Приблизно в середині XIX в. стався такий випадок. Три водолаза, що проходили навчання в Марселі і Тулоні, вийшли з води, відчуваючи себе абсолютно нормально, але через півгодини вони захворіли, а через дві години померли. Бували випадки, коли водолази, піднявшись на поверхню, відчували біль в кінцівках і іноді - в області грудної клітини, запаморочення, задуха, ослаблення зору і слуху. Бували випадки паралічу, особливо паралічу ніг, і постраждалі на все життя залишалися інвалідами. Були випадки зі смертельними наслідками. І ніхто не знав - чому.
Від цієї таємничої хвороби страждали не тільки водолази. У 1841 р було винайдено новий пристрій для підводних робіт під назвою "кесон". Простий вертикальний залізний циліндр, відкритий з обох сторін, занурювався в воду. Нижній його кінець спочивав на дні, верхній же височів над поверхнею. Циліндр звільнявся від води шляхом подачі в нього зверху стисненого повітря. Деякі працювали в кесонах люди скаржилися потім на біль в суглобах, але це приписувалося дії вогкості.
У 18б2 р кесони були застосовані на будівництві залізничного віадука. В результаті один інженер захворів паралічем, а двоє робітників померли. Проти підприємців, звинувачених у порушенні правил безпеки, було порушено судову справу, проте позов довелося відхилити на тій підставі, що причина смерті залишилася нез'ясованою. Подібність між "водолазним паралічем" і "кесонної хворобою" було явним, і воно з усією очевидністю трагічно підтвердилося п'ять років по тому.
Двадцять чотири водолаза, котрі здобули скафандрами конструкції Зібе, працювали за наймом в Егейському морі і добували губки. Десять з них померли. Всі вони спускалися на великі глибини, намагалися залишатися під водою як можна довше і піднімалися на поверхню з максимальною швидкістю.
До цього часу загальновизнаною стала теорія, якою пояснювалися хвороба підвищеним тиском, і деякі підозрювали, що вона є наслідком надмірно швидкій декомпресії. Однак справжня природа кесонної хвороби, як її тепер називають, залишалася таємницею до тих пір, поки вона не була вивчена французьким вченим Полем Бертом.
Берт цікавився проблемами дихання альпіністів і повітроплавців в умовах зниженого тиску повітря. Попутно він займався дослідженням дихання водолазів, оскільки тиск повітря, яким вони дихають, вимірюється тією ж шкалою, тільки по інший бік нульової позначки.
Після багаторічних досліджень і практичних дослідів він, нарешті, відкрив ті природні закони, які лягли в основу наших сучасних знань про вплив тиску на всіх, хто літає, підіймається на вершини гір і спускається в морські глибини.
Вдихуваний нами повітря розчиняється в крові і разом з нею потрапляє в тканини. Чим вище тиск, тим більше повітря розчиняється в крові. Повітря складається в основному з кисню та азоту. причому кисень витрачається в тканинах. Азот ж залишається невикористаним, тому коли водолаз дихає стисненим повітрям, у нього в організмі швидко накопичується більше азоту, ніж може зазвичай розійтися по крові і тканин. Поки тиск підтримується на високому рівні, водолаз не відчуває болю. В цьому відношенні водолаза можна порівняти з пляшкою, наповненою лимонадом. Шипуча рідина утворюється шляхом закачування газу в пляшку під тиском. Поки тиск високий, газ в лимонад знаходиться в розчиненому стані. Якщо ж тиск послабити, прибравши пляшку, газ спрямується назовні. Те ж відбувається з водолазом, якщо тиск води раптом припиняється: що знаходиться в крові надлишковий азот рветься назовні.
Небезпека розпізнається не відразу, оскільки стисненим повітрям дихається так само легко, як і звичайним; в цьому переконалася група муніципальних радників, яка відвідала будівництво нової штольні. З цієї нагоди радники захопили з собою пляшку шампанського. Яке ж було їх здивування, коли, прибравши пляшку, вони виявили, що вино "видихнуло". Шампанське, як і лимонад, газується, але підвищений тиск в штольні позбавила змоги вуглекислого газу вийти з пляшки. Муніципальні радники не знали цього, і все, крім одного, відмовилися від шампанського. Цей одні випив три склянки, заткнув пляшку пробкою і засунув її в кишеню.
Потіха почалася після того, як радники піднялися в тамбур між штольнею і поверхнею, де тиск поступово знижувався. Тут і пролунав гучний вибух, і один з радників прокричав, що його застрелили. Виявилося, вистрілила пляшка, і в обличчя йому потрапила пробка. Вуглекислий газ, що міститься в пляшці, став пінитися. Те ж відбувалося і в шлунку людини, яка випила три склянки "видохнувшегося" шампанського. Він отримав легкі коліками в животі. Інша справа, якби бульбашки азоту виявилися в крові і тканинах: вони принесли б набагато більше шкоди. Повітряна пробка, що утворилася в суглобі, може привести до скручування кінцівки - звідси і походить назва "скручування". Пробки в хребті викликають параліч ніг, а потрапляння бульбашок азоту в серце призводить до смерті.
На щастя для водолазів, кров гущі води, тому утворення бульбашок в ній утруднено, якщо тиск не знижується занадто різко. Професор Берт встановив, що якщо тиск зменшується поступово, кров і тканини можуть позбутися надлишкового азоту і бульбашки утворюватися не будуть. Кесонної хвороби, отже, можна уникнути, якщо водолаз підніматиметься повільно. Професор Берт вказував, що підйом повинен бути ступінчастим, з однаковою швидкістю.
Зазначений спосіб застосовувався вісімдесят років тому. А потім англійський учений удосконалив його. Цей вчений - професор ДжС.Холдейн, член Комітету з глибоководним спусках, вперше створеного англійським Військово-морським міністерством.
Після проведення великого числа дослідів на тваринах і людях Холдейн встановив, що ступінчастий підйом, з затримками на певних глибинах для декомпресії, швидше і безпечніше для водолазів, ніж повільний і рівномірний. Це відкриття було з успіхом перевірено випробуваннями, проведеними в 1906 р лейтенантом даманов і артилерійським офіцером Катто з Королівського флоту. Вони збільшили межа глибини безпечного спуску до 204 футів.
Холдейн склав таблицю режиму декомпресії, точно вказує тривалість зупинок водолаза на кожному ступені підйому в залежності від глибини спуску і часу перебування на цій глибині. Якщо водолаз опускався на тридцять три фути, то ніякої декомпресії не було потрібно. Півгодинне перебування на глибині 66 футів вимагало однієї зупинки на п'ять хвилин для декомпресії; годинне перебування на тій же глибині - двох зупинок загальною тривалістю тридцять хвилин: в той же час лише семихвилинна перебування водолаза на глибині 204 футів вимагало двадцяти хвилин на підйом з п'ятьма зупинками, а дванадцятихвилинний перебування на тій же глибині - тридцяти двох хвилин з шістьма зупинками . Перебування на глибині 204 футів довше дванадцяти хвилин вимагало набагато більш тривалої декомпресії, але і при цьому не вважалося цілком безпечним.
Такі повільні підйоми з численними і тривалими зупинками не тільки неприємні, але і не завжди практично можливі. Вони стомлюючі і самі по собі. а перебування в холодній воді, та ще під час сильних припливів, робить їх просто виснажливими та нерідко небезпечними. Зважаючи на це системи Холдейна майже не дозволяла виконувати на глибині 204 футів будь-яку корисну роботу до тих пір, поки сер Роберт X. Девіс, службовець фірми "Зібе. Горман і компанія", що не розробив новий спосіб декомпресії. Він винайшов прилад, званий "підводного камерою Девнса".
Зазначена камера підвішується до лебідки або крана, що знаходиться на борту водолазного судна, і має в дні люк. через який водолаз може проникнути всередину на першій же стадії декомпресії. Поки камеру тягнуть вгору, що знаходиться в ній водолаз може продовжувати декомпресію, вже будучи ізольований від води. Тиск всередині камери може поступово зменшуватися відповідно до таблиці.
Девіс встановив також, що тривалість декомпресії може бути скорочена, якщо в камеру замість повітря подавати кисень, Відповідно до цього була розроблена нова таблиця. Тепер водолазу після дванадцятихвилинний перебування на глибині 204 футів була потрібна для декомпресії вже двадцять одна хвилина, причому протягом сімнадцяти хвилин він перебував в сухий камері. Крім того, межа глибини безпечного занурення був збільшений до 300 футів.
Нові камери і таблиця були перевірені другим Комітетом по глибоководним спусках військово-морського міністерства, створеним в 1930 р Лох-Файн були здійснені спуски на глибину 320 футів. Але на цій глибині були виявлені дві невидимі небезпеки: азотна і киснева.
Перш азот не зважав небезпечним, оскільки можна було уникнути утворення газових бульбашок, не допускаючи надмірно швидкої декомпресії. Тепер же з'ясувалося, що на глибині приблизно 240 футів (а для деяких водолазів і менше) стислий азот діє на мозок водолаза, як наркотичний засіб. Ступінь його впливу варіюється в залежності від організму водолаза, але зазвичай азот затуманює свідомість людини, літає його легковажним і занадто веселим. Багато водолази стверджують, що азот діє на них опьяняюще, ТОМУ і праця їх стає менш продуктивним. Крім того (і це найголовніше), під дією азоту водолаз стає небезпечним для самого себе. Легке, безвідповідальне, безрозсудне ставлення до справи - не та норма поведінки, яка повинна бути притаманна глибоководному водолазу. Другий невидимий ворог - кисневе отруєння - відкритий професорів Бертом. Він випробував кисень як засіб прискорення декомпресії і прийшов до висновку> ', що вдихання чистого кисню на глибині понад 33 футів небезпечно. Якщо ж вдихати кисень в суміші зі звичайним повітрям, то його отруйна дія позначається на глибині близько 400 футів. Фактично небезпека проявляється вже на глибині 300 футів.
Таким чином, стало ясно, що при користуванні стисненим повітрям межа безпечного занурення вже досягнуто і що для спуску на великі глибини була потрібна якась нова газова суміш. У неї повинен входити кисень, необхідний для підтримки життя; при цьому, щоб уникнути отруєння кисню в суміші має бути відносно менше, ніж в атмосферному повітрі. Що стосується азоту, то він не потрібен і не придатний для такої суміші. Завдання полягало в тому, щоб знайти газ, найбільш придатний для змішування з киснем.
Була випробувана воднево-киснева суміш, яка виявилася ідеальною для дихання, але вона, на жаль, здатна вибухати. Небезпека вибуху зникає лише в разі, якщо кількість кисню в суміші становить дуже незначний відсоток. Син професора Холдейна встановив, що суміш може бути безпечною за умови, якщо одна частина кисню припадає на двадцять чотири частини водню. Але таке співвідношення недостатньо для підтримки життя людини, у всякому разі, при нормальному атмосферному тиску. Однак на глибині 100 футів зростання тиску збільшує кількість в чотири рази. Одночасно зростає в чотири рази і кількість водню, що, однак, не знижує цінності міститься в суміші кисню і в той же час усуває небезпеку вибуху.
Таким чином, залишалося подолати лише одна перешкода - сто футовий кордон глибини. Арно Зеттерстром молодий шведський інженер, припускав, що цього можна досягти, якщо на початку і в кінці спуску користуватися звичайним стисненим повітрям. У 1944 р після чотирьох років наукових пошуків і дослідів, він перевірив свою теорію. Зеттерстром дихав стисненим повітрям до тих пір, поки не досягав стометрової глибини, а потім переключався на газову суміш, що складалася з 4 "/ о кисню і 96% водню. Так він занурювався на глибину 363 фута. Піднімаючись, він знову зупинявся на сто футовому рубежі і переключався на стиснене повітря. Занурення було прекрасно продумано і здійснено, і Зеттерстром не зазнав ніяких шкідливих наслідків. Роком пізніше він спустився на глибину 528 футів.
Зеттерстром не шукав слави за всяку ціну. Звичайно, він був сміливий, зухвалий і рішучий, але аж ніяк не безрозсудний. Його спуск і на цей раз був ретельно підготовлений і дуже вміло виконаний. Зеттерстром цілком заслуговував успіху, і не його вина, що експеримент закінчився настільки трагічно.
Під час підйому він повинен був пройти ступінчасту декомпресію, засновану на власних розрахунках, бо ніяких таблиць для такої глибини тоді ще не було розроблено. Все йшло добре, поки він не піднявся до глибини 1б5 футів. Зрозуміло, все зійшло б благополучно, якби не жахлива помилка підручних, які перебували на поверхні. Вони не зрозуміли зовсім ясних і простих інструкцій і безперервно тягнули водолаза вгору. Він проскочив не тільки 165-футову, а й останню декомпрессионную щабель і, що найнеприємніше, 100-футовий кордон, де йому слід було затриматися, щоб побачити чи спрацював запропонований стиснене повітря. Самі того не усвідомлюючи, ці люди вбивали його, а він був безсилий що-небудь перешкодити. У міру того як знижувалося тиск, кисню ставало все менше і менше, і Зеттерстром знепритомнів ще до того, як досяг поверхні. Він помер на борту судна. Це був вельми трагічний випадок в водолазної практиці.
Тим часом проводилися досліди з киснево-гелієвої сумішшю. Гелій володіє важливими перевагами перед усіма іншими відчувають газами. Він позбавлений небезпечних п'янких властивостей, властивих азоту в умовах великого тиску, і вибухових властивостей, притаманних водню. Киснево-гелієва суміш може без ризику подаватися з поверхні на дно і є ідеальною для дихання на великій глибині.
Американський фізик Еліху Томсон запропонував застосувати кисень і гелій при спуску під воду. У США ж був проведений і перший досвід. Встановлено, що хоча гелій під тиском (на відміну від азоту) і не п'янить водолаза і не штовхає його на легковажні вчинки, але він теж може викликати кесонну хвороба, якщо не виробляти ступінчасту декомпресію.
Відомо, що гелій поглинається і виділяється швидше азоту, ТОМУ перша зупинка повинна бути зроблена на більшій глибині, ніж при диханні азотом.
Військово-морським флотом США була складена спеціальна декомпресійна таблиця, розрахована на киснево-гелієву суміш. Ця таблиця збільшує межа безпечного спуску до глибини, що набагато перевищує 300 футів. Небезпеки кисневого отруєння можна уникнути, якщо співвідношення компонентів суміші привести у відповідність з глибиною занурення.
Англійське Військово-морське міністерство почало виробляти досліди з киснево-гелієвої сумішшю в 1946 р Наступного року ця суміш була застосована при спуску під воду в Лох-Файн, а в 1948 р старшина Вілфред Боллард досяг грунту на глибині 540 футів.
Паль Берт - французький вчений, який заявив, що тиск води впливає на кількість розчиненого азоту з крові. Для уникнення інцидентів, пов'язаних з декомпресією, він рекомендував повільний підйом.