Почему огромный корабль можно было потерять на 73 года
На первый взгляд задача кажется странной. "Титаник" имел длину около 269 метров. Найти настолько крупный металлический объект должно быть легче, чем самолет или небольшое судно. Но на глубине примерно 3800 метров его размеры перестают быть главным преимуществом. Через километры воды нельзя посмотреть камерой с поверхности, радиоволны здесь практически бесполезны, а поисковому судну приходится обследовать огромную площадь полоса за полосой.
Добавляла проблем неопределенность координат. Последняя переданная позиция корабля не указывала точное место, куда через несколько часов после столкновения опустились его останки. Лайнер при этом не лег на дно целиком. Корпус разрушился, носовая и кормовая части оказались разделены, а между ними и вокруг них образовалось большое поле обломков. В 1912 году об этом не знали, поэтому ранние проекты поиска фактически пытались найти один огромный корпус там, где на самом деле лежала распределенная по дну сцена катастрофы.
Технологические ограничения были еще серьезнее. NOAA в своей истории экспедиций к "Титанику" описывает даже попытку 1953 года, во время которой исследователи использовали взрывы и анализировали отраженный гидроакустический сигнал для построения профиля дна. В 1980, 1981 и 1983 годах проводились уже гораздо более современные поиски с буксируемыми гидролокаторами бокового обзора. Они приблизились к решению, но самого корабля так и не увидели.
Сонар видит не фотографию, а отраженный звук
Главным инструментом первого этапа поиска в 1985 году был гидролокатор бокового обзора. Принцип у него достаточно понятный. Буксируемый аппарат посылает акустические импульсы в стороны и регистрирует отраженный сигнал. Металлическая конструкция, камень, часть корпуса или другое твердое препятствие отражают звук иначе, чем ровный слой осадка. Кроме самого отражения возникает акустическая тень, по которой можно судить о форме и размерах выступающего объекта.
Поэтому изображение бокового сонара лишь внешне напоминает черно-белую фотографию. Оно строится из интенсивности возвращающегося звука. Современное объяснение принципа работы можно найти у NOAA Ocean Exploration. Для глубоководного поиска особенно полезно то, что такой аппарат можно буксировать значительно ближе ко дну, чем находится само исследовательское судно. Чем меньше расстояние между сонаром и объектом, тем больше деталей удается получить.
В июле 1985 года французская команда IFREMER под руководством Жан-Луи Мишеля вышла на исследовательском судне Le Suroît с новой системой SAR, System Acoustique Remorqué. Аппарат шел над дном по параллельным маршрутам. Исследователи называют такой способ "стрижкой газона": судно проходит одну линию, разворачивается, идет обратно по соседней и постепенно закрывает всю поисковую область.
По данным Woods Hole Oceanographic Institution, SAR давал настолько качественное для своего времени акустическое изображение, что полученные материалы сравнивали с фотографией дна. Однако после 31 дня работы французская экспедиция закончила выделенное судовое время, обследовав большую часть выбранной зоны, но "Титаник" не обнаружила. Позднее выяснилось, что аппаратура проходила совсем рядом с местом крушения.
Прорыв произошел не из-за более мощного сонара
Вторая часть экспедиции началась в августе на американском исследовательском судне Knorr. В распоряжении команды Роберта Балларда оставалось около 12 дней работы непосредственно в районе поиска. Повторить тем же способом обследование огромной площади времени уже не было.
Здесь история "Титаника" становится гораздо интереснее обычного рассказа о появлении более совершенной камеры. Баллард изменил сам объект поиска.
Незадолго до этого его группа выполняла задачи ВМС США, связанные с затонувшими атомными подлодками USS Thresher и USS Scorpion. Распространенная версия этой истории часто искажается до формулировки "Баллард отправился искать секретные американские подлодки и случайно нашел "Титаник"". Подлодки к тому времени уже были обнаружены. Задача заключалась в исследовании их обломков. Office of Naval Research прямо указывает, что в 1985 году ВМС поручили Балларду изучить места гибели Scorpion и Thresher, а оставшееся время он получил для поиска "Титаника".
Эта военная работа дала исследователям куда более ценную вещь, чем дополнительное финансирование. Они увидели, как разрушение большого объекта выглядит на океанском дне.
После катастрофы тяжелые конструкции падают практически вниз, но легкие фрагменты продолжают двигаться в толще воды. Течения разносят их, поэтому вокруг основного корпуса возникает длинное поле обломков. Искать такое поле легче, чем пытаться попасть камерой непосредственно в 269-метровый корабль среди огромного пространства.
Баллард применил этот принцип к "Титанику". Вместо вопроса "где корпус?" команда стала искать все, что не похоже на обычное океанское дно: куски металла, оборудование и другие следы разрушенного лайнера. Woods Hole описывает этот подход прямо: Argo и ANGUS использовали для поиска рассеянных обломков, после чего их след должен был привести к самому кораблю.
Argo позволил смотреть на дно круглые сутки
Главным инструментом американской части экспедиции стал Argo. Это был не автономный робот в современном понимании и не пилотируемый батискаф. Аппарат находился на длинном кабеле и буксировался за Knorr на небольшой высоте над океанским дном.
Argo создавался в Woods Hole при финансировании Office of Naval Research. Он мог работать на глубинах до 6000 метров, то есть технически ему было доступно около 98% площади океанского дна. На корпусе находились направленные вперед и вниз камеры, осветители и гидролокационное оборудование. Во время поисков "Титаника" использовались три чувствительные черно-белые видеокамеры и 100-кГц гидролокатор бокового обзора.
Ключевое отличие от пилотируемого аппарата заключалось во времени. Argo не нужно было возвращать на поверхность после нескольких часов работы вместе с экипажем. Система могла двигаться над дном круглосуточно, пока на судне сменялись наблюдатели. Видео поступало наверх в реальном времени. Люди часами смотрели на зернистое изображение практически пустого дна в надежде заметить предмет искусственного происхождения.
Судно при этом двигалось медленно. Такой режим уменьшал площадь, которую можно обследовать за час, зато повышал шанс увидеть сравнительно небольшие фрагменты. Для поиска по полю обломков это было выгоднее, чем быстрое сканирование с попыткой сразу распознать силуэт корабля.
Сначала на экране появился мусор, и только потом "Титаник"
Вечером 31 августа стратегия начала работать. На изображении стали появляться отдельные объекты, которые не могли быть частью естественного рельефа. Команда продолжила двигаться вдоль этого следа.
Чуть позже часа ночи 1 сентября 1985 года на мониторе появился крупный паровой котел. Его форма позволила идентифицировать деталь. Это был момент, когда исследователи поняли, что поиски закончены: оборудование "Титаника" найдено, а сам корабль должен находиться рядом. WHOI датирует подтверждение находки временем вскоре после 1:00. Глубина составляла более 12 400 футов, примерно 3800 метров.
Дальнейшее обследование показало то, чего многие исследователи до этого не ожидали. Лайнер лежал не единым корпусом. Носовая и кормовая части находились отдельно, а пространство между ними было заполнено обломками. Метод, разработанный после наблюдений за другими глубоководными катастрофами, оказался практически точно приспособлен к реальной картине гибели "Титаника".
Здесь и находится основной технологический урок экспедиции 1985 года. У команды не появилось устройство, которое внезапно "увидело" корабль сквозь четыре километра воды. Сонары существовали раньше, глубоководные камеры тоже развивались уже много лет. Успех дала связка из нескольких вещей: достаточно надежной буксируемой техники, непрерывного видеонаблюдения и другой модели поиска.
Почему в 1985 году на "Титаник" еще не спускались люди
Обнаружение корабля и его подробное исследование часто смешивают в одно событие. В сентябре 1985 года команда прежде всего установила местонахождение обломков и получила изображения с буксируемых систем. Пилотируемый Alvin появился над "Титаником" позже, летом 1986 года.
Это разделение хорошо показывает возможности техники того времени. Буксируемый Argo прекрасно подходил для разведки большой площади. Он мог долго находиться в воде и не рисковал человеческой жизнью. Но приблизиться к конкретному окну, войти в сложный участок разрушенного корпуса или подробно рассмотреть небольшой объект такой аппарат не мог.
В 1986 году связка изменилась. К месту крушения отправили Alvin и небольшой дистанционно управляемый Jason Jr. Последний соединялся с Alvin 300-футовым оптоволоконным кабелем и мог проникать туда, куда крупный пилотируемый аппарат не помещался. Именно тогда появились подробные съемки элементов корабля с близкого расстояния. Сам Alvin к тому времени уже имел многолетнюю историю глубоководных научных работ.
В этой последовательности легко увидеть архитектуру современных океанографических экспедиций. Сначала большая территория обследуется средствами, способными быстро собирать данные. Найденные аномалии проверяются аппаратами с камерами. После локализации объекта в работу вступают ROV, AUV или пилотируемые аппараты, способные получать изображения высокого разрешения, проводить измерения и брать образцы.
Современный сонар все еще решает ту же задачу
За четыре десятилетия гидролокационная техника стала точнее, обработка данных перешла на мощные компьютеры, а вместо человека, непрерывно всматривающегося в экран, часть объектов уже могут искать алгоритмы. Сам принцип остался знакомым команде 1985 года.
Гидролокатор бокового обзора удобен для обнаружения предметов на большой площади. Многолучевой эхолот позволяет построить подробную трехмерную модель рельефа. Автономный подводный аппарат может пройти заранее запрограммированный маршрут без постоянного буксировочного кабеля. ROV способен остановиться перед интересующим объектом и часами передавать видео высокого разрешения.
Поэтому современная экспедиция, столкнувшись с задачей поиска похожего судна, скорее всего использовала бы гораздо больше автоматизации, но методически действовала бы знакомым способом: систематическое картирование, поиск аномалий, уточнение района и визуальная идентификация.
В 2010 году эта эволюция хорошо проявилась на самом "Титанике". REMUS 6000 обследовали территорию автономно, а данные сонара и камер затем объединялись в единую археологическую карту. NOAA описывает цель проекта как создание подробной карты всего места крушения, включая разбросанные части корпуса и отдельные артефакты. Было собрано несколько терабайт данных, из которых формировались двумерные и трехмерные представления объекта. Описание экспедиции NOAA показывает, насколько далеко эта технология ушла от зернистого видео Argo.
Сегодня главная задача уже не найти корабль, а успеть его зафиксировать
После обнаружения "Титаник" перестал быть неизвестной точкой на карте, но появилась другая проблема. Стальной корпус постепенно разрушается. На нем образуются похожие на ржавые сосульки структуры, rusticles. Это сложные микробные сообщества, связанные с разрушением железа. NOAA использует наблюдения за ними для изучения деградации "Титаника" и других металлических объектов на большой глубине.
Физически сохранить весь лайнер в том состоянии, в котором его нашли в 1985 году, невозможно. Огромная конструкция находится на глубине около 3,8 километра, а коррозия, микроорганизмы, течения и постепенное разрушение элементов продолжаются независимо от интереса людей к объекту.
Зато появилась возможность сохранить его состояние информационно. Последовательные сонарные карты, фотомозаики, трехмерные модели и координаты отдельных деталей позволяют сравнивать один и тот же участок через годы. Цифровая модель здесь ценна не как красивое музейное изображение, а как измерительный инструмент. Если конструкция исчезнет, останется информация о ее положении, форме и состоянии на момент съемки.
Получается, что технология прошла полный круг. В 1985 году проблема состояла в том, что исследователи знали историю корабля, но не знали, где находится каждый физический объект. Сегодня положение тысяч объектов можно привязать к цифровой карте, зато сам оригинал постепенно исчезает.
"Титаник" нашли не потому, что появился один чудо-прибор. К 1985 году накопилось сразу несколько необходимых технологий, а решающий шаг был сделан в методике. Баллард и его коллеги поняли, что на глубине нужно искать не знаменитый силуэт корабля, а закономерность, оставленную его разрушением. Сначала камера увидела несколько непримечательных фрагментов на дне. Потом появился котел. И только затем из темноты возник корабль, который искали 73 года.
