Мезоскаф «Бен Франклін» — підводний апарат, призначений для роботи на середніх глибинах. Названий на честь Бенджаміна Франкліна, який першим описав течію Гольфстрим. Апарат був розроблений швейцарським дослідником і винахідником Жаком Піккаром.
Історична довідка
Зародження ідеї Місія дрейфу в течіїї Гольфстрим (англ. GSDM, Gulf Stream Drift Mission) була задумана доктором Жаком Піккаром у 1965 році, головним чином як наукове дослідження, а також для демонстрації можливості створення підводного апарата, який міг би плавати в морській воді без використання енергії.
З цією ідеєю він виступив у Національному науковому фонді у Вашингтоні. Доповідь Піккара привернула значну увагу та викликала широкий резонанс у США. Після цього професор Піккар отримав пропозицію від компанії Grumman Aircraft Engineering Corporation щодо будівництва на заводі в Монте (Швейцарія) мезоскафа — підводної обсерваторії. Проєкт отримав позначення «PX-15».
Ще у 1770-х роках, на основі вивчення вахтових журналів та карт китобоїв із Нантакета, Бенджамін Франклін склав одну з перших карт Гольфстриму.
З огляду на значний інтерес океанологів, метеорологів, навігаційних служб і військових до вивчення Гольфстриму, особливо біля східного узбережжя Північної Америки, Піккар міг розраховувати на вагому фінансову підтримку свого проєкту.
Будівництво і випробування мезоскафа Цей мезоскаф став першим підводним апаратом збудованим відповідно до стандартів Американського бюро судноплавства (англ. American Bureau of Shipping, ABS).
На початку 1967 року розпочалося будівництво мезоскафа «РХ-15». Загалом процес складання проходив без значних затримок.
4 квітня 1968 року з відкритих воріт складального цеху компанії «Джованьолі» платформа з мезоскафом була вивезена на відкрите місце, а сирена оголосила про завершення основних робіт. Європейський залізничний перегін завершився в Антверпені, де після демонтажу кільових опор, баластних і вирівнювальних цистерн, рубки та стерна апарат опустили на палубу теплохода «Анвера» та надійно закріпили. Інше обладнання, запаковане в ящики, розмістили в трюмі судна.
Апарат прибув до Флориди (США), де 25 липня 1968 року мезоскаф спустили на воду, а через місяць, під час урочистої церемонії хрещення «Семи морів», він отримав назву «Бен Франклін».
22 листопада 1968 року відбулося перше технічне занурення на глибину 12 метрів. Під час випробувань перевірили роботу шлюзової камери, через яку на поверхню було відправлено пляшку з листами. Усе обладнання функціонувало справно, і перше підводне випробування завершилося успішно.
Для перевірки роботи системи життєзабезпечення та акумуляторних батарей у грудні було проведено триденне занурення мезоскафа «Бена Франкліна». За допомогою реактивів фірми «Dräger» періодично контролювалися параметри повітря, зокрема вміст кисню та вуглекислого газу. Вуглекислий газ, що виділявся під час дихання, поглинався пластинами з гідроксидом літію, які замінювали в міру їх нагрівання. Концентрація кисню підтримувалася в межах 19,5–22%.
Наприкінці третьої доби старший пілот Ервін Еберсольд продув баластні цистерни та підняв «Бен Франклін» із дна Флоридської затоки. Після цього апарат здійснив ще близько сорока занурень, перш ніж вирушити в експедицію «Гольфстрим». Під час випробувань було виявлено кілька місць нещільності у вузлах введення комунікацій, які усунули шляхом підтягування зсередини.
Експлуатація мезоскафа Після налаштування систем і проведення тестів старт місії був запланований на 14 липня 1969 року. надав близько 1 043 кг (2 300 фунтів) наукових інструментів, а також двох океанографів як членів екіпажа, а також судно супроводу. Національна адміністрація з аеронавтики та дослідження космічного простору (НАСА) поставила спостерігача, щоб супроводжувати місію та оцінити реакцію екіпажа на тривале плавання в повністю ізольованому середовищі.
14 липня 1969 року о 20:56 (за східним часом) дослідницький мезоскаф "Бен Франклін" компанії Grumman Aerospace Corporation занурився під поверхню Атлантики біля узбережжя Палм-Біч, штат Флорида. Його місія: дослідити таємниці Гольфстриму, дрейфуючи на північ на глибині 182—600 метрів; вивчити вплив на людину тривалого стресового плавання в закритому середовищі; продемонструвати інженерно-експлуатаційні концепції тривалої роботи підводного апарата та провести інші наукові океанографічні дослідження.
Головне судно підтримки, M/V Privateer, було надане NAVOCEANO. Це судно відповідало за все відстеження та зв’язок із «Беном Франкліном». На борту Privateer перебували сім співробітників Grumman, шість співробітників Головного океанографічного управління ВМС США та команда судна з 12 осіб. Зв’язок з «Беном Франкліном» здійснювався за допомогою підводного телефону StraZa ATM-504 на борту Privateer та ATM-503 на «Бені Франкліні». Нею користувалися кожні півгодини протягом всієї місії, коли Privateer викликав «Бен Франклін» для перевірки зв’язку та оновлення даних про глибину дрейфу.
Згідно з показаннями компаса, «Бен Франклін» періодично розвертався то праворуч, то ліворуч, іноді здійснюючи повний оберт протягом кількох годин. Самописці фіксували на стрічках дані щодо глибини, температури, солоності та швидкості звуку. Раз на годину мезоскаф виходив на зв’язок із судном «Приватир» (англ. M/V Privateer), звідки екіпаж отримував інформацію про своє місцезнаходження. Для цього на судні супроводу «Приватир» повинні були знати глибину дрейфу та напрямок руху апарата відносно судна. Кожні дві секунди передавач подавав парний сигнал частотою 4 кГц, який приймався на борту «Приватира». Різниця в інтервалі між парними сигналами давала змогу визначити глибину апарата, а затримка між передачею сигналу частотою 16 кГц і відповіддю з бортового відповідача «Бена Франкліна» визначала відстань між судном і мезоскафом.
17 липня, у день запуску ракети «Аполлон-11», «Бен Франклін» дрейфував у районі Форт-Пірса, продовжуючи рух на глибині близько 200 метрів зі швидкістю течії. На вахті постійно перебували двоє членів екіпажу, які спостерігали за компасом, станом системи життєзабезпечення та роботою акустичного обладнання. Згідно з програмою спостережень, апарат мав до вечора досягти дна. О 17:00 Жак Піккар відкрив клапан заповнення, і вода почала надходити до вирівнювальної цистерни, що спричинило подальше збільшення глибини занурення. На глибині 455 метрів мезоскаф нерухомо завис над ґрунтом. За ілюмінаторами було видно риб, анемонів і крабів. Увечері на борту відзначили невеликий ювілей — три доби від початку дрейфу. Настав час ухвалити рішення: продовжувати рух разом із течією або підніматися на поверхню. Оскільки умови дозволяли продовжувати експеримент, після чергового сеансу зв’язку з «Приватиром» було вирішено залишитися на маршруті дрейфу. Після продування вирівнювальної цистерни повітрям апарат знову зайняв свою звичну глибину близько 200 метрів.
20 липня апарат дрейфував на глибині 197 метрів, температура води за бортом становила 17 °C. Згідно з вахтовим журналом, «Бен Франклін», подібно до маятника, здійснював вертикальні коливання з амплітудою близько 10 метрів. Ці рухи не потребували втручання пілота: після підспливання апарат поступово повертався до вихідного положення.
24 липня з поверхні повідомили, що за кілька миль від мезоскафа перебуває атомний підводний човен «Лапон» (USS LAPON). За допомогою підводного телефону «Бен Франклін» встановив зв’язок із «Лапоном», і розмова тривала кілька хвилин. Екіпаж атомного човна побажав успішного продовження експедиції.
Вранці 25 липня стало очевидно, що апарат залишив основну течію Гольфстриму. Одне з потужних бічних завихрень відхилило «Бен Франклін» і віднесло його на кілька миль на схід. Для корекції курсу було вирішено увімкнути ходові двигуни. Абсолютна швидкість апарата перевищувала один вузол, однак цього виявилося недостатньо, щоб компенсувати зміщення. У результаті мезоскаф піднявся на поверхню, де судно «Приватир» знову взяло його на буксир.
27 липня мезоскаф знову розпочав занурення та зайняв положення на глибині близько 210 метрів, що відповідало його масі та щільності навколишньої води. 5 серпня «Бен Франклін» супроводжував великий косяк синіх тунців: риби кружляли навколо апарата та, за спостереженнями екіпажу, ніби отримували задоволення від гідромасажу у струмені повітряних бульбашок, що виходили під час продування вирівнювальної цистерни. Апарат продовжував рух на північ середньою швидкістю близько 3 вузлів. 13 серпня з мезоскафом встановило зв’язок судно Вудсхольського океанографічного інституту (англ. ). З поверхні повідомили, що в цьому районі не спостерігається явищ глибинного розсіювання.
20:25. Минув рівно місяць від початку дрейфу. На ранок було заплановано підйом на поверхню. Ервін Еберсольд розпочав продування баластних цистерн. З глибини 300 метрів «Бен Франклін» повільно піднімався. О 7:57 апарат вийшов на поверхню, після чого було виконано продування цистерн головного баласту.
За десять хвилин гідронавти вже перебували в рубці та вдихали свіже морське повітря. У цей момент мезоскаф оточували судна «Приватир», «Атлантіс ІІ», «Лінч» та прикордонний корабель «Кук Інлет». Гумовий човен доставив екіпаж на борт «Кук Інлет». 15 серпня «Кук Інлет» уже перебував у Портленді, а «Бен Франклін» на буксирі прямував до Лонг-Айленду. Після перевірок «Приватир» супроводив апарат до Нью-Йорка, де він був урочисто зустрінутий водним салютом пожежних кораблів — традиційним привітанням для видатних суден, що проходять повз Статую Свободи.
Мета місії Gulf Stream Drift полягала в зборі наукових даних про течію та вибрані ділянки морського дна під ним. Одночасно місія мала на меті продемонструвати здатність мезоскафа "Бен Франклін" дрейфувати безшумно та маневрувати протягом тридцяти днів, зберігаючи екіпаж із шести осіб і живлячи великий комплект наукового обладнання. Усі ці цілі були успішно досягнуті. Дрейф охопив 1 444 морські милі із середньою глибиною 198,12 метра.(650 футів). Було здійснено 10 експедицій на глибини між 365,76 м та 548,64 м ( 1200 та 1800 футами), п’ять з яких були підводними дослідженнями морського плато Блейка.
Протягом цього довгого безшумного плавання науковці на борту успішно зібрали:
понад 900 000 вимірювань температури, солоності та швидкості звуку; 500 профілів температури за глибиною течії. 50 миль гравітаційних аномалій 60 000 фотографій діяльності екіпажу на підтримку дослідження НАСА.
Показники роботи «Бен Франкліна» перевершили всі очікування. Змінна система баласту забезпечувала відмінний контроль глибини, система життєзабезпечення виявилася ефективнішою, ніж очікувалося, а електроживлення працювало без збоїв. Деяке обладнання все ж зазнало відмов. Декілька з них були неприємними для екіпажу, але не розглядалися як суттєві. Три з цих несправностей були:
Відмова туалетного мацератора в останні дні;
Втрата вакууму в баках для гарячої води, що призвело до її передчасного охолодження;
Відмова деякого наукового обладнання.
У грудні 1969 року було проведено триденне занурення «Бена Франкліна» в районі Вест-Палм-Біч. На мезоскафі виконувалися біологічні та геологічні дослідження на глибинах від 32 до 165 м. За підсумками занурень підтверджено переваги комплексного вивчення океану безпосередньо з підводного апарата порівняно з дослідженнями, що проводяться з океанографічних суден на поверхні.
Після того, як у 1971 році підводний апарат «Бен Франклін» сів на мілину на рифі, він був проданий ванкуверському бізнесмену Джону Хортону (англ. John Horton), у якого перебував майже три десятиліття на Північному березі. У грудні 1999 року, після раптового рішення про необхідність або перевезення, або утилізації апарата як металобрухту, його запропонували Ванкуверському морському музею. Після ремонту підводний апарат було встановлено перед музеєм.
Конструкція Корпус мезоскафа поділений на 3 відсіки, у яких розміщено:
місця спостереження, кают-компанія, управління апаратом (носовий відсік); життєзабезпечення, електричні перетворювачі, розподільче обладнання (середній відсік);