Советский метод размагничивания спас сотни кораблей и тысячи жизней моряков

После окончания войны президент Академии наук СССР Сергей Вавилов писал: "Почти каждая деталь военного оборудования, обмундирования, военные материалы, медикаменты - все это несло на себе отпечаток предварительной научно-исследовательской мысли и обработки".

Из нынешнего времени поражаешься, как, оказавшись в жесточайшем цейтноте, наша наука и промышленность создавали оружие победы. Ведь большинство ведущих институтов и предприятий были срочно эвакуированы. Люди попали в новый быт и на новое место работы. Такой экстрим меньше всего благоприятствовал созданию прорывных технологий, а тем более их быстрому внедрению.

И тем не менее, они это сделали. Вот лишь несколько штрихов. Уже 23 июня, когда еще не был образован Государственный комитет обороны (ГКО), на срочном заседании в академии рассматривался один вопрос: как перестроить работу в соответствии с требованиями фронта и тыла? И незадолго до начала Московской битвы на стол председателя ГКО лег план работы АН СССР. Его авторы сформулировали для оборонки 245 тем по самым разным направлениям. А главное - была поставлена задача: создать технологии, превосходящие германские.

Надо особо подчеркнуть важнейший момент: в годы войны наука фактически пришла в цеха, что позволило решать многие вопросы, что называется, не отходя от станка. Все, что проходило успешные испытания, шло в серию, а потом на фронт. Были созданы сотни уникальных образцов, которые позволили в жесточайшей битве сломить врага. Вот лишь несколько из этих важнейших разработок.

Мадам Пенициллин

"Войну мы выиграли ранеными"! Это сказал однажды наш выдающийся полководец, маршал Константин Константинович Рокоссовский. В годы войны наши медики вернули в строй 72,3% раненых и 90,6% больных воинов. Сухие цифры, а за ними миллионы человек. И во многом это удалось благодаря микробиологу Зинаиде Виссарионовне Ермольевой. Именно ей в самом начале войны поручили срочно разработать антибиотик на основе отечественного сырья и наладить его массовое производство.

Пенициллин тогда поступал в Советский Союз в ограниченных количествах. Методика его производства оставалась неизвестной. А потребность в препарате была чрезвычайной.

Группе под руководством Ермольевой прежде всего требовалось найти особый вид плесени, который можно использовать для выработки пенициллина. Грибок искали везде - в траве, на земле, даже на стенах бомбоубежищ. Образцы оперативно проверяли на бактерии стафилококка. После нескольких десятков "пустышек" - наконец удача! Один из образцов оказался очень сильным "киллером".

Времени на долгосрочные исследования не было, и в жестких условиях Ермольева вместе с коллегами организовали синтез антибиотика и испытывали его в госпиталях. А уже в 1943 году в СССР запустили массовое производство первого отечественного антибиотика под названием "крустозин".

Новое лекарство стало настоящим прорывом в лечении. Смертность раненых и больных в армии снизилась на 80%, а количество ампутаций - на 30%, что позволило многим солдатам избежать инвалидности и вернуться в строй для продолжения службы.

Работа Ермольевой получила и международное признание: в 1944 году в СССР прибыл один из создателей пенициллина профессор Говард Флори и привез с собой штамм препарата. (За создание пенициллина Флеминг, Флори и Чейн в 1945 году получили Нобелевскую премию.) Узнав об успешном применении отечественной разработки, ученый предложил сравнить ее с американским аналогом. В эксперименте советское лекарство оказалось в 1,4 раза эффективнее, после чего пораженный Флори почтительно назвал Ермольеву Мадам Пенициллин.

Кстати, история жизни Зинаиды Ермольевой легла в основу романа Вениамина Каверина "Открытая книга". Это произведение до сих пор вдохновляет молодых ученых на совершение научных открытий в медицине.

Уравнение шимми

С появлением в 1920 годах новых скоростных самолетов с ними стали происходить необъяснимые катастрофы. На машину, которая летит совершенно нормально, вдруг действовала какая-то неведомая сила, и самолет начинал быстро разрушаться. Довольно быстро разобрались с причиной - это внезапная вибрация крыльев, а иногда и оперения, когда скорость полета превышает 400 км/ч. Новому грозному явлению дали название флаттер (от английского - трепетать).

В СССР проблемой стали заниматься в ЦАГИ. Оказалось, что без глубокой математики не обойтись. Требовалось разработать теорию флаттера, описать его с помощью дифференциальных уравнений.

К этой работе тогдашний глава ЦАГИ Сергей Чаплыгин подключил молодого выпускника МГУ, но уже проявившего свои незаурядные способности в математике - Мстислава Келдыша.

Решая проблему флаттера, он вместе с несколькими сотрудниками вывел уравнение динамики, разработав новый раздел функционального анализа, известный сегодня как "теория пучков Келдыша". Отметим, что тогда в распоряжении исследователей не было никаких компьютеров, лишь логарифмическая линейка и арифмометр.

Надо сказать, что бои вокруг теории флаттера в ЦАГИ разгорелись нешуточные. Дело в том, что разные группы на суть явления имели разные взгляды. Один из сотрудников даже отправил письмо в ЦК ВКП(б), где говорилось о неверности расчетов, и обвинил авторов чуть ли не во вредительстве. Для Келдыша ситуация осложнялась его дворянским происхождением, двумя дедами-генералами, родственниками за границей и репрессированными членами семьи. Но разбирательство закончилось для него благополучно.

По итогам целого цикла исследовательских и конструкторских работ в 1940 году Келдышем было подготовлено "Руководство для конструкторов", в котором изложены методы расчета флаттера и практические рекомендации по предотвращению опасного явления. В целом эти результаты позволили более эффективно, чем в других странах, обеспечивать безопасность советских самолетов.

А жизнь поставила перед молодым математиком новую сложнейшую задачу. В середине 1940-х годов, с появлением реактивной авиации, стали применяться шасси с носовой опорой. И иногда такие самолеты во время взлета и посадки попадали в неприятную ситуацию: при определенной скорости переднее колесо вдруг поворачивалось вокруг стойки. Самолет мог съехать с взлетной полосы или, например, зарыться носом в землю. А если передняя стойка шасси разламывалась, погибали и самолет, и пилот.

Этот феномен назвали "шимми". По аналогии с популярным тогда на западе танцем, в котором человек быстро вращает туловищем. Чтобы разобраться в явлении, конструкторы вновь обратились к математику Келдышу. Задача оказалась не менее сложной, чем проблема флаттера. Ученому удалось описать шимми с помощью уравнений. А главное, на их основе он дал конкретные инженерные рекомендации, как устранить это явление.

Благодаря этим разработкам отечественные самолеты перестали "танцевать" на взлетной полосе. За все время войны не было зафиксировано ни одной серьезной поломки, связанной с эффектом шимми.

Уже в 1946-м Мстислава Келдыша избирают действительным членом академии наук. Новому академику тогда было всего лишь 35 лет!

Кислород Петра Капицы

Уже в самом начале войны стало понятно, что и фронту, и тылу, говоря образно, как воздух необходим жидкий кислород. В медицине он важен для проведения сложных операций, лечения пневмоний и ожогов, чтобы облегчить страдания и ускорить выздоровление раненых. В промышленности - для обеспечения работы авиации, танковых и других родов войск, где он требовался для сварки и резки металла. При Совете министров создается Главкислород, начальником которого был назначен Петр Капица. Ученый стал руководителем целой отрасли промышленности!

Почему именно он? Дело в том, что еще в 1934 году, работая в Кембридже, он спроектировал и создал первый поршневой детандер для сжижения газов, в частности гелия. (Детандер - машина, в которой газ, расширяясь, производит работу и охлаждается). Капица продолжил эти работы, когда вернулся в СССР. Но решил, что поршневой детандер - это вчерашний день, нужно создавать более совершенную машину, турбодетандер, в которой газ расширяется с использованием турбинного механизма.

В 1930-е годы лучшие в мире турбодетандеры делали в Германии, но эта технология получения жидкого кислорода из атмосферного воздуха была очень сложной, энергоемкой и затратной. Их КПД едва превышал 50%, то есть около половины энергии уходило "в свисток". К тому же, чтобы превратить кислород в жидкость, его требовалось сжать до давления в 100 атмосфер. Капица создал турбодетандер с КПД почти 90%, причем сжать кислород достаточно до давления всего 6-7 атмосфер. Созданная им оригинальная конструкция оказалась самой производительной в мире.

Конечно, поражают темпы, с которыми шло ее внедрение. В сентябре 1941 года в Казани началась сборка экспериментальных установок для производства жидкого кислорода, в 1942 году уже был создан первый образец производительность 200 кг/ч. А в начале 1943 года стартовала разработка нового комплекса, его мощность в 10 раз больше. Благодаря этой работе Петра Капицы тысячи бойцов получили шанс на спасение, а армия - необходимые ресурсы для победы над врагом.

Мина - мимо

Практически с первых дней войны перед физиками была поставлена стратегическая задача: защитить наш флот от немецких мин. Уже 18 июня 1941 года немцы приступили к установке минных заграждений на Балтике, стремясь заблокировать корабли нашего военного флота в базах, а в ночь с 21 на 22 июня магнитные мины появились на подступах к Севастополю и другим черноморским портам. Начались потери наших военных кораблей.

В Севастополь срочно прибыла группа ученых во главе с Анатолием Александровым и Игорем Курчатовым для оборудования кораблей Черноморского флота "системой ЛФТИ"- способа размагничивания судов. Дело в том, что работа по защите кораблей от подрыва на магнитных минах развернулась в СССР еще в предвоенные годы в Ленинградском физико-техническом институте. Там была сформирована научная группа для создания способа защиты кораблей от неконтактных магнитных и индукционных мин.

Эти новейшие взрывные устройства действовали бесконтактно, они реагировали на изменение магнитного поля при приближении любого корабля с металлическим корпусом. Идея, предложенная нашими учеными, - надо размагнитить корпус корабля. Как конкретно? Для этого надо компенсировать его магнитное поле с помощью закрепленных на нем специальных обмоток, через которые пропускался электрический ток. Причем компенсировать в такой степени, чтобы мина вообще не реагировала на прохождение над ней корабля. По сути, она становился для ее магнитов "невидимым".

Первые испытания этого способа состоялись на линкоре "Марат" в октябре 1938 года. К началу Великой Отечественной войны он был отработан до практического применения. Это позволило сберечь сотни судов и тысячи жизней членов экипажей. Планы гитлеровцев запереть советский флот в портах были сорваны.