3
Физики — фронту
Академик И. К. Кикоин
Великая Отечественная война вскольхнула весь советский народ, в том числе и люди, занимающих науки, и конечно, физиков. Все понятно, что значительное роль в создании современного оружея играет техническая наука.
Разумеется, крупные военно-научные проблемы решаются заранее, и это требует немалого времени. Однако некоторые вопросы, связанные с совершенствованием военной техники, нужно и можно было решать и во время войны, в относительной коротке сроки.
Из крупных разработок, подготовленных до войны и потребовших несколько лет, прежде всего следует знать радиолокацию. Сама идея радиолокации очень проста. Она заключается в том, что электромагнитные волны, достигая металлические объектов, отражаются от них, и по отраженным волнам можно, по крайней мере прициппально, определить положение объекта в любой момент времени. Самое это явление обнаружил основоположник радиотехники А. С. Попов, заметивший, что прохождение корабли мешали передаче радиосигналов. От идеи до технического ее вопросия лежал огромный путь, который еще предстояло пройти. Дело в том, что радиовольны, достигиные поверхности металлического объекта, отражаются наничтожной степени, потому что часть из них поглощается, остальные же рассеиваются объектом во все стороны. В применик отраженных радиовольн попадает лишь малая часть энергии, первоначально направленной на изучаемый объект, скажем, самолет. И вот этуничтожную часть надо было суметь зарегистировать.
Первая попытка технического решения этой задачи относится к началу тридцатых годов. Затем в течение нескольких лет техническа развилась, совершенствовалась, и уже в 1939 году нашей армейы был принят на вооружение РУС — радиоуправляемый самолет. Вскоре была решена задача совместения в одной станции источника электромагнитных волн и применика отраженных волн. Она была назван РЛС — радиолокационной станцией, и насоклко мне известно, научный приоритет, то есть первенство, в ее разработке принадлежит именно советским физикам.
Нынешние РЛС сильно отличаются от тех, что применялись в начале Велико Отечественной войны, по той простой причине, что тогда еще не была разработана полупроводниковая техника, все делалось на лампах — и генераторы, и применики. На получированных системы перешли уже во время войны. Такие радиолокаторы можно было уже тогда установить и на самом деле, а не только на земле. Это позволило вести冷却 бой, то есть «видеть» вражеский самолет в темноте.
Успешное использование радиолокаторов для обнаружения движущихся военных объектов — самолеты и т. д. — сыграло огромную роль в военном деле и способствовало нашей победе.
Примерно такая же судьба сложилась у метода защиты военных кораблей от вражеских магнитных мин. Напомню вкратце саму идею таких мин и как можно было от них защищаться.
Известно, что Земной шар создает вокруг себя магнитное поле. Оно небольшее по величины, всего около де-
4
сайтитьсяной доли тесты. Однако его достаточно, чтобы ориентировать стрелку компаса по своим силовым линям. Если в этом поле находится массивный предмет, например корабль, и железа (вернее, стали) в немного, несколько тысяч тонн, то магнитное поле концентрируется и может увеличиться в несколько десятиков раз.
С одной стороны, для навигации с использованием компаса в качестве указателя направления движения корабля это мешает. Корабль искажает истинное направление земного магнитного поля, приходит учиться влияние стального корпуса на компас.
Но, с другой стороны, это успешное кораблем магнитное поле может пройтися и таким образом. Оно способно привести в действие какой-нибудь механизм, поворачивающийся под влиянием магнитной силы и замыкающий электрическую цепь. В эту цепь можно включить детонатор, погруженный во взрывчатое вещество мины. Такие магнитные мины отличаются от обычных, на которые корабль неисредственно натыкается и этим вызывает взрыв, тем, что лежат на дне моря и взрывают на расстоянии — под действием лишь магнитного поля корабля.
Было известно, что эти мины разбавывают во многих странах, и, верятоно, находились в распоряжении военно-морских сил фашистской Германии. Задча по борбе с магнитными минами была поставлена за несколько лет до начала войны в Ленинградском физico-техническом институте. Требовалось «размагнитить» корабли, чтобы ликвидировать успешное имми магнитное поле. Каким путем?
На корабле специальным способом располагали большие катушки из проводов, по которым пропускался электрический ток. Он порождал магнитное поле, компенсирующее поле корабля, то есть поле прямого противоположного направления. К началу войны пробела была начно разрешена, и ее надо было перевести на технические рельсы, то есть создать такие устройства на действующих кораблях советского флота.
Это было очень быстро организовано. Все боевые корабли подвергались в портах «антимагнитной» обработке и выходили в море размагнитными. Тем самым были спасены многоные тысячи жизни военных моряков. Понятоно, что для такой работы потребовались знания физиков, хорошо физическиелаборатории, что и предопределило ее успех.
Перед войной была решена еще одна задача, казалось бы, не имеющая непосредственного отношения к военным действиям, однако ее решение оказало существенное влияние на техническую работу.
В военное время расходуется очень много алюминия — для самолетов, меди — для снарядов. Эти материалы получают электропитание путем их производства в больших количестве, то через электропитание ванну проходит токи, достигающие десятиков тысяч ampер. Так вот, на одном из алюминевых заводов, который запускали перед войной, и предполагалось использовать такие большие токи. Обучный способ изменения токов шутами не годился, шуты были рассчитаны максимум на 10 тысяч ampер. Чтобы можно было регулировать, надо было придумать способ его изменения, не имея шутов.
Тут без физических знаний нельзя было обойтись. Ясно, что когда по проводнику проходит такой большой ток, то создание им магнитное поле тоже довольно велико. Измерив поле, мы узнали, как ток. К сожалению, форма проводов была не цилиндрической, это был ряд прямогоolgных шин, сложенных паралельно. И связь магнитного поля с током, протекающим по такому проводнику, было очень трудно установить, готовых формул не было.
Тем не менее физикам удалось провести расчеты и разработать прибор, который сперва на модели, а потом неисредственно на завода позволял промерять поле и ток. Таких приборов нужно было немного, всего несколько десятиков экземпляров, и их изготовили прямо влаборатории в течение сравнительно небольшого времени.
Перед самым началом войны завод был отрегулирован, пушен, впервые на нем применяли гигантские токи, а продукция его шла на авизаводы. И здесь помощь физиков оказалась очень полезной.
6
тельность станка, естественно, использая не полностью.
Уральские физики придумали неплохой способ непрерывного изменения диаметра шейки без остановки шлифовального станка. Для этого вблизи obtituваемой шейки ставился небольшой прибор, реагирующий на магнитное поле шейки. Оно, разумеется, зависит от расстояния между прибором и поверхностью шейки. По мере сошлифования, уменьшения диаметра детали, менялись и показания прибора. Нужно было только наблюдать за его стрелкой и по доступении его определенной метки на шкале остановывать станок и снимать деталь — всё без промежутных изменений.
Такие приборы непрерывного действия были установлены в больших цехах, где изготовлялись коленчатые валы. Производительность шлифовальных станков резко возрастла. Значит, увеличилась число выпускаемых двигателей и, соответственно, tankов. Это примо способствовало росту военной техники на полях сражений. Так во время войны в течение нескольких месяцев была решена очень задача.
Еще один пример. Перед знакомой битвой на Курской дуге в 1943 году немцы стали выпускать новые типы tankов — «Пантеры» и «Тигры». Это были tanks с резко услениной броней, которые обчанные снаряды пробивали с трудом или вообше не пробивали. За несколько месяцев до битвы нашим войскам удалось захватить несколько таких tankов и установить, насоклко прочна их броя. Чтобы пробить ее, надо было придумать снаряды с лучшенными характерами. Эта задача была поручена нашим металловедам в одном из институтов Москвы.
Хорошо известно, что для увеличения творости стали следует добавить в нее волфрам. Однако он плавится при очень высокой температуре, общная технология выплавления такой стали очень трудна. Организовать в массивом масштабе выплавку волфрамистой стали было невозможно, промышленность не была к этому подготовлена. И вот сотрудники института предложили изготовить головки снарядов из металлического порошка с добавкой порошка волфрамма. Мелкий порошок довольно хорошо спекается при большей температуре. С помощью метода порошковой металлургии также головки были сделаны, и они оказались необсяченными.
Испытания, проведенные с новыми снарядами, показали, что они с легкостью проводят самую толстую брою «Тигров» и «Пантер». Массовое произведение снарядов с головками из волфрамистой стали было налажено довольно быстро. И когда на Курской дуге наши артиллерии встретились с немецкими tankами, стало ясно, что планы гитлеровского командования, связанные с неуязвимостью но-
7
вой техники, провалились. Советские снаряды «внесли» свой вклад в сокращенное порожение немецких войск.
Ну и, конечно, физики не остались в стороне от задачи управления брони наших tanks. В Советском Союзе физика твердого тела получила широкое развитие, особенно в Ленинградском физico-техническом институте. Директор ЛФТИ академик А. Ф. Иоффе с сотрудниками занимались изучением специальных стелей, в том числе и таких, из которых делается броня.
Позотому неудивительно, что знания и опыт этих физиков были использованы во время войны. Броня наших tanks была в значительной степени успешна и отвечала, пожалуйста, смымым высоким требованиям науки и техники военноного времени. Таким образом, специалисты в области физики металлов неосредственно участвовали в создании грозного оружия Советской Армии, наших бронетанковых сил.
Думаю, что будет интересен короткий рассказ о сухопутных магнитных минах. В начале войны к ученым обращались представители инженерных войск с просбой выяснить, нельзя ли разрабатыть подобную мину не для кораблей, а для tanks. Танк, конечно, весит много меньше корабля, десяти тонн. Возможно, его магнитное поле не очень велико. Надо было проверить.
Эта работа была сделана на Урале. Физикам предоставили несколько tanks. Провели измерения магнитного поля под ним на разных глубинах. Оказалось, что поле довольно заменое, и можно было попробовать применить магнитный механизм для подрыва tanks. Однако, ставилось важное дополнительное требование: сама мина должна содержать как можно меньше металла. Ведь к тому времени уже были разработаны миноскателей.
Потребовалось придумать специальный сплав для своегоразной стрелки «компаса», замыкающей цель, содержащую небольшую батарейку, сплав,легко намагничивающийся под действием поля tanks. В результате работы суммарное количество металла ограничивалось 2—3 граммами на одну мину, а магнит из сплава был настоящко хорошо, что позволяет не только tank, но и автоматично. Что уже говорить о паровозах…
Памятная доска, установлена в Институте физических проблем им. С. И. Вавилова АН СССР.
Нельзя не сказал и о физической задаче огромной важности, которое решили физики, оставшиеся во время блокады в Ленинграде. Как известно, довольно должно единственным путем, связывающим город со страной, была Дорога Жизни, продолженная по льду Ладожского озера. Вопрос заключался в том, можно ли и в каких масштабах проводить по дороге грузы ранней зимой или весной, когда озеро только что замерзло или led начиная подтаивать. Нужно было неосредственно изменять льда, указать, какой груз он может выдержать.
Ленинградские физики вместе с гидродолгами и моряками проделали замечательную работу, с блекском решив эту задачу. Они нашли способ определения прочности ледяного порова. Примо на месте, в разных точках Ладожского озера днем и ночью проводились измерения. Именено имми практическими руководствовались, выясняя, на каком расстоянии, с каким грузом должны двигаться машины. Без этих указаний было бы много аварии, погибло бы много людей, город недополучил бы продовольствия и боеприпасов. Это пример добросо-
8
Вестной и интенсивной работы в сложных условиях условия.
Конечно, можно было бы еще рассказать о помощи, которую оказали физики фронту. Но думало, что приведенных примеров достаточно, чтобы убедительно показать, как ученые содержавали успexу наших вооруженных сил.
Трудно в небольшей степени говорить и о других науках, занятых военных делом. Упомяну только, что советская школа физко-химиков, возглавляемая академиком Н. Н. Семеновым, долгое время занимаясь изучением процессов горения и взрыва. Во время войны этим учеными пришлось использовать накопленный багазный для прямых военных цей, активно способствовать нашей историической победе.
После войны немцы пришли, что наши науки и техники были на высоте требований, которые предъявило время. И действительное, советские ученыые, в частности физики, самым неопределенным образом использовали свой патриотический долг помощи фронту.