Какие научные суда бороздят просторы океанов и какими исследованиями они занимаются
Обновлено: 25.04.2024
Научно-исследовательское судно (экспедиционное судно) – это морское, озерное или речное судно, используемое для исследования водных масс, дна, атмосферы Земли и космического пространства.
Научно-исследовательские суда (НИС) строятся по специальному проекту или переоборудуются из кораблей или судов другого назначения.
Для НИС характерно наличие значительных площадей открытых палуб для размещения постоянного и сменного научного оборудования.
Суда оснащают устройствами для работы с забортной аппаратурой (краны, лебедки и др.), стабилизаторами качки, мощными средствами связи и радионавигации и т. п.
В СССР 1 м специально оборудованным судном был «Витязь», самым большим и совершенным по техническому оснащению экспедиционным судном космической службы – «Космонавт Юрий Гагарин» (водоизмещением 45 тыс. т).
Значительным флотом НИС владеют Великобритания, Германия, Дания, Исландия, Нидерланды, США, Франция, Япония и др.
- крупные экспедиционные суда (6 тыс.-7 тыс. т) – исследование удаленных районов Мирового океана;
- универсальные НИС (1,9 тыс.-4,2 тыс. т) – фундаментальные тематические исследования океана, ограниченное изучение биологии моря;
- специализированные НИС — выполнение тематических работ;
- океанографические съемные суда (2,5 тыс.-3,8 тыс. т);
- гидрографические суда (500-3 тыс. т);
- метеорологические суда (2,2 тыс.-5 тыс. т);
- научно-промышленные суда (1 тыс.-3 тыс. т);
- рыболовно-исследовательские суда (500-2 тыс. т);
- исследовательские суда специального назначения (500-2 тыс. т);
- арктические исследовательские суда (4,7 тыс.-7 тыс. т).
Новейшее российское НИС Академик Трешников
Введено в эксплуатацию - 10 октября 2012 г.
Назначение:
- обеспечение деятельности Российской антарктической экспедиции;
- замена персонала антарктических станций;
- доставка грузов на антарктические станции с выгрузкой на дикий берег и по льду;
- научно-исследовательская деятельность в океане и исследование природных процессов и явлений;
- вывоз мусора из Антарктиды.
Обеспечивает комфортные условия работы экипажа и персонала экспедиции при температуре окружающего воздуха до -40 ° C.
Судно может двигаться со скоростью 2 узла по льду толщиной 1,1 м.
Область навигации не ограничена.
Класс судна KM ✪ ARC 7 AUT 2 Корабль специального назначения
- Длина 133,59 м, Ширина 23 м, Осадка 8,5 м
- Скорость 16 узлов
- Дальность 15000 км
- Автономность 45 суток
- Экипаж экспедиции 80 человек
- Экипаж 59 человек
- 2 вертолета типа Ка-32
Некоторые примеры НИС России:
- научное судно Академик Немчинов – НИС усиленного ледового класса; судовладелец - Севморнефтегеофизика; порт приписки – Мурманск;
- научное судно Академик М. А. Лаврентьев – НИС Дальневосточного отделения РАН «Академик М.А.Лаврентьев»; цель исследования – определение количества выбрасываемого из глубин арктических морей в атмосферу метана и изучение подводной части вечной мерзлоты;
- научное судно Академик Лазарев – занимается геофизическими исследованиями на шельфе мирового океана; построено в 1987 г.; приписано в морском порту Мурманска.
Перспективы
Летом 2020 г. стало известно, что Судостроительный комплекс (ССК) Звезда, подконтрольный Роснефти, согласно поручению В. Путина определен единственным исполнителем госзаказа на выполнение работ по строительству НИС проекта 123, предусмотренных проектом «Наука».
Разработчик - ЦКБ Лазурит, дочка Роснефти.
В ХХ веке человечество устремилось в космос, однако на нашей планете две трети территории, занимаемые Мировым океаном, до сих пор остаются очень слабо исследованными.
В этом нет ничего удивительного, ведь серьёзными исследованиями морей и океанов человечество занялось относительно недавно – всего около ста пятидесяти лет назад.
Первопроходцы Мирового океана
Первыми исследователями океанов в известной нам истории человечества стали финикийцы. Этот небольшой, но очень предприимчивый торговый народ ещё в VII-VI веках до н.э. сумел проложить морской путь вокруг Африки и составить достаточно подробные карты Средиземного моря. В разные исторические периоды морскими исследованиями занимались представители европейских народов, индийцы, китайцы, арабы, полинезийцы и т.д. Начавшаяся в XV веке эпоха Великих географических открытий позволила экспериментальным путём проверить гипотезу о шарообразности нашей планеты. В течение трёх последующих столетий были открыты и нанесены на карту все более-менее крупные участки суши.
Однако к систематическому изучению Мирового океана человечество приступило лишь в XIX веке. Годом рождения науки океанологии считается 1872-й год, когда британское исследовательское судно «Челленджер» отправилось в первую научную экспедицию. В 362 точках океана были проведены достаточно подробные исследования, проделаны замеры морских глубин. Конечно, точность этих замеров оставляла желать лучшего – для определения глубины в той или иной точке с борта корабля сбрасывали привязанный к верёвке шар весом около центнера, а затем измеряли длину верёвки. Тем не менее, экспедиция собрала уникальный массив океанологической информации и фактически положила начало системному изучению Мирового океана.
С изобретением эхолота в начале ХХ века появилась возможность более плотного исследования океанского дна, определения морского рельефа и глубин. В настоящее время эхолот является обязательным оборудованием любого корабля, причём не только морского, но и предназначенного для пресноводных водоёмов. Ещё одним инструментом, позволившим вплотную приблизиться к разгадке многих тайн океана, стали батискафы и батисферы – аппараты, позволяющие опускаться под воду на глубину в сотни метров, чтобы изучать геологическое строение морского дна, биологические особенности его обитателей, физико-химические свойства глубинных слоёв воды и т.д.
Глубоководные аппараты
Основным препятствием к изучению и освоению пространства Мирового океана для человека стала невозможность длительное время находиться под водой. Богатство и разнообразие водного мира остаются недоступными людям, так как человек не может свободно дышать, полностью погрузившись в воду. Акваланги и водолазные скафандры позволяют находиться под водой лишь короткое время и обладают существенными ограничениями по глубине погружения. Тем не менее, с их помощью удалось добиться достаточно серьёзных результатов.
Так, в 1960-м году исследователям удалось опуститься на дно самой глубокой точки Мирового океана – Марианской впадины. Её глубина составляет почти 11 тысяч метров, а давление воды на дне сминает обычный корабль буквально в лепёшку. Тем не менее, опустившись на эту чудовищную глубину, люди с удивлением обнаружили, что на дне кипит жизнь. Морские рачки, моллюски и даже рыбы сумели приспособиться к огромному давлению, почти полному отсутствию кислорода и солнечного света.
Повторный всплески интереса к Марианской впадине случился уже в наши дни: за последние двадцать лет были организованы несколько экспедиций с погружениями. Последняя, под руководством В. Весково, состоялась в 2019 году. Тогда же состоялась российская экспедиция с погружением на дно автоматического глубоководного аппарата «Витязь», который взял образцы грунта и выполнил замеры характеристик глубоководных слоёв воды.
Исследовательские суда
Основным инструментом современных океанологов являются научно-исследовательские суда. Это обычные суда, оборудованные современной измерительной и исследовательской аппаратурой, позволяющей проводить исследования в сфере гидрологии, гидрохимии, геофизики, геологии, гидрографии и других направлении океанологии. Одной из крупнейших в мире флотилий научно-исследовательского назначения обладал Советский Союз. В настоящее время в состав флота России входят научно-исследовательские суда «Адмирал Владимирский», «Янтарь» и несколько других.
На сегодняшний день наиболее обширным научно-исследовательским флотом располагают Соединённые Штаты Америки. В его состав входят более двух десятков кораблей разных классов. Кроме того, исследовательскими судами обладают Япония, Великобритания, Канада, Франция, Германия и несколько других стран.
Космические исследования океана
В настоящее время огромное количество исследовательских данных учёные-океанологи получают из космоса, с научно-исследовательских спутников. Современная аппаратура позволяет делать точные замеры температуры и скорости морских течений и ветров, колебаний солёности морской воды, состояния морской поверхности, миграции косяков рыбы, биологической активности планктона и т.д. В СССР для приёма этих данных существовала специальная Служба космических исследований, в состав которой входили более десятка исследовательских кораблей, в том числе самое большое в мире исследовательское судно «Космонавт Юрий Гагарин».
Исследования океана в течение последнего столетия существенно продвинулись вперёд. Тем не менее, по оценкам учёных, более-менее изучено сегодня лишь около 7% морского дна. Океан скрывает немало тайн, разгадке которых предстоит посвятить немало лет научной работы.
Грандиозные водные просторы Тихого океана привлекали внимание разных народов нашей планеты в течение многих тысячелетий.
Во все времена находились смельчаки, рисковавшие своей жизнью, чтобы узнать что-то новое об окружающем мире, отыскать в бескрайней глади океана новые земли и заселить их, положив начало новым племенам и народам.
Первопроходцы Тихого океана
История не сохранила имён первых смельчаков, отправившихся от берегов Австралии в плавание по тихоокеанским волнам более 40 тысяч лет назад. Этим людям повезло – они попали на Новую Гвинею, а оттуда расселились по другим островам и архипелагам Океании. Учёные выделяют среди населения Океании три основных антропологических типа – полинезийцев, меланезийцев и папуасов, причём два последних произошли от общих предков – австралийских аборигенов.
Вторая волна исследователей Тихого океана пришла, предположительно, с острова Тайвань более 5 тысяч лет назад. Эти люди стали предками полинезийских народностей, а также заселили острова, принадлежащие современной Индонезии, и остров Мадагаскар. Причём, если предки меланезийцев попадали на другие острова в периоды отступления береговой линии, переходя вброд пространства, ранее закрытые водой, то предки полинезийцев подходили к переселению серьёзно – строили основательные плоты, запасались водой и продуктами.
Эпоха великих открытий в географии
Европейским первооткрывателем Тихого океана считается конкистадор Васко де Бальбоа, который пересёк Панамский перешеек и достиг тихоокеанского побережья. Правда, он не знал, что открыл целый океан, и назвал открывшееся перед ним водное пространство Южным морем. С этого момента началась бурная эпоха географических открытий. Фернандо Магеллану принадлежит первенство в пересечении Тихого океана. Именно этот мореплаватель придумал название «Pacific Ocean», которым пользуются до сих пор.
Испанцы, французы, голландцы и англичане исследовали юго-западные воды Тихого океана. Русские мореплаватели вышли к тихоокеанскому побережью, пройдя пешком всю Евразию, и нанесли на карту его северные очертания. Первопроходцем стал казак Семён Дежнёв, который обнаружил пролив между водами Тихого и Ледовитого океанов в 1648 году. Затем были экспедиции А. Чирикова, В. Беринга и других исследователей, которые внесли свою лепту в описание северной и северо-западной части океанского пространства.
Эпоха великих открытий завершилась в конце XVIII столетия, когда экспедиция Дж. Кука нанесла на карту очертания Гавайских островов и Великого Барьерного рифа.
Океанологические исследования
К началу XIX века все более-менее крупные географические объекты в акватории Тихого океана уже были нанесены на карту. Наступило время океанологических исследований, в которых существенная роль принадлежит русским экспедициям. В 1804-1806 годах исследовательская эскадра И. Крузенштерна и Ю. Лисянского совершила кругосветное путешествие и провела океанологические исследования в Тихом океане. В 1819-1821 годах Ф. Беллинсгаузен и М. Лазарев добрались до Антарктиды и попутно открыли несколько тихоокеанских островов.
Экспедиция С. Макарова, состоявшаяся в 1886-1889 годах, позволила получить точные данные о направлении океанских поверхностных течений. В 1883-1906 годах американское исследовательское судно «Альбатрос» участвовало в ряде экспедиций по изучению живых организмов, обитающих в океане. Немецкая экспедиция на судне «Планет» и американская – на шхуне «Карнеги» позволили более подробно изучить строение океанского дна.
В ХХ веке исследования Тихого океана были практически непрерывными. Ведущая роль в них принадлежит советскому и американскому научному флоту, а также исследовательским экспедициям ряда европейских стран. Стоит упомянуть исследовательские суда «Витязь», «Челленджер», «Галатея», плавание Т. Хейердала на плоту «Кон-Тики» и т.д.
Современные исследования
В настоящее время исследования в Тихом океане продолжаются, ведь его глубины до сих пор не раскрыли и сотой доли своих тайн. Наиболее перспективными направлениями являются глубоководные бурения океанского дна, изучение флоры и фауны, климатические и сейсмологические исследования, изучение океанских желобов.
Помимо экспедиций на научно-исследовательских судах, огромную помощь оказывают спутниковые наблюдения. Изучение жизни Тихого океана поможет людям распространить в будущем своё влияние на водную среду нашей планеты.
Этот неведомый мир составляет 90 процентов обитаемого пространства планеты. Нам известно больше о поверхности Луны, чем о морском дне. В этой вечной темноте обитают странные формы жизни. Лишь несколько десятилетий назад считалось, что жизнь на таких глубинах невозможна, а уже сегодня ученые полагают, что первая жизнь появилась на дне океана. Энергия, ресурсы, пища и даже климат находится под влиянием океанов. Там ли определиться будущее нашей планеты?
Девяносто процентов всей жизни на Земле обитает в глубинах, но нам знакома лишь небольшая ее часть. Нам удается исследовать лишь те части моря, которые освещаем, но что происходит за их пределами.
Одно из самых современных устройств для морских исследований совсем недавно вернулось из своей первой экспедиции. Глубоководный робот ROV KIEL 6000, созданный институтом морских наук имени Лейбница, сейчас еще проходит проверку в порту города Киль. Данный дистанционно управляемый аппарат может опускаться на глубину до 6 тысяч метров. Он управляется и контролируется с помощью кабеля. Дистанционно управляемые аппараты пользуются огромным спросом у морских исследователей. Один экземпляр стоит 5 миллионов евро, но по словам мореплавателей он того стоит. Аппарат ROV KIEL 6000 уже достиг сенсационных результатов за свое первое путешествие в Южную Атлантику.
Только с таким оборудованием как глубоководные аппараты исследователи могут отважиться погрузиться в эту враждебные среду. Дистанционно управляемая система камер это глаза ученого, а манипуляторы это его руки. Вдобавок к ним множество измерительных приборов и сенсоров. Большая часть информации может быть немедленно передана на борт для анализа с помощью 6-километрового кабеля.
Базой всех проектов по изучению морских глубин являются исследовательские суда. Одним из них является «FS Poseidon». На его борту ученые всего мира недавно начали проверку автономного подводного аппарата SEAL 5000, стоимость которого составляет 1,5 миллиона евро. В отличие от дистанционных аппаратов он абсолютно независим, не соединен кабелем и может создавать очень точные карты морского дна.
Составлять карту морского дна с корабля все равно, что пытаться нарисовать карту Луны, глядя в телескоп. Гидрографическое судно раскачивается вверх-вниз, и звуковые волны эхолота постоянно отклоняются на своем пути между палубой судна и дном океана. Но грубую картину все же получить можно. Как раз задачей аппарата SEAL 5000 и является создания точных топографических карт, которые нужны исследователям морских глубин, открывая экспертам удивительные тайны. С помощью таких карт геологи могут найти различные минеральные отложения.
Могут пройти годы, прежде чем они принесут плоды. А потребность человека в новых ресурсах бесконечна, поэтому исследование морских глубин приобретает все более важное экономическое значение. С помощью таких подробных карт геологи также находят следы гидротермальных источников. Среди прочих веществ они выбрасывают соединение металлов, которые откладываются вблизи. Уже были найдены отложения различных металлов от меди до золота, но когда речь идет о морских сокровищах основное внимание уделяется веществу, которое могло бы разом решить энергетические проблемы всего человечества. Под океанским дном скапливается невообразимое количество метана. Он более чем в два раза превышает общее количество угля, нефти и газа в мире. Но может ли метан решить энергетические проблемы будущего. Морские глубины так просто не уступит свои сокровища.
На глубине газ находится в виде замороженного гидрата метана, который является своего рода цементом морского дна. Если же ледяное твердое вещество станет газообразным, его объем увеличится более чем в 100 раз. Это делает его извлечение очень опасным, поэтому ученые по всему миру лихорадочно ищут менее опасный метод добычи этого замороженного золота. Добыча была бы особенно рискованной на материковых склонах, ведь если убрать этот цемент, большие части склонов могут внезапно осесть, что приведет к гигантским цунами с катастрофическими последствиями для прибрежных регионов. Кроме того метан очень сильно влияет на парниковый эффект. Он в 30 раз сильнее, чем углекислый газ. Но частично решение проблемы есть. Во время добычи метан можно было бы заменить в углекислым газом. Другими словами морские глубины могли бы быть хранилищем углекислого газа.
Немецкие и японские ученые являются лидерами в этом секторе исследований, работая вместе над различными проектами. Ученые должны ответить на множество вопросов, прежде чем начать рассматривать вариант хранения парниковых газов в море.
Как ни странно, но вокруг скоплений углекислого газа кипит жизнь. Жидкий углекислый газ очень опасное вещество на морском дне Окинавской впадины на побережье Японии. Здесь газ залегает на глубине 3000 метров. Из-за высокого давления и ледяного холода глубин газ превратился в жидкость, создавая скопление газа.
Какое воздействие оказывает это вещество на обитателей глубин. Ученые пытаются это выяснить. Эти формы жизни явно научились выживать в таких жестоких условиях. По словам ученых, скопление углекислого газа в Окинавской впадины уникально.
Непосредственную помощь в исследовании морских глубин оказывают немногочисленные морские суда. Но это не просто корабли, а плавучие обсерватории, причем всегда заняты. В мире имеется всего несколько сотен больших исследовательских судов и за их экспедициями можно наблюдать через Интернет, на сайте sailwx.info.
Палубы исследовательских судов похожи на научные лаборатории. Исследователи всего мира, используя разнообразное оборудование, теснятся на маленьком пространстве. Они работают по сменам круглые сутки. Но одно устройство найдется на любом научном судне.
Прибор для взятия проб воды, измеряющий электропроводность, температуру и глубину. Определение этих величин немного похожи на измерение пульса человека, но они являются базовой информацией, необходимой каждому океанографу. Прибор для взятия проб может черпать воду с точно указанной глубины. Эти и другие функции приводятся в действие с поста управления судна. Этот прибор используется чаще всех на каждом исследовательском судне по всему миру. Как только его поднимают на борт, пробы воды и немедленно обрабатываются. Анализ питательных веществ или микроорганизмов дает важные данные для описания океанской среды. Это стандартная процедура для океанографа.
В этой пустынной темноте удаленной от центра жизни найти пищу очень трудно. Так что когда умирает кит это чудо для обитателей морских глубин. Мертвый кит подобен оазису дающий за раз столько пищи, сколько обычно попадает сюда за тысячу лет.
«Maria S. Merian» самое современное исследовательское судно в мире. Спущенное на воду в 2007 году, оно является первым научным судном, построенным в Германии за последние 15 лет. На борту судна может работать 20 ученых. В их распоряжении лаборатория, оборудованная для самых разных исследовательских миссий. Это исследовательское судно может идти 48 часов, не загрязняя воды, благодаря технологии «чистый корабль». Данная технология означает, что сточные воды и нечистоты не сливаются в море. Все жидкие отходы отправляются в специальный танк и хранятся там. Часть их может быть позже переработана, и снова использована на борту. Для науки это значит, что сточные воды не попадают ни в морскую воду ни в образцы. Никаких посторонних примесей, только чистая морская вода.
Многие научные проекты зависят от чистоты воды, например, проект по поиску рассеянности металлов. Этим веществам с недавних пор придается особое значение, и это не впервые. Они появляются в морской воде лишь в очень небольших количествах, но без этих элементов микроорганизмы вроде водорослей не могут расти в море. С помощью специального ковша ученые проводят точнейший анализ. Даже подъемное устройство сделано из синтетического волокна, чтобы избежать малейшего замутнения.
Различные измерители на борту исследовательского судна «Maria S. Merian» позволяют ученым следить за сложными экспериментами из центра управления, а чтобы не потерять из вида сложную технику, находящуюся под водой несколько лет, запускается робот-зонд или буй.
Кроме того у буя-измерителя может быть и своя особая задача. Так сотни буев стали частью масштабного проекта по изучению морских глубин мира, который получил название АРГО.
В программе по получению данных из морских глубин в режиме реального времени участвует 26 стран. Учёные очень ценят возможность отправлять такие буи, ведь эти маленькие датчики могут очень им помочь. В мировом океане сейчас находится 3000 буев, которые могут передавать данные в любую погоду, шторм или штиль. Это дает возможность ученым впервые получать достаточно данных, чтобы они могли уверенно сказать нагревается ли океан, уменьшается ли количество кислорода, и как это влияет на соленость. Для этого буй опускается на глубину 2 тысяч метров и дрейфует по течению. Через 10 дней он медленно поднимается на поверхность, одновременно с этим измеряя температуру, соленость и другие параметры. Оказавшись на поверхности, буй передает полученные данные, а также свои координаты на береговые центры через спутник. Каждый буй передает собранные данные каждые 10 дней. Так создается глобальная сеть доступная с каждого компьютера. Впервые эти данные стали доступными каждому ученому в мире.
Проект АРГО это своего рода глобальная океаническая метеостанция, за работой и маршрутом каждого отдельного буя можно следить благодаря компьютерной анимации. Это очень мощный инструмент для изучения климатических изменений. С помощью 3 тысяч однотипных буев-измерителей АРГО собирает данные о состоянии всего мирового океана.
Исследования пока находятся на ранней стадии. Маленькими шагами, но с большими усилиями ученые приобретают важнейшие знания, но уже стало ясно, что морские глубины сильнее влияют на всю планету, чем когда-либо предполагалось. И никто не знает, что еще ждет нас там. Наши шумные аппараты приносят свет в царство темноты, возможно, отпугивая настоящих властителей подводного мира, и заставляя их опускаться еще глубже.
Системные океанографические исследования начались с первой русской кругосветной экспедиции (\(1803\)–\(1806\) гг.) на кораблях «Надежда» и «Нева». Руководили ею Иван Фёдорович Крузенштерн и Юрий Фёдорович Лисянский. Исследование внесло значительный вклад в изучение Мирового океана, были закрыты последние «белые пятна» в северной части Тихого океана.
Английская экспедиция «Челленджера» — первая комплексная экспедиция по изучению Мирового океана (\(1872\)–\(1876\) гг.). Результаты экспедиции были опубликованы в \(50\) томах. Исследования показали, что океаническое дно имеет очень сложный рельеф, а также что растительный и животный мир океана разнообразен даже на больших глубинах.
С изобретением эхолокации в начале \(XX\) века появилась возможность более тщательного исследования океанского дна, определения особенностей морского рельефа и глубин.
О том, что Мировой океан использовался человеком с давних времён, свидетельствуют исследования знаменитого норвежского путешественника Тура Хейердала. Он установил, что люди в древности могли путешествовать на папирусных и камышовых судах на огромные расстояния, используя океанические течения.
Французы Жак Ив Кусто и Эмиль Ганьян в \(1943\) г. изобрели первый безопасный и эффективный аппарат для дыхания под водой, названный аквалангом. Жак Ив Кусто избороздил океанские просторы, изучая подводный мир Мирового океана.
При погружении на большие глубины начали применять батискафы и батисферы. На батискафе «Триест» в \(1960\) г. швейцарский учёный Жак Пикар и лейтенант ВМС США Дон Уолш опустились на дно Марианской впадины.
Автор статьи
Читайте также: