Специалисты ЦКБ МТ «Рубин» подробно рассказали о глубоководном комплексе «Витязь-Д»
Созданный петербуржцами глубоководный комплекс «Витязь-Д» стал, как известно, первым в мире полностью беспилотным необитаемым подводным аппаратом, достигшим дна Марианской впадины. Погрузившись в океанскую бездну на глубину свыше 10 км, он оставил там вымпел в честь 75‑летия Великой Победы. Это произошло три года назад, но авторы робота-рекордсмена, специалисты ЦКБ МТ «Рубин», пожалуй, впервые подробно рассказали о нем недавно в Корабелке (СПбГМТУ). Мероприятие прошло по инициативе Морского инженерного научно-образовательного центра вуза.
ФОТО Википедии / Kirill Borisenko / CC BY-SA 4.0
Покорить глубочайший природный объект на Земле (более 11 км), как и космические дали, стремились многие страны, чтобы больше узнать о скрытой от науки подводной вселенной, а заодно продемонстрировать свою технологическую мощь. Ведь для этого требовались конструкции, сопоставимые по сложности с космическими.
Одна только деталь: любое устройство, опущенное на такие глубины, испытывает чудовищное давление — более 1,1 тонны на квадратный сантиметр. И если вода найдет там микроскопический свищ, то мгновенно разрежет его, как нож масло. Поэтому к прорывным технологиям требовалось подтянуть новые материалы, гидроакустику, системы управления и многое другое. Особенно если речь шла о Марианском желобе.
Он представляет собой гигантскую сеть разломов на дне Тихого океана, образовавшуюся на стыке двух тектонических плит. Эта извилистая подводная траншея дугообразной формы тянется на 2,5 тыс. км с севера на юг — от Курильской гряды до Новой Зеландии. А самая глубокая ее часть, которую американцы назвали «бездной Челленджера», длиной около 200 км, находится в районе острова Гуам.
Глубины этой бездны определило в конце 1950‑х годов советское научно-исследовательское судно «Витязь», в честь которого петербуржцы назвали свой аппарат. «Прощупав» там дно многолучевым эхолотом, на что ушло несколько лет, океанологи нанесли эти данные на карту промеров. А затем началась настоящая гонка по созданию батискафов и подобных устройств, способных туда опуститься, и впрямь похожая на освоение межзвездного пространства…
На семинаре в Морском техническом университете эту историю поведал студентам и коллегам из родственных конструкторских организаций Ярослав Чуксин, сотрудник ЦКБ МТ «Рубин». Он изложил технические особенности американских и японских аппаратов (потом к состязанию подключились китайцы) и обозначил основные вехи развития отечественной подводной техники.
Интерес к сверхглубинам нарастал в мире по разным причинам. Китайцы, например, приглядывались к ним не только для исследования океанского «космоса». Они делали это во многом ради того, чтобы осваивать на дне Мирового океана полезные ископаемые. И добывать железомарганцевые конкреции, содержащие ценнейшие компоненты: цирконий, кобальт, цинк, марганец и т. д.
Но лишь немногие страны, обладающие большим научно-техническим потенциалом, могли разрабатывать дорогостоящие сложные подводные комплексы. Непросто было и погружать такую технику в океанские толщи — для этого требовалось специальное судно обеспечения, что делало подобные проекты значительно дороже…
Здесь нужно внести одно пояснение. Использование обитаемых глубоководных комплексов связано со смертельным риском (в данном случае мало оправданным) участников экспедиций. Поэтому разработчики из разных стран пошли по пути создания автономных необитаемых подводных аппаратов (АНПА) разных форм и конструкций.
Но детище «Рубина» отличалось от американских и японских аппаратов, опробованных в Марианской впадине. Причем не только с точки зрения конструкторских решений и материалов. Рубиновцы изготовили первый морской робот-беспилотник с искусственным интеллектом, действовавший полностью автономно. Это был не классический вертикально погружаемый батискаф, а «умный» робот, самостоятельно перемещающийся в толще воды.
Петербуржцы вели эту работу при поддержке Фонда перспективных исследований (ФПИ) вместе с несколькими академическими научными центрами и отечественными компаниями.
Но начинать с чистого листа творцам АНПА не пришлось. Они опирались на опыт предшественников, советских конструкторов, преуспевших в проектировании подобных аппаратов, заметил Дмитрий Семенов, главный конструктор по робототехнике ЦКБ МТ «Рубин».
Поначалу петербуржцы изготовили и испытали в море аппараты, ориентированные на глубины до 6 км, которые характерны для значительной части Мирового океана. Но, чтобы опустить АНПА вдвое ниже, до предельных отметок Марианского желоба, пришлось вновь заняться расчетами и экспериментами. Это помогло найти решения и материалы, обеспечившие устойчивость аппаратуры и прочность конструкции при максимальном гидростатическом давлении. В итоге «Витязь-Д» удалось спроектировать (с применением 3D-технологий), построить и испытать за предельно короткий срок — всего за 33 месяца. Он был заложен на сборочном стапеле опытно-экспериментального участка «Рубина» осенью 2018‑го, а уже через два с половиной года отправился в экспедицию…
Этот глубоководный комплекс состоит из спускаемого аппарата, донной станции и пункта управления, дающего возможность обмениваться информацией с судном-носителем. «Витязь-Д» оснащен эхолотом, имеет гидроакустические средства навигации и связи, видеокамеры, осветительные приборы и исследовательское оборудование. Корпус аппарата высотой 5,5 метра сделан из титанового сплава, а внешние обводы — из прочного сферопластика, позволившего снизить его вес до 6 тонн и придать ему обтекаемую форму.
Готовое изделие разработчики испытывали на протяжении суток в барокамерах Крыловского научного центра при давлении, соответствующем глубине 13,5 км. Аппарат выдержал эти экзамены, функционируя при внешнем воздействии, вдвое превосходившем достигнутые на тот момент в мире параметры.
Первые морские испытания по его кренованию, маневрированию и проверке систем движения прошли в Финском заливе. Затем он опробовал дно в заливе Петра Великого, у острова Аскольд, и в Филиппинском море на глубине до 5,2 км. И лишь после этого в апреле 2020‑го отправился на спасательном судне Тихоокеанского флота «Фотий Крылов» (вместе с членами госкомиссии, принимавшей работу) к точке экстремального погружения.
Оно началось вечером 8 мая при ощутимой волне и продолжалось десять часов. Опустившись на глубину 10 км 28 метров, робот приступил к выполнению программы. Три часа он вел на дне фото- и видеосъемку, брал пробы грунта. А также собирал данные для картографирования и оценки параметров морской среды, обходя препятствия благодаря элементам искусственного интеллекта. То есть без участия человека и телеметрического управления.
В общей сложности автономная миссия «Витязя-Д» заняла около суток. Это был подлинный прорыв в отечественной науке и технике, резюмировал Семенов. Рубиновцы показали, что Россия может создавать глубоководную технику самого высокого уровня и прокладывать путь к изучению недоступных прежде мест Мирового океана. Выполнение проекта способствовало также появлению новых конструкционных материалов, технологий и методик, средств навигации и связи. К примеру, чтобы отслеживать работу аппарата на сверхглубинах, ученые создали комплекс гидроакустической связи повышенной мощности.
Погружение убедило, что перспективный проект нужно продолжить, и ФПИ продлил контракт с разработчиками на несколько лет. Это было нужно для того, чтобы расширить возможности систем освещения, навигации и связи аппарата, целиком состоящего из отечественных комплектующих, пояснили специалисты.
Такая модернизация была проведена, после чего рубиновцы вновь опробовали свой робот-беспилотник (точнее, два таких аппарата, сделанных ими) в разных морских районах на разных глубинах. Серию опытных погружений они провели, в частности, осенью прошлого года в Японском море, проверяя надежность высокоточной навигационной привязки и других систем аппарата.
Так что обновленный «Витязь-Д» готов к новым свершениям во имя науки. А опыт его создателей, судя по всему, пригодится для расширения линейки таких высокотехнологичных аппаратов. Ведь проекты, подобные «марианскому», не замедлят появиться, считают конструкторы.
Материал опубликован в газете «Санкт-Петербургские ведомости» № 87 (7416) от 17.05.2023 под заголовком «Бездна для «Витязя»».
Комментарии