Фантасты XIX века уже предвосхищали появление удивительных подводных аппаратов. Вспомним капитана Немо из романов Жюля Верна — он мог неделями путешествовать под водой, не испытывая недостатка в воздухе. Тогда это казалось вымыслом, но уже через несколько десятков лет инженеры начали искать способы обеспечить экипаж подлодки кислородом.
Первая проблема, с которой столкнулись создатели субмарин, была очевидной: воздух в замкнутом пространстве быстро приходил в негодность. Первые подлодки были вынуждены всплывать через несколько часов после погружения, иначе экипаж задыхался. В некоторых конструкциях использовались химические поглотители углекислого газа, такие как гидроксид натрия, но это не сильно решало проблему.
Настоящий прорыв случился во время Второй мировой войны. Немецкие инженеры разработали систему шноркеля — специальную трубу, через которую можно было забирать воздух, оставаясь под водой на небольшой глубине. Это позволило подлодкам не всплывать полностью и дольше оставаться скрытыми. Однако они всё ещё зависели от внешнего воздуха.
Для поддержания атмосферы внутри лодки начали применять химические генераторы кислорода, основанные на разложении перхлората натрия (NaClO₄). Этот метод обеспечивал лодку кислородом без необходимости всплывать, но был далёк от совершенства.
С появлением атомных подлодок в 1950-х годах возникла необходимость в полностью автономных системах регуляции кислорода. Тогда начали использовать более совершенные методы, такие как электролиз воды, который позволял добывать кислород прямо из морской воды, а также усовершенствованные химические поглотители углекислого газа. Эти технологии стали основой современных систем жизнеобеспечения.
Как же сегодня регулируют уровень чистого кислорода в подводных лодках?
Специальные электролизеры расщепляют молекулы воды на кислород и водород. Кислород поступает в атмосферу лодки, а ненужный водород сбрасывается за борт.
Углекислый газ выводится из воздуха с помощью химических реагентов.
При этом автоматизированные системы мониторинга постоянно измеряют уровень кислорода, углекислого и других газов, мгновенно корректируя их концентрацию.
А в случае поломки оборудования или резкого увеличения потребления кислорода всегда есть запас в сжатом виде (кислородные баллоны).
Сегодня существуют даже неатомные подлодки, способные оставаться под водой неделями. Они оснащены анаэробными (воздухонезависимыми) энергетическими установками, но периодически лодке все равно требуется подниматься на поверхность для удаления углекислого газа.
В будущем ожидаются новые технологии, среди которых ионизационные фильтры, биологические системы регенерации (когда водоросли восстанавливают кислород) и каталитические системы, превращающие углекислый газ в безопасные соединения, такие как метан и вода.
