100 знаменитых - 100 знаменитых изобретений

Флеминг оставил чашку с плесенью на лабораторном столе и уехал отдыхать. Наступившее в Лондоне похолодание создало благоприятные условия для роста плесени, а начавшееся затем потепление – для бактерий. Если бы не перепад температур, Флеминг, возможно, так никогда и не сделал бы своего знаменитого открытия. Но это еще не все. Великое открытие так и осталось бы «лежать на полке» не востребованным, если бы не еще одна счастливая случайность: ученый Чейн случайно столкнулся в коридоре с медсестрой, которая несла бутылки с мутновато-зеленой жидкостью. Это была «плесень Флеминга», которой никто не занимался. Заинтересовавшись, Чейн попросил подарить ему бутылки – и начал проводить опыты, стараясь выделить чистый пенициллин.

До конца своей жизни Флеминг усматривал в этом невероятном стечении обстоятельств руку Провидения, которое позволило появиться на свет величайшему открытию, спасшему миллиарды жизней и подарившему каждому человеку пять лет жизни. Александр Флеминг никогда не считал изобретение пенициллина своей заслугой, полагая, что он лишь случайно получил в дар от Бога то, что Бог сотворил сам. Впрочем, как отмечал Пастер, судьба одаривает только подготовленные к такому дару умы.

В 1945 году Флеминг, Чейн и Флори удостоились звания лауреатов Нобелевской премии в области медицины. Это произошло именно тогда, когда завершилась Мировая война, во время которой пенициллин спас жизни миллионов людей. В последние годы жизни Флеминг был удостоен рыцарского звания, 25 почетных степеней, 26 медалей, 18 премий, 13 наград и почетного членства в 89 академиях наук и научных обществах. Но слава не вскружила ему голову. До конца своей жизни Флеминг оставался простым, скромным и веселым человеком. На его могильном памятнике нет пышной эпитафии. Только имя и два слова: «Сэр Александр Флеминг – изобретатель пенициллина».

Пенициллин так и остался не запатентованным. Ученые, получившие за открытие одну Нобелевскую премию на троих, отказались патентовать препарат. Они считали, что средство, которое может спасти человечество, не должно служить источником легкого обогащения. Вероятно, это единственное открытие такого масштаба, на которое никто и никогда не предъявлял авторских прав.

Артиллерия

Артиллерийские подразделения – старейший род войск. Рождение артиллерии связано с появлением пороха и огнестрельного оружия. Тогда на вооружении были стенобитные и метательные машины, такие как катапульта, баллист, онагр и др., однако принцип их действия, основанный на использовании силы упругости материалов естественного происхождения, принципиально отличался от действия пороховых зарядов.

Считается, что огнеметное оружие проникло в Европу с Востока, предположительно из Индии и Китая через арабов и византийцев в I-м тысячелетии н. э. Начало Il-го тысячелетия ознаменовалось повсеместным распространением и применением огнестрельных орудий в сражениях и при осаде городов.

Стволы первых «пушек» делались из кованых железных полос. Их либо сваривали при помощи кузнечной сварки, либо сворачивали железный лист вокруг стержня с последующей проковкой по шву. Дном служил конусообразный кусок железа, вбиваемый в ствол в разогретом состоянии. Стволы вкладывались в деревянную колоду (сруб) и скреплялись с ней металлическими обручами (обоймами).

Эти орудия не имели прицельных приспособлений для наводки. Прицеливание производилось путем наведения ствола на цель. Для производства выстрела поджигали пороховой заряд через специальное отверстие в казенной части при помощи раскаленного прута или тлеющего фитиля.

В качестве снарядов применялись каменные, железные и свинцовые, позже – чугунные ядра, куски железа, а также дроб-картечь.

С развитием литейного дела стали отливать цельные стволы из меди и бронзы. Это позволило облегчить орудия, улучшить их баллистические свойства и обеспечило однотипность снарядов. Стволы устанавливали на колесный лафет, что резко повысило подвижность артиллерии. Были введены прицельные приспособления – прорези и мушки, это упростило наводку и сделало ее более точной. Для придания углового возвышения применялся клин, служивший подъемным механизмом.

И тут родилась идея увеличить скорострельность. Первоначально эта проблема решалась путем создания многоствольных орудий. Появились «сороки» – орудия, имевшие 7 стволов калибром 18 мм, «органы» – 4–5 рядов стволов на вращающемся барабане по пять 61-миллиметровых мортирок в каждом ряду.

В XVI в. из-за отсутствия унифицированной системы изготовления орудий существовало множество разных образцов и калибров. Но постепенно сложилась строгая классификация орудий по принципу их устройства и характеру боевого применения. Так, в русской армии существовала следующая классификация:

– пищали, служившие для настильной стрельбы. Они имели калибр от 38 до 219 мм, массу от 3,5 до 450 пудов. Дальность стрельбы 400–800 м;

– пушки верховые – прототипы мортир. Их калибр достигал 300–600 мм, они имели незначительную длину, масса – от 1,5 до 80 пудов. Предназначались для навесной стрельбы и разрушения городских построек при осаде города;

– тюфяки – орудия небольшого калибра (до 90 мм); стреляли картечью на расстояние 150–200 м;

– гафуницы (гаубицы), стрелявшие «каменным дробом». Они могли вести и навесной огонь ядрами.

В XVI–XVII веках зародились основы артиллерийской науки. Это стало возможным благодаря исследованиям Тартальи, Гартмана и других ученых.

В то время применялись сплошные, разрывные, зажигательные, осветительные снаряды. Сплошные – каменные, железные чугунные и свинцовые ядра, картечь. Разрывные, напоминающие бомбы и гранаты, стали предшественниками снарядов осколочного действия.

Применение зернистого пороха вместо пороховой «мякоти» позволило увеличить заряды и повысить скорострельность. Были введены картузы-мешочки из плотной ткани для порохового заряда. Они упростили и ускорили заряжание.

В начале XVII в. у полевых и осадных орудий имелся тяжелый деревянный лафет, который закреплялся на двухколесном передке.

В России в 60-е годы XVII в. впервые появились нарезные орудия. Они были казнозарядными с поршневым затвором. В странах Западной Европы такие орудия появились примерно на 40 лет позже.

В конце XVII – начале XVIII века ведущие позиции в артиллерии занимала Швеция. Благодаря голландцу Луи де Гееру, организовавшему в стране доменное производство по новой технологии, шведская армия была вооружена легкими чугунными пушками, которые везли за армией, что обеспечивало огневое превосходство над противником.

Уже в начале XVIII в. пушкари при стрельбе пользовались таблицами. После первого произвольного выстрела определялась дальность точки падения снаряда и разница с табличными данными. Затем рассчитанную поправку вводили для уточнения наведения на цель.

В 1700–1721 гг. Россия вела войну со Швецией. Она получила название «Северная». Сначала преимущество шведской артиллерии обусловило победу под Нарвой над русскими войсками. Потом Петр I провел ряд преобразований в артиллерии, что позволило добиться перелома в войне. В 1708 г. шведский король Карл XII вторгся в пределы России. В ходе генерального сражения под Полтавой решающую роль сыграло преимущество русской армии в орудиях.

Позже Петр I устранил многокалиберность и многосистемность орудий, оставив на вооружении всего 12 образцов пушек, гаубиц и мортир. Для достижения единообразия при производстве орудий была введена единая система измерений – русская артиллерийская шкала и русский артиллерийский фунт, с помощью которых определяли калибр орудий и вес снарядов. На артиллерийские заводы были разосланы чертежи стволов с требованием, чтобы производимые орудия были однотипны. За счет улучшения конструкции была уменьшена масса орудий.

Были усовершенствованы прицельные приспособления, благодаря чему наводка орудий стала более точной. В вертикальной плоскости она осуществлялась при помощи квадранта, дугового прицела и деревянного клина, а в горизонтальной – простым перемещением орудия. Некоторые пушки имели на дульной части мушку, а на казенной – целик. В Западной Европе подобные преобразования были проведены позже – лишь во второй половине XVIII века.

В 1741 г. русский мастер А. К. Нартов сконструировал скорострельную батарею, состоявшую из 44 мортирок, расположенных на подвижном горизонтальном круге. Нартову также принадлежит прибор для наведения орудий в цель. Это была шкала, нарезанная в градусах, прикрепленная к металлическому подъемному винту.

Важнейшим нововведением в области материальной части орудий стало принятие на вооружение новой артиллерийской системы под названием «единорог», сконструированной в 1757 г. офицерами Даниловым и Мартыновым. Это была гаубица с длиной ствола 8–11 калибра, позволявшая вести настильную и навесную стрельбу всеми видами снарядов. Орудия имели калибр от 76 до 245 мм, их масса была в 2 раза меньше, чем у старых систем. Практическая дальность стрельбы достигала 1,5–2 км, а некоторых – до 5 км. «Единороги» были удобны в обращении, отличались огневой мощью и скорострельностью. Подъемный механизм состоял из вертикального винта и неподвижной гайки. В качестве прицелов вместо прорези с мушкой применялся диоптр, что повышало качество наводки.

«Единорог» был гораздо совершеннее старых артсистем. Его позаимствовали страны Западной Европы, он состоял на вооружении почти 100 лет.

В конце XVIII – начале XIX века совершенствовалась организация артиллерии. Ее стали концентрировать на важнейших направлениях, применялся новый огневой маневр – стрельба через голову своих войск.

Толчком к развитию артиллерии стали войны наполеоновской Франции. Сам Наполеон, в прошлом офицер-артиллерист, умело применял артиллерию и своими победами во многом обязан этому роду войск.

В битве при Бородино важную роль играла артиллерия обеих воюющих сторон. Русская армия имела небольшое количественное и качественное преимущество перед французами. Кутузов умело маневрировал своими артиллерийскими резервами.

В первой половине XIX в. была создана горная артиллерия, изобретены боевые ракеты – прообраз современной реактивной артиллерии.

Во второй половине XIX в. произошел качественный рывок в развитии артиллерии: появились нарезные орудия. Первые образцы нарезных бронзовых орудий, заряжавшихся с дула, были приняты на вооружение в 1857 г. во Франции, в России – в 1858 г. В 60-е годы XIX в. на вооружение были приняты нарезные пушки, заряжавшиеся с казенной части. К ним прилагались продолговатые снаряды со свинцовыми ведущими частями. Сами пушки уже делались из стали.

Переход к нарезной артиллерии способствовал увеличению дальности стрельбы в 2–2,5 раза и точности – более чем в 5 раз. Теперь можно было буквально расстреливать боевые порядки противника.

В 70–80-е годы XIX в. все развитые государства Европы перевооружили свои армии дальнобойной стальной артиллерией. Русский изобретатель Барановский создал 2,5-дюймовую скорострельную пушку с унитарным патроном. В 1884 г. француз Вьель изобрел медленно горящий бездымный порох, что ускорило развитие скорострельной артиллерии.

Русско-японская война 1904–1905 гг. доказала преимущество скорострельной артиллерии. Благодаря применению угломера и панорамы, русские артиллеристы впервые стреляли с закрытых позиций. В ходе этой войны капитан Гобято создал новый вид артиллерийского оружия – миномет. Он предназначался для поражения живой силы противника, которая пряталась за укрытиями.

Для пробивания бронированных сооружений адмирал С. О. Макаров предложил конструкцию бронебойных снарядов с баллистическим наконечником из тигльной и хромистой стали.

Уже после Русско-японской войны стала развиваться измерительная и наблюдательная техника. В 1909 г. в России была создана первая звукометрическая станция.

К началу Первой мировой войны артиллерия основных воюющих государств насчитывала свыше 26 000 орудий и подразделялась на полевую легкую, конную, горную, полевую тяжелую и тяжелую осадную. Кроме того, в германской армии на вооружении уже было около 160 минометов.

В ходе войны во всех армиях обнаружилось предпочтение гаубичной и тяжелой артиллерии. Это было связано с позиционным характером войны и необходимостью поражать закрытые цели. Зародилась артиллерия сопровождения пехоты, в которую входили легкие пушки (калибр – 45 мм), гранатометы и минометы. Минометов становилось все больше и больше.

Быстрое развитие авиации привело к появлению зенитной артиллерии. В 1918 г. в армиях воюющих стран насчитывалось 4200 зениток. Применение танков привело к созданию противотанковой артиллерии.

Шрапнель – основной снаряд довоенной артиллерии, был заменен гранатой. Появилось много специальных снарядов – зажигательные, химические, дымовые, пристрелочные.

Возникли и новые подходы к управлению артиллерийским огнем, более точные методы расчета данных для стрельбы, новый вид огня – заградительный, а также огневой вал как способ сопровождения пехоты. Для повышения подвижности применяется механическая тяга.

В 1920–1930-е годы была полностью обновлена материальная часть, вводились новые орудия: гаубицы-пушки, новые марки пороха, снарядов. Артиллерия переводилась на механическую тягу, испытывались первые образцы самоходной артиллерии.

Но увлечение перспективами воздушной и танковой войн привело к недооценке роли артиллерии в США, Франции и Англии. В Германии на вооружении стояли в основном модернизированные орудия времен Первой мировой войны.

Наиболее полно вопросы боевого применения артиллерии в 20–30-е годы XX в. были отработаны в Советском Союзе. В созданной советскими военными теоретиками «теории глубокой операции» артиллерия во взаимодействии с другими родами войск должна была взламывать оборону противника, сопровождать огнем наступающие войска, вести борьбу с танками и авиацией противника. Это выразил И. В. Сталин в 1940 г. крылатой фразой «Артиллерия – бог войны».

На вооружение были приняты осколочно-фугасные, фугасные, бронебойные, бетонобойные, дымовые, зажигательные снаряды. Перед самой войной в СССР была создана реактивная артиллерия – знаменитые «катюши».

Вторая мировая война способствовала всестороннему развитию артиллерии, особенно новых ее видов – зенитной, противотанковой, реактивной и самоходной. В ходе войны выявилась неспособность танков и авиации осуществлять прорыв хорошо укрепленной обороны без поддержки артиллерии. Это вызвало увеличение артиллерийского парка во всех воюющих странах.

Наша армия перешла к новым формам артиллерийского обеспечения боя – артиллерийскому наступлению, включавшему артподготовку, поддержку пехоты и сопровождение боя пехоты и танков. К концу Второй мировой войны артиллерия была переведена в основном на механическую тягу, что повысило ее подвижность.

Во второй половине XX в. происходит качественное усиление роли артиллерии. Возросла дальность, точность стрельбы, мощность снарядов. В артиллерии применяются усовершенствованные системы оптической, звуковой и радиолокационной разведки, приборы управления огнем. Были разработаны активнореактивные снаряды, боеприпасы кассетного типа, различные виды химических боеприпасов, ядерные боеприпасы.

Артиллерия остается на вооружении всех развитых стран мира.

Атомная бомба

Атомное оружие – результат всего предшествующего развития науки и техники. Открытия, которые непосредственно связаны с его возникновением, были сделаны в конце XIX в. Огромную роль в раскрытии тайны атома сыграли исследования А. Беккереля, Пьера Кюри и Марии Склодовской-Кюри, Э. Резерфорда и др.

В 1896 г. французский физикА. Беккерель открыл испускаемое ураном неизвестное проникающее излучение, которое назвал «радиоактивным». Вскоре была обнаружена радиоактивность другого химического элемента – тория. В 1897 г. англичанин Дж. Томсон, будущий лорд Кельвин, изучая катодные лучи в разрядной трубке, пришел к выводу, что это – поток отрицательных электронов. Томсон измерил отношение заряда электрона к его массе, а затем и заряд частицы.

В 1898 г. супруги Кюри открыли два новых радиоактивных элемента – полоний и радий. Кюри, а также ученик Томсона Э. Резерфорд установили наличие трех видов излучения радиоактивных элементов – ?-, ?-, ?-лучи. ?-лучи имели отрицательный заряд и оказались открытыми Томсоном электронами. В 1903 г. Резерфорд и Ф. Содди обнаружили, что испускание ?-лучей сопровождается превращением химических элементов, например радия в радон.

В 1917 г. Резерфорд открыл положительно заряженную частицу, оказавшуюся ядром атома водорода. Ее назвали протоном. Масса протона – в 2000 раз больше массы электрона.

С 1919 г. физики-экспериментаторы изучали ядра элементов, бомбардируя их ?-частицами (ядрами гелия) и протонами. При обстреле ядра попавшая в него частица меняла заряд ядра и атомный вес, т. е. превращала один элемент в другой. Впервые это сделал Резерфорд, получив при обстреле ядер азота ?-частицами ядра кислорода.

В 1932 г. английский физик Дж. Чедвик доказал, что при бомбардировке бериллия ?-частицами появляются новые элементарные частицы (нейтроны), которые, как указывал в то время советский физик Д. Иваненко, вместе с протонами (ядрами атомов водорода) составляют атомное ядро (до этого предполагали, что атом состоит лишь из протонов и электронов). Нейтрон не имеет электрического заряда, поэтому его было трудно обнаружить.

Тогда же английские ученые Дж. Кокрофт и Э. Уолтон осуществили первую ядерную реакцию посредством искусственного ускорения движения протонов. В начале 1934 г. супруги Фредерик и Ирен Жолио-Кюри доложили Французской академии наук об открытии искусственной радиоактивности при бомбардировке пластины алюминия ?-частицами, испускаемыми радиоактивным препаратом. Атомы алюминия при этом превращались в атомы фосфора, но не обычные, а радиоактивные, которые, в свою очередь, превращались в устойчивый изотоп кремния. Одновременно с супругами Жолио-Кюри итальянский ученый Э. Ферми наблюдал искусственную радиоактивность, вызванную бомбардировкой нейтронами ряда элементов. После первых опытов были обнаружены искусственные радиоактивные изотопы многих химических элементов. В 1940 г. было открыто более 200 искусственных радиоактивных изотопов.

После открытия искусственной радиоактивности ученые всего мира начали интенсивно изучать элементарные частицы и ядерные реакции. В 30-е годы XX в. были заложены принципиальные основы новой отрасли техники. Важную роль сыграло изучение процесса ядерных цепных реакций.

В 1939 г. немецкие ученые О. Ган и Ф. Штрасман сообщили об открытии нового явления – деления атомных ядер урана под действием медленных нейтронов. Вскоре было установлено, что это деление происходит по закону цепной реакции. Нейтроны, попадая в ядра урана с атомным весом 235, не только разрушали их, но при определенных условиях вызывали появление новых нейтронов. Те, в свою очередь, разрушали последующие ядра урана и таким образом обеспечивали цепную реакцию, идущую с выделением колоссальной энергии. Среди конечных элементов облучения ученые обнаружили барий и молибден. Так было установлено, что ядро урана раскалывается на более легкие ядра. Этот процесс назвали расщеплением ядра. Позже он получил название «деление».

Опыты Ф. Жолио-Кюри показали, что при делении урана выделяется громадное количество энергии. Осколки ядер урана были обнаружены на расстоянии 3 мм от места их деления, что свидетельствовало о ядерном взрыве.

В 1940 г. советские ученые Г. Флеров и К. Петржак открыли самопроизвольное деление урана.

В декабре 1942 г. в Чикагском университете Э. Ферми впервые удалось осуществить ядерную цепную реакцию в первом ядерном реакторе с графитовым замедлителем нейтронов и естественным ураном-235. Технология производства урана-235 была крайне сложна, ибо в общей массе естественного урана этот изотоп составляет лишь 0,72 %, а остальное приходится на уран с атомным весом 238 (99,2 %) и отчасти – 234. Разница между изотопами урана в том, что уран-238 в отличие от урана-235 не делится медленными или, как их еще называют, тепловыми нейтронами. Он поглощает эти частицы, как и быстрые нейтроны, не успевшие отдать свою энергию в процессе замедления.

В связи с этим возникла проблема разделения двух изотопов урана.

В США был разработан так называемый «Манхэттенский проект». Этот проект ознаменовал создание атомного оружия. В проекте принимали участие выдающиеся европейские ученые, которые, спасаясь от фашистов, эмигрировали в Америку. Среди них были А. Эйнштейн, Э. Ферми и др.

Первое практическое использование неконтролируемой ядерной реакции было осуществлено в рамках «Манхэттенского проекта» 16 июля 1945 г., когда в штате Нью-Мексико была взорвана опытная атомная бомба.

6 августа 1945 г. на японский город Хиросима американцы сбросили первую атомную бомбу «Малыш» с урановым зарядом. 9 августа атомной бомбардировке подвергся другой японский город, Нагасаки. Он пострадал от взрыва «Толстяка» с зарядом из плутония – трансуранового элемента, синтезированного в 1941 г. группой американских ученых под руководством Г. Сиборга. Мощность обоих взрывов равнялась примерно 20 килотоннам в тротиловом эквиваленте.

В Хиросиме в результате взрыва погибло свыше 140 тысяч человек, в Нагасаки – около 75 тысяч человек. Тысячи людей получили большие дозы радиоактивного облучения и заболели лучевой болезнью.

Ядерный взрыв характеризуется пятью поражающими факторами. Ударная волна воздействует на все объекты, встречающиеся на ее пути, разрушая здания в радиусе нескольких километров от эпицентра взрыва; световое излучение оплавляет, деформирует и воспламеняет материалы и вызывает у людей ожоги различной степени тяжести в зависимости от расстояния до эпицентра; после взрыва в течение 10–15 секунд возникает поток гамма-излучения и нейтронов – проникающая радиация (она-то и вызывает возникновение лучевой болезни); подобное воздействие имеет и радиоактивное заражение местности: оно происходит в результате выпадения радиоактивных веществ из облака ядерного взрыва и радиации, обусловленной образованием радиоактивных изотопов под воздействием нейтронного и гамма-излучения. В отличие от проникающей радиации, радиоактивное заражение местности сохраняется на протяжении длительного времени; последним поражающим фактором является электромагнитный импульс, воздействующий на антенны, провода, средства связи – в них наводится электрическое напряжение, повреждающее эти устройства.

США пытались использовать монополию на ядерное оружие, чтобы диктовать условия другим странам. Над разработкой атомной бомбы в Советском Союзе работала группа ученых под руководством И. В. Курчатова. Результатом их работы стал произведенный в 1949 г. в СССР атомный взрыв.

В США ускорили работы над термоядерной (водородной) бомбой. Взрыв ядерного заряда в бомбе вызывает термоядерную реакцию, подобную происходящей на Солнце и других звездах. Водород в звездных недрах постоянно находится под воздействием высочайших температур, что способствует превращению его в другой элемент – гелий – с выделением огромного количества энергии. О выделяющейся при реакциях энергии можно судить по следующим цифрам: при синтезе 1 кг тяжелого водорода (дейтерия) выделяется такая же энергия, как и при сжигании 8–12 т каменного угля.

1 ноября 1952 г. на атолле Эниветок американцы взорвали термоядерное устройство мощностью 3 мегатонны. 12 августа 1953 г. в Советском Союзе на Семипалатинском полигоне была взорвана водородная бомба. В 1954 г. американцы провели новое испытание водородной бомбы на атолле Бикини.

В 50–60 гг. прошлого века ядерные боеприпасы были созданы и испытаны в Великобритании (в 1952 г.), Франции (в 1960 г.), Китае (в 1964 г.). Термоядерное оружие появилось в Великобритании в 1957 г., в Китае в 1967 г., во Франции в 1968 г. Мощность термоядерного заряда может достигать 20 и более мегатонн.

В 1950–1960 годы появились совершенные средства доставки ядерных боеприпасов к цели. Это ракеты, базирующиеся в шахтах на передвижных ракетных установках, расположенных на автомобилях и железнодорожных платформах. Помимо того, ядерными ракетами вооружены стратегические атомные подводные лодки. Атомные и термоядерные заряды также могут доставляться стратегическими бомбардировщиками.

Начиная с 50-х годов прошлого века страны, имевшие ядерное оружие, проводили испытания этого оружия на специальных полигонах. Цель – совершенствование этого смертоносного оружия. Испытания были наземными, воздушными, подводными и подземными. В 1963 г. вступил в силу договор о запрещении всех видов испытаний, кроме подземных.

В 1960–1970-е годы начались переговоры глав великих держав об ограничении ядерного вооружения и предупреждения возможных конфликтов с применением ядерного оружия. Делались попытки предотвратить его распространение в другие страны. Но наряду с этим, разрабатывались новые виды оружия. В качестве примера можно привести нейтронную бомбу, уничтожающую все живое, но оставляющую в целости здания. Совершенствовались средства доставки боеприпасов.

Атомное оружие разработали в Израиле, Индии, Пакистане и, по некоторым данным, в Северной Корее.

Как это ни парадоксально, но большинство исследователей признают, что именно ядерное оружие стало фактором, сдерживающим развитие конфликтов между крупными государствами во второй половине XX в. Угроза взаимного уничтожения заставляла противоборствующие стороны садиться за стол переговоров. В качестве примера можно привести мирное разрешение Карибского кризиса в 1962 г. Причиной его возникновения стало размещение в Турции американских ракет, нацеленных на СССР, в ответ СССР разместил свои ракеты на Кубе.

Атомная электростанция

В 1922 г. в Петрограде академик Ферсман прочитал доклад. Он назывался «Пути к науке будущего». Ученый предсказывал использование грандиозных запасов внутриатомной энергии.

При сгорании ядерного топлива в урановом реакторе выделяется в 10 000 000 раз больше энергии, чем при сгорании равной по весу порции органического вещества в топке обычной тепловой электростанции.

Условием работы атомного реактора, утверждал ученый, является цепная реакция деления ядра урана, для чего следует обстреливать уран-235 нейтронами. Последние, взаимодействуя с атомами урана, вызывают деление их ядер. Деление одного ядра, в свою очередь, вызывает деление других. При этом происходит выделение нейтронов. Для обеспечения самоподдерживающейся цепной реакции необходимо такое количество урана, критическая масса которого была бы около 50 кг.

Уменьшить критическую массу можно, смешав уран с каким-либо неделящимся веществом. Принцип работы реактора был открыт Э. Ферми. В 1934 г. он вместе со своими сотрудниками Б. Понтекорво и Амальди исследовал радиоактивность различных элементов. Образцы представляли собой пустотелые цилиндры со вставленными в них источниками нейтронов. При облучении материала цилиндра нейтронами образовывались радиоактивные ядра. В ходе экспериментов было обнаружено, что активность материала зависит от предметов, стоящих вблизи цилиндра. Наибольшая радиоактивность была достигнута при погружении цилиндра в бассейн с водой. Ферми объяснил это тем, что, сталкиваясь с почти равными по весу атомами водорода, нейтрон теряет большую часть своей энергии. Его скорость равна примерно 2000 м/с. Такие нейтроны называют медленными, а нейтроны, образующиеся при делении и имеющие скорость 20 000 км/с, – быстрыми.

Снижение скорости нейтронов позволяет увеличить количество нейтронов, взаимодействующих с ядрами, а следовательно, и число делящихся ядер. Открытие Ферми позволило построить реактор, в котором происходило удержание достаточного количества нейтронов, рождающихся при делении.

Работы по созданию ядерного реактора велись в начале 40-х годов прошлого века в Германии, США и СССР.

Немецкие ученые, спеша создать атомную бомбу, построили в подземной лаборатории Хайгерлох реактор, в котором в качестве замедлителя применялась «тяжелая вода» – соединение кислорода с дейтерием – тяжелым изотопом водорода. Не хватало критической массы: для осуществления самоподдерживающейся цепной реакции необходимо 1,5 тонны урана и 2 тонны тяжелой воды. В Норвегии в это же время был выведен из строя завод по производству тяжелой воды.

В 1942 г. в Чикагском университете был запущен ядерный реактор, в котором в качестве замедлителя использовался особо чистый графит. В 1946 г. реактор такого же типа был запущен в СССР. Оба реактора гетерогенного типа: в них уран был собран в блоки-стержни, между которыми размещались блоки графита. Благодаря такой конструкции быстрые нейтроны замедляются в блоках графита, не поглощаясь атомами урана-238. В качестве замедлителя в таких реакторах применяется тяжелая вода.

В гомогенных реакторах горючее в виде тонкого порошка находится во взвешенном состоянии в жидком замедлителе (обычно соль урана, равномерно распределенная в тяжелой воде). Позже появились реакторы, в которых использовался расплавленный висмут, содержащий торий и небольшое количество урана-233.

Запуск реактора осуществлялся следующим образом: вначале реактор приводят в состояние надкритичности, вводя больше урана, чем это необходимо для поддержания цепной реакции. Мощность реактора возрастает. Для ее ограничения в реактор вводят поглотитель нейтронов – бор в количестве, достаточном для поддержания критического уровня работы реактора. Для управления процессом в рабочем объеме реактора предусмотрены пустоты для поглотителя – отверстия-тоннели, проходящие через весь реактор. Мощность регулируют, погружая стержни в тоннели или выводя их.

В 1945 г., когда атомные бомбы уже уничтожили Хиросиму и Нагасаки, крупным американским ученым задали вопрос: «Удастся ли и когда использовать атомную энергию в мирных целях?». Почти все ученые назвали одну цифру: 50 лет (1995 г.). Почему же именно этот срок называли американцы?

Американские специалисты руководствовались не столько техническими, сколько экономическими соображениями. Они исходили из того, что атомная энергия дороже энергии, вырабатываемой тепловыми или гидроэлектростанциями. Поэтому ее производство станет экономически обоснованным только тогда, когда начнут истощаться запасы нефти.

Эксперты ошиблись: уже в 1954 г. в СССР в Обнинске была пущена в эксплуатацию первая атомная электростанция мощностью 5 мегаватт.