Вехи прогресса
Атомная бомба
«Атомная бомба – такая штука размером с ананас, которой можно взорвать целый город». Так позволил себе однажды пошутить известный немецкий физик, лауреат Нобелевской премии Вернер Гейзенберг. Но он и сам не поверил, что такая бомба может быть когда-нибудь создана. Между тем не прошло и пяти лет после этого высказывания, как над землей «ярче тысячи солнц» полыхнул первый ядерный взрыв. Случилось это «чудо» летом 1945 г.
Первую половину XX в. физики всего мира тщательно изучали строение атома и его ядра. Многих поражало, что, несмотря на свою малость, одна капля воды состоит примерно из 6000 миллиардов миллиардов (6 000 000 000 000 000 000 000) атомов водорода и кислорода. А каждый атом имеет строение, в некоторой степени сходное со строением нашей Солнечной системы. Вокруг ядра-«солнца» вращаются крохотные «планеты» – электроны.
В свою очередь атомное ядро состоит из двух основных строительных кирпичиков Вселенной – протонов и нейтронов или, как их еще называют, нуклонов. Электрон и протон – заряженные частицы. Причем величина заряда каждого из них одинакова; с той лишь разницей, что протон всегда заряжен положительно, а электрон – отрицательно. Нейтрон не несет электрического заряда, зато имеет очень большую проницаемость.
Ядра атомов одного элемента всегда содержат одинаковое число протонов. Но число нейтронов может быть разным, и такие разновидности элемента называются изотопами.
Обычно нейтроны и протоны в ядре держатся очень прочно. За это отвечают так называемые внутриядерные силы, которые компенсируют силы отталкивания протонов и не дают ядру самопроизвольно развалиться.
Однако каждое правило, как известно, имеет свои исключения. В данном случае к таковым относятся изотопы некоторых тяжелых элементов трансурановой группы. Например, в 1896 г. французский исследователь А. Беккерель открыл явление радиоактивности солей урана. То есть, говоря проще, он заметил, что соли эти засвечивают оказавшиеся рядом фотопластинки, даже если те плотно завернуты в черную бумагу.
Явлением заинтересовались другие физики, которые и обнаружили, что соли урана испускают таинственные лучи, способные воздействовать на ядра других элементов. Это явление физики прежде всего попытались использовать для осуществления давней мечты алхимиков – превращения одного химического элемента в другой.
В 1934 г. французские исследователи супруги Фредерик и Ирен Жолио-Кюри доложили Французской Академии наук, что при бомбардировке алюминиевых пластин альфа-частицами (ядрами атома гелия) алюминий частично превращается в фосфор. Причем не обычный, а радиоактивный изотоп, атомы которого в свою очередь превращались в устойчивый изотоп кремния.
Этот опыт навел на мысль, что если «обстреливать» нейтронами ядра самого тяжелого из существующих в природе элементов – урана, то можно получить такой элемент, которого в естественных условиях нет. В 1938 г. немецкие химики Отто Ган и Фриц Штрассман повторили в общих чертах опыт супругов Жолио-Кюри, взяв вместо алюминия уран. Однако результаты эксперимента оказались совсем иными – вместо нового сверхтяжелого элемента исследователи получили легкие элементы – барий, криптон, бром и некоторые другие.
Объяснение этому нашла физик Лиза Мейнер, которой Ган сообщил о своих исследованиях. Она решила, что при обстреле урана нейтронами происходит расщепление (деление) его ядра. При этом должны были образовываться ядра более легких элементов, а также выделяться 2–3 свободных нейтрона. Эти нейтроны в свою очередь при определенных условиях могут развалить еще несколько ядер. Это приводит к появлению еще большего количества нейтронов, которые разваливают еще больше ядер… В общем, при благоприятных условиях эта реакция протекает лавинообразно и носит название цепной.
Она, эта реакция, и была в конце концов использована для создания атомной бомбы. Физики уяснили себе, что если взять достаточно большое количество урана-235, то при критической массе, которая равна примерно 50 кг, в веществе начнется самопроизвольная цепная реакция. И если ее не остановить, она через несколько секунд приведет к взрыву чудовищной силы. Ведь деление каждого ядра сопровождается выделением энергии, которая примерно в 300 млн раз больше той, что затрачена на расщепление!
Все эти важные открытия были сделаны накануне Второй мировой войны. Вскоре в Германии и в других странах начались секретные работы по созданию атомной бомбы. В США этой проблемой занялись в 1941 г. Всему комплексу работ было присвоено наименование «Манхэттенского проекта». Административное руководство проектом осуществлял генерал В. Гровс, а научное – профессор Калифорнийского университета Р. Оппенгеймер.
Профессору вскоре удалось собрать группу теоретиков, в которую вошли крупнейшие специалисты того времени в области физики и химии. Среди них 13 лауреатов Нобелевской премии, в том числе Н. Бор, Э. Ферми, Р. Фейман и другие.
Кроме них, к работе было привлечено множество других специалистов самого разного профиля. Правительство США не скупилось на расходы, и в 1942 г. была основана крупнейшая в мире исследовательская лаборатория в Лос-Аламосе, где работало около 9000 человек.
Главная цель проекта состояла в получении достаточного количества делящегося материала, из которого можно было бы создать несколько атомных бомб. Кроме урана-235, зарядом для бомбы, мог, как выяснилось, послужить искусственный элемент плутоний-239, то есть бомба могла быть как урановой, так и плутониевой.
Работы сразу пошли по двум направлениям, поскольку невозможно было наперед решить, какое из них окажется более перспективным. Оба способа принципиально отличались друг от друга: накопление урана-235 должно было осуществляться путем его отделения от основной массы природного урана, а плутоний мог быть получен только в результате управляемой ядерной реакции при облучении нейтронами урана-238. И тот и другой путь представлялся необычайно трудным и не сулил легких решений. Поэтому Манхэттенский проект разделился на несколько программ, во главе каждой из которых стояли видные ученые. Так, сам Оппенгеймер был главой Лос-Аламос-ской научной лаборатории, Э. Лоуренс заведовал Радиационной лабораторией Калифорнийского университета, Э. Ферми вел исследования по созданию ядерного реактора…
В начале 1942 г. под руководством Ферми в помещении теннисного корта под западными трибунами Чикагского стадиона началось строительство первого в истории ядерного реактора. Управлять цепной реакцией исследователи предполагали с помощью стержней, изготовленных из таких веществ, как бор и кадмий, которые сильно поглощают нейтроны.
Кроме того, для замедления скорости разлетающихся нейтронов были использованы графитовые кирпичи, из которых физики возвели колонны высотой в 3 м и шириной в 1,2 м. Между ними были установлены прямоугольные блоки с окисью урана. На всю конструкцию пошло около 46 т окиси урана и 385 т графита.
2 декабря 1942 г. Ферми приказал выдвинуть все контрольные стержни, и эксперимент начался. Нейтронные счетчики стали щелкать все громче и громче – это говорило о том, что в реакторе идет цепная реакция. Когда она стала грозить взрывом, Ферми дал знак, и опущенные стержни прекратили процесс. Так впервые человек освободил энергию атомного ядра и доказал, что может контролировать ее по своей воле. Теперь уже не было сомнения, что ядерное оружие – реальность. Реактор и прочее оборудование демонтировали, и вся компания переехала из Чикаго в городок Ок-Ридж в долине реки Теннеси, население которого за несколько месяцев выросло до 79 тыс. человек. Здесь в короткий срок был построен первый в истории завод по производству обогащенного урана. Тут же в 1943 г. был пущен промышленный реактор, вырабатывавший плутоний.
Израсходовав в общей сложности около 2 млрд долларов, ученые США получили к 1944 г. все необходимое для создания первой атомной бомбы. Она была сконструирована и изготовлена к лету 1945 г. Ей дали имя «Тринити» и повезли для испытаний на полигон.
Бомбу поместили в центре пустыни на вершине стальной 30-метровой башни. Вокруг нее на разном расстоянии размещалась регистрирующая аппаратура. В 9 км находился наблюдательный пункт.
И вот 16 июня 1945 г. на атомном полигоне в пустыне Аламо-гордо (штат Нью-Мексико) был произведен первый на Земле атомный взрыв. По описанию очевидцев, было такое ощущение, будто множество солнц соединилось в одно. Затем над равниной образовалось облако пыли и пепла. Силу взрыва оценили в 20 000 т тротила!
Следующим шагом должно было стать боевое применение бомбы против Японии. Для этого были изготовлены еще две бомбы, несколько разнившиеся по конструкции. Первая бомба – «Малыш» – представляла собой крупногабаритную авиационную бомбу с атомным зарядом из сильно обогащенного урана-235. Длина ее была около 3 м, вес – 4,1 т. Вторая бомба – «Толстяк» – с зарядом плутония-239 имела яйцеобразную форму с крупногабаритным стабилизатором. Длина ее составляла 3,2 м, вес – 4,5 т.
6 августа бомбардировщик Б-29 «Энола Гэй» сбросил «Малыша» на японский город Хиросиму. Бомба опускалась на парашюте и взорвалась на высоте 600 м от земли.
В центре города, в радиусе 2 км, не осталось ни одного целого здания. Через несколько минут после взрыва над Хиросимой прошел черный радиоактивный дождь – превращенная в пар влага сконденсировалась в высоких слоях атмосферы и выпала на землю в виде крупных капель, смешанных с радиоактивной пылью. После дождя на город обрушился порыв ветра. Он раздул гигантский пожар, в котором сгорело все, что только могло гореть. Из 76 тыс. городских зданий полностью разрушилось и сгорело 55 тыс.
В воздухе стоял удушающий смрад от горелого человеческого мяса. Несчастные, находившиеся от эпицентра на расстоянии до 800 м, за доли секунды буквально испарились. Десятки тысяч людей были поражены лучевой болезнью в крайне тяжелой форме. Уже через несколько часов у них началась сильнейшая рвота, подскочила температура до 40 градусов, появились одышка и кровотечения. Затем на коже появились страшные язвы. Через пару дней после этого большинство облученных скончались в ужасных мучениях. Всего от взрыва и лучевой болезни погибло около 240 тыс. человек. Еще около 160 000 получили лучевую болезнь в более легкой форме – то есть их мучительная смерть оказалась отсроченной на несколько месяцев или лет.
Известие о катастрофе быстро распространилось по стране, вся Япония была парализована страхом. Он еще более увеличился после того, как 9 августа самолет «Бокс Кар» сбросил вторую бомбу на Нагасаки.
Не смея противостоять новому оружию, японское правительство капитулировало.
Эта же сила приостановила и наступательный порыв И. В. Сталина. Он понял, что без своей атомной бомбы воевать с Западом бессмысленно. И все силы разведки и науки были брошены на то, чтобы разузнать секрет американской атомной бомбы и сделать такую же. Это удалось сделать довольно скоро, поскольку в группе исследователей, участвовавших в Манхэттенском проекте, нашлись люди, сочувствующие коммунистам. Одним из них, например, был немецкий физик Клаус Фукс, который передал советской разведке множество документов, касавшихся атомного проекта. Эти данные плюс собственные усилия видных советских специалистов – И. Курчатова, А. Сахарова, Ю. Харитона и других – привели к тому, что 29 августа 1949 сода, в семь часов утра, Курчатов подписал приказ о проведении взрыва первой советской атомной бомбы.
Так началась гонка атомных вооружений. И на сегодняшний день в мире насчитывается уже около десятка государств, обладающих своими собственными запасами ядерного оружия.
Атомная электростанция в Обнинске
Первая в мире атомная электростанция была построена в СССР через десять лет после бомбардировки Хиросимы. В этой работе принимали участие практически те же специалисты, что и в создании советской атомной бомбы…
В 1943 г. И. Курчатов создал в Москве исследовательский центр по разработке ядерного оружия. Поначалу он носил название Лаборатории № 2, а позже был преобразован в Институт атомной энергии. Здесь и в некоторых других лабораториях в кратчайшие сроки были повторены все исследования американских ученых, осуществлена цепная реакция на опытном ядерном ураново-графитовом реакторе Ф1.
Все работы по созданию реактора были проведены НИИ Химмаш, которым руководил Н. Доллежаль. Принцип действия и устройство реактора Доллежалю были в общих чертах ясны: в металлический корпус помещались графитовые блоки с каналами для урановых блоков и регулирующих стержней – поглотителей нейтронов.
Общая масса урана должна была достигать критической, при которой начиналась поддерживаемая цепная реакция деления атомов урана. При этом выяснилось, что в среднем на каждую 1000 возникших нейтронов несколько штук рождались не мгновенно, в момент деления, а чуть позднее и вылетали уже из осколков. Существование этих так называемых запаздывающих нейтронов оказалось решающим для возможности осуществления управляемой цепной реакции.
Хотя общее количество запаздывающих нейтронов составляет всего 0,75 %, именно они существенно (примерно в 150 раз) замедляют скорость нарастания нейтронного потока и тем самым облегчают задачу регулирования мощности реактора. За это время, манипулируя поглощающими нейтроны стержнями, можно вмешаться в ход реакции, замедлить ее или ускорить. Кроме того, как выяснилось, поток нейтронов в значительной степени разогревал всю массу реактора – так что не случайно его еще иногда называют «атомным котлом».
Эти принципы и послужили основой для создания первого реактора для атомной электростанции (АЭС).
В 1950 г. технический совет из нескольких предложенных вариантов выбрал реактор, разработанный НИИ Химмаш. Строить первую АЭС решено было в Обнинске, благо что здесь уже имелся вполне работоспособный турбогенератор мощностью 5000 кВт. Оставалось лишь обеспечить его паром из воды, нагретой «атомным котлом».
Непосредственно строительством АЭС руководила Обнинская физико-энергетическая лаборатория, основанная в 1947 г. При строительстве за основу была взята конструкция промышленного реактора. Только вместо урановых стержней предусматривались урановые тепловыводящие элементы – твэлы. Разница между ними заключалась в том, что стержень вода обтекала снаружи, твэл же представлял собой двустенную трубку. Между стенками располагался обогащенный уран, а по внутреннему каналу протекала вода.
Чтобы она не вскипела и не превратилась в пар тут же в твэлах – а это могло вызвать ненормальную работу реактора, – вода должна была находиться под давлением в 100 атмосфер. Из коллектора горячая радиоактивная вода текла по трубам в теплообменник-парогенератор, после чего, пройдя через циркулярный насос, возвращалась в коллектор холодной воды. Этот ток назывался первым контуром. Теплоноситель (вода) циркулировал в нем по замкнутому кругу, не проникая наружу. Во втором контуре вода выступала в роли рабочего тела. Здесь она была нерадиоактивна и безопасна для окружающих. Нагревшись в теплообменнике до 190 градусов и превратившись в пар с давлением 12 атм., она подводилась к турбине, где и производила свою полезную работу. Покинувший турбину пар должен был конденсироваться и снова направляться в парогенератор. КПД всей энергетической установки составлял 17 %.
Оставалось лишь решить технические сложности проекта. В частности, В. Малых была предложена наиболее удобная в эксплуатации конструкция твэлов. Ураново-молибденовый порошок спрессовали с тонко измельченным магнием – этот металл должен был создать эффективный тепловой контакт урано-молибденового сплава со стенкой твэла.
На АЭС также была тщательно продумана система управления протекающими в реакторе процессами, созданы устройства
для автоматического и ручного дистанционного управления регулирующими стержнями, для аварийной остановки реактора, приспособления для замены твэлов. И вот 27 июня 1954 г. первая в мире АЭС дала промышленный ток. В настоящее время она уже не работает, служит своеобразным музеем. Но опыт, полученный при ее сооружении, был затем использован при сооружении других, более мощных и совершенных атомных энергоблоков. Атомные электростанции ныне работают не только в нашей стране, но и в США, Франции, Японии и многих других странах.
Атомные подводные лодки
Еще Жюль Верн описал затаенную мечту подводников всего мира – создать подводный корабль, который бы мог годами бороздить океаны Земли, не заходя в порт. Ныне эта мечта исполнена. Современные атомные субмарины способны совершить путешествие вокруг света, даже не всплывая. На такой подвиг оказался не способен даже капитан Немо. А вот наши подводники наперегонки в американскими, постарались совершить такое чудо. Да, не удивляйтесь, в мире долгое время соперничали, по существу, два подводных флота – советский и американский. Остальные можно было не брать в расчет – и подлодок мало, и не так они были совершенны. Зато эти два соперника все время старались утереть друг другу носы в упорном, хотя и заочном соревновании. Так уж повелось в этом, прямо сказать, не лучшем из миров – подводники редко воочию видят своего противника, разве что слышат…
Услышали, например, наши, что американцы в 1955 г. спустили на воду «Наутилус» – первую подводную лодку с атомным реактором, тотчас и себе захотели сделать такую же. Оснастили американцы свой подводный флот баллистическими ракетами типа «Поларис», и советские подлодки получили подобные же…
Ядерные реакторы для советских атомных подлодок создавались под руководством академика Н. А. Доллежаля. Того самого, что был конструктором реактора для первой в мире атомной электростанции, заработавшей в 1954 г. в Обнинске. А вывел первую советскую атомную подлодку в море капитан Л. Г. Осипенко, ставший впоследствии контр-адмиралом. Было это в начале 60-х гг.
В 1962 г. ТАСС опубликовал короткое сообщение: советская атомная подводная лодка «Ленинский комсомол» под командованием Л. М. Жильцова, пройдя значительное расстояние под вечным паковым льдом, достигла Северного полюса.
И, наконец, высшее достижение того времени: в 1966 г. отряд советских атомных подводных лодок под командованием контр-адмирала А. И. Сорокина совершил кругосветное плавание, так ни разу не всплыв во время выполнения своего сверхдальнего маршрута.
Впрочем, если быть до конца откровенным, особо занимательным такое путешествие не назовешь. Вспомним, какими красотами любовались герои Жюля Верна во время своего кругосветного путешествия… «Внезапно салон опять осветился. Свет проникал в него с обеих сторон через огромные овальные стекла в стенках. Водные глубины были залиты электрическим светом. Хрустальные стекла отделяли нас от океана, – пишет профессор Аронакс, от лица которого ведет повествование автор. – В первый момент я содрогнулся от мысли, что эта хрупкая преграда может разбиться; но массивная медная рама сообщала стеклам прочность почти несокрушимую. Морские глубины были великолепно освещены в радиусе целой мили от “Наутилуса”. Дивное зрелище!»
А когда героям романа надоедало просто созерцать окружающее пространство, они всегда могли отправиться на подводную прогулку.
Совершенно по-иному описывает кругосветное путешествие, проведенное чуть больше четверти века назад, один из его участников, капитан первого ранга в отставке Г. Н. Савичев: «Плавание на атомной подводной лодке… Его, пожалуй, можно сравнить с пребыванием в наглухо (без окон, без дверей) закупоренной многокомнатной квартире. Движения не ощущалось. Что там наверху – день ли, ночь? Вот почему при переходе из одного часового пояса в другой стрелки на часах мы не переводили. Жили по московскому времени. Качка, столь частая на поверхности океана, полностью отсутствовала. Лодка как бы стояла на прочном бетонном основании. А жаль. Даже такой раздражитель, как качка, который моряки нередко проклинают на надводных кораблях, здесь в какой-то мере мог разнообразить наши будни. Редкие выглядывания на поверхность в перископ были настоящим праздником для того, кто допускался к окуляру…»
Одним из редких «развлечений» для команды стало появление встречных кораблей. Всякий раз, когда гидироакустик докладывал о приближении встречной подлодки, командир корабля В. Т. Виноградов внимательно следил за ее действиями, стараясь предугадать маневр. И, «видя» друг друга только по приборам, подлодки благополучно расходились.
«Видеть» с помощью слуха – так повелось, пожалуй, еще со времен Первой мировой войны. Вопреки мнению Жюля Верна, в воде зрение зачастую бесполезно: темно, да и вода бывает грязной, непрозрачной. Поэтому подводники больше надеются на слух, поскольку звуки в воде распространяются куда лучше, чем свет.
Разобравшись, как ориентируются исконные жители океана – киты и дельфины, – специалисты стали оснащать субмарины акустическими станциями – устройствами, тысячекратно обостряющими слух человека. И сегодня опытный акустик прекрасно ориентируется в шумах океана за сотни, даже тысячи метров в округе. Он словно бы видит косяк рыбы, другую подлодку, надводный корабль… По характеру шума опытный специалист не только определяет тип корабля, направление и расстояние до него, но даже может опознать некоторые технические неисправности. «У этого сторожевика, похоже, одна из лопастей винта погнута…»
Однако не надо думать, что благодаря таким возможностям подводники так уж легко получают преимущество при атаке. Гидропеленгаторными станциями оборудованы также и надводные противолодочные корабли – охотники за субмаринами. Кроме того, подлодка может быть обнаружена с воздуха – с самолета, с вертолета или даже с борта искусственного спутника Земли. И в самом подводном флоте относительно недавно появились «предатели» – особый класс атакующих подлодок, главная задача которых опять-таки выслеживание и атака подлодок противника.
«Засекают» лодку и визуально (на небольшой глубине субмарина отчетливо видна с воздуха), и по изменению магнитного поля, и по издаваемому ею шуму винтов, и по работе гидролокаторов. Чтобы не напороться при движении на «молчащие» объекты – скажем, подводные скалы, подлодка время от времени ощупывает пространство вокруг себя направленным пучком ультразвуковых волн. Словом, ультразвуковой сонар на подлодке выполняет те же обязанности, что и обычный радар, скажем, на самолете. Часть посланных импульсов, достигнув препятствия, отражается и воспринимается приемной антенной лодки. И штурман с акустиком по характеру отраженного импульса, привлекая к анализу компьютеры, могут определить, что за препятствие впереди, каково расстояние до него.
Однако работа оборудования выдает, демаскирует и саму лодку. Вот и выбирай: будешь сидеть тихо – мало что услышишь и ничего не сможешь сделать; начнешь действовать – тут же будешь обнаружен охотниками за подводными лодками.
Хитростей у подводников на сегодняшний день припасено немало. Субмарина может уйти в акустическую тень – нырнуть так глубоко, что над нею окажутся слои воды, обладающие особыми свойствами; они не пропускают, а отражают акустические волны в ту же сторону, откуда они пришли. Если поблизости таких слоев нет, глубина океана невелика, можно использовать другую хитрость – спрятаться, например, под днище надводного корабля и уйти от охотников, прикрываясь шумом его винтов. Или, наконец, выпустить специальную торпеду-имитатор, которая шумит при движении почти в точности как сама лодка. И пока акустик на «охотнике» будет разбираться, в какую сторону надо вести преследование, – подлодка будет уже далеко.
Но почему все так усиленно охотятся за подлодками? На сегодняшний день именно они – главная ударная сила государства. Ракетные позиции на суше, корабли на поверхности океана довольно легко обнаруживаются, а значит, могут быть быстро уничтожены. Иное дело, если разместить пусковые установки ракет на борту подводной лодки.
Впрочем, лодкой атомный подводный ракетоносец даже называть неудобно. Взять хотя бы «Тайфун» – отечественный атомоход, водоизмещение которого составляет 25–28 тыс. т. Длина более 170 м, ширина 25 м, а высота вместе с рубкой, но без выдвижных устройств – перископов, антенн и прочего – 26 м.
Конструкция лодки уникальна. Это, по сути, тримаран, то есть корабль, имеющий несколько корпусов. Подлодки вообще зачастую имеют по два корпуса: внешний легкий, как бы предохранительный, и внутренний прочный – стальной или титановый, позволяющий выдерживать колоссальные давления при погружениях на сотни метров вглубь. Но чтобы лодка имела три корпуса!
Главное оружие тяжелого подводного крейсера – два десятка баллистических ракет с ядерными боеголовками на каждой. Масса ракеты около 100 т, длина примерно 16 м, диаметр около 2,5 м и может поражать цели на удалении более 9000 км.
Пуск ракет подводные ракетоносцы могут производить как из надводного, так и подводного положения. В последнем случае ракету сначала выбрасывает из контейнера давление сжатых газов, а уж потом, практически достигнув водной поверхности, она включает собственные двигатели и рвется ввысь.
Интересная деталь: оказывается, сам командир хоть нашей подлодки, хоть американской не вправе принять решение на пуск ракеты и произвести его. Это ведь значило бы начать третью мировую войну. Поэтому запуск возможен лишь тогда, когда корабельный компьютер получит закодированный сигнал от «ядерного чемоданчика», который находится в руках президента соответственно России или США.
Теперь вы понимаете, почему атомные подлодки – главная ударная сила – постоянно находятся в центре внимания мировой общественности. Утонула ли американская подлодка «Трешер», случилась ли катастрофа с нашим «Курском» – весть мгновенно становится сенсацией номер один для радио, телевидения, газет и журналов. Слишком уж велика опасность, исходящая от них. «330 атомных подводных лодок скрытно курсируют в богатых рыбой просторах Северной Атлантики, бороздят воды Средиземного моря и плавают под полярными льдами вокруг Северного полюса. Под крышками люков на советских подлодках типа “Тайфун” и американских субмаринах типа “Трайдент” таится смерть», – пишет по этому поводу гамбургская газета «Цайт».
При этом подлодки таят в себе потенциальную опасность, даже если никто не собирается поворачивать ключи, никто не намерен открывать свой «ядерный чемоданчик».
«Мы так засорили дно морей и океанов, столько зла принесли Земле сообща, всем человечеством, что и спасать ее надо вместе», – полагает академик И. Д. Спасский, генеральный конструктор ЦКБ морской техники «Рубин», где и были сконструированы печально известные подлодки «Комсомолец» и «Курск». Первая из них, чтобы не стала источником радиоактивного заражения в Северном море, поскольку морская вода разъедает прочнейшую оболочку торпед с ядерными боеголовками, прикрыта уже своеобразным «саркофагом». Вторую, как вы знаете, собираются поднять на поверхность.
Не так давно впервые попала на страницы открытой печати и история о том, как в 1963 г. произошла авария на первой советской атомной подлодке. Борясь за живучесть корабля, моряки почти голые – было очень жарко – полезли на реактор. Корабль спасли, но сами… Некоторые умерли сразу, другие тяжело и долго страдали от лучевой болезни.
И все-таки продолжали плавать, так как полагали: стратегический ядерный щит – основа нашей безопасности. Сегодня так уже никто не считает. Великое противостояние двух систем, похоже, закончилось. Пора потихоньку сворачивать и боевые дежурства в океанах. А боевым кораблям и ракетам найдутся другие дела.
Не так давно, например, создана акционерная организация «РАМКОН». В самом ее названии зашифровано то, чем она занимается: ракеты морские, конверсионные. День учреждения этой организации, 19 декабря 1992 г., совпал с первым экспериментальным запуском ракеты с подводной лодки в рамках конверсии. Она взлетела и совершила полет по так называемой квазивертикальной траектории. Это означает, что она поднималась вверх до тех пор, пока в баках было горючее. А потом стала падать. И пока падала, на борту была невесомость.
В зависимости от высоты, на которую поднимается ракета, она от 17 до 40 мин бывает в невесомости. Этого времени достаточно для того, чтобы произвести от 0,5 до 5 г ценного продукта для электронной или биологической промышленности.
Находят другую работу и самим подводным кораблям. Вспомните хотя бы подлодку «Северянка». Двадцать с лишним лет назад это было первое подводное судно, переоборудованное для научных целей.
Ныне подобный проект, но уже совместными усилиями, собираются осуществить российские и американские ученые. Они предлагают взять атомный ракетоносец побольше, например типа «Тайфун», снять с него ракеты и пусковые установки, а освободившееся место занять научным оборудованием. Такая лодка будет весьма полезна, скажем, для поисков полезных ископаемых на морском дне, разведочного бурения на шельфе Северного Ледовитого океана. Добытую же нефть смогут круглый год, независимо от погоды и состояния льдов, перевозить подводные танкеры.
Впрочем, разве только танкерам мешает лед? Через Северный полюс лежит один из кратчайших путей от наших берегов к американским. И по тому пути, как полагают специалисты морского бюро машиностроения «Малахит» (г. Санкт-Петербург), можно перевозить и контейнеры на специально приспособленном для этого подводном судне.
Еще один проект – туристско-пассажирские перевозки под водой. Не секрет, что многие предпочитают летать через океан только потому, что боятся качки, страдают морской болезнью. Подводное судно не качает. Кроме того, в особо живописных районах могут быть предусмотрены специальные остановки, чтобы пассажиры, подобно героям Жюля Верна, смогли через иллюминаторы насладиться живописными красотами морских ландшафтов. Так что, как видите, подводные корабли и их экипажи осваивают ныне новые, мирные профессии.
Атомный ледокол
Первый в мире атомный ледокол «Ленин» помнят еще многие. Построенный в 1959 г., он стал флагманом мирного ядерного флота – ведь до него с атомными энергетическими установками строили лишь подводные лодки.
„В проливе Вилькицкого бушевала пурга. С пронзительным посвистом полярные ветры бешено гнали снежные смерчи. Но вот сквозь шум бури послышались какие-то странные громкие звуки: что-то трещало, гремело, со звоном лопалось. Посреди сверкающей мертвой пустыни Северного Ледовитого океана возник вдруг десятиэтажный белый дом, медленно, но уверенно, продвигавшийся вперед сквозь льды. Что за фантастическое творение явилось в этот намертво скованный морозом арктический мир?
Это был ледокол «Ленин», уверенно пробивавший двухметровую толщу ледяного зеркала. За диковинным судном не тянулся обычный дымный шлейф, хотя машины в полную мощь всех своих 40 000 лошадиных сил двигали его на штурм ледового барьера.
В корпусе судна работали три атомных реактора. В обычных условиях, работая совместно, они могли бы обеспечить электрической энергией целый город. Здесь же производимый с их помощью пар устремлялся в турбины, которые вращали роторы 8 генераторов постоянного тока. Ну а те в свою очередь питали электродвигатели, вращавшие валы гребных винтов.
Ледоколы, приводимые в движение углем или нефтью, очень быстро «теряют дыхание»; с собой они могут взять лишь ограниченный запас горючего, а бункероваться в ледяной пустыне негде. В отличие от них радиус действия атомохода «Ленин» настолько велик, что он мог бы предпринять поход даже к полюсу. Что, кстати, потом и было сделано – младшим собратом первенца – атомоходом «Арктика».
Ежедневный расход топлива составлял всего 200 г (при условии, что машины работают все время на полную мощность!), т. е. около 70 кг в год. Понятно, речь идет здесь не об угле или нефти, а об уране-235. Для любого ледокола такой же мощности годовой расход угля выразился бы числом в два с половиной миллиона раз большим!
Атомный ледокол «Ленин» использовался не только для проводки по Северному морскому пути караванов торговых судов. При необходимости он применялся и как научно-исследовательский корабль. Так, в ноябре 1961 г. он завершил большой поход протяженностью свыше 7000 морских миль (причем около 5000 из них ему пришлось пробиваться через сплошной паковый лед). Во время этого плавания он высадил на льдину полярников и оборудование дрейфующей научно-исследовательской станции «Северный полюс-10». До того времени выполнение подобных задач возлагалось только на авиацию, действия которой в значительной степени зависят от погоды.
Кроме того, для доставки на дрейфующую станцию 500 т тяжелого оборудования самолетам ИЛ-14 пришлось бы совершить не один десяток вылетов. А такие агрегаты, как тяжелый трактор или передвижную электростанцию, отправить по воздуху вообще было невозможно.
„За четверть века реакторы атомохода полностью выработали свой ресурс. Их вырезали из корпуса и захоронили в могильнике. Ну а сам атомоход был отправлен на переплавку, послужил основой для производства атомных ледоколов последующих поколений.
Батискаф
Глубина погружения подводной лодки не безгранична. Но пытливые исследователи моря не желают мириться с этим и требуют для своих целей создания новых, специальных глубоководных аппаратов. В их ряду особое место занимают батисферы и батискафы.
Батисферой (от греческого bathys – глубокий и sphaira – шар) называется глубоководный аппарат в форме шара (из стали или титанового сплава). Под воду он опускается на тросе, спускаемом с судна обеспечения.
Внутри шара помещается 1–2 человека, система регенерации воздуха, научная аппаратура и телефон для связи с поверхностью. Максимальная глубина погружения, достигнутая с помощью батискафа в 1948 г., составляет 1360 м.
В настоящее время батисферы практически перестали строить, заменив их куда более маневренными и безопасными батискафами (bathys – глубокий и skaphos – судно). Такой аппарат состоит из стального шара-гонодолы, в котором размещается экипаж 2–3 человека, аппаратура, средства связи и жизнеобеспечения, и поплавка-корпуса, заполненного более легкой, чем вода, жидкостью (обычно бензином). Плавучесть аппарата, а стало быть, и глубина погружения, регулируется сбросом балласта или выпуском части бензина.
Перемещается батискаф с помощью гребных винтов, приводимых в движение электродвигателем, питаемым от аккумуляторных батарей.
Первый батискаф был построен в 1948 г. известным французским исследователем глубин, профессором Огюстом Пикаром. А в 1960 г. Ж. Пикар и Д. Уолш достигли на батискафе дна Марианской впадины на дне Тихого океана (глубина около 11 км).
Вот как это было…
1 октября 1948 г. на рейде Дакара отдал якорь бельгийский корабль «Скальдис». И его трюма извлекли диковинную химеру: большой металлический корпус-поплавок, с нижней стороны которого свисала стальная сфера диаметром около двух метров. Справа и слева от сферы находилось по одному небольшому судовому винту. С помощью этих винтов, вращаемых электромоторами, судно должно было двигаться на большой глубине, вплотную к морскому дну.
Стальная оболочка сферы, служащей гондолой для экипажа, имела толщину около 9 см. В этом защитном панцире были проделаны два конусообразных отверстия (иллюминаторы), заделанных толстыми усеченными конусами из плексигласа. В районе иллюминаторов толщина оболочки достигала 15 см. Поплавок, разделенный на шесть танков, был заполнен легким бензином.
Эта необычная конструкция существенно отличалась от всех предшествующих аппаратов для завоевания глубин моря: она могла действовать совершенно автономно, без каких бы то ни было тросовых или кабельных соединений с надводным судном.
Над местом погружения кишели привлеченные к опытам надводные суда, крейсирующие в определенном квадрате. Главной их задачей было быстрейшее обнаружение батискафа после его всплытия. Ограниченный запас кислорода, имевшегося у экипажа ныряющей глубоководной лодки, не позволял судам терять на поиски ни секунды. Ведь даже при самом удачном прохождении эксперимента могло случиться так, что из-за промедления на какие-нибудь считанные секунды люди в батискафе задохнутся уже после всплытия.
Для обеспечения поиска на научно-исследовательском судне «Эли Монье» была установлена особая ультразвуковая аппаратура, а фрегаты «Ле Верье» и «Круа де Лоррен» вместе с приданными для проведения опытов самолетами должны были обнаружить батискаф и следить за ним при помощи радаров. Задачей «Скальдиса» было опустить глубоководное судно в море и принять его обратно на борт.
День, когда должен был начаться рискованный эксперимент, приближался. Длительный период напряженных испытаний и самым скрупулезным образом продуманных приготовлений подходил к концу. Все было готово к проведению отчаянной операции.
Утром на следующий день рыбаков, промышлявших с подветренной стороны острова Боавишта, заинтересовало необычное оживление на море примерно в миле от берега. Одно за другим сходились в этот район суда и становились на якоря.
Над палубой «Скальдиса» на тросе грузовой стрелы висела ныряющая лодка. Профессор Пикар, много лет своей жизни посвятивший разработке батискафа, забрался в гондолу, чтобы еще раз убедиться в надежности работы приборов. Совершенно машинально он завел страховочные часы с красным циферблатом. Это был пусковой механизм для автоматического сбрасывания балласта на дне моря, благодаря чему обеспечивалась возможность всплытия батискафа. Эти часы следовало завести и поставить на заданное время лишь после того, как судно будет спущено на воду. Так в заботах, связанных с последними приготовлениями, прошло время до полудня. Экипаж «Скальдиса» совсем уже было собрался обедать. До 12 ч оставалось всего несколько секунд. Вдруг раздался рвущий барабанные перепонки грохот. Люди, мгновенно забыв о голоде, разом кинулись со своих мест. Сигнальные часы внутри гондолы разомкнули электромагнитный контакт, удерживающий рычаг сброса балластных грузов (весом около тонны!) и они, оторвавшись от висящего на стреле батискафа, грохнулись в открытый трюм.
Приключения на этом, однако, не кончились: немало было и других неприятностей. Все это привело к тому, что исторический момент погружения затянулся до 26 ноября. В этот день, в 15 ч, все было наконец приведено в готовность. Спутником своим Пикар выбрал доктора Моно. За обоими смельчаками была герметически задраена стальная крышка. Заурчал мотор, вращающий винты: батискаф начал погружаться. Сначала он лишь слегка ушел в воду – надо еще было заполнить танки бензином.
Вечером, незадолго перед заходом солнца, подводный аппарат был отбуксирован в сторону от «Скальдиса». Сквозь толстый плексиглас иллюминатора Пикар и его спутник видели аквалангиста, подающего им знаки. Матрос, встав на батискаф, подвесил к нему еще несколько балансирных грузов. Вдруг он внезапно погрузился по пояс в воду и, чтобы не быть затянутым в воронку, тотчас же перескочил обратно в шлюпку. По всему было видно, что покорители глубин решили на этот раз взяться за дело всерьез.
В сгустившихся сумерках вдруг вспыхнула и зарделась вода: это Пикар опробовал систему подсветки. Вспыхнула и погасла. Как зачарованные, не отрываясь, смотрели моряки на то место, где только что виднелся уходящий в пучину батискаф. Вернутся ли, всплывут ли?
Но что это? Оцепенения зрителей как не бывало: батискаф внезапно снова вынырнул на поверхность! От прыжка матроса нарушилась балансирная система. Необходимо было добавить еще 60 кг груза. Лишь после этого отважное судно пошло на глубину.
Спуск и подъем заняли немногим более четверти часа (первое пробное погружение с людьми планировалось на глубину всего 25 м), на поиски же судна и вызволение его экипажа из стального шара ушло целых пять часов. Фото- и кинооператоры, съехавшиеся из многих стран, чтобы запечатлеть прыжок профессора Пикара в морские глубины, сгорали от нетерпения. Менее двух десятков лет назад весь мир точно так же, затаив дыхание, следил за его подъемами в стратосферу.
Но вот дружный вздох облегчения всколыхнул напряженную тишину: наконец-то! Крышка батискафа пошла вверх, и в горловине люка появился Пикар. Разразились бурные аплодисменты. Снова защелкали десятки затворов фотокамер. Батискаф выдержал пробное испытание.
Дальше по программе предстоял еще один спуск батискафа – на большую глубину, но без людей. Для этого флотилия подыскала на другой день близ острова Сантьягу глубокую, более 1700 м, бухту Санта-Клара. Батискаф и тут показал свои отличные качества. Через полчаса после погружения стальной глубиноход автоматически всплыл на поверхность. Правда, оказалось, что повреждена радарная антенна, а некоторые плиты баллона несколько приплюснуты. Тем не менее, глубомер, находящийся в гондоле батискафа, показывал 1380 м – мировой рекорд.
Следующим глубоководным судном был ФНРС-3. При его конструировании позаботились о более высоких мореходных качествах судна: ФНРС-3 не нуждался в «кенгуровой сумке» (судне-матке) для транспортировки к месту погружения; посадку и выход экипаж мог теперь производить самостоятельно, без помощи извне, непосредственно перед погружением и после всплытия.
Шесть лет спустя, 15 февраля 1954 г., ФНРС-3, перешедший тем временем в собственность французского военно-морского флота, снова оказался в районе Дакара. Два океанавта, капитан 3-го ранга Жорж Гуо и шеф-инженер Пьер Вильм, задраили за собой люк. Решено было побить рекорд глубины, установленный Пикаром во время второго погружения в Средиземном море (3140 м). И вот западнее Дакара, на глубине 4050 м, отважные французы шлепнулись на илистый грунт Атлантики. Затем судно легко отделилось от грунта и, движимое винтами, плавно пошло вперед.
В свете прожектора взорам подводных пилотов открылся призрачный мир, в котором обычно царит обволакивающее, глухое безмолвие и вечная ночь. Много любопытного увидели они, в том числе и своеобразные отверстия, похожие на некие сверхогромные отпечатки ступней, расположенные в придонной тине словно по какому-то определенному закону. Кстати, такие же загадочные «следы» были засняты в 1960 г. на дне Индийского океана и советской глубоководной камерой.
23 января 1960 г. луч прожектора снова заскользил над глубоководным илом. На этот раз на еще большей глубине. Глубомер показывал 10 916 м. В батискафе снова были двое. Сгорбившись и прижавшись друг к другу в тесном стальном шаре, с любопытством разглядывали они сквозь толстые конусы иллюминаторов тот необычный мир, который не доводилось видеть еще никому из людей.
Батискаф «Триест-2», на котором в январе 1960 г. сын Огюста Пикара – Жак Пикар и лейтенант военно-морского флота США Дон Уолш «пощупали» дно впадины Тихого океана возле острова Гуам, превосходил первые батискафы как в техническом отношении, так и по оснащению приборами.
Двадцатиметровый поплавок 75-тонного «Триеста-2» заполняли 100 000 л бензина, благодаря чему глубоководное судно получало возможность как бы свободно висеть в морской среде подобно воздушному шару в воздухе, а малая сжимаемость бензина обеспечивает защиту поплавка от колоссального давления воды. Двенадцатитонная гондола – полая сфера из легированной хромо-никеле-молибденовой стали, диаметром 1,96 м – состоит из двух полушарий, склеенных эпоксидной смолой. Толщина свода этих полушарий в поперечном сечении – 12 см. Входят в гондолу через шахту, расположенную в центре поплавка и затопляемую водой вместе с началом погружения, чтобы давление внутри поплавка всегда было равно внешнему давлению.
«Триест-2» оснащен многочисленными научно-исследовательскими приборами. На его борту находятся: глубомер, термометр-самописец, прибор для измерения скорости и направления течений, фотоаппараты с электронной фотовспышкой, подводный акустический телефон, планктонособиратель и многое другое.
Следует отметить, что исследования глубин, проводимые с участием американцев, выполнялись в рамках военной программы «Нектон». Лейтенант Уолш рассеял всякие сомнения в том, заявив в одном интервью буквально следующее: «…С военной точки зрения исследование глубин – более актуальная задача, чем освоение космоса».
То же самое можно сказать и о нынешних американских глубоководных аппаратах, среди которых следует в первую очередь назвать «Алюминаут», достигший глубины 4500 м, «Алвин», субмарину «РС-ЗВ» и «Дип Джип». Эти ныряющие суда использовались, например, военным флотом США, когда потребовалось отыскать и поднять потерянную у испанского побережья водородную бомбу.
Интенсивно работали над созданием глубоководных судов и в Советском Союзе. Нашими специалистами были построены «Бентос-300», рассчитанный для погружения на небольшие (до 300 м) глубины, а также «Тинро-1» и «Тинро-2» – для использования в шельфовой зоне. Кроме того, для глубин до 2000 м были сконструированы «ГА-2000» и «Север-2».
Для исследования глубин до 12 000 м в нашей стране применяют управляемый на расстоянии батискаф-автомат. Советские глубоководные аппараты предназначены для наблюдения за косяками рыбы и разведки новых рыболовных районов, а также для исследования морских течений.
Глубоководные аппараты пока еще, к сожалению, весьма тихоходны. Поэтому целью конструкторов является разработка и внедрение больших по размерам и более скоростных глубинных судов. Неплохо зарекомендовали себя, например, наши «Миры», в частности, использовавшиеся при обследовании места гибели «Титаника» и нашей подлодки «Курск», но и они пока не отвечают полностью тем требованиям, что предъявляют к ним исследователи океанских глубин.
Бесшумный самолет
Эффект разорвавшейся бомбы (хотя и беззвучной) произвела среди специалистов весть о новом изобретении. В 1999 г. американский аэродинамик Леонард Грин запатентовал конструкцию бесшумного сверхзвукового самолета. Когда можно ожидать подобных самолетов-призраков в небе?
„Инженеры издавна борются с шумом. Это только в XV–XVII вв. большой шум и даже грохот, производимый машиной, ассоциировался с ее мощностью. Ныне любой двигатель, машину, летательный аппарат специалисты стараются сделать как можно более малошумным, изводя на конструирование и производство всевозможных глушителей немало труда, хитроумия энергии.
Скажем, одна из причин, почему до сих пор не получили широкого распространения сверхзвуковые пассажирские авиалайнеры, – производимый ими гром среди ясного неба. Единственному ныне летающему сверхзвуковому «Конкорду» разрешено проявлять свою прыть лишь над пустынными районами Атлантики. Над материками же он должен двигаться со скоростью (и шумом) обычного авиалайнера. Иначе создаваемая им даже на 20-километровой высоте ударная волна может оказаться настолько интенсивной, что у людей на земле полопаются барабанные перепонки, а из домов повылетают стекла.
Конец ознакомительного фрагмента.