» в мае 1966 г. Экспедиция провела работы в Индийском океане и через юго-западную часть Тихого океана пришла во Владивосток. Осенью 1966 г. из Дальнего Востока рейс был продолжен: «Михаил Ломоносов» пересек Тихий океан, прошел Панамским каналом в Атлантический океан, провел работу в этом океане и затем через Средиземное и Черное моря вернулся в родной Севастополь. Таким образом, «Михаил Ломоносов» совершил кругосветный рейс, который продолжался год. С именем этого судна связано одно из крупнейших географических открытий нашего времени — в 1961 г. в тропической зоне Атлантического океана было обнаружено мощное подповерхностное экваториальное противотечение, названное именем Ломоносова.
Широкую известность приобрели рейсы немагнитного судна «Заря». Это мотопарусная шхуна водоизмещением 600 г, длиной 42,5 м, построенная из дерева и немагнитных материалов. «Заря» — судно специального назначения, главное место в программе ее экспедиций занимают магнитные наблюдения, выполняемые с помощью магнитометров четырех типов (трехкомпонентных, кварцевых, протонно-прецессионных и Т-магнитометра) и магнитных компасов. Кроме того, по маршруту плавания попутно проводятся ионосферные наблюдения с помощью автоматической станции и фиксация космических лучей. Экипаж «Зари» состоит из 25 человек, научных работников 10 человек.
Рейсы этого небольшого судна вызывают восхищение всего мира. За 15 лет плавания в Мировом океане «Заря» посетила десятки портов пяти континентов, побывала во всех океанах.
Исследования «Зари» являются частью общей программы работ по планомерной магнитной съемке Мирового океана. Материалы экспедиции «Зари» пополняют сведения о структуре магнитного поля на поверхности океанов и морей, используются для уточнения существующих магнитных карт и составления новых — эти карты необходимы для морской и воздушной навигаций.
«Заря» — деревянное судно, и срок его службы ограничен. Отдел морских экспедиционных работ Академии наук СССР уже сейчас озабочен тем, чтобы создать новое немагнитное судно, которое должно в ближайшие три года сменить «Зарю». На основе разработанного у нас технического задания на проектирование нового судна ленинградские судостроители сейчас создали проект нового судна. Сейчас еще рано говорить подробно об этом судне, поскольку оно еще в проекте, но можно только сказать, что оно будет построено из маломагнитной стали и по размерам значительно превысит «Зарю» — его тоннаж будет около 4000 т, на нем будет работать не менее 40 человек ученых, а экипаж будет состоять из 50 человек. Судно будет двухвальным, т. е. с двумя винтами, а это даст возможность, в зависимости от навигационной обстановки и задач исследований, варьировать скорость хода и при необходимости иметь в работе только одну машину. Управление главной машиной будет дистанционным, регулировать ее работу можно будет автоматически непосредственно с мостика.
Опыт проведения экспедиций на «Заре» и других исследовательских судах показал, что многие геофизические процессы взаимосвязаны между собой и, чтобы успешно работать над решением целого ряда проблем современной геофизики в глобальных или региональных масштабах, требуется сбор данных не по одной, а по комплексу научных дисциплин. Этими соображениями и объясняется, почему новое судно по своим размерам будет значительно превышать «Зарю». Большая длина судна и его размеры позволят разместить на нем больше лабораторий, чем на «Заре», а главное — основательно удалить обе магнитные лаборатории с их датчиками и регистрирующими устройствами от основных источников помех — главной машины (дизелей), электростанции и вспомогательных механизмов. Машинное отделение будет поэтому расположено в кормовой части. Всего же на новом судне будет расположено не менее 10 лабораторий геофизического профиля: сейсмическая, гравиметрическая, по изучению морских токов, метеорологическая, синоптическая, исследования космических лучей, ионосферная станция. Общее, что будет объединять эти лаборатории, — насыщение их автоматическими приборами, вывод показаний датчиков приборов в электронно-счетную машину.
Если «Витязь» и «Михаил Ломоносов» можно назвать плавучими институтами с большим комплексом научных направлений в исследованиях, то шхуна «Заря» является типичным представителем экспедиционного судна для тематических или специализированных исследований.
В Академии наук СССР имеется еще несколько среднетоннажных судов для выполнения таких же специализированных исследований. К ним следует отнести принадлежащее Институту биологии южных морей АН УССР (г. Севастополь) экспедиционное судно «Академик Ковалевский», переоборудованное в экспедиционное из среднего рыболовного траулера. Оно проводит исследования в Черном, Средиземном и Красном морях, а недавно в течение одного года (1964—1965 гг.) работало в районе о. Куба. Водоизмещение этого судна 470 г, длина 38,5 м, мощность двигателя 300 л. с., на его боргу четыре лаборатории, экипаж состоит из 22 человек, научных работников 15—17 человек. Главное место в программе экспедиций «Академика Ковалевского» занимает комплекс биологических исследований: сбор зоо-, фито- и ихтиопланктона, микробиология, первичная продукция, гидрохимия.
Из среднего рыболовного траулера переоборудовано также принадлежащее Институту океанологии судно «Академик С. Вавилов». Его водоизмещение 400 г, длина 38,5 м, мощность машины 300 л. с., район исследований — Черное и Средиземное моря. Но только в экспедициях «Академика С. Вавилова» преобладают тематические исследования по физической океанографии, физике моря и атмосферы, морской геологии и соответственно этому оборудовано судно.
Кроме перечисленных выше судов, научные учреждения Академии наук СССР имеют еще несколько среднетоннажных и малотоннажных экспедиционных судов для проведения исследований в прибрежной зоне, внутренних морях, озерах и речных бассейнах. Из них в первую очередь следует назвать построенное в 1964 г. для исследований озера Байкал судно «Г. Ю. Верещагин». Как известно, это озеро не связано с другими судоходными системами, поэтому судно было построено на судоверфи в Киеве секциями, которые потом перевезены за 5000 км на озеро Байкал на 22 железнодорожных платформах, и уже там производился монтаж судна. «Г. Ю. Верещагин» имеет полное водоизмещение 530 т, длина его 43,6 м, мощность машины 400 л. с., на его борту пять лабораторий для гидрологических, гидрохимических, биологических и геологических работ. Экипаж судна 20 человек, научных работников 15 человек. Это судно принадлежит Лимнологическому институту Сибирского отделения Академии наук СССР и с момента ввода его в строй исследования озера Байкал поднялись на более высокий уровень.
Мы не называем здесь целый ряд среднетоннажных и малотоннажных экспедиционных судов, на которых проводятся исследования в прибрежной зоне морей СССР или на внутренних водоемах. Можно только упомянуть, что в Институте биологии внутренних вод АН СССР, расположенном на Рыбинском водохранилище, имеется довольно мощный исследовательский флот из малотоннажных судов, на котором ученые института проводят изучение биологических, химических и гидрологических процессов в созданных за последние годы морях—водохранилищах, изучают их биологическую продуктивность, ведут исследования загрязненности речных и озерных водоемов и др. Большинство этих судов имеет водоизмещение менее 100 г, экипаж состоит из 4—6 человек, а на борту работают в экспедициях по 6—10 человек научных работников. На каждом таком судне построено по два лабораторных помещения.
В 1966 г. советский экспедиционный флот пополнился новым флагманом — научно-исследовательским судном «Академик Курчатов». Сообщения в прессе, по радио, телевидению, в кино о его постройке вызвали очень большой интерес у советской и зарубежной общественности. Его модель экспонировалась в Москве во время Второго международного океанографического конгресса (июнь 1966 г.), а несколько ранее — на Всемирной ярмарке 1966 г. в Лейпциге.
«Академик Курчатов» построен в Германской Демократической Республике по техническому заданию и эскизному проекту, разработанному в Отделе морских экспедиционных работ Академии наук СССР. Дальнейшее проектирование (технический и рабочий проекты) осуществлялись в конструкторском бюро судоверфи при постоянной консультации специалистов отдела морских экспедиционных работ АН СССР точно так же, как сам процесс строительства корабля. Проектирование лабораторий происходило при участии научных работников нескольких институтов — будущих участников экспедиций на этом судне. По нашему мнению, создание этого корабля является крупным шагом вперед в экспедиционном судостроении, так как «Академик Курчатов» находится на неизмеримо более высоком техническом уровне», чем плавающие ныне исследовательские суда «Витязь», «Михаил Ломоносов» и другие. Его характеристика будет более наглядной, если сопоставить его с некоторыми из современных научно-исследовательских судов.
«Академик Курчатов» по типу является полнопалубным судном с непрерывной надстройкой, с усиленным ледовым корпусом.
Площадь лабораторий и других научных помещений почти в два раза больше, чем на «Витязе» или на «М. Ломоносове», суммарная мощность электростанции и генераторов составляет 2425 кВт.
Но не только этими величинами отличается от других экспедиционных кораблей «Академик Курчатов». Главное отличие заключается в его качественной стороне, в судовых устройствах и оборудовании, что создает предпосылки для более результативной научной работы.
«Академик Курчатов» оборудован всеми современными навигационными приборами, позволяющими точно определять место и работать в любом районе Мирового океана. Все рычаги управления кораблем смонтированы в рулевой рубке в удобном пульте управления и максимально автоматизированы. Достаточно нажатия той или иной кнопки на пульте управления в рулевой рубке, чтобы двигатель изменил режим работы или корабль стал бы совершать разворот на месте или же циркуляцию; путем нажатия кнопки выпускаются успокоители качки. Телевизионная установка помогает капитану вести наблюдение с мостика за работами на кормовой палубе корабля или за буксировкой приборов. Высокую маневренность судна создают активный руль (мотор 240 кВт, вмонтированный в среднюю часть пера руля) и носовое подруливающее противодрейфовое устройство. Оно состоит из двух поперечных труб в носовой части, в которых вмонтированы два подводных электромотора по 140 кВт каждый. Эти технические средства позволяют доводить скорость судна практически до нуля и держать его при океанологических работах на одном месте в нужном направлении при сильном волнении и ветре. Выпускаемые в штормовую погоду в стороны от бортов успокоители качки снижают на ходу судна его качку в 3—4 раза и, таким образом, при шторме в 6—8 баллов «Академик Курчатов» имеет бортовую качку, как при волнении океана в 2—3 балла. Стабилизированные платформы дают возможность работать с приборами, для которых требуется гидростабилизация.
На одном активном руле судно может двигаться со скоростью от 0 до 3,5 узлов, а при работе одного из главных дизелей при наименьших оборотах начальная скорость 4 узла.
«Академик Курчатов» построен для проведения физических, геофизических и геологических исследований. Биологические исследования на этом судне носят подчиненный характер. Соответственно основному назначению судна оборудованы и лаборатории. На борту «Академика Курчатова» имеется 24 лаборатории, которые можно распределить по следующим основным группам: физика моря — 5 лабораторий, физика атмосферы — 4, физика Земли — 3, геология и геоморфология — 5, химия и радиоактивность — 5, биология — 2 лаборатории. Кроме того, на корабле на его шести палубах имеется 30 подсобных научных помещений, в которых размещаются: электронная счетно-вычислительная станция «Минск-2», три стабилизированные платформы, радиолокационная станция «Метеор», фотолаборатория, чертежная, агрегатные помещения и др.
Помимо двух эхолотов для навигационных целей, установленных на мостике, в лабораториях установлены еще пять эхолотов различного диапазона, в том числе горизонтально-вертикальный. В ряде лабораторий введены репиторы гирокомпаса.
В отличие от более старых наших экспедиционных судов на «Академике Курчатове» значительное развитие получила автоматика сбора и обработки материалов, что видно хотя бы из числа кабельных лебедок: половина из всех судовых исследовательских лебедок являются кабельными (9 шт.). Через кабель от спущенных в глубины океана физических приборов и датчиков поступает информация в лаборатории или непосредственно в электронную счетно-вычислительную машину. В лаборатории и рабочие помещения подведены кабели для подачи постоянного и переменного электротока различного напряжения. Это позволяет монтировать в лабораториях точные приборы, требующие самого разнообразного электропитания.
«Академик Курчатов» — плавучий институт со сложным комплексом жилых помещений, технического, бытового и медико-санитарного обслуживания и просторными общественными помещениями. Помимо централизованного обеспечения корабельных помещений кондиционированным воздухом, некоторые из них снабжаются кондиционированным воздухом от автономных станций искусственного климата. Все участники экспедиции и экипажа судна размещаются в 96 комфортабельных каютах: 28 одноместных и 70 двухместных. Общественные помещения состоят из просторных кают-компаний и столовой команды, клубного помещения. Рядом с каютой начальника экспедиции находятся конференц-зал и книгохранилище. Бытовые и санитарные помещения состоят из камбуза, пекарни, кладовых и холодильных камер для хранения продуктов. Медицинская часть состоит из лазарета и амбулатории-операционной.
По единодушной оценке научных работников и морских специалистов ввод в эксплуатацию «Академика Курчатова» и аналогичных ему судов внесет серьезные изменения во всю систему организации океанологических экспедиций, сбора и обработки материалов. Эксплуатационные возможности этого судна (скорость хода, маневренность, автономность, навигационные приборы и др.) и научно-техническая оснащенность неизбежно поставят перед научными работниками требования пересмотреть целый ряд организационных и методических положений, считающихся ныне незыблемыми.
Научное оборудование корабля не является постоянным, оно будет периодически модернизироваться и меняться.
«Академик Курчатов» является головным судном из серии экспедиционных кораблей, которые построены в ГДР по заказу советских научных учреждений.
Свой первый рейс «Академик Курчатов» совершил в Атлантический океан с 21 декабря 1966 г. по 22 февраля 1967 г. Этот рейс носил экспериментальный характер. В его программу входило проведение испытаний механизмов, аппаратуры и приборов в условиях экспедиционного режима и обработка методов проведения исследований на ходу судна и в дрейфе в различных климатических зонах океана.
Кроме того, во время рейса проводились испытания и приемка механизмов по программе, утвержденной Государственной приемной комиссией и гарантийным обязательством судоверфи. Руководители и участники первого экспедиционного рейса приняли все меры к тому, чтобы испытания приборов и отработку методики возможно больше приблизить к характеру и содержанию подлинного научного исследования, и эта задача в основном была выполнена. «Академик Курчатов» прошел с работами в Атлантике от берегов Европы по 18-му западному меридиану до экватора, провел работы на экспериментальных полигонах в Гвинейском заливе и в глубоководной впадине Романш и затем по тому же 18-му меридиану вернулся обратно.
В первых числах апреля 1967 г. начался второй рейс «Академика Курчатова». Это уже полноценный исследовательский рейс в Индийский океан с геолого-геофизическими работами по международной программе исследований верхней мантии Земли. Участники первого и второго рейсов «Академика Курчатова» дают самую высокую оценку его общесудовым качествам, условиям для работы и жизни на нем, его пока еще полностью не раскрытым возможностям для проведения исследований в океанах и морях на новом более высоком техническом и качественном уровне.
Авторы: И. Д. Папанин, доктор географических наук, Е. М. Сузюмов, кандидат географических наук