Batysféra

Batysféra je podmořský výzkumný modul kulového tvaru, spouštěný na laně z lodi. Byl užíván pro průzkum dna ve velkých hloubkách ve 30. letech 20. století. Slovo je odvozeno od řeckých slov βάθος (bathos - hloubka) a σφαίρα (sfaira - koule). První batysféru sestrojili v roce 1930 Otis Barton a William Beebe. Měla průměr 144 cm a tloušťku stěn 3,8 cm. Zařízení o hmotnosti 2,27 tuny bylo spouštěno na 2,5 cm silném laně. V roce 1932 se s ním spustili do hloubky 932 m, což byl na dalších 15 let hloubkový rekord, překonaný až batyskafem Trieste. Při ponoru do velkých hloubek je třeba dosáhnout dvou protichůdných kritérií: zajistit dostatečnou pevnost stěn ponorného zařízení a zajistit vztlakovou sílu, která umožní plavidlu plavbu a opětný výstup na hladinu. Ponorky první poloviny 20. století byly schopny ponoru do hloubek maximálně několika desítek metrů, většímu tlaku nebyl jejich trup schopný odolat. Nebylo možno vytvořit ponorky se silnějšími stěnami, protože by neměly dostatečný vztlak k vyrovnání tohoto těžšího pláště. Konstruktéři batysféry proto volili jinou metodu: sestrojili kouli s dostatečně silnými stěnami, a nedostatek vztlaku kompenzovali lanem, na němž byla spouštěna z paluby lodi. Koncept byl ale úspěšný jen částečně: vlastní hmotnost dlouhého lana omezovala hloubku, do níž bylo možno batysféru spustit a ukázalo se také, že je obtížné synchronizovat pohyb tělesa, zavěšeného na tak dlouhém laně. Problémy vyřešil až samostatně se pohybující batyskaf. Většina lidí ještě v 19. století věřila, že moře je pouze obrovská nádrž s bahnitým dnem, ve které může život existovat maximálně do tisícimetrové hloubky.

To ostře kontrastovalo s touhou zvídavých lidí – starou téměř jako civilizace – proniknout souvislou clonou mořské vody a zjistit, co se skrývá nejen v ní, ale také pod ní.První studie, které se věnovaly rozmístění oceánů a pevnin, vytvořil již Aristoteles ze Stageiry (384–322  př. n. l.). Velice přesná byla i jeho pojednání o mořské biologii, kdy popsal asi 180 živočišných druhů žijících v Egejském moři. Stal se jedním z prvních  průkopníků vědy, dnes nazývané oceánografie. Přímo do mořských hlubin se odvážně ponořili mnozí badatelé. Za prvního významného odvážlivce se pokládá řecký vojevůdce Alexandr Veliký (Makedonský), jenž se už roku 322 př. n. l. údajně pokusil o sestup do hlubin v zapečetěné voskové kabině. Jiné historické zdroje uvádějí, že šlo o skleněné plavidlo, přesněji nádobu, která byla řetězem připevněna k lodi a spouštěla se prý až do hloubky 90 metrů. Staří Slované se potápěli a dýchali pomocí rákosových trubic; alespoň to tvrdí věrohodné letopisy. Ovšem zprávy o prvních potápěčských přístrojích se objevují už ve starověkých literárních pracích – např. v Homérově Iliadě. Podle nových zjištění staří Řekové používali tzv. potápěčské zvony – zpočátku v podobě dřevěných skříni zpevněných železnými pláty se závažím na spodním okraji. (Na dno se spouštěly pomocí lan či řetězů dnem vzhůru.) Později to byly již zvony lité. Uvnitř zvonu byly kolem dokola lavice a ve stěnách skleněné průzory k osvětlení vnitřku. Pobyt pod hladinou omezovala zásoba vzduchu.. První „moderní“ potápěčský zvon je datován rokem 1538. „Posádku“ tvořili dva odvážlivci, kteří seděli uvnitř se zapálenou svíčkou. Roku 1660 sestrojil německý fyzik Sturm potápěčský zvon, vysoký čtyři metry. Životodárný čerstvý vzduch se doplňoval z postupně rozbíjených lahví umístěných ve zvonu. Roku 1717 sestrojil anglický astronom Edmund Halley dokonalejší zvon – i s otvory na vypouštění vydechovaného vzduchu. Vzduch s kyslíkem se dopravoval na dno v sudech, ze kterých se hadicí přiváděl k osádce. Žádný z těchto zvonů však nezdolal hlubinu větší než pár desítek metrů.

Badatelé věděli, že k tomu, aby člověk pronikl do větších hloubek, ho nesmí bezprostředně ohrožovat vnější tlak, který se výrazně zvyšuje s hloubkou. Měl se proto „ukrýt“ v pevné kabině, krerá se dala zavěsit na lano navíjené lodním rumpálem. Druhou alternativou bylo využití hydrostatických sil, které působí na objemné těleso lehčí než voda – a na takové těleso zavěsit kabinu.

První možnost se změnila ve skutečnost ve 20. letech minulého století – v podobě ocelové koule zvané batyskaf. Úzkým otvorem o průměru pouhých 35 cm se vsoukáte do nevelké silnostěnné ocelové koule a pak za vámi zaklapne poklop vážící 180 kg, který námořníci muži zvenku uzavřou deseti masivními šrouby. Spojení s  vnějškem umožňuje telefon, dobře utěsněný otvor pro lano – a také  malá kulatá okénka. Jelikož jde o kouli, není zde dostatek místa pro dva muže a přístroje. Paradoxně vzhledem k zakřivení stěn zůstává mnoho místa nevyužito. Samozřejmě nesmějí chybět dvě kyslíkové láhve se 604 litry kyslíku. Dávkovací zařízení ho dodává dva litry za minutu. Vydechovaný kysličník uhličitý pohlcují dva filtry.
Světelný zdroj – světlomet představuje žárovka s výkonem 1500W a optická soustava čoček. Vydává světlo jako 2500 svíček. Bohužel, ohřívá vzduch v kouli, takže by mohlo teplem popraskat okenní sklo. Proto se světlo užívá jen po krátkou dobu. Badatelé tak při sestupu sedí většinou potmě. Zato za okénky sledují čilé světélkující živočichy.

Většina lidí by si v kouli o průměru pouhých 150 cm a hmotnosti 2 454 kg jistě připadala jako bezmocní tvorové v podivném vězení. To však není případ dvou Američanů – geologa ing. Otise Bartona (1899–1992) a zoologa prof. Williama Beeba (1877–1962). V červnu 1930 provedli u Bermudských ostrovů s výše popsanou kulatou ponornou kabinou (pojmenovanou Století pokroku) první zkušební cestu ke dnu. V gondole zavěšené na laně o průměru 22 mm, které začínalo na lodním dřevěném navijáku, se dostali až do hloubky 240 metrů. Přes okénka pořizovali i fotografie. V roce 1932 již pokořili hloubku 923 metrů.
Samozřejmě si v kouli uvědomovali možná nebezpečí. Kdyby se přetrhlo lano, stali by se – zašroubováni v kouli s tloušťkou stěn 2,5 cm – kandidáty hrůzostrašné záhuby. Hrozbu představovala i možnost, že praskne křemičité sklo průzoru a dovnitř vtrhne ničivý vodní živel. Vždyť tlak na sklo činil až 19 tun! To se také při ponoření do hloubky 915 metrů stalo. Naštěstí šlo jen o test, bez lidí! Přesto se roku 1949 Otis Barton v nové batysféře, vybavené dokonalou přístrojovou a filmovou technikou, ponořil dokonce do rekordní hlubiny 1 375 metrů.

Batysféra tedy představovala podmořský výzkumný modul kulového tvaru, spouštěný na laně z lodi. Právě vlastní hmotnost dlouhého lana omezovala hloubku, do které se dala batysféra spustit.
První hlubinné přístroje se nemohly samostatně vynořovat na povrch, muselo je vytáhnout lano na lodním navijáku. Uvedený nedostatek poté odstranily  hydrostaty (řecky hydór = koule, stateo = stojím). Jde o hlubinné přístroje válcovitého tvaru a s kulovitým horním a spodním dnem.
Měly již různé zátěže, které se daly v případě potřeby, např. když se lano přetrhlo či zachytilo o nějakou překážku, odhazovat. Tak kabina s pozorovateli samostatně (bez pomoci lana) vystoupala na hladinu. Moderní hydrostat představuje jakousi plovoucí laboratoř s četnými hydraulickými i elektrickými přístroji. K pozorování dění pod hladinou slouží venkovní výkonný podmořský světlomet. Štafetu výzkumu ještě větších hlubin převzal batyskaf. Jde o samohybné samostatně řiditelné plavidlo pro velké hloubky. Mnozí je přirovnávají ke vzducholodi, ovšem v hlubinách oceánů. Jeho duchovním otcem se stal švýcarský oceánolog Jacques Piccard (1922–2008). Dozvěděl se totiž, jak sítě spuštěné do hloubky několika kilometrů uprostřed temné noci vyvrhly před očima ohromených oceánografů na palubu lodi spoustu fosforeskujících těl.
„Některé ryby měly skutečné reflektory. Světla však rychle slábla a zhasínala. Ryby nesnesly mnohem nižší tlak a vyšší teplotu povrchové vody, tak jako my bychom nesnesli obrovskou váhu vodních mas, pod kterou ony ryby žijí. Napadlo mě, že je jediný prostředek, jak pozorovat tyto ryby v jejich přirozeném prostředí, je sestoupit do největších mořských hlubin. Jistě by se dala sestrojit vodotěsná kabina, která by odolala podmořskému tlaku a z jejichž oken by pozorovatel mohl obdivovat nový svět. Kabina by byla těžší než voda, kterou vytlačí, stejně jako gondola balónu je těžší než stejný objem vzduchu. Zcela analogicky jako volný balón bylo by třeba zavěsit ji na objemné těleso naplněné látkou lehčí než voda.“ Tak prof. Piccard popsal základní princip batyskafu.