Книга Семь элементов, которые изменили мир - Джон Браун

Мышление новых поколений формировалось после окончания «холодной войны», и они по-новому смотрят на суть ядерного оружия – как на средство уничтожения колоссальной разрушительной силы. Когда мы разговаривали о подготовке документов и подписании договоров, губернатор Юзаки взглянул на свой город и так произнес: «Главное – люди, а не листки бумаги».

Титан

В октябре 1950 г. журнал Popular Science рассказал о «новом сопернике», «бросающем вызов алюминию и стали как конструкционный материал для самолетов и ракет, ружей и средств бронезащиты». Прочный, легкий и устойчивый к коррозии, титан казался чудесным металлом будущего [1].

Титан был открыт в 1791 г. Уильямом Грегором, английским священником, минералогом и химиком, сумевшим набрать немного «черного песка» в ручье в долине Манаккан в Корнуэлле. Теперь мы знаем минерал ильменит, или титановый железняк; именно из него Грегор получил оксид нового элемента и назвал его манакканитом. Через четыре года немецкий химик Мартин Клапрот выделил двуокись титана из другой титановой руды, рутила. Он назвал ее титаном в честь героев древнегреческих мифов, сброшенных в Тартар Ураном. Клапрот также открыл и уран, но предпочел дать тому и другому отвлеченные названия, так как в то время их свойства были изучены не до конца [2]. Однако, по случайности, название Клапрота оказалось вполне подходящим: подобно титанам, томящимся глубоко под землей, этот элемент очень прочно химически связан с рудой, и извлечь его непросто.

Лишь в 1910 г. металлург Мэттью Альберт Хантер, работавший в Ренселеровском политехническом институте недалеко от Нью-Йорка, сумел получить образец чистого металлического титана. В процессе извлечения он раскрыл его замечательные физические свойства. Наконец, в 1940-х гг., 150 лет спустя после открытия титана, удалось разработать процесс его промышленного извлечения из титановой руды.

С началом «холодной войны» начался рост международной напряженности. США и СССР принялись добиваться технологического преимущества, которое обеспечило бы им превосходство над противником на море, в небе и в открытом космосе. Первая и Вторая мировые войны велись с использованием железа и углерода, а в «холодной войне» главные роли отводились титану и урану.

Титан сделал возможным реализацию самых выдающихся инженерных проектов эпохи «холодной войны», в частности создание сверхзвукового разведывательного самолета «Блэкберд» («Черный дрозд») компании Lockheed. Летавший со скоростью втрое выше скорости звука, «Блэкберд» за счет ускорения и набора высоты легко уклонялся от новейших советских крылатых ракет и в течение нескольких часов мог доставлять на американскую землю ценную разведывательную информацию. Самый быстрый воздушно-реактивный самолет в мире – выдающееся достижение инженерной мысли [3].

Сверхзвуковой «Блэкберд»

«Мы будем летать на высоте 27 000 метров со скоростью три Маха[9]… Чем быстрее и выше мы будем летать, тем труднее будет нас обнаружить, а тем более, остановить», – объяснял группе своих инженеров Келли Джонсон, вице-президент по перспективным проектам аэрокосмической компании Lockheed [4].

В 1950-х гг., в разгар «холодной войны», США всеми силами пытались как можно больше узнать о советском военном потенциале. Существовавшие в то время спутники имели ряд недостатков: их орбита была постоянной и слишком предсказуемой, чтобы вести разведку скрытно, а снимки из космоса часто страдали отсутствием четкости. Келли Джонсон был уверен: только самолет-шпион позволит собрать нужную разведывательную информацию и обеспечить безопасность находящихся на борту пилотов.

Первые самолеты-шпионы, созданные в период «холодной войны», представляли собой модернизированные бомбардировщики Второй мировой войны, летавшие медленно и на небольшой высоте, что делало их уязвимыми для средств ПВО. Самолет-разведчик U-2, созданный компанией Lockheed в конце 1950-х гг., мог летать на высотах до 21 километра и развивать скорость до 800 километров в час, но для борьбы с самолетами-шпионами Советский Союз создал новые ракеты, поражавшие и такую цель. США знали об уязвимости U-2 и хотели разработать новый самолет-разведчик, который мог бы летать выше и быстрее. Действительно, в 1960 г., когда Lockheed начала работы по созданию «Блэкберд», самолет U-2 был сбит советской ракетой, а летчик Гэри Пауэрс оказался в руках КГБ.

«Блэкберд», летающий в четыре раза быстрее и на восемь километров выше, чем U-2, символизировал амбициозные планы американских военных. Американские ВВС хотели получить самолет, не просто недоступный для советских ракет, а способный уходить от любой ракеты. Самолеты некоторых моделей и прежде летали со скоростью более 3М, но только недолго и с использованием форсажной камеры. Для «Блэкберд» такая скорость должна была стать крейсерской. Однако, чтобы реализовать такой сложный технический проект, инженерам Lockheed нужно было научиться использовать возможности титана.

В 1959 г. работы по созданию нового сверхзвукового самолета начались в проектно-конструкторском подразделении Lockheed, получившем неофициальное название «Скунсового завода» (Skunk Works) из-за непереносимого зловония, исходившего из расположенной поблизости фабрики пластмассовых изделий. Инженеры скоро поняли: титан – единственный легкий металл, способный выдержать высокие температуры, возникающие при скоростях полета 3М. Сталь оказалась слишком тяжелой.

На высоте 27 километров воздух настолько разрежен, что мало чем отличается от вакуума, а температура достигает –55 °C. Но даже при этом носовая часть самолета Blackbird, летящего быстрее пули, нагревается из-за трения воздуха до 400 °С и более [5]. Вблизи форсажной камеры температура еще выше [6]. Если бы самолет не был выкрашен в черный цвет (откуда и название), то температура оказалась бы даже более высокой. Из-за сильного нагревания в полете фюзеляж несколько удлиняется. Размеры корпуса и топливного бака соответствуют друг другу только на высоких скоростях. Когда заправленный самолет находится на земле, топливо вытекает на взлетно-посадочную полосу.

Около девяти десятых веса конструкции «Блэкберд» приходится на долю деталей, изготовленных из титана. До начала работы над проектом никому еще не доводилось применять титан в таких масштабах и в таких экстремальных условиях. Только одна небольшая американская компания Titanium Metals Corporation работала с этим металлом, но ее титановые листы были невысокого качества. Более того, Lockheed не могла найти достаточно титана для постройки самолета. ЦРУ обследовало весь мир и наконец нашло экспортера. Им оказался Советский Союз, не подозревавший, что станет помогать созданию разведывательного самолета, который будет использоваться против него же.

Во время испытаний прототипа и сборки самолета было изготовлено в общей сложности более 13 000 000 титановых деталей. При этом инженерам пришлось столкнуться с множеством технологических проблем. Наличие даже незначительных примесей делало титан хрупким, и поэтому вначале некоторые детали разбивались вдребезги даже при падении с метровой высоты. Линии, прочерченные авторучкой, быстро проступали на обратной стороне тонких титановых листов; гаечные ключи с кадмиевым покрытием срывали головки болтов; а самое загадочное – что листы обшивки, скрепленные методом точечной сварки, распадались на части, если изготавливались летом, и оставались целыми, если зимой. В конце концов, источник загрязнения был найден: им оказался хлор, добавлявшийся на Skunk Works в цистерны с водой для предотвращения размножения водорослей.