Середина 1960-х годов. Холодная война перемещается на морские глубины, превращая океанское дно в потенциальный театр военных действий. Советскому Военно-Морскому Флоту требуются аппараты принципиально нового класса — способные работать там, куда обычные подводные лодки проникнуть не могут, на глубинах, где давление измеряется сотнями атмосфер, а радиосвязь с поверхностью невозможна. Так рождается проект 1851 «Нельма» — атомная глубоководная станция, чьё существование на протяжении десятилетий оставалось государственной тайной высшего уровня
Разработка комплекса началась в 1972 году на основании постановления Совета Министров СССР. ЦКБ-18 (впоследствии вошедшее в состав Ленинградского СПМБМ «Малахит») под руководством главного конструктора С.М. Бавилина получило задание, не имевшее аналогов в мировом судостроении. Требовалось создать малую атомную субмарину, способную решать специальные задачи на экстремальных глубинах. Оценочное надводное водоизмещение станции составляло порядка 1 400–1 600 тонн, подводное — до 2 000–2 200 тонн, при длине 44 м и диаметре прочного корпуса около 3,8–4,0 м.
Концепция, лёгшая в основу проекта, оказалась радикальной: аппарат не предназначался для самостоятельного выхода в океан — его предполагалось доставлять в район операции подводным носителем, что позволяло экономить ресурс уникального оборудования и обеспечивало скрытность развёртывания. Глубина отделения от носителя оценивалась в 300–400 метров, после чего станция переходила к полностью автономным действиям.
Конструкция «Нельмы» стала воплощением инженерной смелости и готовности к нетривиальным решениям. Полуторакорпусная схема с прочным корпусом из титанового сплава длиной 44 метра обеспечивала необходимый запас прочности при минимальном весе. Применение титановых сплавов (по аналогии с другими глубоководными проектами ВМФ) позволяло обеспечить расчётную рабочую глубину порядка 1000 метров, где внешнее давление достигает 100 атмосфер (≈10 МПа). При таких условиях толщина обечаек прочного корпуса могла достигать 35–50 мм, а коэффициент запаса прочности — 1,5–2,0 от расчётной глубины.
В качестве силовой установки использовался ядерный реактор мощностью до 10 мегаватт — существуют предположения, что его конструкция основывалась на наработках по космическим ядерным установкам, что объясняло бы рекордную компактность. Тепловая мощность оценивалась в 8–10 МВт, при мощности на валу порядка 1,5–2 МВт. Вероятный тип — малогабаритный водо-водяной реактор с ресурсом активной зоны 3–5 лет без перезагрузки. Компактность энергетической установки позволяла минимизировать тепловую сигнатуру и акустическую заметность.
Для биологической защиты экипажа предлагалось использовать забортную воду вместо традиционных тяжёлых материалов — решение, позволившее сэкономить десятки тонн водоизмещения. Гребной винт, размещённый в кольцевом канале, обеспечивал скорость хода до шести узлов. Выбор скорости был обусловлен не динамикой, а минимизацией кавитации и снижением акустического поля; малогабаритная энергетическая установка позволяла длительное пребывание на глубине при крайне низком уровне шума.
Точные данные о рабочей глубине погружения остаются засекреченными, однако, по экспертным оценкам, она могла достигать 1000 метров и более. Для сравнения: на глубине 1000 м радиоволны КВ и СВ полностью поглощаются морской водой, а даже сверхдлинные волны проникают лишь на десятки метров, что делало станцию фактически изолированной от командования на время выполнения миссии.
Экипаж станции, состоявший из десяти офицеров, управлял комплексом специального оборудования, состав которого до сих пор не раскрывается. Автономность по запасам продовольствия и системам жизнеобеспечения могла достигать 30 суток; применялись системы регенерации атмосферы с электролизом воды и химическим поглощением CO₂. Характерная сферическая форма носовой части, вероятно, скрывала манипуляторные устройства для работы на грунте и подводных объектах.
Предположительно устанавливались 1–2 гидравлических манипулятора грузоподъёмностью до 200–500 кг на вылете, а также донные опоры или стабилизирующие устройства, обеспечивавшие позиционирование с точностью до 1–2 метров. На борту имелись шлюзовая камера и барокамера для водолазов — «Нельма» могла служить базой для проведения глубоководных операций с выходом людей за борт.
Гидроакустический комплекс ориентировался на работу в ближней зоне и картографирование рельефа дна; вероятное разрешение съёмки составляло порядка 1–2 метров. Навигация обеспечивалась инерциальной системой с коррекцией по гидроакустическим маякам, что было критически важно на глубинах, где невозможна спутниковая навигация.
Испытания головной станции выявили необходимость конструктивных доработок. Первый аппарат, АС-23, заложенный в 1981 году, изначально не имел рубки. После завершения заводских испытаний в 1984 году, когда западные разведывательные службы впервые засекли «Нельму» в море (в классификации НАТО она получила обозначение X-Ray), конструкцию дополнили рубкой, призванной защищать входной люк от волн при всплытии. В 1986 году станцию официально приняли в состав Военно-Морского Флота.
Носителем для «Нельмы» стала переоборудованная атомная подводная лодка К-86 проекта 675Н — работы по перестройке лодки-носителя заняли восемь лет. Исходное водоизмещение лодок проекта 675 составляло около 5 000 тонн в надводном и до 7 000 тонн в подводном положении; в ходе модернизации были демонтированы контейнеры крылатых ракет П-6 и создана система крепления глубоководной станции под днищем корпуса. В район операции носитель доставлял глубоководную станцию, после чего та отделялась и действовала полностью автономно, выполняя поставленные задачи.
Эволюция проекта привела к созданию усовершенствованного варианта «Палтус» (проект 18511). Разработанный с учётом опыта испытаний и эксплуатации «Нельмы», он оказался длиннее на 11 метров и тяжелее на 200 тонн. Длина модернизированного аппарата достигала примерно 55 метров, а подводное водоизмещение — до 3 000 тонн; был расширен объём обитаемых отсеков и модернизирован комплекс специального оборудования.
Три построенные станции — одна «Палтус» и две «Нельмы» (АС-23, АС-21 и АС-35) — вошли в состав 29-й отдельной бригады подводных лодок Северного флота. Базирование осуществлялось в районе Оленьей Губы, что обеспечивало прямой выход в акваторию Баренцева моря и далее к Атлантике.
В настоящее время эти уникальные аппараты находятся в ведении Главного управления подводных исследований Министерства обороны Российской Федерации. С учётом средней глубины Мирового океана около 3 700 метров и расположения большинства магистральных кабелей связи на глубинах 1 000–2 500 метров, технические возможности станции позволяли работать в зоне размещения ключевой подводной инфраструктуры. Реальное содержание их операций продолжает оставаться государственной тайной — лишь изредка в зарубежной прессе появляются сообщения о «российских глубоководных станциях, замеченных вблизи чужих берегов».