В 90-е в популярном фильме «Бездна» Джеймса Кэмерона среди прочих чудес была показана жидкость, в которой можно дышать. Мало кто знает, что в основе этого – советские разработки. В 1988 году в Ленинграде группа учёных создала жидкость, в которой свободно дышали не только мыши, но и собаки.

О том, чтобы дышать под водой, люди мечтали ещё с давних времён. О такой возможности упоминалось в сказках, в былинном эпосе «Садко» и других романах. Врач и учёный Андрей Филиппенко в советское время провёл первые успешные испытания техники жидкостного дыхания.

Американцы зашли в тупик

Ксения Якубовская, SPB.AIF.RU: – Андрей Викторович, неужели возможно дышать жидкостью?

Андрей Филиппенко: – Конечно, в воде содержится кислород. Другое дело, что в обычной, в лучшем случае, 2,7% О2. А чтобы млекопитающее смогло дышать, этот показатель поднимается до 20-21%. Исследования доказали, когда в лёгкие попадает такая жидкость, то в кровь поступает достаточное количество кислорода. 

Жидкостное дыхание – это технология, которая позволяет получать кислород не из воздуха, а из специальной жидкости. Идея свободно передвигаться, дышать под водой волновала умы многих учёных. Первые опыты провёл в 60-х годах прошлого века голландский исследователь Йоханнес Килстра. В 1968-м он наглядно показал, что млекопитающие могут получать кислород из жидкости. В его растворе мыши могли дышать и даже бегать.

Мой отец был офицером первого института ВМФ, который занимался кораблестроением и стратегией развития подводного флота. Ему пришло распоряжение от руководства оценить исследования Килстра. Он написал положительный отзыв. Я был ещё школьником, но идею запомнил. Когда я стал работать старшим научным сотрудником в НИИ Спасания и подводных технологий Вунц ВМФ ВМА, я поднял эту тему. Задача была интересная, и мне разрешили заниматься исследованием распространения газов в организме человека в условиях повышенного давления. Это был 1979 год.

– А мировые исследования к тому времени не продвинулись в этом направлении?

– Первые опыты были на мышах в тех странах, которые занимались атомным оружием, могли работать с высокими энергиями. Требовались грамотные специалисты, огромные деньги и специализированное оборудование. У нас в Ленинграде всё это было. Технологией жидкостного дыхания занималась группа из 1500 человек. Американцы пошли по тупиковому пути. Они, например, заполняли только одно лёгкое водой, насыщенной кислородом. Были у них и системы вентиляции лёгких, то есть, человек самостоятельно не мог дышать жидкостью, ему нужно было помогать. Сложно представить себе подводника с аппаратом искусственной вентиляции лёгких.

Достигнуть Марса за неделю

– Зачем людям вообще дышать жидкостью?

– Тут есть сразу несколько возможных применений – при спасательных операциях под водой, подводной археологии, полётах в космос, в медицине. Под водой человек испытывает давление, так как среда в 800 раз плотнее воздуха. Оно возрастает на одну атмосферу примерно каждые 10 метров глубины. Если водолаз быстро всплывает, то газы, растворённые в крови, начинают закипать в виде пузырьков, возникает кессонная болезнь.

При жидкостном дыхании раствор не содержит газов, это чистая смесь. То есть длительная декомпрессия не нужна. При этом давление снаружи и внутри также сравнивается. Когда мы проводили исследования, то создавали в барокамере давление, схожее на глубине 700, 800, 900 и 1000 метров, имитировали свободное всплытие. Животные абсолютно нормально переносили перепады температуры и давления.

Эти опыты доказали эффективность жидкостного дыхания в лечении кессонной болезни. При её применении угрозы баротравм просто нет. При такой технологии спасение людей с затонувших подводных лодок было бы лёгким делом. Они бы не погибали от недостатка кислорода или кессонной болезни при быстром подъёме. Да и спускаться к ним спасателям было бы легче. Более того, она пригодилась бы при подводных археологических исследованиях, изучения глубокого океана. 

С такой жидкостью полёт на Марс мог бы занимать неделю, так как тело легко переносило бы перегрузки и ускорение, а полёт на Луну стоил бы, как поездка на Гавайи. В медицине применение жидкостного дыхания могло бы спасать недоношенных младенцев, а также помогать при серьёзных заболеваниях лёгких у взрослых.

Косметика интереснее науки

– Когда вам удалось добиться успеха?

– В начале 80-х. Я понял, что у американцев ничего не вышло из-за жидкости. Если попадалась хотя бы какая-то примесь, то дышать было невозможно. Мы с химиками несколько лет добивались идеального качества. И как только достигли его, то мышки свободно задышали, а потом и собаки. Они спокойно находились в этой жидкости в течение двух часов, реагировали на голос. И после испытаний чувствовали себя прекрасно, давали потомство и жили ещё очень долго. Позже я показывал нашу жидкость в Англии, США и Германии. Специалисты не могли понять, как нам удалось создать такой уникальный чистый состав.

В 1988 году фильм о наших успешных испытаниях демонстрировали на закрытых показах различным начальникам: руководителям академии наук, академии медицинских наук, госкомитету по науке и технике, минобороны. По плану, уже в 1991 году должны были сделать волонтёрские первые испытания. Однако известные исторические события помешали. Все программы свернули, исследования – закрыли, а людей сократили.

– Иностранцы не предлагали вам поработать над этим у них?

– Конечно, предлагали. Но мне всё-таки хотелось, чтобы мы стали первыми в этом деле. В конце концов, в меня и мои исследования страна вложила немало средств. И отдавать свою работу другим не хотелось. Да и когда я посмотрел на их уровень исследований, что понял, что они безнадёжно отстали. Нужно было сначала дотягивать их специалистов до уровня наших, снова работать над созданием жидкости идеального качества.

– Джеймс Кэмерон показал жидкостное дыхания в своём фильме. Интересно, он знал о советских разработках?

– Конечно! Более того, видел наш фильм. Когда я начал выезжать заграницу, то американские коллеги неожиданно передали его номер телефона и сказали, что он разыскивает меня. Я подумал, что надо сначала попробовать с нашими кинематографистами поговорить. Предлагал идею Ленфильму, в Москве, но наши не заинтересовались.

– А сегодня власти помогают довести работу до конца? 

– Сейчас мы на науку тратим 1% ВВП (Израиль – 5%). Это не самая для нашей страны интересная сфера. В Россию ввозят компонентов для косметики ежегодно на 15 млрд долларов. По мировым оценкам, земная цивилизация, в принципе, тратит на косметику больше, чем на космические исследования и термоядерные. Цивилизация хочет, чтобы мы себя украшали, пели и танцевали. Авторское право на музыку – всю жизнь, а на научный патент – всего 10 лет. Не надо удивляться, что нет жидкостного дыхания.

К тому же, наши законы не позволят проводить исследования на людях. Юридически всё это очень сложно. Сам человек на себе, конечно, может провести. Однако всех, кто в этот момент будет рядом, можно посадить. При этом испытаний новых препаратов у нас проводят на людях больше, чем в Китае.

Если бы было можно, то через три месяца люди уже смогли бы дышать в воде. Думаю, в Китае или Индии достигнут успеха, так как у них более лояльные законы.

Видео: Первый в мире человек, который смог дышать под водой

«Бездна» — фильм конца 1980-х годов, в котором Кэмерон сделал возможным дыхание под водой для людей. В картине было совершено очень глубокое погружение с помощью специальной технологии, которая, как оказалось, существует не только в киношном мире. 

В 60-х и 70-х годах Управление военно-морского флота финансировало фундаментальные исследования в Университете Дьюка по жидкостному дыханию. А доктор Йоханнес А. Килстра был ведущим ученым в этом проекте. После доказательства того, что техника работает на грызунах и собаках, эксперимент решили повторить на человеке. Профессиональный дайвер Фрэнк Фалейчик стал первым, кто вдохнул насыщенную кислородом жидкость. В предыдущем посте мы писали о полезных изобретениях для людей.

Сначала Фрэнк вдохнул хорошо насыщенный кислородом физиологический раствор. К сожалению, извлечение жидкости из его легкого прошло не так, как планировалось. В результате воздействия у него развилась пневмония. Но, в конце концов, исследователи обнаружили, что насыщенные кислородом перфторуглероды могут переноситься легко, по крайней мере животными. Они позволяют извлекать растворенный кислород в течение определенного периода времени без вредных последствий.

В конце концов ученый выступил с докладом о своих испытаниях перед аудиторией, в которой случайно оказался Джеймс Кэмерон. Очевидно, Кэмерон был впечатлен и подарил нам культовую картину 80-х. Так может ли человек дышать жидкостью и не утонуть? По крайней мере, один врач на пенсии говорит «да». Арнольд Ланде — американский хирург — запатентовал костюм для подводного плавания, который, по его мнению, позволит человеку дышать насыщенной кислородом жидкостью. Но заставить такое устройство работать на самом деле непростая задача. Хотя эксперименты Килстры на животных показали, что легкие грызунов и даже собак можно вентилировать в течение часа, но ограничивающим фактором стало накопление углекислого газа в организме. Перфторуглероды легко отдавали накопленный кислород, но не устраняли должным образом углекислый газ. А это уже серьезная проблема.

Доктор Ланде предложил решить проблему вывода углекислого газа, подключив искусственные жабры прямо к кровеносной системе человека. В этом плане есть очевидные проблемы — это небезопасно. Но даже если бы ее можно было решить, то как создать рабочие жабры с достаточной пропускной способностью для извлечения углекислого газа из дайвера? А также для глубокого погружения не одно, а оба легких должны быть полностью заполнены перфторуглеродом или аналогичной жидкостью. Поэтому практичная и безопасная система жидкостного дыхания — это сложная инженерная задача. А японцы разрабатывают костюм амфибии, который позволит нам дышать под водой, об этом можно прочитать подробнее здесь.

travelask.ru

Людей научили слышать под водой

Под водой звуковые волны сильно замедляются, поэтому слышать то, что происходит над поверхностью воды, оказывается невозможным. Однако группа международных специалистов разработала простое устройство, которое позволяет слышать речь людей, находящихся над водой в нескольких метрах от ныряльщика. TengriMIX делится с вами подробностями.

Новое устройство создано из частиц латекса, которые натянуты на алюминиевые пластины, расположенные на специальной мембране. Вся эта конструкция крепится на ухо и повышает проводимость в несколько десятков раз. Сам звук при этом практически не искажается, позволяя слышать все, что происходит над поверхностью воды.

Испытав свое изобретение, разработчики добились того, что волны, проходя через воду к уху, теряли лишь 6 процентов энергии, в то время как без мембраны потеря составляла около 30 процентов. То есть, по их словам, им удалось довести уровень слышимости под водой до уровня шепота на суше. 

Пока неизвестно, на какой глубине и как планируется использовать устройство. Дело в том, что оно крепится около наружного слухового прохода, и уши ныряльщика должны оставаться открытыми, чтобы устройство работало должным образом. Ученые уже работают над решением этой проблемы.

По материалам: Physical Review