Ярослав Мудрый – Подводная колонизация (страница 3)
Но настоящий прорыв в туристическом подводном строительстве произошел в Дубае. Отель «Атлантис» построил роскошные подводные номера «Посейдон» и «Нептун» на глубине 10 метров. Огромные акриловые окна выходят в гигантский лагунариум с настоящими акулами и скатами. Ты можешь заснуть, глядя на то, как мимо проплывает тигровая акула. Стоимость такого номера достигает 10 000 долларов за ночь.
Проекты будущего: города на дне
Сегодня, когда технологии позволяют создавать прочные, прозрачные акриловые конструкции толщиной в десятки сантиметров, появились проекты, которые раньше были немыслимы.
H2OME (США) Компания US Submarine Structures предлагает частные подводные дома. По сути, это двухуровневый коттедж из акрила и бетона, погруженный на дно частного озера или океанской лагуны. Стоимость такого дома – от 10 миллионов долларов. Ты спускаешься в гостиную через центральную колонну, а из окон открывается вид на подводный ландшафт. Своеобразный пентхаус наоборот.
Deep Ocean Deep Space (Япония) Японская корпорация Shimizu, знаменитая своими фантастическими проектами, предложила концепцию «Спираль глубины» (Ocean Spiral). Это не просто дом, а настоящий мегаполис, рассчитанный на 5000 человек. Проект включает три основных элемента:
Сфера на поверхности – плавучий город диаметром 500 метров, центр управления и связи с миром.
Спиральный тоннель – гигантская 15-километровая спираль, соединяющая поверхность с дном. Внутри неё – транспортные, энергетические и коммуникационные линии.
Подводный завод на дне – станция на глубине 3-4 километров, которая будет перерабатывать углекислый газ в метан с помощью микроорганизмов и обеспечивать город энергией и ресурсами.
Проект оценивается в 25 миллиардов долларов, и Shimizu обещает реализовать его к 2030 году. Пока это выглядит утопией, но японцы известны своим умением воплощать утопии в жизнь.
DEEP System (Канада/Великобритания) Самый реалистичный проект на ближайшие годы. Компания DEEP разработала модульную подводную станцию «Страж» (Sentinel), которая будет устанавливаться на глубинах от 100 до 200 метров. Станция состоит из соединенных между собой сфер, каждая из которых рассчитана на определенные функции: жилье, наука, отдых, энергетика. Внутри поддерживается давление 20 атмосфер (как снаружи), поэтому ученые-акванавты могут выходить в гидрокостюмах прямо в океан через шлюзы, не тратя время на декомпрессию. Первый модуль планируют запустить к 2027 году. Это будет самая глубокая и самая комфортная подводная станция в истории.
Из чего строить под водой?
Все эти проекты стоят на трех китах материаловедения:
Высокопрочный бетон. Современные марки бетона (с добавлением микрокремнезема, фибры) выдерживают чудовищные нагрузки. Бетон дешев, долговечен, и, что важно, он становится тем прочнее, чем дольше находится под водой (идет процесс гидратации). Из бетона делают фундаменты и крупногабаритные модули.
Акрил. Это прозрачное чудо позволяет делать стены и купола. Акрил оптически прозрачнее стекла и при этом обладает высокой пластичностью и прочностью. Толщина стенки акрилового купола для глубины 100 метров может достигать 30-40 сантиметров. Через такой "иллюминатор" открывается панорамный вид на бездну.
Титан и композиты. Для критических узлов, шлюзов и соединений используется титан – он не ржавеет в соленой воде и прочен как сталь.
Интересная деталь: под водой не страшны ураганы. В то время как на поверхности ветер срывает крыши, на глубине 50 метров царит вечный штиль. Температура воды на глубине стабильна (от 2 до 4 градусов тепла в глубоких слоях, но на шельфе она может быть выше), что упрощает терморегуляцию. Подводный город не нужно отапливать или охлаждать так интенсивно, как наземный.
Таким образом, технических препятствий для строительства подводных поселений больше нет. Есть только экономические и политические. Мы умеем строить дома на дне, мы знаем, как там выживать, и у нас есть первые смельчаки, готовые туда переехать. Но остаются вопросы: что они будут есть, как будут добираться до работы и, главное, готовы ли правительства отдать им кусок морского дна? Об этом – в следующих главах.
Глава 4. Энергия бездны: как не замерзнуть и не сгореть в глубине
Любой город – будь то Москва, Нью-Йорк или гипотетический гидрополис «Атлантика-1» – это прожорливый организм. Ему нужна энергия. Для света, для тепла, для работы систем жизнеобеспечения, для приготовления еды, для транспорта. Если на суше мы можем подключиться к общей сети, сжечь уголь или поставить ветряк, то под водой всё сложнее. Тянуть кабель с берега на тысячи километров? Дорого и ненадежно. Сжигать привозное топливо? Атмосфера внутри замкнутого объема этого не простит. Значит, нужна автономная, чистая и мощная энергетика. И океан, при всей его враждебности, готов предложить нам несколько уникальных источников.
Геотермальное сердце города
Представьте себе подводный город, расположенный не где-то в пелагиали (открытом океане), а в зоне тектонической активности. Например, в районе Срединно-Атлантического хребта или в кальдере подводного вулкана у берегов Японии. Звучит страшно, но именно там кроется почти неисчерпаемый источник энергии – тепло Земли.
Там, где океаническая кора истончена, а магма подходит близко к поверхности, вода просачивается в трещины, нагревается до сотен градусов и вырывается обратно в виде черных курильщиков – гидротермальных источников. Температура воды в них достигает 400 градусов Цельсия, но из-за колоссального давления на глубине она не закипает. Вокруг этих источников кипит жизнь – целые экосистемы, существующие без солнечного света.
Инженеры предлагают использовать этот жар. Технология называется геотермальная энергетика, и под водой она даже эффективнее, чем на суше. Бурится скважина в толщу земной коры, туда закачивается холодная вода, а обратно поднимается перегретый пар или горячая вода. Пар крутит турбины, вырабатывая электричество. Отработанная вода снова закачивается в цикл. Это замкнутый, экологически чистый процесс.
Такой город-станция мог бы не только обеспечивать себя энергией, но и стать хабом для добычи редкоземельных металлов, которые в изобилии выносятся наверх гидротермальными водами. Серебро, цинк, медь, литий – буквально текут из недр. Остается только научиться их собирать.
Океанские волны: вечный двигатель у порога
Но что, если мы строим город не над вулканом, а, скажем, на континентальном шельфе, в относительно спокойном месте? На помощь приходит механика океана.
Энергия волн колоссальна. Каждый метр волнового фронта несет в себе десятки киловатт мощности. Ударить по скале с силой 30 тонн на квадратный метр – это обычное дело для шторма. Направить эту силу в турбины – задача, над которой бьются инженеры всего мира.
Для подводного города идеально подойдут волновые электростанции двух типов. Первый – поплавковые преобразователи. Огромные герметичные буи качаются на волнах, и это движение поршня сжимает гидравлическую жидкость, которая крутит генератор. Такие буи можно разместить на поверхности прямо над городом, заякорив их ко дну. Энергия по кабелю уйдет вниз. Второй тип – осциллирующие водяные колонны. Волна заходит в камеру, давит на воздух, воздух крутит турбину, а когда волна отступает – турбина крутится в обратную сторону от разрежения. Простая механика без сложных деталей.
Недостаток волн – их нестабильность. Сегодня шторм, завтра штиль. Поэтому любой уважающий себя подводный город обязан иметь систему накопления энергии.
Холод глубин против солнца поверхности: океанотермальная энергетика (ОТЭС)
Самый элегантный и высокотехнологичный способ получения энергии в океане называется ОТЭС – океанотермальная энергетика. Идея проста и гениальна: на поверхности океан нагрет солнцем (в тропиках до +25-30°С), а на глубине 800-1000 метров температура воды постоянна – около +2-4°С. Эта разница температур – готовый двигатель.
Как это работает? Берется теплая поверхностная вода и пропускается через теплообменник, где испаряет рабочее тело с низкой температурой кипения (например, аммиак). Пар аммиака под давлением крутит турбину. Затем этот пар охлаждается холодной глубинной водой, конденсируется обратно в жидкость, и цикл повторяется.
Для подводного города, который сам находится на глубине, это идеальная схема. Холодная вода у него «под боком», а теплую можно поднимать с поверхности по трубам. Энергии такой станции хватит, чтобы обеспечить город с населением в несколько тысяч человек. И работает она 24/7, независимо от времени суток и погоды. Первый опытный образец такой станции мощностью 100 кВт был построен еще в 1979 году на Гавайях. Сейчас проектируются плавучие ОТЭС-станции мегаваттного класса.
Атомная батарейка: надежный и опасный друг
Когда речь заходит об автономности и гарантированной мощности, инженеры неизменно обращаются к атому. Подводные лодки уже семьдесят лет бороздят океан именно благодаря компактным ядерным реакторам. Логично использовать тот же опыт для подводных городов.
Малые модульные реакторы (SMR) – это тренд современной атомной энергетики. Они заводского изготовления, герметичны, безопасны и могут работать без перезагрузки топлива 10-15 лет. Такой реактор размером с небольшую комнату способен обеспечить электричеством и теплом целый район гидрополиса. Его можно разместить в отдельном модуле, отгороженном от жилой зоны толщей воды и бетона.