Из всех атрибутов, которые отделяют людей от рыб, способность дышать под водой делает нас, обитателей суши, самыми завистливыми. Так что на прошлой неделе трудно не задуматься над тем, что корейский студент-дизайнер, возможно, придумал проект носимого устройства, которое может извлекать достаточное количество воздуха из морской воды, позволяя почти любому дышать, как рыба.
Это замечательное утверждение, учитывая, что еще никто не придумал ничего похожего на настоящие «искусственные жабры». Под кодовым названием «Тритон» таинственная концепция имеет форму небольшого мундштука, напоминающего «ребризера», которого Джеймс Бонд использует в «Грозовом шаре» ( 1965) и Die Another Day (2002). Он предназначен для механического улавливания газообразного кислорода, присутствующего в воде, и хранения его в баллоне со сжатым воздухом. Как пишет на своем веб-сайте создатель Jeabyun Yeon, вода фильтруется с помощью пары жабр цилиндрической формы, в которых размещаются тонкие нити с «отверстиями, меньшими, чем у молекул воды». Встроенный микрокомпрессор, работающий от быстро заряжающейся миниатюрной батареи, затем конденсирует кислород, делая его легкодоступным при вдохе пользователя.
С тех пор к нему присоединились несколько скептиков, указав на определенные технологические проблемы, которые в конечном итоге отразят идею Йона, как она подробно описана, от неправдоподобных до смехотворно надуманных. Чтобы понять, почему искусственные жабры до сих пор были не чем иным, как несбыточной мечтой, нужно понять некоторые внутренние биологические различия между человеком и морским существом с плавниками. Во-первых, и наиболее очевидно, что рыба обладает жабрами, которые эволюционировали для поглощения кислорода, не пропуская отходящие газы; человеческая дыхательная система оборудована для доступа к кислороду в воздухе. Рыбы также хладнокровны, а это значит, что они требуют гораздо меньше энергии. Эта адаптация необходима, поскольку концентрация растворенного кислорода в воде недостаточна, примерно в 20 раз меньше, чем концентрация в том же объеме воздуха.
Блог ZidBits объясняет, что искусственные жабры должны быть огромными, чтобы обеспечить человека достаточным количеством кислорода:
Эта проблема усиливается благодаря морской воде, содержащей только 7 частей на миллион кислорода. В результате этой низкой концентрации 1000 тонн морской воды содержат только 14 фунтов. O2. Поскольку среднестатистическому дайверу требуется 1 литр кислорода в минуту, вам понадобится 51 галлон морской воды в минуту, чтобы пройти через «жабры».
Блог DeepSeaNews критиковал технологию Yeon, оценивая, что даже на самом низком уровне такая система должна будет качать и извлекать кислород из примерно 24 галлонов воды за каждую затраченную минуту погружения в воду. Кроме того, вдыхание чистого кислорода, отфильтрованного от воды, может быть очень токсичным. В то время как 20 процентов воздуха состоит из кислорода, ученые обнаружили, что вдыхаемый воздух, состоящий из 100 процентов кислорода, может вызывать такие симптомы, как помутнение зрения, судороги и судороги из-за скопления жидкости в легких.
Тем не менее, эти проблемы не помешали попыткам других бросить аквариумы под давлением. Израильский изобретатель Алон Боднер разрабатывает прототип на батарейках, который использует высокоскоростную центрифугу для снижения давления захваченной морской воды, которая заставляет кислород пузыриться и выходить в отдельную камеру, почти так же, как газы углекислого газа выделяются, когда открывая банку содовой. Недостаток заключается в том, что для хитрой работы, получившей название «LikeAFish», требуется мощный источник питания (и, вероятно, тяжелый) для работы.
Другой более экзотический подход ученых из Ноттингемского Трентского университета в Англии был вдохновлен великим жуком-дайвером, насекомым с анатомическими особенностями, которые позволяют ему выживать под водой. Крошечные волоски, расположенные на его животе, захватывают воздушный карман между дыхательным отверстием и окружающей водой. Этот защитный слой воздуха также действует как фильтр, позволяя кислородным газам, находящимся в воде, проходить внутрь и диффундировать двуокись углерода. В одном эксперименте исследователи смогли до некоторой степени имитировать этот эффект, используя материал «суперводоотталкивающая пористая пена», обернутый вокруг устройства для вдыхания кислорода.
Но, как бы вы ни создавали это, похоже, пройдет немало времени, прежде чем человек сможет стать единым целым с рыбами.
