Взрывы для войны и мира

Сибирское отделение РАН открыло серию научно-популярных лекций «Академический час» для школьников, студентов и всех желающих. Первая из них состоялась 12 ноября в Выставочном центре СО РАН. В честь 110-летия со дня рождения основателя СО РАН Михаила Алексеевича Лаврентьева его ученик и соратник академик Владимир Титов рассказал о научных работах своего учителя.

Известно, что Михаил Алексеевич по образованию был математиком, затем работал в области гидро- и аэродинамики, а в военные годы обратился к теме механики взрыва, продолжив заниматься ею и после войны.

поставить взрыв на службу человеку

– Взрыв вообще явление довольно неприятное, когда не в кинофильмах, – объяснил школьникам Владимир Михайлович. – Это и высокие температуры, и большие давления, все летит в разные стороны. Но Лаврентьев был одним из ученых, которые научились управлять энергией взрывного превращения. Когда я поступал в Московский физико-технический институт, на экзаменационный вопрос, с какой скоростью начнет двигаться предмет, если кинуть в него булыжник, я ответил, что со скоростью этого булыжника. Конечно, скорость потока взрыва много больше, чем та, с которой начнет двигаться предмет, ведь энергия взрыва направлена одновременно во все стороны. Лаврентьев впервые предложил расчетную модель кумулятивного, то есть направленного взрыва. К сожалению, кумулятивные заряды сейчас используют и террористы – наверное, многие видели в кинохрониках, что в вещевых мешках за их спинами часто видны такие снаряды. А ведь эти работы велись не только для оборонных, но и для мирных целей. Так, сегодня кумулятивные заряды используются при добыче нефти. Она находится в пористых слоях земли, а не в свободном состоянии в виде «готового озера», и нужно обеспечить необходимое давление, чтобы из боковых слоев она выходила наружу. Для этого на стенках скважины производят перфорацию при помощи кумулятивных зарядов. Но это лишь одно из многочисленных мирных применений взрыва.

Если кумулятивная струя пробивает два стальных листа, то в результате она превращается в рассеянную, с облаком мелких стальных осколков, пробивная сила которых уже в разы меньше. На этом эффекте ученик Лаврентьева Богдан Войцеховский основал новую оборонную технологию. Сегодня употребляют термин «инновация», а раньше разработки просто внедрялись в производство без специальной терминологии. Лаврентьев предложил разработку Войцеховского Министерству обороны. Но там испытывать ее сначала отказались: как же свою взрывчатку да на собственные танки? Но как только выяснилось, что подобные технологии уже используются израильскими и американскими производителями, всего за два года все советские танки «одели» в динамическую защиту. Сегодня она используются во всем мире.

Полководцы холодной войны

Первая атомная бомба, взорванная в СССР в 1949 году, была диаметром полтора метра и весила около пяти тонн. На первый взгляд, это грозное оружие, но ведь его нужно еще как-то доставить до места взрыва, а самолет могут сбить вместе с этой бомбой. В 1951 году в США изготовили первые пушки, которые стреляли атомными снарядами. Наша страна тогда старалась в военных разработках не отставать от конкурентов, поэтому в 1953 году Лаврентьева направили в атомный центр в Саров (Арзамас) и поручили вместе с группой ученых создать такой атомный снаряд. Работа была проделана «с нуля» и до первого взрыва на Семипалатинском полигоне за четыре года.

В 1957 году при участии Лаврентьева создали два самоходных атомных орудия. Чтобы показать, на что способна наша страна, больше было и не нужно. А еще Михаилу Алексеевичу удалось создать бомбу, максимально приближенную к форме идеального сплошного шара, за что он получил Ленинскую премию. Такая форма имела огромное значение для минимизации потерь энергии взрыва, которые у американских атомных бомб были очень существенны.

В начале холодной войны Сталин приказал срочно скопировать атомные бомбардировщики В-29 – огромную четырехмоторную модель, с которой в 1945 году бомбили Хиросиму. В США знали размер советской атомной бомбы и понимали, что подняться с ней в воздух у нас не на чем. Поэтому для них было настоящим шоком, когда на одном из советских парадов они увидели в небе точные копии В-29, а созданные с участием Лаврентьева самоходные атомные пушки, которые спустя пару лет тоже прошли на параде, шокировали их окончательно.

сварка взрывом

В 1960 году у экспериментаторов Института во время одного взрывного опыта случайно приварились друг к другу два стальных листа. Так впервые родилась идея сварки взрывом, ныне широко распространенная. С помощью этой технологии можно сварить в «металлический бутерброд» более пятидесяти слоев разных металлов. Выглядит такой монолит как красивая игрушка, и в промышленности он, конечно, не нужен, но сварка двух или нескольких слоев оказалась очень полезным изобретением. Например, в заводской электропечи нужна и высокая электро- и теплопроводность, и прочность основного материала. Первое качество обеспечивает слой меди, второе – слой стали. Под надзором Михаила Алексеевича Лаврентьева в Новосибирске было создано несколько площадок по производству биметаллов для экономии меди и никеля, которые всегда были дорогими и дефицитными. Стальные конструкции с помощью сварки взрывом покрывались никелем для защиты от агрессивных сред. Известный поэт Евгений Евтушенко даже назвал свой сборник стихов «Сварка взрывом». В целом из технологий, созданных в Институте гидродинамики, сегодня около 50% применяется в промышленности, остальные не смогли внедрить только из-за наступившего кризиса 90-х.

Взрывные технологии нашли применение и в космосе. Если первый спутник, запущенный в СССР в 1957 году, был просто шаром с радиопередатчиком, то полет человека в космос представлял отдельную проблему. Космические корабли «одеты» в блестящую пленку не только для сохранения тепла, но и для защиты от метеоритов. Используя кумулятивные заряды, группа сотрудников Института гидродинамики под руководством Михаила Алексеевича определила безопасную толщину стен космического корабля. Но самым большим по размеру действующим памятником мирным приложениям взрывных работ под руководством Лаврентьева сегодня служит знаменитый каток Медео и горнолыжный курорт Чимбулак. Такие замечательные «побочные продукты» появились благодаря строительству плотины и защите Алма-Аты от селевых горных потоков. Это был успешный эксперимент государственного значения, и сколько бы после ни было разговоров о том, что плотину размоет и огромный поток обрушится на город, она устояла и даже стала еще прочнее от большого количества камней, которые сошли вместе с селями.

В завершение встречи зампредседателя СО РАН академик Василий Фомин, открывший цикл мероприятий «Академический час», подчеркнул, что некоторые работы под руководством Лаврентьева вел лично докладчик – академик Владимир Титов. В частности, он сумел изменить условия взрыва так, что кумулятивная струя превратилась в мощное ударное ядро. Это заявление вызвало большой интерес аудитории, и Владимира Михайловича стали расспрашивать о принципах действия современной военной техники. Он подробно ответил на все вопросы, но по окончании беседы выразил надежду, что темы дальнейших выступлений участников «Академического часа» будут более мирными, и тем, кто сегодня сидит за партами, никогда не доведется участвовать в гонках вооружений. Тем более что у будущих физиков и математиков есть огромное поле по созданию практических приложений.

Мария ШКОЛЬНИК

Фото автора