Введение
Пилотируемый глубоководный исследовательский аппарат
"Альвин" (DSV 2) – пилотируемый глубоководный исследовательский аппарат, принадлежащий Военно-морскому флоту США и эксплуатируемый Вудс-Холлским океанографическим институтом (WHOI) в Вудс-Холле, штат Массачусетс. Оригинальный аппарат был построен компанией General Mills' Electronics Group в Миннеаполисе, штат Миннесота. Названный в честь человека, внесшего основной вклад и ставший творческим вдохновителем аппарата, Аллина Вайна, "Альвин" был принят в эксплуатацию 5 июня 1964 года. Аппарат спускается на воду с глубоководного судна поддержки RV Atlantis, которое также принадлежит ВМС США и управляется WHOI. Аппарат совершил более 5200 погружений, перевозя двух учёных и пилота, наблюдая за формами жизни, которые должны выдерживать сверхвысокое давление и перемещаться в полной темноте, а также исследуя обломки "Титаника". Результаты исследований, проведённых с помощью "Альвина", были опубликованы почти в 2000 научных статьях.
Дизайн
"Альвин" был разработан как замена батискафам и другим менее маневренным океанографическим аппаратам. Его более маневренная конструкция стала возможна отчасти благодаря разработке синтаксической пены, которая обладает плавучестью и при этом достаточно прочна, чтобы служить конструкционным материалом на больших глубинах. Аппарат весит 17 тонн. Он позволяет двум ученым и одному пилоту погружаться на срок до девяти часов. Субмарина оснащена двумя роботизированными манипуляторами и может быть оборудована специальным оборудованием для отбора проб и проведения экспериментов. Шлюзовая пробка аппарата имеет диаметр и немного толще, чем толстая титановая сферическая прочная оболочка; в текущей версии аппарата используются откидные балластные грузы и аварийные сбросы оборудования. Гарольд Э. Фрелих был одним из основных разработчиков "Альвина".
Начало карьеры
Alvin, первый в своем классе глубоководный аппарат (DSV), был построен для погружений на большую глубину. Каждый из DSV класса Alvin имеет различные глубинные характеристики. Однако, только Alvin был передан в распоряжение Национального управления океанических и атмосферных исследований (NOAA), в то время как остальные остались на вооружении ВМС США. Первые глубоководные испытания Alvin прошли у острова Андрос на Багамах, где он успешно совершил 12-часовое беспилотное, привязанное погружение на глубину 2286 метров (7500 футов). 20 июля 1965 года Alvin совершил свое первое пилотируемое погружение на глубину 1829 метров (6000 футов) для получения сертификации ВМС. 6 июля 1967 года Alvin подвергся нападению рыбы-меча во время погружения №202. Рыба-меч застряла в обшивке Alvin. Атака произошла на глубине 610 метров (2000 футов) под поверхностью. Рыбу извлекли на поверхность и приготовили на ужин. Самолет потерпел крушение 30 сентября 1944 года во время квалификационных полетов с авианосца, пилот выжил. Неблагоприятные погодные условия препятствовали подъему Alvin в конце 1968 года, но в июне 1969 года он был сфотографирован на дне Атлантического океана буксируемым USS Mizar санным полозом. Alvin находился в вертикальном положении и выглядел целым, за исключением повреждений кормы. Было решено предпринять попытку подъема, хотя ранее не поднимали объекты размером с Alvin с глубины 1524 метров (5000 футов), но операция считалась выполнимой с использованием современных технологий. В августе 1969 года Aluminaut, DSV, построенный компанией Reynolds Metals Company, опустился к Alvin, но столкнулся с трудностями при подключении необходимых тросов, а последствия урагана Камилль привели к ухудшению погодных условий, вынудив команду вернуться в Вудс-Хоул для перегруппировки. Вторая попытка началась 27 августа, и Aluminaut удалось закрепить трос и страховочные стропы на Alvin, а также обернуть корпус предварительно изготовленной нейлоновой сетью, что позволило Mizar поднять его. Alvin был отбуксирован, погруженным на 12 метров (40 футов), со скоростью обратно в Вудс-Хоул. Французы предоставили подводные аппараты Archimède и CYANA. Всего было выполнено сорок четыре погружения, в результате которых была определена зона аккреции коры на дне рифтовой долины.
Гидротермальные отверстия
Морские геологи, использующие батискаф "Альвин" в Тихом океане, обнаружили глубоководные гидротермальные источники и связанные с ними биологические сообщества в ходе двух экспедиций к океаническим срединно-океаническим хребтам. В 1977 году ученые на "Альвине" обнаружили источники с низкой температурой (~20 °C) в районе Галапагосских островов, к востоку от самих островов. Во время экспедиции RISE в 1979 году ученые, работавшие на "Альвине", обнаружили высокотемпературные источники (380 °C), широко известные как "черные курильщики", на вершине Восточно-Тихоокеанского хребта на 21° северной широты. Эти открытия показали существование глубоководных экосистем, не зависящих от солнечного света и основанных на хемосинтезе. В 2006 году к батискафу была добавлена новая роботизированная рука.
Последние работы
В июне 2008 года началось строительство более прочной и немного большей сферической оболочки, которая может быть использована для модернизации Alvin (для использования с 2011 года), а затем – в совершенно новом аппарате. Новая сфера была спроектирована и затем выкована из цельных титановых слитков в двух равных половинах на предприятии Ladish Forge в Кудахи, штат Висконсин. Затем 15,5 тонн титана были обработаны и собраны с использованием пяти иллюминаторов (вместо предыдущих трех), и она рассчитана на глубины более [укажите глубину], в то время как первоначальный предел глубины Alvin составлял [укажите глубину]. Это, наряду с общей модернизацией систем обеспечения, приборов и материалов, позволит Alvin достичь 98% морского дна. После последнего погружения для оценки повреждений морского дна Мексиканского залива после катастрофы Deepwater Horizon, Alvin был переоборудован, начиная с января 2011 года, с ожидаемым возвращением в океан в 2012 году и достижением полного глубинного потенциала в 2014 году.
Реконструкция 2014 года
Начиная с 2011 года, "Алвин" подвергся масштабной модернизации, включавшей установку новых камер, освещения и более крупной титановой сферы для экипажа. Эта трех с половиной летняя работа по улучшению аппарата заложила основу для последующего увеличения его глубины погружения. В 2014 году, после масштабной переоборудования, "Алвин" прошел испытания в Мексиканском заливе и был сертифицирован для возобновления эксплуатации. В марте и апреле 2014 года "Алвин" использовался для исследования места аварии на платформе "Глубоководный горизонт" 2010 года и последовавшего за ней разлива нефти.
2022 обновление
Начиная с 2020 года, началась вторая фаза модернизации "Алвина" для проведения операций; первой фазой была реконструкция 2014 года, включавшая в себя новый, более крупный титановый корпус для экипажа и перестроенный структурный каркас. В рамках этой фазы "Алвин" получил новые титановые балластные сферы, второй манипуляторный рукав Schilling, систему визуализации 4K, несколько новых модулей из синтетической пены, модернизацию гидравлической системы и новые движители. В 2022 году "Алвин" успешно завершил морские испытания и был сертифицирован для работы на глубинах до 6500 метров.
Операция
Как и большинство глубоководных аппаратов, "Альвин" обычно транспортируется на борту судна обеспечения. Он спускается на воду незадолго до погружения и поднимается на борт после погружения с использованием подходящего устройства (LARS), установленного на судне обеспечения. Судном обеспечения обычно является R/V Atlantis, но использовались и другие суда. "Альвин" использует четыре стальных балласта (~1,7 кубических фута стали) для обеспечения отрицательной плавучести при спуске на дно океана. "Альвин" оснащен системой балласта и регулировки, но стальные балласты позволяют быстрее достигать больших глубин. Эти балласты сбрасываются при каждом погружении и остаются на дне.