Kitobni o'qish: «Изобретено в СССР»

Name: Изобретено в СССР
Author: Тим Скоренко
ISBN: 978-5-0013-9131-9

Тим Скоренко

Shrift:

Научный редактор Д. Мамонтов

Редактор А. Петров

Руководитель проекта А. Тарасова

Художественное оформление и макет Ю. Буга

Корректоры Е. Сметанникова, С. Чупахина

Компьютерная верстка М. Поташкин

Иллюстратор И. Горев / www.bangbangstudio.ru

Издание подготовлено в партнерстве с Фондом некоммерческих инициатив «Траектория» (при финансовой поддержке Н.В. Каторжнова).

Фонд поддержки научных, образовательных и культурных инициатив «Траектория» (www.traektoriafdn.ru) создан в 2015 году. Программы фонда направлены на стимулирование интереса к науке и научным исследованиям, реализацию образовательных программ, повышение интеллектуального уровня и творческого потенциала молодежи, повышение конкурентоспособности отечественных науки и образования, популяризацию науки и культуры, продвижение идей сохранения культурного наследия. Фонд организует образовательные и научно-популярные мероприятия по всей России, способствует созданию успешных практик взаимодействия внутри образовательного и научного сообщества.

В рамках издательского проекта Фонд «Траектория» поддерживает издание лучших образцов российской и зарубежной научно-популярной литературы.

Все права защищены. Данная электронная книга предназначена исключительно для частного использования в личных (некоммерческих) целях. Электронная книга, ее части, фрагменты и элементы, включая текст, изображения и иное, не подлежат копированию и любому другому использованию без разрешения правообладателя. В частности, запрещено такое использование, в результате которого электронная книга, ее часть, фрагмент или элемент станут доступными ограниченному или неопределенному кругу лиц, в том числе посредством сети интернет, независимо от того, будет предоставляться доступ за плату или безвозмездно.

Копирование, воспроизведение и иное использование электронной книги, ее частей, фрагментов и элементов, выходящее за пределы частного использования в личных (некоммерческих) целях, без согласия правообладателя является незаконным и влечет уголовную, административную и гражданскую ответственность.

* * *

Введение

Книга «Изобретено в России» оказалась востребована. Начиная её писать, я даже не думал о возможности издания, а она не только вышла на бумаге, но и попала в шорт-лист премии «Просветитель», оказалась на прилавках всех книжных магазинов страны и повлекла за собой несколько лекционных туров, посвящённых истории изобретательской мысли. Отвертеться от написания второй части после всего этого было невозможно.

Цели второй книги ничем не отличаются от целей первой:

1. Рассказать о замечательных изобретениях, сделанных в разное время нашими соотечественниками, – максимально объективно, не преуменьшая и не преувеличивая их заслуг;

2. Развеять многочисленные мифы и фальсификации, связанные с историей изобретательства.

Прежним остался и девиз: «Россия – не родина слонов, зато у нас есть замечательные амурские тигры».

А вот историческая среда, описываемая во второй книге, кардинальным образом отличается от той, о которой я рассказывал ранее. Подробнее об этих изменениях вы прочтёте в книге; здесь же, во введении, я коснусь лишь нескольких общих моментов, касающихся авторского права и вообще жизни изобретателей в СССР.

Чтобы избежать кривотолков, сразу обозначу исторический факт: Союз Советских Социалистических Республик образовался 30 декабря 1922 года и первоначально состоял из четырёх республик, а именно РСФСР, Украинской ССР, Белорусской ССР и Закавказской ССР. Со временем границы государства и состав входящих в него республик менялись – во времена расцвета СССР республик было 15.

Как и в первой книге, принадлежность изобретения я определяю не по национальным, а по территориальным признакам. В первую книгу попал, например, Пётр Прокопович, украинец по национальности, работавший в то время, когда Украина была частью Российской империи, и – аналогично – поляк Владислав Старевич, живший в Ковно (ныне – Литва, а в те годы – Россия). Во второй книге сохранён тот же принцип: так, я считаю изобретение литовским, если оно было сделано на территории Литвы с 16 февраля 1918-го до 3 августа 1940 года и с 11 марта 1990 года до наших дней. В период же с 1940 по 1990 год Литовская ССР была частью СССР, и изобретения, сделанные на её территории, я считаю советскими. Никакого национализма, никакой политики – только география.

Помимо собственно советской эпохи, книга захватывает период с Февральской революции 1917 года до декабря 1922-го, когда СССР ещё не было. В этом случае «территорией изобретения» я считаю РСФСР.

Авторское право

Когда произошла Февральская революция, в России действовало «Положение о привилегиях на изобретения и усовершенствования», принятое 20 мая 1896 года, – вполне разумный документ, в котором оговаривались правила рассмотрения заявок на изобретения, сроки выдачи привилегий (патентов), принципы передачи или продажи прав, а также наказания за различные нарушения.

Формально это положение действовало до 30 июля 1919 года, когда был издан декрет Совета народных комиссаров РСФСР «Об изобретениях», отменявший «все законы и положения о привилегиях на изобретения, изданные до опубликования сего декрета». Но де-факто положением пользовались вплоть до 1924 года, когда появился первый полноценный советский закон об авторском праве.

Дело в том, что декрет 1919 года был слишком куцым и не мог полностью заменить более обстоятельный дореволюционный документ. По сути, декрет даже не устанавливал порядок регистрации изобретений – эту задачу по-прежнему решало положение. Единственной целью декрета было узаконивание воровства и пренебрежительного отношения к авторскому праву. Всё то, к чему российские законодатели долго и мучительно шли в течение многих лет и хоть на два века позже англичан, но всё-таки пришли, было уничтожено одним росчерком ленинского пера.

Первый пункт декрета гласил:

1. Всякое изобретение, признанное полезным Комитетом по делам изобретений, может быть, по постановлению президиума Высшего совета народного хозяйства, объявлено достоянием Р. С. Ф. С. Р.

Далее шли пункты, расшифровывающие и дополняющие первый:

2. Объявленные достоянием Р. С. Ф. С. Р. изобретения (за исключением секретных), по опубликовании об этом, поступают в общее пользование всех граждан и учреждений на особых условиях, в каждом отдельном случае оговоренных. Изобретения, объявленные достоянием государства, относящиеся к государственной обороне или особо важные для России и признанные поэтому соответственным Народным комиссариатом особо секретными, не подлежат патентованию за границей, передаче третьим лицам или вообще разглашению. Виновные в нарушении сего подлежат преследованию по закону.
3. Изобретения, признанные полезными, объявляются достоянием Р. С. Ф. С. Р. или по соглашению с изобретателем, или, в случае несостоявшегося соглашения, принудительно за особое вознаграждение, не подлежащее налоговому обложению.
4. Авторское право на изобретение сохраняется за изобретателем и удостоверяется авторским свидетельством, выдаваемым изобретателю Комитетом по делам изобретений.

Иначе говоря, изобретателю теперь разрешалось только называть изобретение своей фамилией. Он терял право самостоятельно разрабатывать и использовать то, что он сам придумал. Всё, что изобретал человек, автоматически отчуждалось.

Хотя этот декрет был предварительным и крайне примитивным, он заложил основы всего советского «авторского права», если это можно так назвать. Отныне и впредь советские изобретатели чаще всего получали за работу, порой многолетнюю, приносившую в бюджет страны миллионы, скромное однократное вознаграждение в виде премии. Или вообще ничего не получали. Стоит ли объяснять причины хронической «утечки мозгов» и вообще низкой изобретательской активности в СССР по сравнению с США и европейскими государствами?

Очевидно было, что стране требуется полноценный документ на замену дореволюционному положению. Таким документом стало «Постановление о патентах на изобретения», принятое 12 сентября 1924 года и введённое в действие тремя днями позже. Оно отменило абсолютно все документы, выданные аналогичными органами, в том числе зарубежными. Теперь приоритет изобретения в СССР можно было обозначить, только получив советский патент. Впрочем, и выданные до постановления патенты и привилегии разрешалось восстанавливать – для этого надо было подать заявление.

Текст постановления списали с прежнего положения. По сравнению с декретом 1919 года это был вполне нормальный патентный закон, строго оговаривающий и понятие «изобретение», и понятие «новшество», и правила подачи ходатайства в Комитет по делам изобретений. Выдавался патент на 15 лет с возможностью продления на 5 лет. В целом закон соответствовал международным нормам за уже упомянутым исключением: в документе был предусмотрен механизм насильственного отчуждения государством авторского права на любое изобретение, которое государство сочтёт достаточно важным и которое изобретатель откажется отдать сам.

В 1931 году вышло новое, усовершенствованное постановление. Оно выделяло группу «дополнительных изобретений», являвшихся усовершенствованиями уже существующих конструкций. Было там и ещё несколько технических изменений относительно 1924 года.

Кроме того, постановление 1931 года определяло вознаграждение изобретателя. В соответствии с основным пунктом, вознаграждение выплачивалось «по соглашению». То есть, по сути, на усмотрение предприятия, где внедрялось изобретение, – сколько дадут, столько и достаточно. Также предусматривалась выплата от 2 до 20 % к годовой экономии, полученной в результате внедрения, – если изобретение вело к экономии. Но по сравнению с возможностями, которые имел изобретатель за границей, всё это были жалкие крохи.

Далее последовали три дополнения к закону – в 1941, 1959 и 1973 годах. Кроме того, отдельные документы существовали в области охраны промдизайна (это называлось в разное время «художественно-промышленные рисунки» и «промышленные образцы»).

И вроде как закон был более или менее адекватный. Проблема заключалась в другом.

Куда податься изобретателю?

Проблема заключалась в том, что в СССР отсутствовало частное предпринимательство как таковое. Собственно, вообще никакие частные инициативы не поощрялись, советская идеология не одобряла индивидуализма.

И в таких условиях изобретателю, который что-то придумал и даже получил патент, было некуда пойти. Вообще. Перспектива использования его патента государственным предприятием казалась более чем сомнительной: любое внедрение должно было сперва понравиться нескольким начальникам разного уровня, а затем получить одобрение ряда государственных комиссий. А другого пути просто не существовало.

Давайте рассмотрим гипотетическую ситуацию: некий человек, скажем инженер-испытатель автомобильных глушителей, в 1972 году изобретает новый студийный микрофон для звукозаписи.

Что он будет делать в США? У него есть два основных пути: попытаться найти инвестора, организовать рекламу и начать самостоятельное производство – или пойти в компанию, выпускающую звукозаписывающее оборудование, и предложить устройство ей. И инвестором, и компанией-производителем может быть также звукозаписывающая студия. В 1972 году в США насчитывалось пять лейблов-гигантов (Music Publishers Holding Company, EMI, Columbia-CBS Records, Decca Records и GPG), а также несколько сотен мелких студий, которые вряд ли стоило расценивать как инвесторов. Компаний-производителей электромузыкального и звукозаписывающего оборудования было несколько десятков: Shure, RCA, Electro-Voice, Turner, Unidyne, Ampex, RadioShack и т. д.

То есть американский изобретатель мог предложить свою разработку нескольким десяткам, если не сотням компаний – и это только в США! А ведь он ещё имел полное право поехать в Японию, Францию или Германию и свою идею реализовать там! Кроме того, он мог взять ссуду в банке, изготовить пробную партию устройств и начать собственное дело – так поступают многие изобретатели. В общем, у американца было бы бессчётное количество возможностей.

Что же стал бы делать такой же изобретатель в СССР? Он инженер, работающий в автомобильной промышленности, и потому идти к начальству ему бесполезно (тем, кто делал изобретение в сфере, связанной с непосредственным местом работы, было проще: они могли «продавить» внедрение на своём предприятии). Так что нашему изобретателю оставалось обратиться или в единственную (!) советскую звукозаписывающую фирму «Мелодия», или на один из трёх заводов, производящих микрофоны (в тульскую «Октаву», ленинградское ЛОМО или его подразделение «Кинап» либо же на витебский завод радиодеталей «Монолит»). С количеством заводов я мог и ошибиться, но неважно, три их было на самом деле или пять.

Не стоит также забывать, что американцу, обратившемуся в Shure, а потом в Unidyne, пришлось бы разговаривать с совершенно разными, никак не связанными между собой людьми. Более того, в США компании конкурировали друг с другом, и потому, если изобретение чего-то да стоило, одна из них обязательно заинтересовалась бы, можно ли с его помощью обойти конкурентов и получить, скажем, более чистый звук или оригинальные эффекты. Конкуренция – главнейший двигатель рынка и прогресса.

В СССР всё обстояло иначе. Производители микрофонов не конкурировали между собой, мало того, в стране практиковалась переброска документации с одного предприятия на другое. Совершенно не обязательно завод, где было сделано изобретение, впоследствии выпускал этот предмет серийно – часто производство передавали другому предприятию, а перед разработчиком ставили новое задание. Кроме того, человек, рассматривавший изобретение, не имел никаких выгод от его принятия: он не владел заводом, не получал прибыли (вся прибыль шла государству), он просто делал своё дело за зарплату. Зачем ему было внедрять что-то новое? Потому в отсутствие рыночных условий разработки в СССР порой длились годами.

Но даже если изобретение всё-таки вызывало интерес у какого-то функционера или главного инженера, это ещё ничего не значило. «Стране не нужны новые микрофоны, стране нужны танки», – мог сказать чиновник, не имеющий никакого отношения ни к музыке, ни к звукозаписи, но почему-то посаженный визировать поступающие снизу документы. И на этом история нашего изобретателя завершилась бы. Ему оставалось бы только положить свой микрофон на полочку и любоваться им следующие 20 лет. А потом, глядишь, какой-нибудь американец или француз придумает ровно такой же микрофон, найдёт инвестора в лице Shure или RCA и перевернёт мир звукозаписи.

Понятно, что и в этой замкнутой системе были лазейки. Внедрить ряд своих изобретений Виталию Абалакову, знаменитому альпинисту, помогло то, что он работал по профилю – в ЦНИИ физической культуры конструктором спортивного инвентаря. Но даже его основные изобретения остались невостребованными, делались кустарно, а на Западе позже были переизобретены заново. Кто-то имел знакомства в управленческой верхушке, кто-то знал лично руководителя того или иного предприятия – успеха в СССР можно было достигнуть в первую очередь через кумовство.

Но успеха ли? После внедрения и начала производства американский изобретатель регулярно получал прибыль. Это мог быть доход от собственной компании-производителя или авторские отчисления от каждого проданного экземпляра, сделанного другой компанией. В течение ограниченного времени, пока действовал патент, американский изобретатель собирал сливки.

Советский изобретатель в лучшем случае получал однократную премию-вознаграждение – и всё. И ещё упоминание на Доске почёта. Премия могла быть крошечной – в размере зарплаты, например, за изобретение, которое принесло миллионы рублей прибыли или экономии.

То есть изобретатели в Советском Союзе, по сути, были абсолютно бесправны. Что мне до имени в авторском свидетельстве, если я живу в коммуналке и не имею никакого законодательного права улучшить жилищные условия? Если я не могу купить на эти деньги машину, потому что очереди на покупку ждать ещё 10 лет? Зачем вообще что-то изобретать?

Стоит упомянуть и ещё один фактор, замедлявший создание и внедрение изобретений в СССР. В нашей стране при советской власти не было независимой прессы и простой человек не имел никакой возможности популяризировать своё изобретение, показать его более или менее широким массам. Приведу пример: 1 апреля 1979 года три молодых экстремала – Дэвид Кирк, Саймон Килинг и Джефф Тэбин – совершили первый в истории банджи-прыжок с 76-метрового Клифтонского моста в Бристоле. До них были прецеденты подобных прыжков, но максимум в формате циркового выступления. Компания же из Оксфорда (Кирк был основателем Оксфордского клуба экстремального спорта) разработала технику, позволяющую любому человеку с начальной подготовкой более или менее безопасно прыгать с резиновым канатом. Кирка, Килинга и Тэбина арестовали за хулиганство, но ребята не сдались. Они отработали технику и уехали в США, где совершили прыжок с моста Золотые Ворота в Сан-Франциско – и засняли это на видео. Записью заинтересовалась телепрограмма That’s Incredible! и следующий прыжок основатели банджи-джампинга делали с моста Короля Георга V через одноимённый каньон в Колорадо – на спонсорские деньги специально для телевидения. Это было началом славы: после телеэфира о банджи-джампинге писали все СМИ, и уже к 1982 году он стал популярным видом экстремального спорта, каким является и сегодня.

Могло ли случиться нечто подобное в СССР? Нет. Если бы концепцию банджи-джампинга придумали советские альпинисты, их бы тоже арестовали за хулиганство. Но у них не было бы возможности уехать, никто никогда не показал бы их по телевидению, разве что в прессе могла появиться негативная заметка о развращённой хулиганствующей молодёжи, не ценящей собственную жизнь.

Поэтому с частным изобретательством в тех направлениях, где не было острой промышленной необходимости, в СССР дело обстояло не просто плохо, а исключительно плохо. Известны несколько неубедительных историй успеха, но они теряются на фоне десятков тысяч таковых историй за рубежом.

Впрочем, изобретательство в Советском Союзе всё-таки развивалось – правда, иначе, нежели на Западе.

Финансируемые области

Средства в СССР распределяло только государство. Сложный и неповоротливый госаппарат определял, что будет финансироваться в первую очередь, что во вторую и т. д.

Первостепенную важность имели, конечно, оборонная промышленность и космос. Первая – потому что мы всё время находились на грани войны, вторая – потому что надо было показывать миру достижения советской науки, а космическая индустрия для этого подходила как нельзя лучше. Неплохо финансировались также фундаментальная наука (точнее, те её отрасли, которые имели значение для оборонки) и тяжёлая промышленность, в том числе «стройки века». Особо приветствовались инновации в области добычи полезных ископаемых, поскольку они были основным предметом экспорта в СССР (да и в современной России остаются таковым).

Инженеры, работавшие в этих отраслях, имели много шансов изобрести и внедрить что-то новое. В космической индустрии рассматривались вообще все инновации и усовершенствования, даже безумные. Кроме того, регулярно поступали партзадания, требующие изобрести, спроектировать и сконструировать что-то конкретное, и их приходилось выполнять.

А вот всё, чего касался обычный человек в повседневной жизни, финансировалось по остаточному принципу. В стране было плохо с одеждой, обувью, питанием, бытовой техникой и т. д. – подробнее я расскажу об этом в разделе «Жизнь простого человека». Так что в СССР возник чёткий перекос изобретательской мысли. Мы отправили Гагарина в космос, но до 1969 года не производили даже туалетной бумаги. Серьёзно, я не шучу – потом тоже расскажу об этом подробнее.

Иначе говоря, направления изобретательской деятельности в Советском Союзе задавались сверху. Нельзя сказать, что за шаг влево или вправо полагался расстрел (хотя в годы репрессий случалось и такое, скажем, в области генетики в 1930-е годы), просто изобретателю некуда было шагать. Он двигался вперёд по узкому коридору и в пределах этого коридора имел относительную свободу – но и только.

В таких условиях русская изобретательская мысль развивалась специфическим образом, однако она всё-таки развивалась. В любой стране с достаточным уровнем образования и вообще интеллектуальной культуры люди не могут ходить строем и выполнять типовые действия. Им нужно двигаться, развиваться – и изобретать.

Об этом я и рассказываю в книге.

Критерии отбора

Люди, прочитавшие первую книгу, чаще всего задавали мне такой вопрос: «Почему здесь нет изобретателя N? А как же учёный M, вы о нём забыли?», хоть я и ответил на него в заключительном разделе книги. Сейчас же я и вовсе решил вынести ответ на этот вопрос в начало.

Книга так или иначе ограничена техническим параметром – объёмом. Вместить в неё весь пласт изобретений, сделанных в Советском Союзе, невозможно – даже чтобы просто перечислить имена изобретателей, потребовался бы сравнимый по толщине том. На пике изобретательской мысли и во времена относительной свободы, то есть в 1980-е годы, в СССР выдавалось в среднем по 80 000 авторских свидетельств в год – огромное количество! Так что героев для своей книги я отбирал по ряду критериев.

Главным фильтром было первенство в изобретении. Если человек изобрёл блестящее усовершенствование уже существующей технологии, при всём уважении к нему в книгу я его не включал. Не попали в неё и те изобретатели, что заново придумали устройства, уже существовавшие за границей. Характерный пример – видеомагнитофон. Хотя первые серийные видеомагнитофоны для студийной записи американская компания Ampex продемонстрировала в 1956 году, в Советский Союз они не попали: шла холодная война, и любая технология «двойного назначения», то есть подходящая для использования в военных целях, подпадала под эмбарго. Поэтому в 1958 году советские инженеры вынуждены были, пользуясь опубликованными в 1957 году статьями специалистов Ampex, «изобретать велосипед», то есть разрабатывать собственную технологию поперечно-строчной видеозаписи. Лабораторный образец первого советского видеомагнитофона КМЗИ-4 был представлен в декабре 1959 года, а годом позже другая команда из Яузского радиотехнического института (ныне ВНИИРТ) показала «Кадр-1» – более компактный и совершенный магнитофон, в 1964 году попавший в серию. Да, группа под началом Владимира Пархоменко проделала прекрасную работу и, по сути, с нуля изготовила новый для страны прибор, но… он появился намного позже американского. И потому это изобретение не удовлетворяет критерию первенства.

Второй критерий – значимость. Например, в 1984 году известный физик-оптик, профессор Мурадин Абубекирович Кумахов, с группой коллег разработал специальную линзу, позволяющую фокусировать рентгеновское излучение. Хотя рентгеновские лучи к тому моменту использовались почти 100 лет, наука до 1980-х годов не знала удобного и практичного способа их перенаправления или фокусировки с помощью компактных конструкций – применялись только прямые лучи от источника. Исследования в этой области проводились и раньше, но безрезультатно: рентгеновские лучи почти не преломляются (то есть не меняют направления) на границе двух сред, а значит, изготовить линзу для них невозможно. Кумахов спроектировал и изготовил оптоволоконную шайбу – сложную систему рентгеноводов (капилляров из боросиликатного стекла), позволяющую лучу многократно отражаться от их поверхностей и выходить наружу под заданным углом. На один квадратный сантиметр поверхности шайбы может приходиться до нескольких тысяч каналов-капилляров!

Линзы Кумахова используются в различных отраслях науки. Сам он уже после развала СССР стал одним из основателей компании X-Ray Optical Systems и получил международный патент на своё изобретение. Почему же Кумахову и его линзе не посвящена отдельная глава? Дело в том, что у меня был огромный список изобретений – на первых порах около 300 пунктов. Я понимал, что в книгу смогу уместить от силы 60 глав, и потому провёл нечто вроде отборочного соревнования. В области оптики место в книге досталось телескопу Максутова и голографии. Хотя вычёркивать многие пункты было очень жалко.

Третий критерий – существование реального образца изобретения. Например, в 1960 году 24-летний лейтенант Советской армии Владислав Александрович Иванов подал заявку на изобретение «Способ исследования внутреннего строения материальных тел», в котором достаточно подробно описал метод магнитно-резонансной томографии (МРТ). Заявку отклонили как нереализуемую, никакой возможности выполнить проект «в железе» самостоятельно у советского военного не было, так что на том история и закончилась. Изобретателями МРТ стали в 1970-е годы другие люди, разрабатывавшие и внедрявшие эту технологию в США, а позже и в других странах, – Реймонд Дамадьян, Пол Лотербур, Питер Мэнсфилд и пр. Идея Иванова, не получившая ни реализации, ни продолжения, к сожалению, не может считаться советским изобретением.

Я полагаю, что найдутся те, кто не согласится с таким подходом. Но если учитывать Иванова, то придётся иметь в виду ещё и Германа Карра – американского физика, не просто описавшего, но получившего МР-спектр задолго до всех упомянутых – в 1952 году! Для 28-летнего Карра эта работа была докторской, и впоследствии он занимался совершенно другими проблемами, то ли забыв, то ли сознательно оставив своё революционное начинание. Лишь когда в 2003 году Лотербур и Мэнсфилд удостоились Нобелевской премии, у ряда исследователей возник вопрос: почему награду с ними не разделил и Карр? Собственно, ровно по той же причине, по какой я не считаю Иванова изобретателем МРТ. Спектр, полученный Карром, остался не более чем опытом и не привёл впоследствии к изобретению МР-томографии – её разрабатывали и внедряли другие люди.

И наконец, четвёртый критерий отбора – это соответствие героя истории понятию «изобретатель». В СССР авторские свидетельства одного образца выдавались и на изобретения, и на научные открытия, что сильно усложняло картину. Напомню, что научное открытие – это когда учёный обнаруживает некое явление, существовавшее всегда, но доселе неизвестное. А изобретение – это когда человек конструирует что-то принципиально новое, чего ранее не было в природе.

Но если отделить учёных от изобретателей более или менее несложно, с «универсалами» мне пришлось помучиться. Например, Георгий Карпеченко, советский генетик и создатель первого в истории нестерильного гибрида, попал в книгу несмотря на свой сугубо научный бэкграунд. Связано это с тем, что, получив нестерильный гибрид капусты и редьки, он привнёс в мир что-то совершенно новое, пусть и встречавшееся в живой природе, но никогда до того не создававшееся искусственным путём.

А вот Константина Эдуардовича Циолковского я в эту книгу не включил по тем же причинам, по каким в «Изобретено в России» не попал Менделеев. Циолковский был человеком необычайной широты взглядов: он писал теоретические работы в области аэродинамики, ракетного движения, физики и химии, а ещё философские труды и научно-фантастические романы, разрабатывал различные машины и механизмы, самым известным из которых стал проект цельнометаллического дирижабля. Если взвесить долю учёного и долю изобретателя в Циолковском, получится примерно поровну – но, если честно, это слишком крупная фигура, чтобы писать о ней маленькую главу. Есть и ещё один момент: Циолковский успешно работал и до революции, и при советской власти. Потому за его отсутствие в книге я извиняюсь второй раз. То же касается и Ари Абрамовича Штернфельда – великого пионера космонавтики, введшего в мировую науку понятие «космическая скорость» и сделавшего множество расчётов, лёгших в основу космических полётов 1950–1960-х годов. Всё-таки он был учёным в гораздо большей мере, нежели изобретателем.

Собственно, когда объём ограничен, приходится прибегать к искусственному отбору. Я никоим образом не умаляю достоинства и таланты тех, кто не упоминается на страницах этой книги. Вероятно, с вашей точки зрения, я зря упустил из виду целую плеяду изобретателей и учёных, и вы можете перечислить мои провалы поимённо. Я не хотел никого обделить, просто любая книга отражает пристрастия автора, а, с моей точки зрения, наиболее важные советские изобретения – это те, о которых я всё-таки написал.

Часть I. Промышленность и транспорт

Хотя в названии этой части книги «промышленность» идёт раньше «транспорта», большая часть описанных здесь изобретений относится именно к транспортной сфере, и тому есть ряд объективных причин.

Первая пятилетка, утверждённая в 1928 году, подразумевала наращивание сумасшедшими темпами оборонного, технологического и экономического потенциала молодой страны. Это понятно: Советский Союз ещё не оправился от последствий Гражданской войны, внешнеполитическая обстановка была напряжённой, в технологическом плане мы отставали от западных стран на несколько десятков лет.

Так начался период, известный как индустриализация СССР. Он длился с 1929 по 1941 год, и за это время страна сделала невероятный рывок вперёд практически по всем направлениям. Конечно, в первую очередь такое стало возможным благодаря активной помощи зарубежных государств, в основном США и Германии. Из-за границы в СССР приглашали инженеров, архитекторов, учёных и других консультантов; в индустриализации принимали участие крупнейшие мировые компании: Ford, Siemens, General Electric, Krupp, AEG и др. В страну приехал даже знаменитый Альберт Кан, крупнейший промышленный архитектор мира, «человек, построивший Детройт». Кан работал в СССР с 1929 по 1932 год и в общей сложности руководил возведением более чем 500 различных сооружений.

В результате сотрудничества с иностранными специалистами были возведены Днепрогэс, Магнитогорский и Новокузнецкий металлургические комбинаты, Уралмаш, Сталинградский, Челябинский и Харьковский тракторные заводы, Горьковский автомобильный завод и т. д. Многие устаревшие производства, вроде московского АМО, модернизировались в рамках той же программы. Это были годы активного сотрудничества: советские инженеры ездили за рубеж для повышения квалификации, учились на практике, и уже к середине 1930-х количество иностранных консультантов свелось к минимуму.

Правда, у этого процесса была и другая сторона. Чем меньше иностранцев работало на строительстве объектов, тем активнее использовалась на них фактически бесплатная рабочая сила – заключённые ГУЛАГа. Скажем, крупнейший Норильский горно-металлургический комбинат был построен в голом снежном поле руками заключённых – пару лет назад я побывал там, стоял на «Норильской Голгофе», месте массового захоронения под горой Шмидта, над тысячами безымянных скелетов у обвитого «колючкой» креста на продувном ветру, и меня пробрала дрожь вовсе не от холода.

Но вернёмся к технологиям. Конечно, советские инженеры были не лыком шиты. За годы индустриализации они внедрили огромное количество усовершенствований, оригинальных разработок и технологий – какие-то уже были известны за рубежом и «переизобретались» у нас, иные же появились впервые в истории. В любом случае индустриализация создала хорошую информационную и практическую базу для дальнейшего развития технологий строительства и тяжёлого машиностроения.

Вы спросите: так почему же из восьми глав раздела пять посвящены транспорту?

Дело в том, что большую часть изобретений в области промышленности всё-таки следует назвать вторичными – в том смысле, что это были усовершенствования и элементы развития уже существующих технологий, а не что-то абсолютно новое. Это не умаляет таланты советских специалистов, просто книга имеет несколько другую направленность. Помимо того, свою роль сыграла значимость изобретений: многими вещами пришлось пожертвовать в пользу более важных, чтобы не писать что-то вроде Большой советской энциклопедии.

Приведу пример. Железнодорожные пути укладываются не на голую землю, а на так называемую балластную призму – «слоёный пирог» из гравия, щебня, песка и других сыпучих материалов. Это делается для стабилизации шпал и рельсов. Со временем балласт изнашивается, истирается, в результате чего призма наполняется мелкими фракциями, такими как щебёночная пыль, и перестаёт выполнять свои функции. Чтобы вернуть балласту его свойства, используется щебнеочистительная машина – это тяжёлый механизм на гусеничном или железнодорожном ходу, который захватывает изношенный балласт, очищает от лишних фракций (их он откидывает в сторону) и высыпает обратно на полотно.

Так вот, многие источники утверждают, что первые щебнеочистительные машины появились в СССР в конце 1940-х годов, и изначально я даже включил главу о них в план книги. Расследование показало, что после войны советские железные дороги действительно получили целый ряд новых машин для подготовки полотна, укладки и обслуживания путей – электробалластёры ЭЛБ-1, землеуборочные машины Балашенко, путеукладочные краны, рельсосварочные комплексы и т. д. В их числе были и щебнеочистительные машины ДОМ-Д и ЩОМ-Д, разработанные под руководством выдающегося инженера Александра Драгавцева.

Но это были уже 1950-е годы, а меня интересовал вопрос первенства. И я наткнулся на французский патент № 850044 от 1939 года за именем Жака Друара. Документ регистрировал первенство в изобретении «машины для очистки балласта под шпалами железнодорожных путей». Чуть копнув, я обнаружил, что патент Друара не завис в пустоте, а лёг в основу щебнеочистительных машин, выпускаемых швейцарской компанией Matisa, а также итальянской GCF и ряда других. Так вот, компания Matisa была основана в 1945 году, а свою первую щебнеочистительную машину по патенту Друара выпустила всего годом позже, то есть заведомо раньше, чем все найденные мной в исторических источниках советские конструкции. Именно Matisa считается первой в истории компанией, которая начала производство машин для механизации железнодорожного строительства – до того пути укладывали вручную.

Да, разрыв совсем небольшой. Практически все современные производители подобного оборудования появились в период с 1945 по 1960 год – и за рубежом, и в СССР. Или не появились, а начали производить подобные машины на уже существующей базе, как, например, немецкая Knape Gruppe. Советский Союз не отставал, но формального первенства не имел, и история Драгавцева в книгу не попала.

Промышленность я решил объединить с транспортом, поскольку эти две отрасли в XX веке очень близки: тот же атомный ледокол тесно связан с атомной электростанцией, а Метрострой вообще технология на стыке двух отраслей.

К советским разработкам в области транспорта у меня есть одна претензия. Нередко они, как, впрочем, и космические прорывы, проводились не ради того, чтобы сделать жизнь граждан лучше и светлее, а просто чтобы «догнать и обогнать» Запад. Характерный пример – сверхзвуковой пассажирский самолёт Ту-144, который Советскому Союзу не был нужен ни с экономической, ни с технологической точки зрения. Его успели сделать раньше «Конкорда», но, в отличие от франко-британского проекта, Ту-144, считай, и не летал вовсе: было всего семь месяцев его коммерческой эксплуатации на маршруте «Москва – Алма-Ата» (см. подробнее в главе 8).

На этом, пожалуй, закончу несколько затянувшееся вступление. Итак, вперёд, к нашим первенствам!

Глава 1. Глубокое бурение

Нет, конечно, с 1917 по 1922 год учёные и инженеры – те, кто не бежал от новой власти, не остался за границей, отправившись в командировку, не был выслан, – не сидели без дела. Можно вспомнить аэровагон – дрезину с авиационным винтом, спроектированную Валерианом Абаковским, – разработку нового, уже не царского времени. Но именно турбобур я бы назвал первым шагом к советской науке и технике, успешным применением изобретательской мысли в новых социальных условиях.

Все изобретатели 1920–1930-х годов получили образование ещё до революции, и их исследовательское мышление сформировалось тогда же. Матвей Алкунович Капелюшников, руководитель группы, создавшей турбобур, окончил Томский технологический институт в 1914 году и первые годы работал в Баку на разных нефтедобывающих производствах, где и приобрёл основной опыт.

Но своё главное изобретение он всё-таки сделал уже при советской власти, получив для этого возможности, средства и время. Впрочем, прежде всего стоит рассказать, что же такое турбобур и почему он заслужил отдельную главу в книге.

До турбобура

Бурение – очень древняя технология. Скважины на воду бурили ещё до нашей эры, причём представители самых разных культур. Хорошо известны описания китайских скважин для добычи глины, воды, газа. Но вплоть до 1880-х годов метод бурения везде был примерно одним – ударным. Ударный метод – это когда в забой обрушивается тяжёлый буровой снаряд, своим весом дробящий породу, которая затем вычерпывается. Сегодня такой подход тоже используется, но является скорее вспомогательным – например, его применяют при бурении сверхглубоких скважин. Он не слишком эффективен, зато максимально прост технически. Достаточно поднять тяжёлый снаряд и отпустить его. И снова поднять. И отпустить.

Огромный шаг в технике бурения сделали в 1840-е годы французы. В 1833 году инженер Пьер-Паскаль Фовель заметил, как отработанная порода выносится подземным ручьём, в который случайно попал буровой снаряд. К 1844 году Фовель на собственные средства пробурил 219-метровую скважину для артезианской воды под Перпиньяном и испытал там систему искусственной промывки. Получив патент, он триумфально продемонстрировал технологию 31 августа 1846 года: в его системе вода под давлением подавалась прямо через снаряд и вымывала раздробленную породу на поверхность через отводной канал. В тот же год патент на аналогичную технологию получил англичанин Роберт Бирт, но он так и не нашёл средств для воплощения идеи в жизнь. Промывка скважин стала прорывом в первую очередь потому, что позволила удалять породу без остановки бурения. И да, это был первый шаг к турбобуру.

Следующий прорыв произошёл в 1880-е годы в США, где впервые применили не ударное, а вращательное бурение, то есть что-то вроде принципа сверла. Буровая колонна с долотом или коронкой на конце опускалась в скважину и приводилась во вращение паровым двигателем. Такой метод был намного эффективнее ударного бурения, но позволял работать только на относительно небольших глубинах. Впрочем, уже вполне достаточных для активно растущей в те годы добычи нефти.

Основным недостатком вращательного бурения была необходимость крутить всю буровую колонну, то есть длинный, тяжёлый, трущийся о стенки скважины снаряд. Предпринимались попытки разработать отдельный привод для наконечника, и в результате в конце XIX века появилась ещё одна разновидность бурения – роторное, когда вращение инструмента осуществляется от ротора в буровой вышке через привод, проходящий через всю колонну. Конечно, это повышало КПД всей системы, но всё-таки оставалось не самым совершенным решением.

Турбобур стал третьим прорывом. Капелюшников и его группа реализовали на практике идею, которая все эти годы – со времён Фовеля – была на виду, но почему-то не претворялась в жизнь. Для вращения инструмента они применили не отдельный двигатель, а энергию подаваемой в нижнюю часть скважины промывочной жидкости. По сути, они убили двух зайцев одним выстрелом.

Человеческий фактор

Матвей Капелюшников родился 12 сентября 1886 года в Тифлисской губернии в семье военного кавалериста. Он не пошёл по стопам отца и сперва получал образование в железнодорожном училище Елисаветполя (ныне Гянджа, Азербайджан), потом – в реальном училище Кутаиси, затем отправился за высшим образованием в Томск. Интересно, но в документах Капелюшников значился как иудей и по паспорту его звали Мордухай, русское имя он взял позже.

Это была чисто инженерная карьера: получив специальность инженера-механика, в 1914 году он поступил работать в технический отдел фирмы «Бакинское общество русской нефти» (БОРН), принадлежавшей англичанам и имевшей штаб-квартиру в Лондоне. Через полгода британский промышленник Герберт Аллен сформировал «Нефтепромышленную финансовую корпорацию», которая поглотила БОРН. Это повлекло за собой кадровые перестановки и сокращения, в результате которых Капелюшников перешёл на нефтеперегонный завод Быховского. В целом Капелюшников был талантлив, но работал рядовым инженером российской нефтяной отрасли. Он разрабатывал системы вращательного бурения, резервуары для хранения нефти, бензиновые установки и т. д.

Удивительно, но революция и Гражданская война практически не коснулись Капелюшникова: нефть была значительным финансовым ресурсом страны, и новому правительству требовалась бесперебойная работа отрасли. Конечно, в 1920 году нефтяная промышленность была национализирована, а бакинские заводы объединены в трест «Азнефтеком» (ныне это «Азнефть»). Капелюшников нашёл место в новой структуре: он работал членом коллегии управления нефтеперегонными заводами третьей группы треста, а затем, в 1923–1933 годах, заместителем начальника технического бюро «Азнефтекома».

Именно в эти годы, получив достаточную свободу действий и не будучи уже рядовым инженером, обязанным выполнять типовые задания, Матвей Капелюшников и реализовал идею, которую задумал, судя по всему, достаточно давно – ещё в период работы на БОРН. Такие идеи не рождаются за один день, а вынашиваются в течение нескольких лет.

Рождение турбобура

Став замначальника техбюро, Капелюшников задумался над вопросом, который ставил в тупик не одного инженера. Можно ли эффективно вращать инструмент на конце буровой колонны, не затрачивая энергию на вращение всей колонны и даже просто привода ротора? На движение всех этих дополнительных деталей уходила львиная доля мощности, и КПД всей установки был крайне мал.

Он привлёк к работе двух подчинённых – инженеров Семёна Волоха и Николая Корнева. В считаные месяцы они втроём полностью рассчитали и разработали систему, позволяющую решить проблему. На конце колонны располагался цилиндрический кожух-утолщение, внутри которого находилась одноступенчатая турбина. Промывочная жидкость (конечно, уже не вода, как при Фовеле, а специальный глинистый раствор), проходившая под давлением через ствол колонны, заодно вращала турбину, от которой приводился наконечник бура! Идея казалась настолько простой, что непонятно было, почему никто не реализовал её на 10, 20 или даже 30 лет раньше.

Руководство «Азнефти» не заинтересовалось этой технологией, а вот Сергей Миронович Киров, на тот момент первый секретарь ЦК Компартии Азербайджана, к которому Капелюшников обратился за помощью, поддержал изобретательскую группу. По указанию Кирова на Мальцевском механическом заводе была изготовлена пробная партия турбобуров по проекту Капелюшникова, и в 1923 году новое устройство успешно показало себя на испытаниях.

Конечно, не обошлось без проблем. С одной стороны, в 1923–1924 годах было проведено несколько успешных бурений, в том числе в присутствии Кирова, и эффективный КПД при этом оказался заметно выше, чем при обычном роторном бурении. С другой – турбобур был технически сложным приспособлением, он перегревался, турбина с высокой вероятностью выходила из строя, и в производстве подобный механизм стоил значительно дороже простой колонны.

В получении патента на турбобур немалую роль сыграла политика. В 1922 году Капелюшников, Волох и Корнев подали заявку на совместное первенство в изобретении. Годом позже Капелюшников в одиночку (!) подал заявку в Великобритании, а в 1925 году, ещё до выдачи советского патента (заявки рассматривались долго), Волох и Корнев неожиданно отказались от своего первенства, написав официальное письмо в патентное ведомство. Таким образом, Капелюшников получил последовательно два индивидуальных патента – английский и советский. Странно то, что напарники Матвея Алкуновича отказались от изобретения ровнёхонько после того, как проект турбобура поддержал ЦК Компартии. Имена этих двух инженеров после середины 1920-х годов затерялись в истории. Можно предположить, что отказ был написан не без давления сверху, а в исчезновении Волоха и Корнева определённую роль сыграла изменившаяся обстановка в стране в преддверии грядущих репрессий. Хотя точно сказать, к сожалению, нельзя.

Всемирный успех

Вся слава досталась Капелюшникову. 11 сентября 1923 года он подал заявку и на американский патент, который получил в итоге в 1928-м (не могу не привести написание фамилии изобретателя в этом патенте: Capeliuschnicoff). Заметки о технологии стали появляться в ведущих технических изданиях мира, и уже в 1924 году американец Чарльз Шарпенберг, основатель компании Scharpenberg, получил первый сторонний патент на турбобур. В его системе использовалась многоступенчатая турбина – более эффективная, но и менее надёжная; в 1926 году при бурении в Калифорнии Шарпенберг впервые применил эту схему на практике.

В 1928 году Капелюшников и группа сопровождавших его инженеров триумфально продемонстрировали советскую технологию в США. Сам изобретатель выступил с лекцией на Международной выставке нефтяного оборудования в Талсе, а турбобур с огромным отрывом выиграл соревнование у роторного аналога на демонстрационном бурении Texas Oil Co. близ Эрлсборо (Оклахома). При этом советское руководство отказалось продавать технологию, хотя предложения поступали от самых разных нефтяных компаний.

В целом турбобур Капелюшникова был несовершенным – по причинам, описанным выше. Реально система могла работать не более 10 часов подряд, дальше перегрев приводил к расширению движущихся частей, которые и так тёрлись друг о друга, да ещё в окружении абразивных загрязнений, и механизм просто ломался, начинку приходилось заменять. Поэтому с точки зрения экономичности первые турбобуры проигрывали роторным бурам в долгосрочной перспективе.

Но идея получила развитие. Решением проблемы стали многоступенчатые роторы, независимо появившиеся по обе стороны океана. В СССР адептом системы и её спасителем стал молодой инженер Пётр Павлович Шумилов из Государственного исследовательского нефтяного института. В первой половине 1930-х годов он разработал турбобур с многоступенчатой аксиальной гидравлической турбиной – устройство было испытано в 1935 году и внедрено к началу 1940-х. В 1942 году Шумилов получил за свои разработки Сталинскую премию.

С тех пор и навсегда

Матвей Капелюшников прожил счастливую жизнь. Его не коснулись репрессии, он всегда находился на привилегированном положении. В 1931 году Капелюшников стал одним из ведущих инженеров, принимавших участие в строительстве первого в стране крекингового завода (и был впоследствии его директором), а с 1937-го и до смерти в 1959 году возглавлял лабораторию физики нефтяного пласта Института нефти АН СССР. Он получил ещё несколько авторских свидетельств, разработал множество устройств и технологий в своей отрасли.

А турбобур развивался уже без участия своего изобретателя. Разработки Шумилова подтолкнули технологию вперёд, и в 1957 году при Всесоюзном научно-исследовательском институте буровой техники (ВНИИБТ) появились сразу два подразделения, работавших в этом направлении: Отдел турбобуров и Лаборатория высокомоментных турбобуров. Если в 1930-е годы доля турбобуров в нефтяной отрасли составляла около 1,5 %, то сегодня чуть ли не три четверти всей буровой промышленности России базируется на турбинном бурении. Одной из ведущих мировых компаний по разработке подобного оборудования является пермское ЗАО «НГТ». Никакие социальные изменения в стране не сумели повредить советскому и российскому первенству в этой области. Турбобуры широко применяются и за рубежом: например, самый известный конкурент пермяков – американская компания Schlumberger. Кстати, знаменитая Кольская сверхглубокая скважина пробурена именно с помощью турбобура.

Сегодня различные методы вращательного бурения составляют до 80 % всей отрасли. Это и многократно усовершенствованный роторный метод, и турбинный, и комбинированный роторно-турбинный, и реактивно-турбинное бурение с применением одновременно нескольких турбобуров, и электробурение. Приятно, что один из глобальных прорывов в этой отрасли стал плодом русской инженерной мысли.

Глава 2. Подводная сварка

В 1887 году Николай Бенардос, уже будучи всемирно признанным изобретателем, проводил в своей мастерской публичные опыты по «электрическому паянию», как тогда нередко называли сварку. При этом присутствовал другой известный учёный – электротехник Дмитрий Александрович Лачинов, который очень интересовался технологией и также работал над её усовершенствованием. Замечу, что на тот момент Бенардос считался единственным авторитетом в отрасли: Славянов только начинал свои опыты на Пермских пушечных заводах и даже не был знаком с первопроходцем сварочной технологии.

Лачинов уже экспериментировал с резкой металлов электрической дугой и, в частности, обнаружил, что эта технология применима не только в воздушной среде, но и под водой, о чём и рассказал Бенардосу. Сотрудничая с Лачиновым, Бенардос в том же году провёл успешный опыт подводной сварки, но дальше дело не пошло. Эффективность процесса была крайне низкой, а у Бенардоса хватало других проблем: в то время он получал международные патенты на свой аппарат «Электрогефест», а кроме того, был занят совершенствованием основного процесса, сварки в воздушной среде. Поэтому эксперимент остался единичным.

С тех пор прошло 45 лет.

Метод Хренова

Несмотря на то что за без малого полвека технологию сварки многократно совершенствовали, в том числе и сам Бенардос, разрабатывались новые методы, ставились опыты в самых разных условиях, подводная сварка оставалась неисследованной. С нею было множество проблем, и основным препятствием на пути развития технологии, как нетрудно догадаться, становилось то, что дуга не могла стабильно гореть под водой. Более того, вода, в особенности морская, является отличным проводником и требует серьёзной изоляции всего электрооборудования. Ещё подводной сварке отчасти мешает давление: при повышенном давлении столб дуги сжимается и швы получаются выпуклые, неровные (собственно, название «гипербарическая сварка» связано именно с внешними условиями, то есть с повышенным давлением). Наконец, под водой крайне сложно удалять шлак. В общем, нужна была технология, кардинально отличная от привычной.

Как ни странно, ответы на все вопросы, относящиеся к подводной сварке, дал один человек – Константин Константинович Хренов. Как и Бенардос со Славяновым, Хренов был настоящим фанатом сварки и разработке различных её методов посвятил всю свою долгую жизнь.

Хренов закончил электрохимический факультет ЛЭТИ. Правда, поступал он до революции в Электротехнический институт императора Александра III, а выпустился в 1918 году уже из Петроградского института имени В. И. Ульянова (Ленина), поскольку вуз успел сменить название. Затем он преподавал в своей альма-матер на кафедре общей химии, а в 1928 году перевёлся в Московский электромеханический институт инженеров железнодорожного транспорта, где работал без малого 20 лет. Одновременно с этим с 1931 года Хренов преподавал в Бауманке (она тогда называлась Московским механико-машиностроительным институтом). Именно там, в Москве, он и сделал изобретение, принесшее ему всесоюзную славу и, к слову, Сталинскую премию II степени. Ряд источников пишет, что «технология разработана под руководством академика АН УССР Хренова», но на тот момент он не был не только академиком, но даже профессором – эту должность он получил в 1933 году, а академиком стал в 1945-м. И конечно, над технологией Хренов работал не один, и его взаимодействие с помощниками можно скорее назвать командной игрой, чем работой лаборантов под началом мудрого руководителя.

Так или иначе в начале 1930-х годов Хренов заинтересовался проблемой подводной сварки и решил её простым и остроумным методом. Дело в том, что если принудительно охлаждать зону горения дуги, то выделяемая дуговым разрядом энергия резко возрастает, компенсируя охлаждение. Это называется принципом минимума энергии Штеенбека или саморегулированием дуги. Рост выделения энергии приводит к испарению воды вокруг электрода и образованию газового пузыря, в котором дуга устойчиво горит! Компенсировать неизбежные тепловые потери можно повышением напряжения дуги. Опираясь на эту идею, Хренов в 1932 году разработал специальные электроды для подводной сварки, а в 1933-м опубликовал описание метода в журнале «Сварщик» (статья «Электросварка под водой»). Забавно, но на всё описание хватило пары страниц – это напоминает историю открытия Николаем Коротковым способа измерения артериального давления, который он тоже описал буквально в нескольких абзацах.

На практике

Первое практическое применение метода Хренова состоялось в 1936 году. Осенью 1935 года специалисты Экспедиции подводных работ особого назначения (ЭПРОН) поднимали в Северной бухте Севастополя затопленную на глубине 65 метров подводную лодку «Краб». «Краб» был первым в истории подводным минным заградителем (подробно о нём можно почитать в первой книге), а на дно его отправили в 1919 году поддерживавшие Врангеля английские военные, чтобы не оставлять уникальный корабль наступавшей Красной армии. Нашли «Краба» специалисты ЭПРОН совершенно случайно в 1934 году и первое время вообще предполагали, что это другая подлодка.

Подъём был сложным, многоступенчатым. Сперва под лодкой водоизмещением 560 тонн размывали грунт, затем поднимали в три захода. И во время второго захода корпус «Краба» неожиданно ударился обо что-то металлическое, не обнаруженное металлоискателями ранее. Это оказался болгарский пароход «Борис», лежавший на глубине 48 метров.

Стандартные методы подъёма для 1600-тонного парохода не подходили, и специалисты применили сверхсовременную технологию: к бортам судна инструкторы и курсанты Военно-морского водолазного техникума приварили методом Хренова специальные проушины, в которые и продели тросы для крепления подъёмных понтонов. Операция прошла успешно, а подводная сварка доказала свою состоятельность.

В 1937 году аналогичную процедуру провели с севшим на скалу ледокольным пароходом «Александр Сибиряков», за пять лет до того ставшим первым судном, которое преодолело Севморпуть за одну навигацию. В целом вплоть до войны подводная сварка применялась достаточно редко и в основном ЭПРОНом для спасательных и ремонтных работ. Но во время войны, ввиду многочисленных повреждений, получаемых кораблями, она стала незаменимой. К тому времени публикации Хренова уже были переведены на иностранные языки, и в 1940 году в ленинградском Машгизе вышла всеобъемлющая 400-страничная книга профессора Хренова и его коллеги, доцента Ярхо, «Технология дуговой электросварки».

В последующие годы

Способ, который разработал Константин Хренов, сегодня называется мокрой сваркой. Он многократно совершенствовал процесс, приведя его практически к современному состоянию – работал академик почти до самой смерти в 1984 году и за это время издал множество книг и монографий по сварочным процессам. Забавно, но факт: обычно академики подписываются в официальных документах и книгах «академик Иванов И. И.», но Хренову было разрешено в порядке исключения подписываться «Хренов К. К., академик», чтобы не возникало комического сочетания с фамилией.

За рубежом в то же время развивался метод сухой сварки, когда свариваемые соединения изолируются от воды мобильным боксом или камерой, заполненными газовой смесью. С одной стороны, такой подход позволяет использовать целый ряд технологий, невозможных при работе непосредственно в воде, с другой – он неприменим для значительного количества подводных объектов и довольно дорог. Так что на деле оба подхода сегодня используются более или менее поровну.

Помимо Хренова, над технологиями сварки работало немало выдающихся советских специалистов; наиболее заметными были Евгений Оскарович и Борис Евгеньевич Патоны, отец и сын. Борис Евгеньевич здравствует и сегодня – ему 100 лет, и более 60 из них он возглавляет основанный его отцом Институт электросварки имени Е. О. Патона в Киеве.

Глава 3. Маленькая дорога

Я родился и вырос в Минске – столице сперва БССР, затем – Республики Беларусь. В Минске есть Детская железная дорога имени К. С. Заслонова, открытая в 1955 году и действующая до сих пор. Константин Заслонов – для справки – был знаменитым белорусским партизаном, чья группа за первый год войны уничтожила почти сотню немецких поездов.

Так вот, в детстве путешествие по такой железной дороге казалось мне волшебной сказкой. Я ехал с бабушкой в вагоне и поражался тому, что дети управляют локомотивом, проверяют билеты, руководят движением, смотрят за станциями. Это был такой мир детей – как сегодня существуют «детские города», где дети играют во взрослые профессии. Позже, уже в подростковом возрасте, я потерял это «понимание»: детская железная дорога стала казаться мне советским пережитком, скукотищей, не идущей ни в какое сравнение с аттракционами Диснейленда. И только с возрастом я понял наконец настоящее назначение ДЖД – учить. Как в Суворовском учат молодых кадетов, так и на ДЖД готовят юных железнодорожников всех профилей.

И как же я удивился, узнав, что это исключительно советская идея. В Европе такие учреждения появились гораздо позже, а в США их нет и по сей день.

Истоки ДЖД

Официально первой в Советском Союзе (и в мире) детской железной дорогой является Тифлисская ДЖД. Строить её начали осенью 1934 года, а в апреле 1935-го по ней прошёл первый поезд (официальное открытие состоялось чуть позже – 24 июня). Это событие широко освещалось в советской прессе, и вообще про Тифлисскую ДЖД известно довольно много, вплоть до имени первого машиниста – им стал десятилетний Витя Сокольский. Инициаторами её строительства стали сотрудники Тифлисской детской технической станции: изначально планировалось построить макет железной дороги, но затем проект расширился до полноценной, хоть и уменьшенной для детей, ветки.

Тифлисская ДЖД была в полной мере детской. Все 400 метров её главного пути своими силами строили школьники под руководством взрослых. Дети самостоятельно делали шпалы, укладывали рельсы, строили вагоны и станции, причём школьники же их и проектировали! Эта работа делалась в счёт школьной практики, а также вместо некоторого числа уроков. На строительстве присутствовали учителя математики, помогавшие с расчётами, а также чертёжники, трудовики и т. д.

Тифлисская ДЖД имела две станции – «Пионерскую» и «Радостную», семафоры, стрелки, сигнализацию. Дети, в первую очередь отличники учёбы, выполняли функции машинистов, начальников станций, стрелочников, дежурных, кондукторов, кассиров, дорожных мастеров, носили соответствующую форму и, что главное, обучались в игре. При дороге существовал даже политотдел и собственная газета «Сталинский электровоз» с полным составом редакции. В общем, всё здесь было как у взрослых.

Результаты работы дороги стали видны уже в 1935 году: из 19 её строителей, которые в тот год оканчивали школу, 17 (!) поступили в транспортные вузы. Обучение в работе, обучение в игре, как бы это ни называлось, дало свои плоды – и детские железные дороги начали строиться по всей стране.

Пару слов нужно сказать о подвижном составе. Конечно, построить своими руками локомотив, в отличие от вагонов, дети не могли. Поэтому был использован купленный ранее немецкий узкоколейный паровоз № 1721 производства Arnold Jung Lokomotivfabrik, который переименовали в ЛК-1 в честь Лазаря Кагановича. В то время он был наркомом путей сообщения СССР, иначе говоря, министром транспорта, и в его честь называли всё подряд – от метрополитена до троллейбусов. Впоследствии подвижной состав менялся, но самый первый паровоз чудом сохранился и стоит ныне на пьедестале у входа в парк, правда раскрашенный в попугайские цвета.

Впоследствии дорогу удлинили на 800 метров и планировали перевести на электрическую тягу, но до войны не успели, а после стало как-то не до того. Сегодня Тбилисская ДЖД (а точнее, Малая закавказская железная дорога) по-прежнему функционирует, но уже не является детской в полном смысле слова. Несмотря на то что детям было интересно самостоятельно работать со сложной техникой и играть в настоящих железнодорожников, с начала 1990-х годов ДЖД превратилась в обслуживаемый взрослыми аттракцион. Однако факт остаётся фактом: она существует, та самая ветка, построенная детьми Тифлиса в 1934–1935 годах.

Расширение на Союз

В октябре 1935 года делегацию юных строителей из Тифлиса принял сам Каганович. Инициатива ему очень понравилась, и с его лёгкой руки в 1936 году вышло предписание о строительстве ещё 24 дорог, не считая расширения Тифлисской! Детские железные дороги должны были появиться в Киеве, Днепропетровске, Запорожье, Харькове, Москве (сразу три), Пятигорске, Оренбурге, Воронеже, Ростове-на-Дону, Таганроге, Ташкенте и т. д. Выражаясь современным языком, Каганович задал тренд. Более того, паровозостроительные предприятия СССР получили задание разработать и построить узкоколейные, на 750 миллиметров, машины специально для ДЖД.

Правда, замечу, что до войны удалось открыть, помимо Тифлисской, всего 13 дорог: в Красноярске, Днепропетровске, Гомеле, Кратове, Ереване, Мелитополе, Горьком, Иркутске, Свободном Амурской области, Ташкенте, Харькове, Ростове-на-Дону и Ашхабаде. В том же Киеве ДЖД открылась лишь в 1953 году. Некоторые дороги – в Гомеле и Мелитополе в частности – во время войны так пострадали, что их не стали восстанавливать. Всего за советский период было открыто более 60 детских железных дорог – на них работали паровозы, тепловозы и электровозы, длина колебалась от нескольких сот метров до 11,6 километра (в Свободном Амурской области), самыми разными были составы, станции, полотна, но все их неизменно отличало одно: их строили и на них работали дети – юные железнодорожники.

Московские дороги

Наиболее грандиозным был проект Московской ДЖД в Измайловском парке, подписанный 20 июня 1941 года, за два дня до войны. Он подразумевал две ветки по 8 и 12 километров и совмещение паровой и электрической тяги. Потрясают воображение и проекты шести станций-вокзалов в стиле неоклассицизма, над которыми работали лучшие архитекторы страны – Смуров, Кумпан, Посохин (в будущем – главный архитектор Москвы) и др. Дорога должна была иметь пассажирские и грузовые поезда, собственную АТС – в общем, к планированию подошли со столичным размахом. Но воплотить планы в жизнь не получилось. Другое дело, что в Москве ДЖД уже была. Причём появилась она ещё до Тифлисской.

Безусловно, толчок развитию детских железных дорог дала именно тифлисская инициатива, поддержанная Кагановичем. Но ещё в 1932 году в Детском городке ЦПКиО имени Горького открылась и некоторое время работала вполне полноценная 528-метровая узкоколейка, построенная комсомольцами и обслуживаемая детьми. Дорога имела свою электроподстанцию и два остановочных пункта – правда, без построек. Электропоезд с тремя вагонами был самодельным, хотя кто его построил, неизвестно (информация о той дороге вообще крайне скудна). В 1936 году дорога ещё работала – о ней писали в прессе, существовал проект её удлинения. Но уже к 1939 году никаких упоминаний о дороге в парке Горького не осталось. Видимо, она была демонтирована, поскольку началась разработка грандиозной дороги в Измайловском.

Даже при том, что эта дорога существовала недолго и не получила непосредственного продолжения, именно её стоило бы считать первой в мире ДЖД.

С тех пор и навсегда

Помимо СССР, детские железные дороги были построены в разных городах Болгарии, Венгрии, ГДР, Кубы, Польши, Чехословакии, то есть в странах соцлагеря. На данный момент, кстати, больше всего детских железных дорог (после России) сохраняется и работает по прямому назначению в Германии.

Важно не путать детские железные дороги с аттракционами и парковыми ЖД. Схожи они между собой только шириной колеи. Парковая дорога предназначена для перевозки пассажиров по большим территориям типа Диснейленда, но строят и обслуживают её взрослые, то есть образовательной функции она не имеет. Аттракцион «Железная дорога» – вещь сугубо развлекательная, хотя некоторые такие аттракционы, скажем в Алма-Ате, были переделаны из настоящих ДЖД и сохранили длину веток и инфраструктуру, однако утратили обучающую функцию.

В 1990–2000-е годы огромное количество детских железных дорог были закрыты, лишившись финансирования. Некоторые из них переделали в аттракционы, другие демонтировали, какие-то просто оставили ржаветь. Лишь к концу 2000-х годов эта сфера начала постепенно возрождаться: старые дороги стали реставрировать и даже открыли несколько новых – в Новосибирске, Казани, Кемерове и Санкт-Петербурге. Например, Малая Западно-Сибирская железная дорога в Новосибирске оснащена по последнему слову техники. Помимо типовых узкоколейных тепловозов ТУ7, на ней работает ТУ10 – сверхсовременный тепловоз, созданный в 2010 году по заказу ОАО «РЖД» специально для детских железных дорог. Впрочем, ТУ10 сейчас постепенно комплектуются и другие ДЖД России, всего за шесть лет был построен 31 локомотив.

Современные ДЖД – это учреждения дополнительного образования. И подвижной состав, и пути, и станционное оборудование на них максимально приближены к настоящим. На дорогах тренируются и дети, и студенты транспортных вузов.

Практически все ДЖД имеют 750-миллиметровую колею, но в разное время появлялись и другие стандарты, например Красноярская дорога с 1936 по 1961 год имела ширину колеи всего 305 миллиметров. Обычно на дорогах работали типовые узкоколейные локомотивы, но часть дорог оснащалась специализированной техникой. Впрочем, это всегда были единичные экземпляры. ТУ10 стал первым в истории серийным локомотивом для ДЖД.

Сегодня в России действуют 25 полноценных детских железных дорог (я не считаю те, что были перестроены в аттракционы). Одиннадцать дорог работает в Германии, девять на Украине, по две в Узбекистане, Болгарии, Венгрии, Словакии и на Кубе, по одной в Литве и в Беларуси.

Я искренне рад, что ДЖД пережили все перипетии девяностых и сохранились. Если бы мне было лет семь-восемь, я бы с удовольствием поработал на такой дороге. Даже если бы потом и не пошёл учиться в транспортный вуз.

Глава 4. Торможение парашютом

Чтобы не пересказывать эту простую историю своими словами, приведу цитату из книги Глеба Котельникова «История одного изобретения»: «Я решился испытать парашют на автомобиле. Стоя на автомобиле спиной к шоферу, я взял в руки ранец, а подвесные лямки парашюта зацепил за буксировочные крюки автомобиля. Когда машина развила скорость до 80 километров в час, то, поравнявшись с тем местом, где стоял Ломач и его помощник с фотоаппаратами, я дернул за спусковой ремень замка, и купол парашюта был выброшен из ранца. Но тут произошло нечто совершенно неожиданное: парашют мгновенно раскрылся и остановил машину. Он не дал ей пройти и 4–5 метров, шофер не успел перевести её на холостой ход, и мотор заглох».

Для Котельникова этот эпизод был лишь одним из многочисленных испытаний конструкции, причём изобретатель не планировал останавливать автомобиль – он вообще не думал, что тот остановится! Котельников хотел лишь проверить на прочность ткань опытного образца и к автомобилю парашют прикрепил от безысходности: не было ни приборов для испытания ткани, ни доступа к лабораторной технике, ни возможности подняться на аэростате или аэроплане.

Котельников был в шаге от первого в истории патента на тормозной парашют и даже сделал несколько чертежей оригинального устройства, крепящегося к хвостовой части самолёта и позволяющего быстро остановить крылатую машину после приземления. Но заявку изобретатель так и не подал, поскольку был слишком занят работой с ранцевым парашютом. Июньский опыт считается первым в истории использованием тормозного парашюта, но начало повсеместному применению такой схемы торможения дал вовсе не он.

Быстрый тормоз

Вообще говоря, «тормозной парашют» – это название просторечное. Правильно говорить «парашютно-тормозная установка» (ПТУ) или «парашютно-тормозная система» (ПТС). ПТС работает относительно просто: при раскрытии на большой скорости она резко увеличивает лобовое сопротивление самолёта (автомобиля, ракетных саней или другого вида транспорта), укорачивая тормозной путь в среднем на 30–35 %. При этом ПТС не зависит от сцепления колёс с поверхностью, а тормозит «о воздух», то есть её эффективность не снижается из-за, например, обледенения взлётно-посадочной полосы.

Сегодня ПТС активно используются. В авиации ими оснащаются военные и гражданские реактивные самолёты, которым нужно приземляться в тяжёлых погодных условиях или на слишком короткие взлётно-посадочные полосы. Правда, в случае с гражданскими самолётами это не штатное, а экстренное средство, поскольку в момент срабатывания парашюта пассажиры испытывают сильную перегрузку. Широко применяются ПТС в автогонках и, в частности, при установлении рекордов. Например, все болиды, принимающие участие в скоростных заездах на соляном озере Бонневиль, в обязательном порядке оснащаются тормозными парашютами. Если вы смотрели фильм «Самый быстрый “Индиан”», вы можете вспомнить эпизод, в котором герою отказывают в праве стартовать в том числе из-за отсутствия на его мотоцикле тормозного парашюта.

Большинство современных ПТС являются комплексными. Например, сперва выбрасывается малый парашют (вытяжной), который предназначен не для торможения, а для вытягивания основного, – и уже он приводит в рабочее состояние собственно тормозной парашют. Малые парашюты могут быть не только вытяжными, но и поддерживающими – такие системы контролируют правильное раскрытие основного парашюта. Существуют сдвоенные, строенные и даже счетверённые системы.

Интересно, что подобные парашюты используются не только для торможения, но и для стабилизации полёта (они так и называются: стабилизирующие). Например, небольшой парашютик встроен в ручную противотанковую гранату РКГ-3, принятую на вооружение в 1950 году. При замахе корпус гранаты стремится оторваться от рукояти и сжимает пружинку, высвобождающую один из предохранителей (их в РКГ-3 целых четыре) и заодно раскрывающую стабилизирующий парашют. Он немного замедляет полёт, но зато позволяет гранате лететь по заданной траектории, не вращаясь в воздухе.

В общем, парашютно-тормозная система – довольно широко используемое решение для различных задач. А теперь я расскажу, как эта система от довольно примитивной конструкции Котельникова пришла к современному состоянию.

Из автомобиля – в самолёт

С тех пор как Глеб Котельников затормозил с помощью парашюта автомобиль, прошло много времени. 13 февраля 1936 года знаменитый географ и геофизик Отто Юльевич Шмидт предложил организовать воздушную экспедицию на Северный полюс – об этом вы можете подробно прочесть в главе «Дрейфующая станция». Именно его инициатива дала новый толчок развитию тормозных парашютов. Хотя, казалось бы, какая тут может быть связь?

А связь есть, и самая прямая. Перед полярниками стояло множество проблем: и организация зимовки, и доставка оборудования, и настройка связи, и план научных работ. Одной из этих проблем была необходимость посадки самолётов снабжения на необкатанную, неровную, ненадёжную поверхность льда. Возможности прибыть на место заранее и подготовить качественную взлётно-посадочную полосу не предвиделось. Поэтому полярные самолёты оборудовали относительно простой системой дополнительного парашютного торможения. В качестве ПТС использовались обычные грузовые парашюты, аналогичные тем, на которых спускали провизию и оборудование.

Разработкой системы занимался Иван Васильевич Титов, заместитель знаменитого Павла Гроховского, на тот момент – начальника и главного конструктора Экспериментального института Наркомата тяжёлой промышленности по вооружениям РККА. Гроховский был большим специалистом по парашютированию, мастером парашютного спорта, некоторые его конструкции и разработки в области десантирования стали легендарными (например, подвешивание десантников под крыльями самолёта).

Первым самолётом, на котором была применена ПТС, стал знаменитый тяжёлый бомбардировщик ТБ-3, он же АНТ-6. Ко второй половине 1930-х годов он уже потерял военное значение, поскольку был слишком медленным – едва дотягивал до 240 километров в час, но оказался идеальным самолётом для арктического перелёта благодаря своей надёжности и высокой грузоподъёмности. Модель, модифицированная специально для доставки грузов на дрейфующую станцию СП-1, называлась АНТ-6–4М-34Р. Арктическая версия имела закрытый фонарь кабины, увеличенные колёса, новые трёхлопастные винты и – тормозные парашюты.

Управлялся парашют тросом, за который дёргал второй пилот. В легендарном рейсе 21 мая 1937 года, который доставил на полюс первых полярников, основным пилотом был Михаил Водопьянов, а вторым – Михаил Бабушкин. Именно Бабушкин дёрнул за трос сразу после того, как колёса ТБ-3 коснулись льда.

Есть ещё один интересный момент. Хотя парашюты для АНТ-6 разрабатывало специальное КБ, сама по себе идея впервые пришла в голову именно Михаилу Водопьянову – по крайней мере, более ранних источников, чем его слова, найти не получается. В конце 1935 года Водопьянов написал книгу «Мечта пилота», вышедшую в издательстве «Молодая гвардия» годом позже – уже после инициативы Шмидта, но до полёта к полюсу. Есть легенда о том, что Шмидт поручил Водопьянову проработать технические моменты экспедиции, а лётчик взял и написал утопическую повесть, – но это, скорее всего, неправда. Представить себе не могу, что было бы, если б вместо заданного технического проекта на стол Шмидту легла «Мечта пилота». В книге Водопьянов довольно много фантазирует, но упоминает и торможение с помощью вспомогательных аэродинамических элементов – парашютов. Трудно сказать, придумал он это сам или подсмотрел у Котельникова (который на тот момент был жив и здоров) либо у того же Гроховского. Но существует вероятность, что придумал эту схему для самолёта именно Водопьянов.

Впрочем, есть одно маленькое «но»: ещё в 1911 году итальянский инженер и авиатор Джованни Агуста, независимо от Котельникова работавший над парашютом для пилотов, создал концепцию аэродинамического торможения самолёта, а двумя годами позже, будучи сотрудником авиазавода Caproni, испытал её на земле. Работа Агусты не получила практического применения, в отличие от советской схемы, но в мировой практике именно он считается изобретателем авиационной ПТС. Сам факт говорит о том, что хорошая идея часто независимо появляется в разных головах.

Как ни странно, полностью оправдавшие себя в арктических экспедициях ПТС снова, как это было и с экспериментом Котельникова, не имели дальнейшего развития. Тормозные парашюты не использовались нигде, кроме как на самолётах для арктических перелётов, – в технологии на тот момент попросту не было жёсткой необходимости. Летали воздушные суда в те годы небыстро, коротких взлётно-посадочных полос хватало для приземления штатными методами, в частности с помощью аэродинамических элементов на крыльях.

Но всё изменилось с распространением реактивных двигателей.

Скорости растут

На деле идея тормозного парашюта лежала на поверхности, и, как только в системе возникла необходимость, патенты, конструкции и разработки расцвели буйным цветом буквально за несколько лет. До войны ПТС использовались от случая к случаю – как в истории с посадкой на Северном полюсе. После войны же парашютные тормозные системы начали устанавливаться практически на всех военных реактивных самолётах, в особенности на самолётах палубной авиации. Вот почему назвать конкретного изобретателя, положившего начало этой тенденции, решительно невозможно: в США, СССР, Франции, Великобритании различные схемы ПТС начали появляться примерно в одно время и примерно с равной частотой.

Интересно, что ни авиация, ни автопром не торопились с введением ПТС в повсеместную практику. Казалось бы, уже в 1937 году великий пилот-рекордист Джордж Истон преодолел на своём автомобиле Thunderbolt планку в 500 километров в час – но первым рекордным автомобилем, использовавшим ПТС, стал лишь реактивный Spirit of America Крейга Бридлава, разогнавшийся до 655,722 километра в час в 1963 году! Почему? Да всё просто: скоростные заезды проводились и проводятся в основном на огромных плоских поверхностях соляных озёр – там достаточно пространства для того, чтобы затормозить двигателем, экстренное торможение не играет ключевой роли. ПТС снижает риск, но не является единственно возможным способом торможения. Сегодня, помимо рекордных заездов, тормозные парашюты используются в драгрейсинге и некоторых других специфических гоночных дисциплинах.

Если же говорить об авиации, то в 1940-е годы всё больше и больше опытных реактивных самолётов оснащались тормозными парашютами. В СССР первенцем стал двухмоторный истребитель-бомбардировщик Су-9 (первый его полёт состоялся 13 ноября 1946 года), так и оставшийся опытным образцом, но давший начало новому поколению советских боевых самолётов. Германия ещё в 1941 году испытывала ПТС на турбовинтовых машинах Messerschmitt Me 210 и Junkers Ju 52, также система была штатно интегрирована в конструкцию реактивного «летающего крыла» Horten Ho IX (1945) – как раз в целях использования Horten на палубах авианосцев и вообще на коротких взлётно-посадочных полосах. И так далее.

Подытоживая, скажу, что и автомобильный парашют Котельникова, и арктические парашюты советской экспедиции – это прецеденты первого использования. Они не положили начало мировой тенденции, а скорее стали точками на карте использования ПТС. Что приятно – первыми точками.

Глава 5. Достижения Метростроя

О метрополитене написано немало книг, и пересказать их содержание в одной короткой главе невозможно. Оригинальных технических решений в московском и ленинградском метро предостаточно. Например, в оформлении станции «Маяковская» в Москве использованы гофрированные детали из нержавеющей стали. Они были сделаны на широкополосном профилированном стане, закупленном «Дирижаблестроем» ещё в начале 1930-х годов для реализации проекта цельнометаллического дирижабля Циолковского. Дирижабль так и не построили, а стан простаивал вплоть до 1938 года, когда его внезапно решили использовать для изготовления деталей интерьера «Маяковской».

Множество технических решений разной степени оригинальности было применено при проектировании послевоенных станций: их предполагалось использовать не только в качестве транспортных узлов, но и как бомбоубежища. Гермозатворы есть почти на каждой станции московского метрополитена – обратите внимание, насколько рознятся их конструкции и системы закрывания. Особенно заметны распашные гермозатворы, которые не выезжают из потолка или стен, а закрываются, как створки ворот.

В основном эти технологии были новыми для Советского Союза, но изобретенными давно и в других странах. Более того, в 1930-е годы многие технологические решения покупались за границей. Отношения с Западом у нас были натянутыми, но экономика диктовала свои условия, и сотрудничать приходилось, причём довольно активно.

Мы же сейчас поговорим о решениях, которые были применены в советских метрополитенах впервые в мире.

Введение в типы станций

По времени появления метро Россия серьёзно отстала от заграницы. Первая подземка (если не считать Лионского фуникулёра) открылась в Лондоне в 1863 году, затем появились линии в Чикаго (1892), Ливерпуле (1893), Глазго и Будапеште (обе в 1896 году) и т. д. Если не считать близкие к метро, но не типичные системы, например мини-метро Капитолия в Вашингтоне или метротрам Сан-Франциско, можно сказать, что Московский метрополитен стал 17-м по счёту в мире. Неплохо, конечно, но в число лидеров он не попал.

Первые станции метро по всему миру строились исключительно открытым методом (то есть выкапывался котлован, прокладывались тоннели, котлован закрывался и засыпался грунтом) либо же вообще находились на поверхности. Забавно, кстати, что по-английски открытый метод так и называется – cut-and-cover, то есть «срезать и накрыть». Закрытый метод подразумевает использование тоннелепроходческого комплекса, то есть щита. Сам тоннелепроходческий щит изобрёл, построил и эффективно использовал великий британский инженер Изамбард Брюнель ещё в 1825 году при прокладке тоннеля под Темзой. В 1880-е годы всё в том же Лондоне этим методом впервые построили линию глубокого заложения. К метро она отношения не имела, это была открытая в 1890 году железная дорога Сити и Южного Лондона (City and South London Railway, C&SLR), которая частью своего маршрута также проходила под Темзой. На первых порах на C&SLR было всего шесть станций, но впоследствии она разрослась и присоединилась к общей системе метрополитена – сегодня это часть Северной линии. Существует ещё ряд технологий, относящихся к закрытому методу, где не используется проходческий щит, но они появились гораздо позже.

Поначалу в мировой практике были лишь единичные случаи использования закрытого метода – когда стояла задача проложить тоннель, не затрагивая историческую застройку, или пройти под рекой. Везде, где это было возможно, планировались станции неглубокого заложения с максимально упрощёнными строительными технологиями.

Конечно, всегда существовала проблема топологии: чаще всего глубокое заложение обусловлено необходимостью проложить линию под холмом. Но строители старались обходить такие особенности рельефа, причём очень простым способом. Можно строить неглубоко: пусть под холмом станция будет иметь заложение в 15 метров, а где холма нет, линия просто пройдёт над землёй. Так делали и в Нью-Йорке, и в Париже, и в других городах, где сегодня можно прокатиться по надземной эстакаде метро и полюбоваться видами. Самые глубокие станции мира располагаются именно под холмами – это невероятная «Арсенальная» в Киеве (105,5 метра), «Парк Победы» в Москве (84 метра), Washington Park в Портленде (79 метров). По средней глубине метрополитена лидирует Санкт-Петербург, но это обусловлено не холмистостью местности, а тем, что город стоит на болотах и стабильная почва начинается на значительной глубине.

Неглубоко расположенная станция держит на себе относительно небольшой слой почвы плюс дома, дорожное покрытие и инфраструктурные сооружения. Поэтому количество технических решений, которые можно применить при строительстве станции мелкого заложения, очень велико. Большинство таких станций – колонные (вообще, колонные мелкого заложения – это самый распространённый в мире тип станций), то есть их перекрытие имеет дополнительные опоры – колонны, расположенные в один ряд (двухпролётная станция) или в два (трёхпролётная станция). Также бывают однопролётные станции – они аналогичны колонным, перекрытие у них балочное, но опор и нескольких станционных залов на таких станциях нет, вся станция представляет собой единое пространство. Такие станции надо отличать от односводчатых – их свод монолитно переходит в стены.

Но чем глубже станция, тем больше давление и тем выносливее должны быть её несущие конструкции. Подходы, используемые на станциях мелкого заложения, на глубине применить нельзя. Например, однопролётная станция глубокого заложения в принципе невозможна. В связи с этим первые станции глубокого заложения были пилонными. Пилонная станция представляет собой три независимых тоннеля (станционный зал и собственно боковые тоннели), соединённых проходами. Обделки тоннелей независимы друг от друга, если обрушится один, с остальными ничего не случится. Визуально это выглядит как система толстых «колонн» (пилонов) – таких станций множество в Москве («Охотный Ряд», «Смоленская» Арбатско-Покровской линии и т. д.). Основная их проблема – обилие узких проходов и низкая пропускная способность.

При строительстве метрополитенов в Москве и Санкт-Петербурге инженеры разработали целый ряд новых систем, которые ранее не применялись нигде в мире.

Своды «Маяковской»

Генеральный план реконструкции Москвы, утверждённый в 1935 году, включал в том числе строительство станции метро под Триумфальной площадью. Проектное название её несколько раз менялось: сначала это была «Триумфальная площадь», затем «Площадь Маяковского», и, наконец, появилось знакомое всем нам название «Маяковская». С самого начала главный архитектор станции Самуил Кравец хотел сделать лёгкое, красивое пространство, подразумевавшее колонную структуру. При этом в соответствии с техническим проектом станция закладывалась на глубине более 30 метров, что делало её станцией глубокого заложения и требовало пилонной конструкции.

Проект Кравца был отклонён комиссией, а приняли в итоге проект другого архитектора – Алексея Душкина, который выдержал станцию в духе ар-деко, сохранив при этом требуемую лёгкость. Перед инженерами встала непростая задача: им впервые в истории предстояло спроектировать колонную станцию глубокого заложения.

Начальником конструкторского отдела Метропроекта на тот момент был Михаил Абрамович Рудник, а его заместителем по станциям глубокого заложения – Роберт Шейнфайн. Под началом Шейнфайна было три отдела; разработку необычной станции поручили отделу инженера Гринзайда. К слову, в группе Гринзайда по программе обмена опытом работали двое американских специалистов. Начальный проект станции делался без непосредственного контроля Душкина, и, когда тот увидел его на финальной стадии, был очень недоволен. Инженеры поставили между опорами среднего свода мощные стальные распорки, призванные увеличить площадь, – это сводило на нет лёгкость станции и выносило на всеобщее обозрение технические элементы (как принято в американском метро). Проблема усугублялась тем, что строительство уже шло полным ходом и половина распорок была установлена.

Альтернативную конструкцию предложила Антонина Пирожкова, инженер из группы Гринзайда. Её проект подразумевал равнопрочную конструкцию с внедрением железобетонных плит, берущих на себя нагрузку, лежавшую на распорках. Шейнфайн и Гринзайд резко воспротивились (а Пирожкова к тому же была «молодым специалистом»), но Душкину идея понравилась, к тому же она получила одобрение знаменитого мостостроителя профессора Николая Стрелецкого и начальника строительства Иллариона Гоциридзе. В итоге проект Пирожковой, не подписанный никем из инженерной группы, пошёл в работу, распорки выбили, и станция приняла современный облик.

Воздушная «Маяковская» была открыта 11 сентября 1938 года и стала выдающимся памятником московской архитектуры. Годом позже проект получил Гран-при на Всемирной выставке в Нью-Йорке. Гринзайд этого не увидел: в 1937 году его арестовали за шпионаж, поскольку он оказался единственным в конструкторском отделе человеком, знавшим английский язык (замечу, что впоследствии он был оправдан, вышел на свободу и работал над залами станции «Электрозаводская»). Антонина Пирожкова стала выдающимся инженером-конструктором, преподавала в МИИТе, написала учебник по строительству тоннелей. Репрессии коснулись и её: в 1939 году в Переделкино был арестован её муж, знаменитый писатель Исаак Бабель (о его расстреле в 1940-м она узнала только после смерти Сталина). Технологии, использованные при строительстве «Маяковской», впоследствии нашли применение в других колонных станциях глубокого заложения.

Горизонтальный лифт

Не менее интересный тип станций впервые появился в Ленинграде в 1961 году – знаменитый «горизонтальный лифт», или станция закрытого типа. Вопреки широко распространённому заблуждению, сегодня такие станции есть не только в Петербурге, но и в других метрополитенах: в Токио, Ченнаи, Куала-Лумпуре, Сеуле и т. д.

В принципе станция закрытого типа – это разновидность пилонной или колонно-стеновой (то есть колонной, в которой часть пролётов заменена стенами). Но в такой станции нет посадочных платформ как таковых – в боковых тоннелях расположены только пути для поездов. Центральная же платформа отделена от тоннелей дверьми, расположенными таким образом, что при остановке поезда двери вагонов с ними совпадают. Двери поезда и станции открываются одновременно, как в лифте, – отсюда и название «горизонтальный лифт».

Зачем нужны такие станции? Существует легенда о том, что в Ленинграде «горизонтальные лифты» строили в целях гидроизоляции станции в случае наводнения. Но это, конечно, неправда. На деле станция закрытого типа помогает решить другие задачи. Во-первых, она безопасна: у пассажиров вообще нет доступа к путям, они не могут угодить под поезд. Мусор и посторонние предметы на пути тоже не попадают. Во-вторых, изоляция центрального зала от тоннелей позволяет добиться лучшего микроклимата на станции и уменьшить фоновый шум от подъезжающих и уезжающих поездов, то есть пассажиры чувствуют себя комфортнее. Наконец, строительство и отделка таких станций делаются быстрее и обходятся дешевле, чем в случае с открытыми платформами (щит проходит такую станцию за один раз, к тому же не требуется отделка боковых тоннелей). Этот третий фактор в хрущёвское «экономное» время сыграл решающую роль.

Правда, у станций закрытого типа есть и минусы: в эксплуатации «горизонтальные лифты» дороже, в частности, автоматика открывания дверей требует дополнительного обслуживания. Кроме того, из-за таких станций приходится увеличивать интервалы между поездами, так как время стоянки возрастает (пока двери открываются, пока закрываются). Да и с безопасностью, как показала эксплуатация, есть проблемы: несмотря на датчики, блокирующие закрывание дверей и отправление поезда, если в проёме находится человек, случаи попадания пассажиров в щель между поездом и платформой происходят регулярно. Когда в станционных дверях зажимается багаж, это тоже довольно неприятно. Наконец, под станции закрытого типа пришлось разрабатывать специальный состав поездов: подогнать станцию под существующие типы вагонов не вышло.

Но в целом это было новое слово в инженерном деле, и впервые оно прозвучало в Ленинграде при строительстве станции метро «Парк Победы». Станцию проектировал лично главный архитектор «Ленметропроекта» Александр Андреев, инженерной стороной заведовал Георгий Скобенников. Обычно при проектировании новых станций объявлялся конкурс, но, поскольку здесь внедряли совершенно новую, необычную схему, работу сразу поручили Андрееву как наиболее опытному и высокопоставленному специалисту.

Интересно, но в первоначальном проекте двери были прозрачными. Их заменили на глухие практически сразу – через месяц эксплуатации станции. Не уверен, сохранились ли снимки с теми дверьми, в основном этот факт известен из воспоминаний очевидцев. Также на «Парке Победы» был другой пол – узорчатый, с зелёными треугольниками, но его варварски уничтожили при реконструкции 2010-х годов.

Из-за вышеописанных недостатков со временем от «горизонтальных лифтов» всё-таки отказались. Последней станцией такого типа в Ленинграде стала «Звёздная», открытая 25 декабря 1972 года. А платформенные двери сегодня широко используются на новых станциях – в основном в быстро растущих метрополитенах Азии. Современные датчики и системы защиты свели опасность к нулю, а стоимость эксплуатации с учётом усовершенствовавшейся за эти годы автоматики приблизилась к стоимости работы обычной станции.

Единым сводом

Я уже упоминал о существовании односводчатых станций мелкого заложения. Как и в случае с колонными станциями, односводчатую систему на станции глубокого заложения впервые применили в СССР.

Это решение было продиктовано, как и в случае с «горизонтальным лифтом», исключительно экономическими соображениями. Дело в том, что при проходе односводчатой станции щит не останавливается – он идёт по перегонному тоннелю, затем отклоняется вправо и проходит опорный тоннель станции, после чего возвращается и продолжает двигаться по перегонному тоннелю. Между двумя опорными тоннелями прокладывается полукруглая выработка по контуру свода (так называемая каллотная прорезь), затем арку свода обжимают в грунт и свод обделывают, чтобы он не обрушился, после чего уже вырабатывают грунт из основного объёма станции. По сути, это самый быстрый способ прохода станции глубокого заложения.

Однако у него есть два основных минуса. Первый заключается в том, что такую станцию можно построить только в сухих грунтах определённого типа – в Петербурге или Киеве такие грунты есть, а в Москве, например, почти нет, поэтому в Москве всего одна односводчатая станция глубокого заложения – «Тимирязевская». Второй минус состоит в том, что такая станция окупается только при непрерывном скоростном строительстве метро, когда щит проходит одну станцию за другой. Иначе говоря, подобные станции в идеале должны идти сцепками, иначе все преимущества сходят на нет.

Первые станции такого типа – «Политехническая» и «Площадь Мужества» – были открыты в Ленинграде в один день, 31 декабря 1975 года. Всего на постсоветском пространстве сегодня 21 односводчатая станция глубокого заложения: 14 в Санкт-Петербурге, одна в Москве, две в Екатеринбурге, четыре в Днепре. Несколько подобных станций есть и в других странах. Например, «Кобылисы» в Праге (открыта в 2004 году, глубина – 31,5 метра). Но в целом это относительно редкое явление, подавляющее большинство односводчатых станций заложены не очень глубоко.

Три новых, ранее никогда не встречавшихся в мировой строительной практике типа станций – это значительный вклад в историю мирового метрополитена и, в частности, в его инженерную составляющую. За почти 90 лет существования метро на постсоветском пространстве специалистами были получены сотни авторских свидетельств, внедрены самые разные технические решения, не использовавшиеся нигде прежде. Но всё в одну книгу не вместишь, а я пытаюсь охватить хотя бы глобальные прорывы. К тому же Метрострой и сейчас активно развивается, и наверняка это не последние достижения нашего метро.

Глава 6. Мирный атом

Впрочем, история началась несколько раньше, в 1930-е годы, причём не в СССР, а в США. В те годы ядерная физика только зарождалась и была, можно сказать, «модной». Практически все ведущие американские физики как минимум высказывались по различным связанным с этой темой вопросам, а то и вели серьёзные исследования и делали открытия. Наиболее заметной вехой стала работа Джеймса Чедвика, ученика Резерфорда. В 1932 году, исследуя процессы, происходящие при альфа-распаде плутония, Чедвик обнаружил новый вид проникающего излучения и доказал, что оно состоит из ранее неизвестных элементарных частиц – нейтронов. Это был прорыв, позволивший физикам начать эксперименты с нейтронами. С новым излучением работали Фредерик и Ирен Жолио-Кюри, Эрнест Резерфорд, а также Энрико Ферми.

Но в том же 1932 году произошло и ещё одно значимое событие: британские физики Джон Кокрофт и Эрнест Уолтон проводили опыты по бомбардировке ядра лития-7 ускоренными протонами и получили необычную реакцию: ядро лития (элемента № 3 в Периодической системе) превратилось в две альфа-частицы (то есть в ядра гелия, элемента № 2), и при этом выделилось 17,2 МэВ энергии. Само по себе расщепление ядра под действием бомбардирующих частиц было известно раньше: Эрнест Резерфорд наблюдал его ещё в 1919 году. Но для опыта с литием впервые использовали ускоритель, и в итоге получились альфа-частицы (Резерфорд получал атомы водорода). По сути, это было начало нового направления в науке. Впоследствии Кокрофт и Уолтон бомбардировали другие ядра разогнанными протонами, альфа-частицами и дейтронами (ядрами дейтерия), получая всё новые реакции расщепления, а в 1951 году удостоились Нобелевской премии.

В течение последующих лет множество физиков экспериментировали с бомбардировкой ядер различных элементов субатомными частицами, в том числе недавно открытыми нейтронами. А в 1938 году группа учёных – Отто Ган, Фриц Штрассман и Лиза Мейтнер при участии племянника последней Отто Роберта Фриша – проводила эксперименты по бомбардировке нейтронами ядер урана. Предполагалось, что таким образом можно получить трансурановые элементы, то есть элементы с атомными номерами выше 92 (учёные думали, что уран просто поглотит новые нейтроны). Нептуний, элемент № 93, в итоге синтезировали в 1940 году именно таким методом, правда по более сложной технологии. Но до того об открытии 93-го элемента заявляли и Энрико Ферми (аусоний, 1934), и чех Одолен Коблич (богемий, 1934), и румын Хория Холубей (секваний, 1938). До 1944 года уран относился к VI группе и стоял в Периодической таблице под вольфрамом, а трансураны должны были, соответственно, занять места в следующих группах – под рением, осмием, иридием и платиной, то есть в столбцах Периодической таблицы Менделеева с седьмого по десятый. Однако после открытия и изучения химических свойств следующих за ними америция (№ 95) и кюрия (№ 96) стало понятно, что и известные в то время трансураны, и уран, и три элемента до него относятся к одному семейству, которое назвали актиноидами и выделили в отдельную строку таблицы.

Группа Отто Гана действительно получала в результате экспериментов новые вещества, но не элементы, а изотопы урана, в частности короткоживущий уран-239 (плюс один нейтрон к исходному изотопу). Чтобы не запутаться: природный уран примерно на 99,3 % состоит из изотопа уран-238; число обозначает атомный вес, который, в свою очередь, складывается из 92 протонов и 146 нейтронов. Например, уран-235, которого в природном уране всего 0,7 %, имеет на три нейтрона меньше.

Так вот, 17 декабря 1938 года Ган и Штрассман (Мейтнер, будучи еврейкой, в начале того года бежала в Нидерланды) в одном из опытов добились удивительного результата: ядра урана под воздействием бомбардировки нейтронами делились на ядра более лёгких элементов с выделением энергии. Так была открыта реакция вынужденного деления тяжёлых ядер с помощью нейтронов (протоны и альфа-частицы на уран такого воздействия не оказывали).

Реакция вынужденного деления направила ядерную физику по двум дорожкам. С одной стороны, чудовищная энергия, выделяющаяся при делении ядер урана, могла быть использована в мирных целях, а с другой – в целях разрушения. Я не стану подробно рассказывать историю ядерной бомбы – частично она будет затронута в разделе об оружии, к тому же про неё написано немало книг, а к советскому изобретательству она не имеет прямого отношения. Мирное же направление, то есть строительство ядерных источников энергии, нас очень даже интересует.

Предыстория реактора

В 1938 году в Нью-Йорк одновременно прибыли два крупнейших физика-эмигранта – итальянец Энрико Ферми и венгр Лео Силард. Силард уже высказывал мысль о возможности цепной ядерной реакции, а Ферми после открытия Гана и Штрассмана в январе 1939 года предположил, что при делении ядро урана может испускать быстрые нейтроны и если их число будет больше числа поглощённых, то такая реакция станет цепной – нарастающей.

Под руководством Ферми в том же январе 1939 года начались первые эксперименты с целью вызвать цепную ядерную реакцию. Лаборатория располагалась на седьмом этаже Пупин-холла, небоскрёба на Манхэттене, построенного в 1927 году специально для отдела физики Колумбийского университета. Эксперименты показали, что цепная реакция возможна, но для её проведения нужны совершенно новые условия. Помимо того, Ферми и Силард считали, что для создания в будущем ядерного оружия понадобится огромное количество делящихся материалов, которое невозможно получить одиночными реакциями бомбардировки. В природном уране, как было сказано выше, всего 0,7 % урана-235, и для его извлечения требуется сложный и дорогой процесс обогащения. А плутоний-239, который в природе вообще не встречается, можно получать с помощью очень интенсивной бомбардировки урана-238 нейтронами, причём только в ядерном реакторе. Так что осуществление цепной реакции в промышленных масштабах имело и «производственный» смысл.

Кстати, почему нужен именно уран-235, а не уран-238? Дело в том, что уран-235, как и другие нечётные изотопы урана (то есть имеющие нечётное количество нейтронов в ядре), хорошо делится при попадании в них нейтронов любых энергий¹. Наиболее эффективно процесс деления идёт при использовании тепловых нейтронов – очень медленных, с крайне низкой, около 0,025 эВ, энергией. Поглотив тепловой нейтрон, ядро урана-235 разваливается на осколки и, в свою очередь, испускает несколько (в среднем около 2,4) нейтронов. Именно такой уран использовался в атомной бомбе «Малыш», сброшенной на Хиросиму. Для Нагасаки применялась другая, плутониевая бомба – всё сказанное выше справедливо и для нечётного изотопа плутония, плутония-239. А вот уран-238 – это «чётно-чётный» изотоп (с чётным количеством нейтронов и протонов в ядре), и он делится только быстрыми нейтронами с энергией выше 1 МэВ. Этот процесс по эффективности сильно уступает делению урана-235 под действием тепловых нейтронов, а более медленные нейтроны уран-238 просто поглощает, превращаясь после цепочки реакций в плутоний-239.

Тот факт, что для деления ядер урана-235 лучше всего использовать тепловые нейтроны, поскольку они легко захватываются ядром посредством сильного взаимодействия, Ферми обнаружил, ещё работая в Риме. Он создал концепцию замедлителя – специального вещества для снижения скорости быстрых нейтронов. Принцип его действия относительно прост: нейтроны теряют энергию за счёт многочисленных соударений с ядрами замедлителя и становятся из быстрых тепловыми.

Цепная реакция в представлении Ферми (крайне упрощённом) выглядела так: медленный (тепловой) нейтрон поглощается ядром урана, делит его с образованием нескольких быстрых нейтронов, они замедляются, поглощаются следующими ядрами и т. д. Соответственно, для мощной цепной реакции нужен был эффективный замедлитель, причём в большом количестве, удовлетворяющий множеству требований. Таким замедлителем стал сверхчистый графит.

Множество учёных – как американцев, так и эмигрантов из Европы – были задействованы в работе по созданию ядерного источника энергии. Так начинался знаменитый Манхэттенский проект, имевший целью создание ядерной бомбы. Во многих источниках написано, что «Чикагская поленница», Chicago Pile-1, первый в истории искусственный ядерный реактор, был непосредственной частью военного проекта, но на этот счёт есть разные мнения. Проанализировав ряд источников, я сделал вывод, что исследования, проведённые ядерщиками в ходе создания «Поленницы», легли в основу работ в Лос-Аламосе, но не являлись их официальным началом. Манхэттенский проект официально стартовал уже после запуска Chicago Pile-1.

Во всём этом была замешана и политика. На ядерную программу требовались огромные средства, а правительство не очень торопилось их выделять. В итоге Силард уговорил своего друга Альберта Эйнштейна, мирно жившего в Принстоне, подписать знаменитое письмо Рузвельту, в котором учёные высказывали опасения насчёт того, что немцы уже начали разрабатывать ядерное оружие, и настаивали на необходимости аналогичного проекта в США. Изначально предполагалось, что письмо доставит знаменитый пилот Чарльз Линдберг, вхожий к президенту, но в последний момент Силард услышал по радио выступление Линдберга в поддержку политики нацистской Германии (а тот вообще был солидарен с Гитлером по многим вопросам) и решил доверить письмо другому человеку. Так или иначе письмо добралось и действительно подтолкнуло Рузвельта к тому, чтобы начать финансирование американской ядерной программы. В рамках этой программы и был создан первый в истории ядерный реактор.

Чикагская поленница

Реактор для контролируемой цепной ядерной реакции разрабатывали в металлургической лаборатории Чикагского университета с февраля 1942 года. Замечу, что этой лаборатории ранее вообще не существовало – она была создана специально для проекта, и, хотя там проводились определённые работы по металлургии плутония, название «металлургическая» использовалось в основном из соображений секретности. Над реактором работали Ферми, Силард, Герберт Лоуренс Андерсон, Вальтер Цинн, Мартин Уайтекер и Джордж Вейл, а также несколько десятков чернорабочих.

Строительство реактора началось в сентябре 1942 года под трибунами университетского стадиона Стэгг Филд. Замедлителем служили 45 000 графитовых стержней квадратного сечения (10,8 на 10,8 на 42 сантиметра) суммарной массой 360 тонн. Стержни выпиливали на обычном деревообрабатывающем станке в соседнем помещении – рабочие после смены выглядели как шахтёры. В качестве топлива использовались 5,4 тонны природного металлического урана в слитках и 45 тонн прессованного оксида урана – это было обусловлено тем, что металлического урана попросту не хватало, он слишком дорого стоил. Никакой системы охлаждения или защиты от излучения реактор не предусматривал. Название «Чикагская поленница» он получил именно из-за графитовых «поленьев». Замечу, что это была не первая попытка построить реактор – Ферми с командой ещё в 1941 году изготовил аж две опытные «поленницы», но обе без какого-либо результата.

Реактор представлял собой большую конструкцию из послойно уложенных графитовых стержней. В них имелись полости, в которых поместили 19 000 брусков оксида урана. Также в конструкции были просверлены отверстия для регулирующих стержней, чтобы с их помощью управлять реакцией: стержни делались из дерева, и на них крепились кадмиевые пластины. Кадмий – отличный поглотитель нейтронов, и стержни, опускаясь на глубину определённого слоя, поглощали часть нейтронов, тормозили реакцию и не позволяли ей переходить в цепную.

2 декабря 1942 года в 9 часов 54 минуты Вальтер Цинн извлёк аварийный защитный стержень, и реакция пошла. Постепенно извлекались всё новые стержни, и к 15:25 состояние реактора подошло к критическому – цепная реакция началась. Реактор проработал всего 4,5 минуты, с очень низким коэффициентом воспроизводства нейтронов – всего 1,0006, то есть на каждый медленный нейтрон, попавший в ядро урана, приходилось 1,0006 выбитых быстрых нейтронов, но начало было положено. Человек впервые в истории осуществил управляемую цепную ядерную реакцию.

Впоследствии CP-1 запускался ещё несколько раз, а в феврале 1943 года его разобрали. Его название дало начало целой серии опытных реакторов, последний из которых, CP-5, был построен в Аргоннской национальной лаборатории в 1954 году и функционировал до 1979-го.

Наверное, вы спросите: а где же советские учёные? Когда уже начнётся наша история? Я вам отвечу: прямо сейчас она и начнётся.

Советский атом

Как уже говорилось, до войны США были одним из дружественных СССР государств. Сотрудничество началось даже до того, как Соединённые Штаты признали Советский Союз и открыли посольство в Москве (это случилось в 1933 году), и советские учёные в 1920–1930-е годы имели доступ к международной научной информации и даже ездили в рабочие командировки в США и Европу.

Центром изучения ядерной энергии в СССР был Радиевый институт в Ленинграде, созданный в 1922 году по инициативе Владимира Вернадского. Вернадский возглавлял его до 1939-го, причём, что интересно, с 1922-го по 1926-й Вернадский был в творческой командировке в Париже, где работал, в частности, в Институте Кюри. Исследования велись в ленинградском и харьковском физтехах, в Институте химической физики в Москве и т. д., проводились даже Всесоюзные конференции АН СССР по ядерной физике. Ситуация в нашей стране была аналогична общемировой: учёные ставили эксперименты, обменивались результатами и данными. Например, расщепление ядра лития в СССР провели на базе Украинского физико-технического института (в Харькове) в октябре 1932 года – практически одновременно с британцами Кокрофтом и Уолтоном, причём независимо от них. Стоит заметить, что руководитель этого эксперимента Александр Лейпунский был арестован в 1937 году «за шпионаж» и чудом избежал лагерей – его отбило руководство АН СССР. Пятерых сотрудников института расстреляли (эти события получили название «дело УФТИ»).

А в 1940 году сотрудники УФТИ Фридрих Ланге, Владимир Шпинель и Виктор Маслов представили первый советский проект атомной бомбы. В принципе, идея была ровно та же, что и у американцев: в качестве делящегося элемента использовался обогащённый уран-235. Проект представлял собой три заявки на получение авторских свидетельств: «Об использовании урана как взрывчатого и ядовитого вещества», «Способ приготовления урановой смеси, обогащенной ураном с массовым числом 235. Многомерная центрифуга» и «Термоциркуляционная центрифуга». Но с проектом произошёл казус: заявку на получение авторского свидетельства не приняли из-за… отсутствия экспериментальных подтверждений! В общем-то история показала, что отказ был к лучшему – неизвестно, что случилось бы, имей СССР ядерную бомбу до начала войны.

Уже после войны Шпинель всё-таки сумел получить авторское свидетельство по первой заявке, «Об использовании урана как взрывчатого и ядовитого вещества». Ланге не был одним из авторов данного конкретного проекта, Маслов погиб на фронте, а само свидетельство строго засекретили сразу после выдачи, так что для Шпинеля получение этого документа оказалось лишь делом чести.

Так или иначе в 1941 году практически все работы в области ядерной физики были свёрнуты по объективным причинам. Многие учёные ушли на фронт, финансирование проектов заморозили, в общем, стране было не до исследований. Поэтому США, где атомный проект развивался в нормальном режиме, ушли далеко вперёд и, как описывалось выше, построили и первый ядерный реактор, и первую ядерную бомбу.

К мирному атому

В Советском Союзе какие-то работы, конечно, продолжались, но не в прежнем ритме. Ядерщиком номер один на тот момент можно было назвать Виталия Григорьевича Хлопина, руководителя ленинградского Радиевого института, который продолжал трудиться в эвакуации – в Казани. Но наибольший вклад в развитие советской ядерной программы в 1941–1945 годах внесли не учёные, а… шпионы. СССР имел в США весьма обширную агентурную сеть, поскольку связи между странами были тесными, в 1930-е годы американцы активно ездили к нам, а представители советской науки и искусства – в Америку. Каналы внешней разведки своевременно сообщали в ГРУ о развитии атомных оружейных технологий, а для выяснения подробностей Манхэттенского проекта была создана отдельная агентурная сеть. Семён Семёнов («Твен»), Елизавета Зарубина («Вардо»), Григорий Хейфец («Харон») и другие агенты работали на совесть: так, известно, что описание первой американской атомной бомбы оказалось в руках офицеров ГРУ через 12 дней после её появления!

11 февраля 1943 года было официально принято постановление ГКО № 2872сс, которое предписывало начать работы по созданию атомной бомбы в СССР. Но, несмотря на полную поддержку Сталина, работы затянулись и первую советскую бомбу сделали только к 1949 году. Однако прежде, как и в США, исследователям пришлось построить реактор, позволяющий получать оружейный плутоний (он же плутоний-239) в более или менее промышленных масштабах.

Руководителем проекта стал Игорь Васильевич Курчатов, «отец советской атомной бомбы». Под проект была выделена обособленная лаборатория, известная как Лаборатория № 2 АН СССР (впоследствии она выросла в Курчатовский институт). Правда, «лаборатория» – это громко сказано: на первых порах она была просто участком земли, а опыты с ядерными реакциями сотрудники проводили в армейских палатках!

Топливом для реактора служил металлический природный уран, содержащий 0,72 % урана-235. Для экспериментального проекта этого хватало, и первый советский ядерный реактор Ф-1 («физический первый») был запущен на четыре года позже американского, 25 декабря 1946 года. В нём впервые удалось получить нормальные («весовые») объёмы плутония-239, хотя основной целью были, конечно, исследования. Для Ф-1 пришлось построить отдельное здание с десятиметровой шахтой. По своей конструкции реактор напоминал «Чикагскую поленницу»: топливо, графитовые замедлители, кадмиевые стержни для контроля над реакцией. Академики предлагали и другие системы, известные в теории, но Курчатов настоял на копировании американского опыта – по крайней мере, эта технология была проверена.

В качестве учебного реактора Ф-1 работал до 2016 года (!) и считался самым старым действующим реактором в мире. Сегодня он заглушён. С 26 декабря 2016 года Ф-1 открыт для свободного посещения как музей (не поленитесь сходить: Москва, площадь Академика Курчатова, дом 1, Курчатовский институт).

Чуть раньше, в 1945 году, академик Пётр Леонидович Капица, бывший в курсе дел, подал в Первое главное управление при Совете Министров СССР, на тот момент ведавшее оружейным атомным проектом, докладную записку «О применении внутриатомной энергии в мирных целях». Капица при всей своей гениальности был человеком прямым и даже рисковым в высказываниях, и в 1946 году он попал в опалу – его сняли со всех должностей и исключили из Спецкомитета, занимавшегося ядерным проектом. Но записка появилась до этих событий и возымела действие: в проекте было выделено мирное направление, имевшее целью разработку и создание энергетической станции. Наибольший вклад в развитие этого направления на первых порах внёс всё тот же Курчатов – он активно лоббировал разработку системы, позволявшей получать электричество через использование энергии атома. Сторонником мирного атома был также президент АН СССР Сергей Вавилов, что не могло не повлиять на положительное отношение власти к проекту электростанции.

В 1946 году близ усадьбы Белкино в Калужской области была размещена сверхсекретная лаборатория «В» МВД СССР, в которой велись исследования в области строительства ядерных реакторов, причём среди работающих там специалистов числилось немало иностранцев, в том числе немцев. Лаборатория заняла часть пустующих зданий, в которых ранее располагалась школа-колония «Бодрая жизнь» знаменитого педагога-экспериментатора Станислава Шацкого. Опять же многие из этих зданий сохранились до сих пор, их можно увидеть в Обнинске на улице Шацкого, а сама лаборатория «В» в 1960 году была рассекречена и переименована в ФЭИ – Физико-энергетический институт. Курировал направление уже упоминавшийся в этой главе Александр Лейпунский.

Над реакторами работали четыре организации: лаборатории № 2 и № 3 АН СССР, лаборатория «В» и Институт физических проблем АН СССР. Учёные разработали пять типов реакторов – как опирающихся на американские идеи, так и собственной, уникальной конструкции, например «Агрегат с гелиевым охлаждением на обогащенном уране мощностью до 500 тыс. кВт».

А 16 мая 1950 года Совмином СССР было выпущено постановление о строительстве атомной энергостанции (ранее, в августе 1949 года, испытали и первую советскую атомную бомбу, но это другая история). Руководителем проекта стал Курчатов, главным конструктором реактора – Николай Антонович Доллежаль. К тому времени в СССР было уже несколько промышленных реакторов, производящих оружейный плутоний, так что опыта хватало.

Станцию начали строить в 1952 году недалеко от лаборатории «В». Годом ранее для этой цели ликвидировали колхоз Пяткино и одноимённую деревню, известную с конца XV века; хозяйства перенесли в соседние населённые пункты – Потресово, Ратманово, Анисимово и Обнинское.

В феврале 1954 году в лаборатории «В» запустили пробный реактор-стенд, это было нечто вроде репетиции перед запуском основной системы, а 26 июня 1954 года свершилось историческое событие – заработала первая в мире промышленная атомная электростанция. Реактор назывался АМ-1. Существовали две расшифровки аббревиатуры. Первая, и более точная, гласила: «атом мирный», а вторая – «атом морской» (в основу АМ-1 легли технологии, разработанные в лаборатории «В» для подлодок).

АМ-1 был уран-графитовым реактором – эту технологию хорошо обкатали и в США, и в Советском Союзе, в промышленных реакторах. Более того, она позволяла построить реактор двойного назначения, то есть параллельно получать оружейный плутоний и производить электричество. Чисто гражданские реакторы без возможности перепрофилирования под военные нужды в СССР начали строить значительно позже. К слову, лаборатория «В» предлагала другой тип реактора – на обогащенном уране с бериллиевым замедлителем и гелиевым охлаждением, но для реализации был выбран проект Института физических проблем. В качестве кодового названия реактора на стадии разработки использовалось слово… «Шарик».

Активная зона реактора состояла из шестигранных стержней высотой по 600 миллиметров, в которых были высверлены технологические каналы. В каналах располагались тепловыделяющие элементы (твэлы), передававшие тепловую энергию теплоносителю (воде). Твэл представлял собой двустенную трубку из нержавеющей стали, между стенками которой располагался уран, а по центральному каналу протекала вода первого контура. Вода в контуре находилась под давлением в 100 атмосфер и потому не вскипала, достигая температуры 300 °C. Вода во втором, изолированном контуре нагревалась от первого посредством теплообменника, испарялась и вращала турбину, подключённую к электрогенератору. С твэлами, к слову, было больше всего технических проблем: их финальную конструкцию утвердили всего за семь месяцев до пуска станции.

1 июля 1954 года о запуске было объявлено официально, на первой полосе «Правды»: «В настоящее время в Советском Союзе усилиями ученых и инженеров успешно завершены работы по проектированию и строительству первой промышленной электростанции на атомной энергии полезной мощностью 5000 киловатт. 27 июня атомная станция была пущена в эксплуатацию и дала электрический ток для промышленности и сельского хозяйства прилежащих районов».

На деле официальная дата пуска станции – это день, когда была открыта задвижка подачи пара на турбогенератор. Курчатов в тот момент, 26 июня, в 17:45, произнёс известную фразу: «С лёгким паром!», сегодня имеющую такой же легендарно-исторический статус, как гагаринское «Поехали!». 27 июня считается официальным днём запуска электростанции, так как именно в этот день первая электроэнергия из Обнинска (правда, тогда он ещё был безымянным научным посёлком) поступила в сеть Мосэнерго. Реально же реактор начали загружать топливом ещё 5 мая и критичности он достиг при загрузке всего 61 из 128 каналов – 9 мая 1954 года. То есть уже в конце весны он был полностью работоспособен. Суммарно первая загрузка реактора составила 546 килограммов металлического урана с 5 %-ным обогащением по урану-235.

Постфактум

Конечно, американцы тоже не стояли на месте. Свой первый энергетический, то есть вырабатывавший электроэнергию параллельно с производством плутония, реактор они запустили ещё в 1948 году – он назывался X-10 и размещался в городке Ок-Ридж (Теннесси). Это был первый в мире промышленный реактор длительного использования (в отличие от «Чикагской поленницы»), но предназначался он в первую очередь для производства радиоактивных изотопов, а выработка энергии на нём была лишь краткосрочным экспериментом. От энергии X-10 торжественно зажгли электрическую лампочку.

В декабре 1951 года в городе Арко (Айдахо) заработал первый американский мирный реактор EBR-1. Наряду с получением плутония-239 он уже мог вырабатывать электроэнергию, хотя и оставался сугубо экспериментальным: вся получаемая энергия расходовалась тут же, в здании лаборатории, не поступая во внешние сети. Ну и, кстати, в результате экспериментов с прокачкой теплоносителя 29 ноября 1955 года он частично расплавился, но позднее был восстановлен и в 1962 году стал первым энергетическим реактором с плутониевым топливом (в 1975 году EBR-1 его превратили в музей).

Советские учёные выиграли время за счёт того, что не делали больших экспериментальных проектов. По сути, АМ-1 был сам себе эксперимент – именно благодаря этому первую АЭС запустили в СССР раньше, чем в США. Более того, ровно по той же причине вторую АЭС тоже построили не американцы, а… англичане. 17 октября 1956 года королева Елизавета II торжественно открыла первую в стране и вторую в мире атомную электростанцию Calder Hall в Селлафилде (англичане не любят аббревиатуры). Calder Hall была значительно больше Обнинской АЭС – в Обнинске работал всего один реактор мощностью 5 МВт, а в Селлафилде – целых четыре, по 60 МВт каждый. Справедливости ради добавлю, что в Обнинске тоже сперва планировали построить три реактора, которые вращали бы одну турбину, но отказались от этой идеи из-за сложности проекта.

Наконец, в 1957 году запустили свою АЭС и американцы – неподалёку от Питтсбурга. Её реактор мощностью 60 МВт изначально разрабатывался для атомного авианосца, который в итоге так и не построили, и был чисто энергетическим, то есть не мог обогащать плутоний. Таким образом, станция Шиппингпорт стала первой в мире АЭС, имеющей исключительно мирную цель – производство электроэнергии.

Ядерная гонка – это такой же эпизод холодной войны, как гонка космическая, описанная в четвёртом разделе книги. Первой могла стать любая страна, так как на развитие технологии везде были брошены примерно равные и весьма серьёзные силы и средства. Это ещё одно свидетельство того, что в XX веке прогресс уже не мог существовать внутри государственных границ. Такие разработки, как АЭС, принадлежат всему человечеству.

P. S. В здании Обнинской АЭС сегодня располагается музей. Реактор заглушили 29 апреля 2002 года в 11:31, он будет находиться в режиме длительного сохранения под наблюдением вплоть до 2080 года (это не опечатка). Физико-энергетический институт имени А.И. Лейпунского работает по сей день и является одним из ведущих исследовательских институтов мира в области атомной энергетики.

Глава 7. Атомное плавание

Появление атомного ледокола – это прямое следствие событий, описанных в предыдущей главе: многочисленных открытий в области ядерной физики, войны и разработки ядерного оружия, создания первых ядерных реакторов и применения их в мирных целях, в частности в виде энергетических установок. Идея создать транспортное средство с ядерным источником энергии лежала на поверхности.

Естественно, у транспортного реактора было чёткое, очень узкое назначение. Он позволял добиться значительной автономности судна: оно не нуждалось бы в дозаправке в течение долгого времени. Но имелось и ограничение: транспорт должен был иметь значительные размеры – технологии того времени не позволяли создать компактный реактор, скажем для автомобиля (они и сейчас этого не позволяют, чего уж тут скрывать). В разное время появлялись проекты атомного поезда (о которых бурно писала советская пресса в 1950-е годы), атомного танка (американские проекты того же времени – TV-1, R32), атомного самолёта.

Но фантазия ограничивалась соображениями целесообразности. Поэтому, объективно говоря, единственным типом транспорта, для которого атомные установки имели смысл, были морские суда – хотя бы потому, что для работы паровой турбины нужен не только реактор (нагреватель), но и холодильник (в термодинамическом смысле этого слова), отводящий значительное количество тепла. А у кораблей и подводных лодок такой холодильник есть, причём бесплатный, – забортная вода.

США: подводная лодка

Корабли и подводные лодки нередко отправляются в многомесячные плавания без возможности захода в порт. В 1950-е годы много говорили о военных подлодках, способных пересекать океан и в течение месяцев работать в акватории противника. Поэтому в 1951 году Конгресс США санкционировал разработку и строительство подводной лодки с атомной силовой установкой. Руководителем проекта назначили адмирала Хаймана Джорджа Риковера, ныне известного как «отец атомного флота». Исследования в этом направлении велись ещё с 1948 года в Лаборатории Беттиса в пригороде Питтсбурга, но именно в 1951-м проект перешёл в активную фазу.

Для будущей лодки, которая уже получила своё название – «Наутилус», разработали первый в истории морской ядерный реактор – S1W (S – submarine, 1 – первое поколение, W – Westinghouse, название компании-разработчика). Это был водо-водяной ядерный реактор (где в качестве замедлителя нейтронов и в качестве теплоносителя использовалась обычная вода), аналогичный описанным в предыдущей главе: тепловыделяющие элементы (твэлы) нагревали находящуюся под давлением воду в первом контуре, от неё через теплообменник кипятилась вода во втором контуре, пар вращал турбину. В качестве топлива в S1W использовали уран-235. Реактор был запущен 30 марта 1953 года, начались испытания, в ходе которых имитировались условия длительного плавания.

Надо сказать, что подлодки времён Второй мировой войны в среднем могли находиться под водой не более нескольких часов – продолжительность погружения зависела от запаса кислорода и ёмкости аккумуляторных батарей, поскольку большинство подводных лодок тогда использовали дизельный двигатель для надводного плавания и электрический – для подводного. Их можно назвать ныряющими: 80 % времени подлодка находилась над водой и даже атаки нередко проводила из такого положения. А вот ядерный реактор в теории позволял находиться под водой до нескольких суток!

На «Наутилус» был установлен не S1W, а реактор второго поколения, S2W, построенный с учётом результатов испытаний, но в целом аналогичный по конструкции. 21 января 1954 года подлодка «Наутилус» (SSN-571) была спущена на воду, а 17 января 1955-го впервые вышла в море. Радисты передали на землю знаменитую радиограмму: «Под водой на ядерной энергии». Двигатель подлодки имел мощность 13 400 лошадиных сил, а реактор за месяц сжигал всего 450 граммов урана-235 – по сути, запас энергии был практически неограниченный. Длительность плавания зависела только от психологического состояния экипажа и запасов пищи. Самым знаменитым походом «Наутилуса» стало путешествие к Северному полюсу: подлодка вышла из Пёрл-Харбора 23 июля 1958 года, 1 августа погрузилась в районе мыса Барроу (Аляска) и 3 августа стала первым в истории судном, достигшим географического Северного полюса. Всплыла она через 96 часов после погружения у берегов Гренландии. Стоит заметить, что этот вояж, помимо исследовательских и соревновательных целей, преследовал и военные задачи, связанные с разрабатываемыми как раз в то время баллистическими ракетами для запуска с подводных лодок.

Сегодня «Наутилус» – это корабль-музей; лодка находится на вечной стоянке около Музея подводных вооружённых сил в городе Гротон (Коннектикут), где и была спущена на воду более 70 лет тому назад.

СССР: надводное судно

Естественно, американские разработки вызывали беспокойство в Советском Союзе. 12 сентября 1952 года, через год после указа Конгресса, появилось постановление «О проектировании и строительстве объекта 627», представляющее собой результат прямой конкурентной гонки, поскольку таинственный объект 627 был подводной лодкой с ядерной силовой установкой. Её проектировал уже знакомый нам по предыдущей главе Николай Антонович Доллежаль.

В итоге первая лодка проекта К-3, она же «Ленинский комсомол», была спущена на воду 12 сентября 1957 года и стала третьей в мире атомной субмариной (американцы к тому времени успели построить ещё одну, USS Skate). К-3 служила до 1991 года, затем была выведена из состава флота и долго ржавела в ангаре. В 2013 году по доброй русской традиции её собрались разрезать на металл, но неравнодушные моряки отвоевали артефакт, и Минобороны выделило средства на переоборудование подлодки под музей. На момент написания этой главы «Ленинский комсомол» находится на стапелях, ведутся работы по восстановлению.

Как я уже говорил, первая советская атомная подлодка оказалась третьей по счёту в мире. Но у СССР, помимо военных кораблей, было и ещё одно морское направление, для которого требовались суда, способные долго находиться вдали от цивилизации. Я говорю о северном судоходстве, и в частности о ледокольном флоте. В принципе, ледокольный флот как таковой нужен не очень большому количеству государств – только тем, что граничат с Северным Ледовитым океаном (Россия, Канада, Скандинавские страны), и ещё тем, которые имеют обширную арктическую программу (например, Франция). СССР был, конечно, ледокольной страной номер один (если вы читали первую книгу, то знаете, что ледокол как таковой изобрели в России). В первую очередь это связано с тем, что Северный морской путь, пролегающий через Северный Ледовитый океан, является кратчайшей дорогой между европейской частью СССР (или России) и Дальним Востоком и потому имеет важнейшее стратегическое и экономическое значение. А без ледоколов Севморпуть большую часть года непроходим.

Вот почему 20 ноября 1953 года, уже после смерти Сталина, было подписано постановление № 2840–1203 – о строительстве атомного надводного ледокольного судна. Разработчиком реактора стал будущий гигант советской атомной промышленности Игорь Иванович Африкантов, тогда ещё довольно молодой человек, 37 лет от роду. Он возглавлял Особое конструкторское бюро по опытным работам при Горьковском машиностроительном заводе. Главным конструктором всего корабля назначили Василия Ивановича Неганова, выдающегося специалиста по ледокольным и вообще транспортным судам. За разработку арктического ледокола «Сталин» он в 1940 году получил Сталинскую премию.

Строили быстро. Заложен «Ленин» был на Ленинградском судостроительном заводе № 194 (в прошлом – завод имени Андре Марти) 25 августа 1956 года, а спущен на воду 5 декабря 1957-го. Полтора года заняли достройка и доводка корабля, а также монтаж ядерного реактора. В декабре 1957-го предприятие, кстати, в очередной раз переименовали, так что принимал заказ завод № 194, а сдавал его уже Адмиралтейский завод. Сегодня это ГП «Адмиралтейские верфи».

Реактор, получивший наименование ОК-150, был разработан ещё до закладки корабля, весной 1955 года. Он относился к уже знакомому нам водо-водяному типу с двумя контурами и имел довольно скромные размеры: всего 186 сантиметров в диаметре, топливо было тоже проверенное: оксид урана с 5 %-ным обогащением по урану-235. Корабельная установка состояла из трёх таких реакторов с твэлами различной конструкции. Каждый реактор выдавал 90 МВт мощности, пар поступал на четыре турбогенератора, а от них уже питались электродвигатели, вращавшие винты. Всего на винты поступало около 44 000 лошадиных сил.

Конечно, как и в случае с Обнинской АЭС, над реактором трудился огромный коллектив сильных учёных. Самым опытным был академик Анатолий Петрович Александров, работавший ещё в лаборатории № 2 АН СССР с самого её основания в качестве заместителя Курчатова, а затем принявший руководство Институтом проблем физики после отстранения опального Петра Капицы.

6 августа 1959 года реактор был запущен, 12 сентября атомоход официально сдан в эксплуатацию, 5 декабря – передан Мурманскому морскому пароходству ММФ СССР. На тот момент это было первое в истории надводное судно с атомной энергоустановкой, первое в мире атомное судно гражданского назначения и, к слову, самый мощный в истории ледокол.

«Ленин» сразу стал незаменим, а опытная эксплуатация незаметно перетекла в регулярную. Первым капитаном судна был назначен Павел Пономарёв, ранее работавший капитаном на легендарных «Ермаке» и «Красине». «Ленин» провёл навигацию 1960/61 года, затем по состоянию здоровья Пономарёв ушёл в отставку, а капитаном стал молодой, подающий надежды Борис Соколов, ранее работавший дублёром капитана. За шесть сезонов навигации «Ленин» провёл через льды 457 судов, пройдя более 115 000 километров, а также многократно принимал участие в различных научных исследованиях. В частности, в октябре 1961 года он доставил на место дрейфующую станцию «Северный полюс-10», с его борта устанавливали метеостанции и брали пробы.

В 1967 году весь реакторный отсек судна был обновлён: три уже устаревших ОК-150 заменили двумя более совершенными и надёжными реакторами ОК-900 без изменения в основных показателях судна. Операция по замене была сама по себе подвигом науки и техники: ледокол отбуксировали в район захоронения (залив Цивольки неподалёку от Новой Земли), там дистанционно разрезали переборки с помощью кумулятивных зарядов и выгрузили отсек массой 3700 тонн! По сути, из корабля «выгрызли» кусок днища и бортов с реактором и затопили прямо на месте. Затем ледокол, лишённый центрального отсека, на малой скорости отбуксировали обратно в Мурманск, где начали монтаж нового реактора и восстановление корпуса. Аналогов этой операции на тот момент в мире не было.

Ледокол «Ленин» сегодня стоит в Мурманске – его вывели из эксплуатации в 1989 году; Борис Соколов оставался его капитаном до 2001 года. К 2005 году завершилась реставрация, и «Ленин» открыл двери для всех желающих в качестве корабля-музея.

А что же в мире?

«Ленин» был удачным для первого подобного опыта судном и потому дал начало целому флоту советских атомных ледоколов. За ним последовали «Арктика», «Сибирь», «Россия» и др. «Арктика» в 1977 году стала первым в истории надводным судном, достигшим Северного полюса, а в 1991 году Севморпуть был открыт для международной навигации, и ледоколы стали обслуживать не только российский флот, но и иностранные суда.

За рубежом атомных ледоколов никогда не строили. Это связано с отсутствием необходимости: больше ни у кого нет Севморпути как единственной водной дороги между двумя частями страны. В Канаде водные пути, доступные для больших судов, пролегают южнее, в крайнем случае приходится огибать материк через Панамский канал. Помимо 11 советских и российских атомных ледоколов (считая «Севморпуть», не ледокол, но судно ледового класса), было три попытки построить гражданские атомные суда: американская Savannah (1962), немецкий Otto Hahn (1968) и японский Mitsu (1970). Все они оказались экономически нецелесообразными.

Тем не менее атомный флот строится в разных странах, причём очень активно – я говорю о военных кораблях. Первым американским надводным кораблём с атомным реактором стал крейсер «Лонг-Бич», спущенный на воду 14 июля 1959 года, на полтора года позже «Ленина». Всего США построили 9 крейсеров, 12 авианосцев (последний, «Джеральд Р. Форд», приняли в состав флота в 2017 году) и 8 эскадренных миноносцев на атомной тяге. Один атомный корабль есть у Франции – авианосец «Шарль де Голль» (спущен на воду в 1994 году). Интересно, что по статистике в 1990 году в мире было больше корабельных ядерных реакторов, чем реакторов АЭС – в первую очередь этот казус произошёл из-за развития американского и советского подводного атомного флота.

Но подлодки подлодками, а мы-то за мирный атом, не так ли?

Глава 8. Раньше «Конкорда»

На деле «Конкорд» был разрекламирован так широко, что даже в доперестроечное время кое-где в нашей прессе встречалось словосочетание «Советский “Конкорд”» (так называли туполевскую машину). Сейчас такое сравнение встречается ещё чаще – один самолёт противопоставляется другому, как будто они были конкурентами или соревновались на время прохождения какой-то дистанции. Нет, конечно. Просто примерно в одно время появились две в равной мере схожие и различающиеся машины, и судьба обеих была незавидна, а других попыток сделать пассажирский сверхзвуковой самолёт никто не предпринимал. Естественно, напрашивается сравнение. Тем более что созданы эти два самолёта были идеологически противоборствующими государствами. Разработка велась практически одновременно, и Ту-144 обогнал француза по дате первого полёта всего лишь на четыре месяца. Но этого хватило, чтобы стать первым.

Небольшая предыстория

14 октября 1947 года испытатель Чарльз Элвуд Йегер на экспериментальном самолёте Bell X-1, который он в честь жены назвал «Гламурная Гленнис», разогнался до скорости 1100 километров в час, впервые в истории преодолев звуковой барьер. Так началась эра сверхзвуковой авиации.

Сразу после этого стартовала активная разработка серийных истребителей, способных летать на сверхзвуковых скоростях. Первым стал американский Douglas F4D Skyray (1951), затем шведский Saab 32 Lansen (1952), затем советский МиГ-19 и т. д. – в общем, очень скоро стало понятно, что роль истребителя может выполнять только самолёт, способный преодолеть звуковой барьер.

Естественно, появлялись машины и других типов. Опытные, разведчики, стратегические бомбардировщики (это уже позже, к концу пятидесятых). О том, что летать на сверхзвуковой скорости может гражданский самолёт, речи первое время не шло.

Но в 1953 году британский инженер Арнольд Холл, директор Королевского авиационного института (RAE), предложил своему коллеге Мориену Морану организовать специальную исследовательскую группу для изучения перспектив этого направления. В феврале 1954 года группа собралась впервые и ввела в обращение термин supersonic transport («сверхзвуковой транспорт», SST) для обозначения сверхзвуковых машин гражданского назначения. Основные дискуссии касались формы крыла. Гражданские машины были явно больше и тяжелее юрких истребителей, и на сверхзвуковых скоростях крылья той формы, что использовалась в военной авиации, попросту не работали. Осенью 1956 года исследования получили поддержку Министерства снабжения, группа превратилась в комитет и стала называться STAC (Supersonic Transport Advisory Committee), а разработка сверхзвукового гражданского лайнера стала правительственной задачей.

Узнав о британских исследованиях, взялись за работу и конкуренты. В США группа SST была организована при корпорации Boeing, а во Франции под такой проект сформировали новую правительственную компанию Sud Aviation.

Практически синхронно все три группы представили свои проекты сверхзвуковых гражданских авиалайнеров. У британцев это был Bristol Type 223, у французов – Sud Aviation Super-Caravelle, у американцев – Boeing 2707. Все три имели схожую форму крыла, поскольку она единственная подходила для сверхзвукового самолёта очень больших размеров. Эта форма нам хорошо знакома, поскольку мы видели её и у «Конкорда», и у Ту-144: треугольник с постепенно меняющимся углом стреловидности.

Тем временем 21 августа 1961 года обычный реактивный пассажирский самолёт Douglas DC-8 в контролируемом пике преодолел звуковой барьер и в течение 16 секунд летел на сверхзвуковой скорости – этот полёт проводился в испытательных целях. Трюк – проделанный, правда, единожды – доказал, что сверхзвуковой пассажирский полёт возможен.

А 29 ноября 1962 года произошло знаковое событие: британский министр авиации Джулиан Эмери и французский посол Жоффре де Курсель подписали соглашение о совместной разработке и строительстве сверхзвукового лайнера – усилиями STAC и Sud Aviation, используя наработки обеих групп. Именно это сотрудничество привело в итоге к появлению «Конкорда».

Обратите внимание, об аналогичном советском проекте пока не было сказано ни слова.

А что в СССР?

А в СССР до подписания договора между Францией и Великобританией речи о сверхзвуковой гражданской авиации не шло. У страны и без того хватало проблем. Тем более что Европа и США имели стимул для разработки подобной машины: они нуждались в быстром межконтинентальном сообщении, да к тому же это была возможность неплохо заработать. В СССР же плотность гражданских рейсов была несоизмеримо меньше, чем за рубежом, а огромные просторы страны граждане обычно пересекали на поезде.

По легенде, о соглашении между французами и англичанами доложили Никите Хрущёву, и он потребовал создать советский сверхзвуковой самолёт, причём раньше конкурентов. И чтобы летал быстрее. На самом деле сложно разобраться, кто стал инициатором советского проекта, но в том, что стимулом послужило англо-французское соглашение, сомнений нет. 16 июля 1963 года вышло постановление Совета Министров СССР о создании сверхзвукового лайнера, способного идти на крейсерской скорости до 2700 километров в час и иметь практическую дальность полёта до 4500 километров с 80 пассажирами на борту. Разработку поручили самому прогрессивному в стране конструкторскому бюро под руководством Алексея Андреевича Туполева.

Работа велась сумасшедшими темпами. У европейцев (и, к слову, у американцев) была фора в несколько лет, они располагали множеством уже произведённых расчётов. Советские инженеры имели основательный опыт военного реактивного самолётостроения, но с гражданскими сверхзвуковыми машинами столкнулись впервые.

В результате было применено довольно много нетиповых решений, которые однозначно исключают обвинения в плагиате (в литературе можно встретить утверждения, что Ту-144 срисован с «Конкорда»). На деле похожи у них только очертания – но не будем забывать, что точно такую же форму имели все без исключения проекты гражданских сверхзвуковых машин того времени. По сути, это была единственно возможная форма.

Например, в конструкции Ту-144 имелось переднее горизонтальное оперение, улучшавшее управляемость на малых скоростях (на крейсерской скорости оно убиралось). А топливо во время полёта перекачивалось из основных баков в специальный центрирующий бак для изменения балансировки самолёта при смещении центра давления. Короче говоря, отличий было много.

Очень круто по тем временам выглядела бортовая электроника. Большинство процедур были автоматизированы, в том числе заход на посадку: пилоты имели нечто вроде навигатора, который показывал местоположение самолёта относительно точки отправления, а при взлёте и посадке – ещё более точно – относительно полосы.

При этом Ту-144 был больше конкурента. Он мог перевозить до 150 пассажиров, а «Конкорд» – 128, имел максимальную скорость 2500 против 2330 километров в час (и крейсерскую 2300 против 2150), да и размахом крыла превосходил европейца. Но все эти «выше, больше, быстрее» впоследствии аукнулись. Ту-144 погубило то, что он разрабатывался не по необходимости, а потому, что партия сказала: «Надо».

Взлёт и падение

Ту-144 впервые поднялся в воздух 31 декабря 1968 года под управлением пилота-испытателя Эдуарда Еляна. Спустя полгода, 5 июня 1969 года, он стал первым в мире пассажирским авиалайнером, превысившим скорость звука. «Конкорд» же впервые оторвался от взлётной полосы 2 марта 1969 года.

Только вот за срочность нам пришлось заплатить. В конструкции Ту-144 было множество мелких недоработок. Например, крыло делалось из крупных листов металла, что увеличивало напряжения, а если бы вдруг на нём возникла трещина, то она распространилась бы гораздо дальше. Также у машины постоянно случались неполадки в электронике. Но это были мелочи по сравнению с основной проблемой – двигателями.

Их разрабатывали на Куйбышевском моторном заводе в такой же спешке, как и остальные системы самолёта. Двигатели НК-144 оказались чудовищно прожорливыми, они потребляли 38 тонн топлива в час против 20 тонн у англо-французских Rolls-Royce / Snecma Olympus 593. В результате с максимальной нагрузкой Ту-144 мог пролететь всего 3000 километров (изначально планировалось 6500) – в два с лишним раза меньше, чем конкурент. Рейс Москва – Хабаровск протяжённостью 6250 километров отменялся, не говоря уже о более дальних, таких как рассматривавшийся Париж – Новосибирск – Токио. Самым протяжённым маршрутом, на который оказался способен доработанный Ту-144, стал Москва – Алма-Ата (3250 километров), но и он выполнялся на пределе возможностей самолёта.

Кроме того, запустить Ту-144 в эксплуатацию мешали ещё две сложности. Первая заключалась в аэропортах: советские аэропорты технически не могли принимать такой самолёт. Если, например, Ту-144 почему-то не садился в Алма-Ате, тогда ему надо было лететь в Ташкент, а если и в Ташкенте были проблемы с посадкой, оставалось только падать. Поэтому каждый рейс был сплошным стрессом для пилотов.

Кроме того, ещё задолго до запуска машины в эксплуатацию, 3 июня 1973 года, произошла катастрофа, чуть не поставившая крест на всём проекте. Модифицированный Ту-144С, сделанный на Воронежском авиационном заводе, отправили на знаменитый авиасалон в Ле-Бурже под Парижем. На второй день салона во время показательного полёта самолёт разбился. Авария была не просто страшной, но ещё и позорной: Ту-144 показывал свои возможности сразу после «Конкорда», чьё выступление прошло успешно. Да и упал самолёт не в поле, а на городок Гуссенвиль в 6,5 километра от аэродрома, погибли восемь человек на земле и шестеро пилотов. После расследования причин катастрофы осталось множество вопросов. Официально вину возложили на экипаж, но есть ряд альтернативных мнений, в том числе предполагающих разрушение основного крыла из-за неверно рассчитанных нагрузок.

Из-за катастрофы пришлось отложить регулярные пассажирские перевозки. Поэтому 21 января 1976 года «Конкорд» отправился в свой первый коммерческий рейс, а Ту-144 всё ещё проходил лётные испытания, правда уже на рабочих дистанциях, в качестве почтового перевозчика между Москвой и Алма-Атой. Наконец 1 ноября 1977 года он отправился в первый пассажирский рейс.

И тут проявились факторы, помимо уже упомянутого отсутствия инфраструктуры, которые «добили» великую в каком-то смысле машину. Дело в том, что существование «Конкорда» было коммерчески оправданно. Билеты стоили дорого, но богатые европейцы и американцы охотно платили за то, чтобы побыстрее перелететь с одного континента на другой. Ту-144 вообще не имел клиентской базы – ни среди потенциальных покупателей машины, ни среди простых пассажиров. Билет стоил 68 рублей – больше половины средней зарплаты, богатых людей в СССР официально не было, и один рейс в неделю выполнялся при количестве пассажиров не более 80 человек.

Стоит упомянуть и ещё один фактор. Чтобы Ту-144 хоть как-то окупался, конструкторы спешно искали замену прожорливым двигателям НК-144. В качестве альтернативы рассматривались газотурбинные РД-36-51А, разработанные в ОКБ-36. Их впервые поставили на модификацию Ту-144Д («дальний») в 1974 году, а 23 мая 1978 года произошла вторая авария. В самолёте разрушился топливопровод, загорелось топливо в третьем двигателе, и Эдуард Елян сумел экстренно посадить горящий самолёт «на брюхо». Пятеро испытателей – два пилота и три инженера – успели выбраться из кабины, а ещё два бортинженера погибли, оказавшись зажатыми под креслами. 1 июня 1978 года пассажирские перевозки на Ту-144 были спешно приостановлены до выяснения причин аварии.

Ту-144С, работавшие на маршрутах, решили отправить в музеи или на слом, а в эксплуатацию запустить уже доработанные «дальнобои» Ту-144Д. Но 31 августа 1980 года произошла ещё одна авария: в самолёте отказал двигатель № 3 и одновременно заглох двигатель № 4. Пилоту удалось посадить машину в экстренном порядке, но уже стало понятно, что с РД-36-51А что-то не так.

В результате после долгих расследований, обсуждений и испытаний в 1983 году было решено не возвращать Ту-144 на воздушные трассы, а использовать в качестве летающих лабораторий. Суммарно за время эксплуатации самолёт совершил 102 перелёта, из них 55 – пассажирских.

Финал истории

Хотя Ту-144 и стал первым сверхзвуковым пассажирским лайнером, поднявшимся в воздух, тем не менее работал он на пассажирских линиях недолго, меньше года. «Конкорд» же продержался в эксплуатации почти 30 лет – последний полёт он совершил 24 октября 2003 года. За всё время с самолётами этого типа случились два авиапроисшествия (в 1989 и 1992 годах разрушились внешние элементы на сверхзвуковой скорости, в обоих случаях посадка прошла в штатном режиме), и ещё была знаменитая катастрофа 2000 года, которая унесла 113 жизней и привела в итоге к окончанию эксплуатации «Конкорда». Самолёту, двигатель которого загорелся на взлётной полосе в Париже, было 27 лет.

Последний рейс летающая лаборатория на базе Ту-144 совершила 26 июня 1999 года. Из 20 построенных самолётов сохранилось 8, в основном в довольно потрёпанном состоянии. Единственный качественно отреставрированный экземпляр – это борт № 77112, который экспонируется в Музее техники в немецком Зинсхайме. Два Ту-144 погибли в авиакатастрофах, остальные в разное время были разрезаны на металл. Для сравнения: из 20 построенных «Конкордов» (да, количество машин тоже совпадает) сохранилось 18 – все они сейчас находятся в различных музеях Франции, Великобритании и США, в основном отлично отреставрированы, их салоны открыты для посещения. Один «Конкорд», как уже говорилось, разбился, и один был разобран на запчасти в 1994-м.

Осталось рассказать две вещи. Во-первых, и об этом слышали многие, «Конкорд» тоже чаще всего работал в убыток. Самолётом, который сделал «Конкорд» коммерческой неудачей, стал Boeing 747, более медленный, но значительно менее дорогой и в производстве, и в эксплуатации. «Конкорд» остался уделом толстосумов и летал не так часто, чтобы себя окупать.

Во-вторых, остаётся вопрос: а что же американцы? В 1969 году, после долгих проволочек, они начали строить несколько Boeing 2707 и даже получили предварительные заказы от ряда авиалиний. Но в 1971 году финансирование проекта прекратили, поскольку началась эксплуатация уже упоминавшегося Boeing 747 и стало понятно, что сверхзвуковой пассажирский самолёт просто не нужен. Американцы умеют считать деньги. В то же время свернули свои проекты и другие американские компании, работавшие над SST, – в результате Convair Model 58–9, Lockheed L-2000 и Douglas 2229 так и не появились на свет.

В 1970-е годы КБ Туполева начало было предварительные работы над самолётом второго поколения Ту-244, но дальше макетов дело не пошло. В 2000-х мелькал проект самолёта бизнес-авиации Ту-444, но и он не был претворён в жизнь.

Жалко, конечно, что всё так закончилось, но давайте признаем: сверхзвуковой пассажирский лайнер миру попросту не нужен – при всём уважении к его создателям.

Часть II. Наука

В книге «Изобретено в России» я подробно объяснял, почему не стал касаться науки и ограничился именно изобретательским делом. А вот во второй книге без науки обойтись невозможно: в XX веке она настолько тесно сплелась с изобретательством, что разграничить их не проще, чем разделить сиамских близнецов.

Физические опыты XVIII века можно было делать в простой, по сегодняшним меркам, лаборатории с применением элементарных приборов, чаще всего изготовлявшихся самими учёными или ремесленниками по их заказу. Но уже в XIX веке материальная база науки стала сложнее, а XX век поднял планку ещё выше.

Сегодня научные открытия совершают не гении-одиночки, а группы исследователей, которые работают в больших лабораториях и пользуются дорогостоящим оборудованием. И делают они это не случайно, а в результате многолетней работы и расчётов – по сути, в XX и XXI веке учёный знает, какое открытие он хочет совершить, и медленно к нему движется.

Как раз здесь в науку тесно вплетается изобретательство. Современные приборы для научных изысканий не сделаешь своими руками. Это чаще всего сложнейшие устройства, которые требуют труда множества инженеров и технологов, а затем серийного или мелкосерийного производства или даже строительства.

Ускорители элементарных частиц, магнитные ловушки для плазмы, мазеры и лазеры, вычислительные машины – всё это изобретения, широко используемые в научных изысканиях. Многие из них (но не все) были разработаны специально для нужд науки. Именно о таких изобретениях я сейчас расскажу.

В принципе, тут всё прозрачно, кроме одной вещи. В первоначальном плане книги этот раздел включал в себя главу об ионизаторах воздуха и о работе Александра Чижевского. Подробнее изучив вопрос, я пришёл к выводу, что ионизация воздуха в гигиенических целях – процедура более чем сомнительной научности. Исследования показывают, что влияние ионизированного воздуха на здоровье человека или отсутствует вовсе, или сравнимо с эффектом плацебо. Так что люстру Чижевского я из книги всё-таки исключил.

Добро пожаловать в научное изобретательство!

Глава 9. История рафанобрассики

Гибриды, то есть организмы, полученные скрещиванием различных видов, известны давно – хотя бы потому, что межвидовые отношения широко распространены в дикой природе. Например, самые ранние останки «волкособов», то есть гибридов волков и одомашненных собак, найденные в Северной Америке, насчитывают до 10 000 лет. Мифология самых разных культур пестрит различными межвидовыми гибридами – это и кентавр, и Минотавр, и гиппокампус, и сфинкс.

Робкие попытки описать наследственность и классифицировать её признаки учёные и философы – греческие, арабские, индийские – делали и в Античности, и в Средневековье. Но серьёзные научные исследования в области гибридизации в животном и растительном мире начались в первой половине XVIII века. Опыты с гибридизацией растений проводили Карл Линней, Йозеф Готлиб Кёльрёйтер, Карл Фридрих фон Гертнер и др. Кёльрёйтер с 1759 года вплоть до смерти в 1806 году провёл более 500 экспериментов со 138 видами растений и опубликовал четыре крупнейшие работы XVIII века по гибридизации. Именно он в 1763 году описал главную проблему растительных гибридов – их стерильность. Ту самую проблему, которую в 1924 году решил Георгий Дмитриевич Карпеченко.

Краткое введение в мейоз и конъюгацию

Для того чтобы рассказать об открытии Карпеченко и показать значимость его работы, я должен сперва сделать очень краткий обзор генетических тонкостей половой жизни растений (и отчасти всех живых организмов).

В первую очередь я говорю об эукариотических организмах, то есть о тех, клетки которых содержат ядра. В ядре каждой клетки находятся хромосомы – компактно упакованные с помощью специальных белков комплексы нуклеиновых кислот, содержащие наследственную информацию. Основа каждой хромосомы – это, собственно, та самая длинная спиралевидная молекула ДНК, которую так любят изображать на псевдобиологических экранных заставках. Полный набор хромосом, содержащихся в одной клетке, называется кариотипом.

Например, нормальный кариотип мужчины Homo sapiens записывается как 46, XY, а женщины – 46, XX. Это означает, что у человека в соматических (не половых) клетках по 46 (23 пары) хромосом, и из них 44 – одинаковые (аутосомы). Оставшиеся две хромосомы – это как раз пары XY и XX, которыми отличаются разнополые представители одного вида. У женщин хромосомы этой пары одинаковы (X и X), а у мужчин две оставшиеся хромосомы – непарные (X и Y). Половые клетки (гаметы) имеют одинарный (гаплоидный) набор хромосом, то есть у человека это 22+X или 22+Y. У женщин, как нетрудно догадаться, может образоваться только гамета с 22+X, а вот у мужчин – и та и другая с равной степенью вероятности. Соответственно, при слиянии сперматозоида с 22+X и яйцеклетки получается набор 44+XX (девочка), а при слиянии сперматозоида с 22+Y и яйцеклетки – 44+XY (мальчик). Если кариотип каким-то образом нарушается, то это приводит к появлению генетических заболеваний: синдрома Дауна, синдрома кошачьего крика, синдрома Патау и т. д.

Количество пар хромосом у разных видов разное. У людей, как мы уже выяснили, 23 пары. У орангутанов – 24 пары, у кошек – 19 пар, у коз – 30 пар, у индеек – 40 пар, а у мух-дрозофил всего 4 пары. Очевидно, что от количества хромосом общий уровень организации животного не зависит. У растений ситуация похожая: например, кариотип риса – 12 пар, редиса – 9 пар и т. д.

От школьного курса можно сразу перейти к гибридам. Половое размножение живых существ начинается с мейоза, при котором из одной диплоидной (с двойным набором хромосом) зародышевой клетки образуются четыре гаплоидные (с одинарным набором хромосом). Именно в процессе мейоза из 44+XY получаются наборы 22+X и 22+Y. Мейоз имеет сложную многофазную структуру, и одной из первых его стадий является слияние свободно плавающих в ядре одинаковых хромосом в те самые пары (каковых у человека 23), называемое конъюгацией.

У многоклеточных организмов мейоз является частью более сложного процесса – гаметогенеза, в ходе которого формируются специализированные половые клетки (гаметы), содержащие в себе одинарные наборы хромосом. При оплодотворении мужские и женские гаметы сливаются, образуя клетку с двойным набором хромосом.

Если оба партнёра относятся к одному виду, то после оплодотворения начинает развиваться особь того же вида, с тем же количеством хромосом – в общем, цикл повторяется. Если же партнёры относятся к разным видам, гибрид получает свойства, отличные от свойств родителей. В частности, в ядрах его клеток содержатся хромосомы разных видов. И когда гибрид пытается размножиться, эти хромосомы не могут конъюгировать! Они попросту не сливаются в пары в первой стадии мейоза, и все дальнейшие процессы не запускаются, в результате гибрид оказывается неспособным к размножению, то есть стерильным.

Кёльрёйтер и его современники всего этого знать не могли – в их времена попросту не существовало генетики. Они бились над решением вопроса, но им не хватало научной базы. Тем более что описанная схема – это лишь один из факторов так называемой биологической изоляции, препятствующей межвидовому скрещиванию. Помимо стерильности, такими факторами нередко оказываются нежизнеспособность первого же поколения гибридов, их вырождение, у растений-гибридов пыльники могут не открываться, а пыльца – не прорастать на рыльцах цветков другого растения. В общем, природа умеет защищаться от межвидовых связей.

Все гибриды, полученные Кёльрёйтером (я говорю о растительных гибридах), демонстрировали стерильность мужских особей. Гораздо позже, в 1922 году, британский биолог Джон Бёрдон Сандерсон Холдейн опубликовал знаменитую работу «Соотношение полов и стерильность одного пола у гибридных животных». В ней он сформулировал закон, ныне известный как «правило Холдейна»: «Если в потомстве межвидовых гибридов один из полов встречается реже, полностью отсутствует или стерилен, то этот пол является обычно гетерогаметным». Иначе говоря: чаще всего стерильны самцы гибридов. Правило имеет немало исключений, но в целом сохраняет своё значение и по сей день.

«Настоящая» генетика началась с великого австрийского биолога Грегора Иоганна Менделя, в середине XIX века сформулировавшего первые принципы передачи наследственных признаков. Самый знаменитый его доклад, который считается краеугольным камнем современной генетики, назывался «Опыты над растительными гибридами» и был прочитан в начале 1865 года перед Брюннским обществом естествоиспытателей. Новая наука развивалась, в начале XX века стала называться собственно «генетикой», потом открыли ДНК, разобрались в структуре хромосом – но проблема стерильности межвидовых гибридов-растений оставалась непреодолимой. Какие бы прекрасные свойства ни имел гибрид, получить следующее его поколение, имеющее те же свойства, не получалось.

Искусство размножения

Растения способны к вегетативному размножению – укорениться может и отломанная от родительской особи веточка. Этот процесс основан не на половом размножении, а на регенерации целого растения из его фрагмента, в результате которой появляются клоны – генетически однородные особи. Но у вегетативного размножения есть и ряд недостатков. В частности, оно препятствует генетическому разнообразию видов, что может привести в дальней перспективе к снижению урожайности. А ещё дочерние растения генетически идентичны родительским и, соответственно, восприимчивы к тем же патогенным вирусам, бактериям и грибам – это может привести к гибели целых культур. Вот почему нужен был способ добиться фертильности гибридов – восстановить нарушенный мейоз. Тут-то в нашей истории и появляется Георгий Дмитриевич Карпеченко.

Он родился в 1899 году в городе Вельске, под Вологдой, окончил гимназию, учился в Пермском университете, а затем в Московской сельхозакадемии – знаменитой Тимирязевке (правда, в честь Климента Тимирязева её назвали позже, в 1923-м). В академии работали блестящие преподаватели; в частности, научным руководителем Карпеченко был знаменитый селекционер Сергей Жегалов, автор первого русскоязычного учебника по предмету – книги «Введение в селекцию сельскохозяйственных растений». Кстати, я живу в двух шагах от Тимирязевского парка и, гуляя там с женой, люблю заходить в небольшой тихий уголок среди деревьев, где похоронены великие селекционеры, ботаники, биологи – сотрудники Тимирязевки. Там лежит и Жегалов с семьёй, и не найти лучшего места для упокоения человека, всю жизнь отдавшего растениям.

Но вернёмся к Георгию Карпеченко. Он окончил академию в 1922 году и остался работать на кафедре селекции растений «для подготовки к учено-учебной деятельности» (читай – в аспирантуре). Именно там в 1924 году, в возрасте 25 лет, он сделал своё самое значительное открытие или, можно сказать, изобретение. Карпеченко работал с гибридом посевной редьки (Raphanus sativus) и огородной капусты (Brassica oleracea). Оба этих вида относятся к семейству капустных, но к разным родам (соответственно капусты и редьки), то есть в данном случае гибридизация была даже не межвидовой, а межродовой. Итоговый гибрид носил название «рафанобрассика» (Brassicoraphanus), полученное слиянием латинских наименований родительских видов.

Естественно, рафанобрассика имела тот же недостаток, что и прочие гибриды. Она была стерильной из-за нарушения мейоза: хромосомы капусты и редьки не вступали в конъюгацию. Но Карпеченко нашёл оригинальное решение проблемы.

Как я уже говорил, клетка с одинарным хромосомным набором (у человека это, например, 22+X) называется гаплоидной. Клетка с двойным набором (например, 44+XX) – диплоидной. Но у человека других вариантов быть и не должно. Если нарушается плоидность, то есть число одинаковых наборов хромосом в клетке, то возникают различные генетические заболевания. Но у других видов – чаще у растений, но также у и некоторых животных, скажем у нематод или аскарид, которым не свойственно хромосомное определение пола, – нормальным явлением считается полиплоидия, то есть ситуация, когда в клетке содержится не одинарный или двойной, а тройной, четверной и т. д. набор хромосом.

Полиплоидию, надо сказать, тоже открыл российский учёный – ботаник-цитолог Иван Иванович Герасимов. Исследуя влияние температуры на клетки зелёной водоросли спирогиры, он обнаружил, что при нагревании в ней образуются клетки с двумя ядрами, которые затем успешно делятся, и в результате образуются новые клетки – с одним ядром и четверным набором хромосом. Впоследствии полиплоидия была разделена на две разновидности: аутополиплоидию, когда в одной клетке мультиплицируется один и тот же геном, и аллополиплоидию, когда в одной клетке сосуществует два разных генома.

Собственно, именно аллополиплоидия и стала решением проблемы стерильности. Изначально и у редьки, и у капусты по девять пар хромосом (в редьке – RR, в капусте – BB). Межвидовой гибрид RB, с которым изначально работал Карпеченко, также имел 18 хромосом, но девять из них были от редьки, а другие девять – от капусты, и они не могли конъюгировать между собой. Соответственно, мейоз нарушался и гибрид оставался стерильным.

Карпеченко обработал некоторые проростки гибрида колхицином – достаточно простым алкалоидом, широко применяемым ныне в сельском хозяйстве в качестве мутагена для получения новых сортов и в качестве медицинского средства при некоторых заболеваниях. Одно из свойств колхицина – способность разрушать микротрубочки веретена деления, специфической вспомогательной структуры, образующейся при делении клетки. Результатом обработки стало получение гибридов, которые имели удвоенный набор хромосом – не RB, а RRBB. Соответственно, при дальнейшем половом размножении хромосомы R конъюгировали со «своими» же R дублирующего набора, а B – с аналогичными B. Свойства гибрида от этого не изменялись, но мейоз становился возможным, а гибрид с 36 хромосомами, складывающимися в 18 пар, – фертильным.

Забавно, что стабильная и фертильная Raphanobrassica оказалась совершенно бесполезной в практическом плане. От капусты она получила корни, а от редьки – ботву (исследователь рассчитывал, что будет наоборот). Тем не менее первый в истории фертильный растительный гибрид имел огромное научное значение. По сути, Георгий Карпеченко впервые в истории создал абсолютно новый рукотворный вид, способный к половому размножению.

Взлёт и падение Георгия Карпеченко

Следующие несколько лет стали для Карпеченко золотыми. В 1925 году его пригласил к себе во Всесоюзный институт растениеводства сам Николай Вавилов, и Карпеченко организовал там и возглавил лабораторию генетики. Его работы были востребованы в Советском Союзе и за границей – в том же 1925-м он отправился в длительную зарубежную командировку и посетил ряд ведущих генетических лабораторий мира: в Великобритании, Финляндии, Швеции, Норвегии, Дании, Франции, Австрии. В 1927 году он триумфально выступил с докладом о своих работах с рафанобрассикой на Пятом Международном генетическом конгрессе в Берлине. Между прочим, Международные генетические конгрессы (IGC) проводятся каждые пять лет до сих пор; СССР принимал это крупнейшее мероприятие отрасли в 1978 году, а последний на момент написания книги конгресс 2018 года прошёл в Бразилии. Берлинский съезд 1927 года собрал более 900 делегатов, и советские генетики не просто выглядели на нём достойно, но находились в числе лидеров.

Лаборатория Карпеченко вела многочисленные исследования и активно сотрудничала с другими лабораториями мира – метод, разработанный Георгием Дмитриевичем, был взят иностранными коллегами на вооружение ещё в 1926 году, после первого его путешествия в Европу. К слову, у Карпеченко в лаборатории генетики работала и супруга Вавилова – Елена Барулина, специализировавшаяся на чечевице.

1929-й был, видимо, самым продуктивным и спокойным годом для всей советской генетики. Карпеченко стажировался в США, где работал в Пасадене (Калифорния) с несколькими другими советскими генетиками. Особенно он сдружился с Феодосием Добржанским, преподавателем ЛГУ, находившимся там же в рамках программы научного обмена между двумя странами. Добржанский так и не вернулся в СССР – ему повезло в том, что на момент, когда советское правительство резко охладело к генетике, он всё ещё был в США и понял, что возвращение чревато неприятностями. А вот Карпеченко вернулся.

Дальнейшие события хорошо известны тем, кто изучал историю науки. С 1928 года популярность и вес в советском научном сообществе начал набирать «выходец из народа», агроном-самородок Трофим Денисович Лысенко, адепт лженаучного направления мичуринской агробиологии². Для краткой характеристики этой «науки» достаточно сказать, что её сторонники отрицали роль ДНК в наследственности, отрицали применение математики в биологических работах, утверждали, что изменение внешних условий может изменить организм на уровне наследственности, и т. д. Возникло противостояние между генетиками и сторонниками мичуринской агробиологии, и, к сожалению, Сталину, человеку без образования и понимания вопроса, больше понравились громкие лозунги и обещания Лысенко, а не сложные научные объяснения Вавилова.

Далее началась знаменитая «лысенковщина» – политическая кампания по преследованию генетиков. Множество талантливейших исследователей погибли в лагерях. По сути, не было ни одного генетика, которого бы не арестовывали и как минимум не допрашивали по подозрению в «шпионаже», «протаскиванию враждебных теорий» и т. д. Были расстреляны сильнейшие генетики – Израиль Агол, Соломон Левит и пр., а сам Николай Вавилов умер в тюрьме 26 января 1943 года.

Георгия Дмитриевича Карпеченко арестовали 15 февраля 1941 года. Он успел сказать жене всего несколько слов: «Галя, позаботься, чтоб Валя поступила в университет…» (имея в виду их шестилетнюю дочь). Первоначально ему предъявили обвинение в «шпионско-вредительской деятельности», затем добавили борьбу против «передовых методов научно-исследовательской работы и ценнейших достижений академика Лысенко по получению высоких урожаев».

Карпеченко расстреляли на полигоне «Коммунарка» 28 июля 1941 года. Жене о смерти мужа сообщили лишь в 1955 году, а истинную причину смерти (расстрел), как и точную дату гибели учёного, рассекретили и вовсе в 1991-м.

Эти репрессии отбросили советскую генетику, на тот момент одну из сильнейших в мире, на десятилетия назад. Нет, кафедры и лаборатории генетики остались и работавшие там учёные продолжали дебаты и борьбу против лысенковщины, но в целом эта наука была обезглавлена. Её возрождение началось только во времена хрущёвской оттепели, и стране пришлось нагонять упущенное.

Но всё-таки стоит помнить, что технология, открытая и опробованная в 1924 году именно советским учёным, дала мировой генетике толчок, сравнимый в какой-то степени с открытиями Менделя.

Глава 10. Затерянные во льдах

Борьба за право называться первопокорителем Северного полюса шла в конце XIX – начале XX века не на жизнь, а на смерть. В прямом смысле слова: люди рисковали жизнью, пытаясь добраться до самой северной точки Земли на собачьих упряжках, с несовершенным оборудованием, в тяжёлой одежде. В начале XX века сразу два американских исследователя заявили, что достигли Северного полюса. Первым был Фредерик Кук, якобы добравшийся туда с двумя инуитами 21 апреля 1908 года, а вторым – Роберт Пири, побывавший на полюсе 6 апреля 1909-го. Но Кук не смог предоставить никаких толковых доказательств своего пребывания на полюсе, и в течение многих лет первым человеком, ступившим на снег над самой северной точкой планеты, считался Роберт Пири.

Пири против «Севера-2»

Проблема в том, что в данных, предоставленных Пири, и в частности в расчётах скорости его путешествия, есть серьёзные нестыковки. Самое значимое расхождение – это то, что от континента до промежуточного лагеря Бартлетт экспедиция Пири двигалась со средней скоростью 21 километр в день, а остальные 246 километров до полюса преодолела за 5 дней, то есть шла в два с половиной раза быстрее! Обратный путь прошли ещё быстрее – если верить Пири, они покрывали за день около 80 километров, что звучит более чем невероятно. Подозрительно также и то, что резкое ускорение Пири произошло сразу после расставания с независимым наблюдателем – капитаном Робертом Бартлеттом (который и дал название лагерю). К тому же Пири оправдывал свою высокую скорость на обратном пути «уже проложенным следом», в то время как хорошо известно: льдины дрейфуют, и вернуться по своим же следам невозможно. Наконец, Пири был единственным членом экспедиции, разбиравшимся в навигации. Так что остальным просто пришлось поверить его словам, когда он сказал: «Мы пришли».

Пири считался первопокорителем Северного полюса с 1909 по 1989 год – именно тогда британский исследователь Уолли Херберт провёл перерасчёт скорости Пири и посеял сомнения в умах учёных. В 2005 году другой британец, Том Эйвери, на пару с американцем Мэтти Макнейром провёл «следственный эксперимент», организовав экспедицию ровно с такой же экипировкой, как у Пири, с деревянными санями и канадскими эскимосскими собаками в качестве тягловой силы. Эйвери и Макнейр достигли полюса за 36 дней и 22 часа, то есть на несколько часов быстрее (!), чем «спорный» первопроходец. Правда, за последние пять дней Эйвери и Макнейр прошли намного меньший отрезок пути, чем тот, что якобы преодолел Пири.

В общем, право Пири называться первопроходцем да и сам факт того, что он достиг Северного полюса, оказались под сомнением. И появился другой лидер. На сегодняшний день первыми людьми, чьи стопы точно коснулись самой северной точки Земли, считаются участники советской высокоширотной экспедиции «Север-2» под руководством Александра Кузнецова, к слову на тот момент занимавшего высокую должность первого заместителя начальника Главного управления Севморпути при Совете министров СССР. Правда, сам Кузнецов на полюсе не был: достижение этой знаковой точки стало лишь одним из эпизодов экспедиции, перед которой стояли также задачи достижения магнитного полюса, замера глубин и т. д. В состав экспедиции входили 23 учёных – океанографов, геофизиков, метеорологов и др., 13 лётных экипажей, а также операторы, фотографы и корреспонденты.

Многие исследования в ходе экспедиции «Север-2» велись с помощью так называемых «прыгающих групп». В группу обычно входили два самолёта, которые доставляли исследовательскую команду на место назначения, то есть на определённую дрейфующую льдину. Далее в течение дня, двух или трёх проводились исследования, а когда льдина уходила слишком далеко от нужной географической позиции, группа перебазировалась.

Именно такая группа и приземлилась 23 апреля 1948 года в 4:44 на Северном географическом полюсе. Первым сел Ли-2 под командованием Ивана Черевичного – его экипаж подготовил пространство для посадки основной группы. Затем сели ещё два Ли-2, которые доставили на полюс группу советских учёных: океанологов Павла Гордиенко и Михаила Сомова, а также геофизиков Павла Сенько и Михаила Острекина (последний был заместителем начальника и научным руководителем экспедиции). За штурвалами самолётов работали полярные асы Илья Котов и Виталий Масленников. Также в числе первопроходцев были механики, оператор кинохроники и корреспондент «Огонька», обладатель говорящей фамилии Савва Морозов. Всего на полюс прибыло 18 человек. Самолёт Черевичного улетел в тот же день, другие два – 26 апреля. Легенда утверждает, будто на самолёте Черевичного находился сам Кузнецов, но нет, он в то время занимался другими экспедиционными делами.

Строго говоря, первым человеком, чья нога коснулась Северного полюса, стоит считать именно Ивана Черевичного (или его штурмана, или его механика – в зависимости от того, кто из них первым вышел из самолёта), но сведения в разных источниках рознятся. Чаще всего пишут о том, что первыми людьми на полюсе стала четвёрка учёных – да, они были в первой группе, но тогда первыми стоит считать вообще всех, прилетевших на трёх Ли-2.

Интересно отношение к достижению Северного полюса составителей Книги рекордов Гиннесса: этой записи там нет, хотя многие источники утверждают, что есть. В книге зафиксированы два рекорда: «неподтверждённый» (Кук или Пири) и «подтверждённый» (британский исследователь Уолли Херберт – он добрался до полюса на нартах 6 апреля 1969 года).

За первый пролёт над Северным полюсом шла отдельная битва: сперва утверждалось, что это сделали 9 мая 1926 года Ричард Бэрд и Флойд Беннетт на самолёте Fokker F. VII, но затем появились сомнения в точности их координат, и пальму первенства получил дирижабль «Норвегия» под командованием Умберто Нобиле, совершивший свой пролёт на три дня позже, 12 мая 1926-го.

Достижение советских исследователей стоило бы обозначить как «Первая посадка на Северном полюсе» или «Первый человек, ступивший на Северный полюс», но такой категории в Книге рекордов Гиннесса нет. Скорее всего, это связано с тем, что информация об экспедиции «Север-2» долгое время была засекречена, а когда её рассекретили, никто не подумал отправить заявку на рекорд. Впрочем, сделать это ещё не поздно.

Но мы должны понимать, что описанная и последующие экспедиции, да и вообще все полярные исследования, были бы невозможны без предварительно собранной научной базы, без более ранних советских попыток изучить Арктику. Конечно, такая база существовала. И в первую очередь она основывалась на исследованиях, сделанных группой героических полярников во главе с Иваном Папаниным.

Путь в Арктику

«Папанин на льдине» – эта фраза стала крылатой и со временем приобрела некоторый комический оттенок. Но мало кто помнит, что́ на самом деле произошло с экспедицией Папанина и почему история её спасения обрела романтический ореол.

Первая советская высокоширотная экспедиция «Север» под руководством Отто Юльевича Шмидта стартовала 22 марта 1937 года. В ней принимали участие 22 человека: сам Шмидт, его заместитель Шевелев, 14 пилотов и штурманов, метеоролог, кинооператор и всего четверо зимовщиков. В эту знаменитую четвёрку входили собственно Иван Папанин (руководитель станции), метеоролог и геофизик Евгений Фёдоров, радист Эрнст Кренкель, а также гидробиолог и океанограф Петр Ширшов.

Инициатором экспедиции был Шмидт. Он вообще обладал очень широким кругом интересов. Помимо руководства арктическими экспедициями, в том числе знаменитым неудачным плаванием «Челюскина», он основал кафедру высшей алгебры физмата (позднее мехмата) МГУ, приложил руку к первому изданию Большой советской энциклопедии, путешествовал по Памиру и т. д. Шмидт изложил советскому правительству идею дрейфующей станции в феврале 1936 года и получил добро: эти исследования позволяли СССР претендовать на передовое освоение северных территорий и морских путей.

Всё оборудование для станции разрабатывалось по специальному заказу. Например, каркас палатки был сделан из лёгких алюминиевых труб с зажимами, позволяющими быстро разобрать конструкцию и поставить в другом месте: по сути, такая палатка походила на современную туристическую или горную, только имела больший размер (3,7 на 2,5 метра) и весила вместе с кроватями 53 килограмма. Зазор в стенках между двумя слоями брезента проложили гагачьим пухом, а пол сделали надувным, с 15-сантиметровой воздушной прослойкой. Разработали это чудо техники на московском заводе «Каучук» под личным руководством опытного Папанина.

Центральная радиолаборатория в Ленинграде при непосредственном участии Кренкеля сделала для экспедиции две радиостанции, способные работать в экстремальных условиях: основную, мощностью в 80 Вт, и аварийную – в 20 Вт. Заряжались они от генератора, подключённого к ветряку. Ещё у исследователей были два бензиновых мотора с запасом топлива и генератор с велосипедным приводом – он ещё и помогал согреться.

На судостроительном заводе для экспедиции разработали сверхлёгкие ясеневые нарты, кроме того, у полярников были байдарки и клипперботы (большие резиновые лодки) для быстрой эвакуации при необходимости. Даже еду для папанинцев заготавливали специалисты из Института инженеров общественного питания!

21 мая 1937 года самолёт под управлением Михаила Водопьянова, на тот момент советского лётчика номер один и уже Героя Советского Союза, сел на дрейфующую льдину размерами 3 на 5 километров и толщиной 3,1 метра примерно в 20 километрах от полюса. Вообще экспедиция собрала немало «лучших из лучших»: тот же Кренкель считался лучшим радистом, а его позывной знали чуть ли не все радиолюбители мира. На тот момент, напомню, первенство Пири в покорении полюса ещё никто не подверг сомнению, поэтому советские учёные не планировали поставить рекорд – важнее было собрать научные данные.

Помимо четырёх папанинцев и пилота, на борту находились ещё восемь человек, в том числе сам Шмидт. Впоследствии – 25 и 27 мая – долетели и остальные самолёты группы, доставившие оборудование. Переброска снаряжения для зимовки длилась больше двух недель – до 6 июня. В конце концов, это была первая попытка человека провести длительное время в районе Северного полюса на дрейфующей льдине.

Во время высадки произошло немало непредвиденных событий. Например, самолёт снабжения ТБ-3 под управлением Ильи Мазурука потерял связь с остальной группой, заблудился и прибыл к месту назначения в самый последний момент – за день до окончания переброски (правда, именно он привёз пятого папанинца – пса Весёлого). Другому самолёту, которым управлял Анатолий Алексеев, не хватило горючего на обратный путь, он не долетел до базовой станции на острове Рудольфа, и ему пришлось приземляться на лёд. Были и другие проблемы.

Папанин на льдине

Льдина дрейфовала со скоростью примерно 35 километров в сутки. На протяжении девяти месяцев четыре человека и собака жили и работали в экстремальных условиях. Папанинцы непрерывно проводили исследования и замеры, изучали местную фауну, брали пробы донного грунта и т. д. Наиболее значительный вклад был внесён в биологию: до этой экспедиции полюс в целом считался «мёртвой зоной» без постоянных обитателей, но советские учёные зафиксировали присутствие огромного количества растений и животных – от разноцветных водорослей до птиц (первую пуночку поймали ещё 5 июня, в начале дрейфа) и разнообразных тюленьих. Более того, однажды станцию посетила семья белых медведей!

Также большой вклад был сделан в метеорологию. Причём, помимо теоретических задач, папанинцы решали и практические: именно они обеспечивали метеоданными трансполярную экспедицию Чкалова. Учёные регулярно измеряли глубину океана и температуру воды на разных глубинах, брали пробы, проводили магнитные измерения и записывали свои субъективные ощущения о погоде, воздухе, смене времён года и т. д. В общем, за время этого дрейфа человечество узнало о Северном полюсе больше, чем за всю предыдущую историю.

К 1 февраля 1938 года от льдины площадью 15 квадратных километров остался крошечный пятачок размером 200 на 300 метров. Кроме того, из-за трещин и расколов папанинцы остались отрезанными от части провизии. Было понятно, что дрейфующая станция своё отслужила. На помощь полярникам отправились ледоколы «Таймыр», «Мурман» и «Ермак», парусно-моторный бот «Мурманец», а также два самолёта разведки под управлением уже знакомого нам Ивана Черевичного и Геннадия Власова (в ряде источников написано «Николая», но нет, Николаю Власову на тот момент было всего 22 года и знаменитым асом он стал позже, во время войны).

Хотя уже 12 февраля «Таймыр» оказался в поле зрения папанинцев, из-за плохой погоды первый самолёт (Власова) добрался до них лишь 16-го числа и привёз небольшое пополнение запасов. А спустя ещё три дня, 19 февраля, «Таймыр» и «Мурман» успешно добрались до зимовки и приняли на борт героев. Последняя радиограмма Эрнста Кренкеля перед отбытием гласила: «В этот час мы покидаем льдину на координатах 70 градусов 54 минуты нордовой, 19 градусов 48 минут вестовой и пройдя за 274 суток дрейфа свыше 2500 километров. Наша радиостанция первая сообщила весть о покорении Северного полюса, обеспечила надёжную связь с Родиной и этой телеграммой заканчивает свою работу». Правда, как мы уже поняли, с Северным полюсом Кренкель немножко загнул.

Папанинцев встречали с почестями во всех городах, где они побывали. Все четверо получили звание Героя Советского Союза, трое прожили долгие и счастливые жизни. Не повезло попасть под репрессивную машину только Ширшову: в 1946 году его жена Евгения понравилась Берии, и тот сделал ей непристойное предложение, на которое она ответила пощёчиной. Евгения была осуждена на восемь лет лагерей и покончила с собой в 1948 году. Ширшова, на тот момент министра морского флота СССР (!), сняли с поста, после чего он впал в тяжёлую депрессию, запил и умер от рака в возрасте 47 лет. Впрочем, моя история не об этом.

После возвращения на материк членов экспедиции знал весь мир. Ещё во время высадки на льдину оператор и режиссёр Марк Трояновский снял документальный фильм об основании первой в мире дрейфующей полярной станции. После монтажа кинокартину не только показали в советских кинотеатрах, но и продали во многие страны мира, причём прибыль от проката полностью окупила стоимость экспедиции! Были в экспедиции и элементы международного сотрудничества – в частности, существовала договорённость с Датским Восточно-Гренландским китобойным обществом об использовании его ресурсов в случае, если льдина застрянет у берегов Гренландии.

Вокруг личности руководителя экспедиции Ивана Папанина в новейшее время кипело немало ожесточённых споров. Он – единственный из четырёх – не был в прямом смысле учёным, а полярником стал в какой-то мере волей случая. Папанин работал управленцем – военным комендантом, секретарём Реввоенсовета Черноморского флота и т. д., но в 1932 году получил назначение на должность начальника полярной станции «Бухта Тихая» и в итоге сделал исследовательскую карьеру, не имея за плечами ничего, кроме начальной школы. После экспедиции он получил звание доктора географических наук, позже сменил несколько высоких должностей. Так или иначе в практическом плане мало кто знал об Арктике больше Папанина.

Но всё это, если честно, в контексте науки и техники не слишком важно. Факт состоит в том, что советская экспедиция не только собрала множество научных данных, но и доказала принципиальную возможность организации дрейфующей станции на арктической льдине. Станция СП-1 стала первой в целой серии. Всего их на данный момент насчитывается 41, и последней стала станция СП-2015. Интересно, но первые 40 имели сквозную нумерацию (то есть предпоследняя называлась СП-40), и лишь в 2015 году номенклатуру решили привязать к году начала работы.

Большая часть дрейфующих станций серии «Северный полюс», в том числе СП-1, устанавливалась на многолетнем паковом льду, который в зависимости от возраста, толщины, структуры, погоды и просто везения способен просуществовать от полугода до нескольких лет. Но были случаи³, когда удавалось использовать для базирования дрейфующих станций ледяные острова – айсберги, образующиеся при сползании в море шельфовых ледников с островов Канадского Арктического архипелага. Такие айсберги (и дрейфующие станции на них) могут существовать весьма продолжительное время. Дольше всех проработала станция «Северный полюс-22» – почти девять лет, с 1973-го по 1982-й. Состав экспедиции, естественно, менялся.

Другие государства обычно ограничиваются стационарными арктическими станциями, размещёнными на ближайшей к полюсу земле. Такие станции есть, помимо России, у Канады, Финляндии, Норвегии, США, Швеции и Дании. Несмотря на то что дрейфующие станции дают больший простор для исследований и позволяют собрать больше данных, другие государства этот подход не используют из-за его сложности, дороговизны и повышенного риска для персонала. Единственной страной, помимо России, использовавшей дрейфующую станцию, были США: с 1952 по 1978 год (!) функционировала станция Т-3, известная как «Ледяной остров Флетчера» (Fletcher’s Ice Island). Это был айсберг площадью 90 квадратных километров, отколовшийся от шельфового ледника Уорд-Хант и дрейфовавший в Северном Ледовитом океане с 1940-х годов.

Сегодня программа «СП» продолжает работать, потому что лучшего способа исследовать район Северного полюса, чем дрейфующие станции, ещё не придумали.

Глава 11. Псы Господни

История и сама личность Демихова невероятны. У него не было учёной степени – и при этом он возглавлял лабораторию и ездил в заграничные командировки, публиковал монографии и получал разрешение на эксперименты, которые любой здравомыслящий человек счёл бы бредом сумасшедшего. У нашего современника работы Демихова в первую очередь ассоциируются с двухголовыми собаками, которые ходят, едят, лают и скулят, – с этими франкенштейновскими монстрами, работа над которыми опередила своё время более чем на полвека, потому что никто до сих пор не умеет пересаживать головы (хотя эксперименты на животных, конечно, велись и позднее).

Зато мы умеем пересаживать сердца, лёгкие и печень, и вот тут Демихова в полной мере можно назвать отцом-основателем современной трансплантологии. В его лабораторию для обмена опытом и повышения квалификации приезжал сам великий Барнард – за семь лет до легендарной пересадки сердца, сделанной им в 1967 году.

Но давайте обо всём по порядку.

Брюхоненко и искусственное кровообращение

Демихов родился незадолго до революции, летом 1916 года, в станице Ярыженская – это неподалёку от нынешнего Волгограда. В те времена территория между реками Хопёр и Днепр не делилась на губернии и уезды, как вся остальная страна, она называлась областью Войска Донского и управлялась по особому положению; станица Ярыженская была центром Ярыженского юрта Хопёрского округа. Во многих источниках указано, что Демихов родился на хуторе Куликовском того же округа, но это неверно – там его крестили, из-за чего и возникла путаница. Отец Володи погиб на Гражданской войне, мальчик закончил семилетку и уехал в Сталинград, где поступил в фабрично-заводское училище при тракторном заводе. Работал он слесарем, вступил в комсомол, был на хорошем счету и в 1933 году получил возможность поступить в Воронежский государственный университет на биофак.

И вот тут свою роль сыграл случай. На биофаке не было собственной лабораторной базы, и потому большинство исследований велось на лечебном факультете Воронежского государственного медицинского института. Тремя годами ранее институт ещё был факультетом ВГУ, и потому преподавательские составы и рабочие процессы в обоих вузах сильно пересекались. Так что медицины в практике кафедры было не меньше, чем биологии в классическом понимании. Изучая строение тел животных, студенты всё больше узнавали о человеке.

Руководил кафедрой физиологии животных профессор Пётр Михайлович Никифоровский, ученик самого Павлова. И в 1937 году группа студентов, в числе которых был и Демихов, разработала опытный прибор, состоящий из двух смежных мембранных насосов – первое в мире искусственное сердце. Сперва это не казалось прорывом – просто занимательный практический опыт, сделанный во время обучения. Но последствия у того опыта были большие.

Тем временем в Москве происходили значимые события: в 1926 году два видных молодых физиолога – Сергей Брюхоненко и Сергей Чечулин – впервые в мире испытали прибор искусственного кровообращения, названный ими аутожектором. Знаменитый опыт провели 1 ноября: собаку подключили к аутожектору, а затем остановили ей сердце. Животное прожило ещё два часа.

Это был гигантский прорыв: возможность временно останавливать сердце, обеспечивая циркуляцию крови с помощью внешнего прибора, позволяла делать операции невероятной сложности. Брюхоненко получил советские и международные патенты на своё изобретение и опубликовал множество работ в области искусственного кровообращения, но для операций на людях аутожектор так ни разу и не использовался – все опыты проводились исключительно на собаках.

На самом деле попытки создать прибор для искусственного кровообращения предпринимались и раньше – первое такое устройство сконструировал австро-немецкий физиолог Максимилиан фон Фрей в 1885 году. Но в течение последующих 30 лет все разработки в области операций на сердце были бесполезны, потому что, помимо собственно циркуляции крови, требовалось обеспечить её несвёртываемость. А это научились делать лишь после выделения в 1916 году американским медиком Джеем Маклином специального препарата – гепарина.

Устройство Брюхоненко легло в основу последующих, в том числе и зарубежных, аппаратов искусственного кровообращения. 5 апреля 1951 года американский кардиохирург Кларенс Деннис провёл первую в историю операцию на остановленном сердце – человеческом, а не собачьем. Она прошла неудачно: аппарат дал сбой через 40 минут после начала операции, и пациент скончался. Ещё годом позже, 3 июля 1952-го, другой американский врач, Форест Дьюи Додрилл, провёл первую в истории успешную операцию с использованием искусственного кровообращения. Пациентом стал 41-летний Генри Опитек, операция длилась 50 минут, а аппарат Dodrill – GMR был разработан самим Додриллом при поддержке компании General Motors. Опитек, скончавшийся через 30 лет, стал первым в истории пациентом, выжившим после операции на открытом сердце.

Но всё это уже продолжение той истории, которую я начал было рассказывать и к которой сейчас вернусь.

Из Воронежа в Москву

В 1937 году по запросу Никифоровского на кафедру доставили аутожектор Брюхоненко. По сути, именно его стоило бы назвать первым механическим сердцем, если б не его размеры. Работая с аутожектором, группа Демихова и пришла к решению сконструировать компактный насос-сердце, который можно было бы имплантировать в грудную клетку пациента. В марте 1938 года устройство испытали на собаке: ей остановили сердце, а через 12 минут включили имплантированный прибор; ещё через 16 минут собака начала снова подавать признаки жизни. Идея работала.

Демихов прочёл доклад о разработке, а через пару недель в Воронеж приехал сам Брюхоненко – посмотреть на своих молодых последователей. Уже в апреле Брюхоненко включил разработку воронежских студентов в собственный доклад в Москве.

Уровень сложности эксперимента для середины 1930-х годов был невероятным. Эфирный наркоз и искусственное дыхание, дозировка противосвёртывающего препарата, подключение сосудов к рукотворному прибору – всё это кардиохирургия уровня гения, такое никакому студенту не под силу. И ведь собака прожила с искусственным сердцем больше двух часов!

В общем, приехав в Воронеж, ознакомившись с работой Демихова и с самим юным дарованием, Сергей Брюхоненко понял, что терять такого человека нельзя. Той же весной Владимир Демихов и Лев Ратгаузер, его друг и соавтор по разработке сердца-насоса, были переведены с четвёртого курса ВГУ на пятый курс МГУ! Причём сперва на их заявления пришёл отказ – на кафедре физиологии не осталось мест, конкурс был сумасшедшим. Но Брюхоненко замолвил слово за новых студентов, и места для обоих нашлись.

Они вовремя уехали из Воронежа. В конце года их руководитель, светило мировой науки, 59-летний профессор Никифоровский был арестован за измену родине и отправлен на понижение в Ставрополь. И это он ещё легко отделался – как минимум двух доцентов его кафедры расстреляли.

Демихов же осенью 1938 года начал учиться в МГУ, а в 1940-м на «отлично» защитил дипломную работу на тему «О приспособляемости сердца теплокровных». Если изучать опыты и разработки Демихова этого периода, можно обнаружить, например, интересный эксперимент: сердце трёхмесячного котёнка пересадили в паховую область взрослого кота, подсоединив его к кровеносной системе. Сердце заработало. Такие операции проводились и до 1940 года, но всё равно это был уровень «бог». После операции, к слову, произошло короткое замыкание, загорелось электропокрывало, кот очнулся и сбежал!

Войну Демихов прошёл в роли патологоанатома – занимался секционным изучением погибших и анализом травм. После войны работал в Московском пушно-меховом институте в качестве ассистента-биолога.

Серьёзный толчок новым экспериментам Демихова дали работы другого сильного хирурга – Николая Синицына, который ещё до войны подсаживал лягушкам в грудную клетку дополнительное сердце. Причём это было не просто включение сердца в кровеносную систему, оно выполняло свою непосредственную функцию – насосную! Опираясь на публикации Синицына, Демихов задался целью полноценно пересадить сердце теплокровному существу. Такого в мире ещё не делал никто.

Первую операцию – подсадку второго сердца дворняге по кличке Разбойник – Демихов провёл 2 февраля 1946 года. В своих работах он использовал трансплантационные методы великого французского хирурга Алексиса Карреля, который в 1912 году получил за них Нобелевскую премию. По сути, Брюхоненко, Синицын и Каррель сформировали принципы и подход Демихова к работе. Эксперименты он проводил не в институте, а непосредственно в собачьем питомнике, откуда брал «пациентов».

Первым псом, прожившим с дополнительным сердцем хоть какое-то время – два часа, стал Лысый, получивший вдобавок к кровяному насосу ещё и часть лёгкого от собаки-донора. Это была уже девятая операция. Но два часа всё равно представлялись исследователю неудачным результатом. Он хотел, чтобы пёс жил недели, месяцы и годы.

Семнадцатая собака, прооперированная 25 октября 1946 года, прожила пять дней. Потом были ещё и ещё эксперименты – и все животные рано или поздно погибали, в основном от пневмоторакса (скопления воздуха в плевральной полости). Результатом этих опытов стал доклад «Гомопластическая замена сердца и лёгких в эксперименте на собаках», прочитанный Демиховым на заседании Московского физиологического общества. В результате его заметил Сергей Юдин, светило советской медицинской науки, и в 1947-м Демихов поступил младшим научным сотрудником в Институт экспериментальной и клинической хирургии.

Тут-то и начинается легенда.

Сердца и лёгкие

Замечу, что Демихов ещё раз чудом избежал репрессий. Юдина, как ранее Никифоровского, в 1948 году арестовали за шпионаж и измену Родине. Несколько лет он провёл сперва в тюрьме, затем в ссылке. Под каток репрессий попали и некоторые ученики и протеже Юдина, но Демихову с его безупречной партийной позицией, публичной поддержкой лысенковщины и пр. ничего не грозило.

По сути, с 1947 года Владимир Демихов получал зарплату в НИИКиЭХ, но работал сам по себе – всё в том же питомнике в Новогиреево. В этот период, с 1947 по 1952 год, он провёл все свои самые знаменитые операции, свои «первые». Не только подсадку второго сердца собаке, но и пересадку комплекса «сердце – лёгкие», и пересадку отдельного лёгкого, и пересадку печени, и ортопедическую пересадку сердца без аппарата искусственного кровообращения, и маммарно-коронарное шунтирование.

Коллеги косо поглядывали на Демихова. У него не было медицинского и тем более хирургического образования, его практический опыт ограничивался работой военного патологоанатома. Он не признавал никого руководства, не слушал начальство и был болезненно фанатичен. Нередко Демихов забывал о гигиене, переставал наблюдать за изменениями в объекте эксперимента сразу после операции, постоянно приглашал на операции сторонних людей, в частности журналистов. Присутствовавшие на экспериментах профессионалы приходили в ужас – но отдавали должное смелости мышления Демихова. Он отвергал идею несовместимости тканей (как мы знаем сейчас, в этом хирург ошибался) и списывал некрозы и смерти подопытных на некачественные швы и другие операционные дефекты.

Он десятками чертил всевозможные схемы артерий, новых швов, хитроумных обходов сложных мест и т. д. Все типы операций Демихов проверял в экспериментах на собаках.

Самым значительным прорывом тех лет стала операция по маммарно-коронарному шунтированию; она по сей день носит второе название – «операция Демихова – Колесова». Эта операция проводится для лечения ишемической болезни сердца, когда сердечная мышца по каким-либо причинам перестаёт получать артериальную кровь, что приводит к серьёзному поражению миокарда. Во время операции между грудной артерией и коронарной артерией, снабжающей кровью миокард, создаётся искусственное соединение (анастомоз), которое позволяет обойти сужение артерии и восстановить кровоснабжение.

А в 1954–1955 годах Демихов провёл ряд своих наиболее известных и наиболее странных экспериментов. Он пересаживал собакам головы.

Всему голова

24 февраля 1954 года Владимир Демихов пересадил голову (точнее – верхнюю часть туловища) щенка на спину собаки-реципиента, соединив их кровеносные сосуды – вены и артерии. Это была уже вторая такая операция, но первая прошла неудачно. В данном же случае обе собаки выжили, если можно назвать получившееся чудовище «обеими собаками». Через три часа после операции пересаженная голова начала моргать, лизать и кусать руку экспериментатора и различные предметы, пить воду – в общем, вести себя по-собачьи. Это было абсолютно дико: Демихов и его команда ни на шаг не отходили от «полуторного пса». На следующий день был приглашён кинооператор, а ещё через день хирург провёл публичную демонстрацию «чудовища Франкенштейна» на заседании Хирургического общества Москвы и Московской области. Результат произвёл эффект разорвавшейся бомбы – Демихов пересадил голову. Вдумайтесь: голову! С мозгом! И она работала. Правда, недолго – 29 февраля собаки скончались.

Демихов продолжил эксперименты. В 1954 году он пересаживал практически каждый день – головы, почки, сердца и, самое главное, комплексы органов, потому что такой подход он считал наиболее эффективным. Комплексы были невероятно сложные: например, в ходе одной из пересадок удалось перенести печень, желудочно-кишечный тракт, обе почки с мочеточниками и мочевым пузырем, надпочечники, часть аорты, полой вены и отрезок позвоночника со спинным мозгом щенка на сосуды почки собаки. В рекордные дни Демихов делал до трёх совершенно разных операций!

Основной проблемой было отторжение. Все собаки рано или поздно погибали: в зоне скрепления органов образовывались очаги гиперемии, отёки и тромбы. Демихов не принимал то, что сегодня называется клеточно-гуморальным отторжением, и по-прежнему списывал всё на несовершенство методов. «Рекордная» собака прожила 29 дней. Впрочем, несколько собак остались живы, потому что пересаженные органы с них удалили до начала сепсиса.

Ещё одним направлением исследований было перекрёстное кровообращение: щенку удаляли сердце и сшивали его с взрослой собакой, чьё сердце обеспечивало кровообращение обоих животных. Однажды Демихов сшил химеру – заднюю часть одного щенка пришил к передней части другого, и это существо прожило пять часов. А в конце года он начал пересаживать отдельные сердца – уже не подсаживая их к существующему организму, а делая полноценную замену одного живого сердца другим. Таким образом, Демихова можно считать предшественником Кристиана Барнарда. Собаки с чужими сердцами жили всего по нескольку часов, но напомню, что Луис Вашкански, первый пациент Барнарда, после операции прожил всего 18 дней. Все первые блины получаются комом, но без них не обойтись. И вообще, из более чем сотни первых пациентов, которым пересаживали сердца в 1967–1968 годах, всего лишь треть прожила после операции больше трёх месяцев. Так что результаты Демихова были нормальными.

А 17 января 1955 года статью об экспериментах по пересадке собачьих голов, причём с иллюстрациями, опубликовал журнал Time. Хирург об этом не знал: материал был переводным, заимствованным из «Огонька». В считаные дни Демихов стал мировой знаменитостью.

Но он был слишком одиозен, слишком безумен, слишком строптив. Его доклады на съездах хирургов и статьи казались коллегам слишком странными, как и опыты. В том же 1955 году Демихова уволили из НИИ, и он перешёл в 1-й Московский медицинский институт, ректором в котором работал его добрый знакомый Владимир Кованов. Лабораторию Демихова по иронии судьбы разместили в бывшей церкви Димитрия Прилуцкого на Девичьем поле (ныне Большая Пироговская улица, дом 6, – на храме есть мемориальная табличка). Демихов продолжал пересаживать органы и разрабатывать различные схемы пересадок.

В 1959 году он был командирован в Восточный Берлин для обмена опытом, позже ездил и в ФРГ – в Мюнхен на XVIII Конгресс Международного общества хирургов. В Мюнхене его, рядового члена делегации, чуть ли не носили на руках, называли профессором, хотя как раз Демихов единственный из всех профессором не был! В том же году издательство «Знание» выпустило его первую книгу – «Пересадка органов: это возможно?», в которой приводил множество примеров из проведённых им на животных операций и анализировал, насколько такой опыт применим к человеку. Годом позже вышел фундаментальный труд Демихова – монография «Пересадка жизненно-важных органов в эксперименте» с подробным описанием множества операций. Каждая глава книги была посвящена какому-либо органу или комплексу.

Удивительным кажется предисловие к этой книге. Там чёрным по белому написано, что издательство не разделяет взглядов автора на преодоление биологической несовместимости и ряд других вопросов, но всё-таки выпускает книгу, так как это будет способствовать дискуссии относительно важнейших медицинских вопросов. Для СССР такой случай – уникальный.

1.Здесь необходимо сказать несколько слов о быстрых и медленных нейтронах. Существует градация нейтронов по их энергии и скорости, каждая разновидность имеет своё название. В первом приближении нейтроны с энергией свыше 0,1 МэВ нередко называют быстрыми, а с более низкой – медленными. На деле градация гораздо более тонкая: быстрые нейтроны имеют энергию от 1 до 20 МэВ, а медленные – от 1 до 10 эВ. Остальные «зоны» занимают другие типы нейтронов – холодные (до 0,025 эВ), тепловые (0,025 эВ), эпитермальные (0,025–0,4 эВ) и т. д. вплоть до релятивистских с энергией более 10¹⁰ эВ.

2.Стоит заметить, что Иван Владимирович Мичурин к этому направлению никакого отношения не имел. Лысенко попросту воспользовался прославленным именем. Он написал уже после смерти великого учёного программную статью «Множьте ряды мичуринцев», в которой заложил ряд идей, давших начало сомнительной теории.

3.А именно четырежды: это были станции СП-6, СП-18, СП-19 и СП-22.

Bepul matn qismi tugad.

Изобретено в СССР

Тим Скоренко

3,9

26 baho

taqriz

Parchani o`qish

80 973,45 s`om

Janrlar va teglar

"Ma'rifatparvar" mukofoti

Ilmiy-ommabop adabiyot

Ixtirolar

Mashhur ixtirochilar

O'quv adabiyoti

Tarixning qiziqarli faktlari

Yosh cheklamasi:

12+

Litresda chiqarilgan sana:

10 iyul 2019

Yozilgan sana:

2019

Hajm:

593 Sahifa 56 illyustratsiayalar

ISBN:

978-5-0013-9131-9

Noshir:

Альпина нон-фикшн

Mualliflik huquqi egasi:

Альпина Диджитал

Yuklab olish formati:

epub, fb2, fb3, html, ios.epub, mobi, pdf, txt, zip

Kitobni o'qish: «Изобретено в СССР»

* * *

Введение

Авторское право

Куда податься изобретателю?

Финансируемые области

Критерии отбора

Часть I. Промышленность и транспорт

Глава 1. Глубокое бурение

До турбобура

Человеческий фактор

Рождение турбобура

Всемирный успех

С тех пор и навсегда

Глава 2. Подводная сварка

Метод Хренова

На практике

В последующие годы

Глава 3. Маленькая дорога

Истоки ДЖД

Расширение на Союз

Московские дороги

С тех пор и навсегда

Глава 4. Торможение парашютом

Быстрый тормоз

Из автомобиля – в самолёт

Скорости растут

Глава 5. Достижения Метростроя

Введение в типы станций

Своды «Маяковской»

Горизонтальный лифт

Единым сводом

Глава 6. Мирный атом

Предыстория реактора

Чикагская поленница

Советский атом

К мирному атому

Постфактум

Глава 7. Атомное плавание

США: подводная лодка

СССР: надводное судно

А что же в мире?

Глава 8. Раньше «Конкорда»

Небольшая предыстория

А что в СССР?

Взлёт и падение

Финал истории

Часть II. Наука

Глава 9. История рафанобрассики

Краткое введение в мейоз и конъюгацию

Искусство размножения

Взлёт и падение Георгия Карпеченко

Глава 10. Затерянные во льдах

Пири против «Севера-2»

Путь в Арктику

Папанин на льдине

Глава 11. Псы Господни

Брюхоненко и искусственное кровообращение

Из Воронежа в Москву

Сердца и лёгкие

Всему голова

Janrlar va teglar

Ushbu kitob bilan o'qiladi

O'xshash kitoblar

Muallifning boshqa kitoblari