Текст книги "Люди и взрывы"

Автор книги: Вениамин Цукерман

Соавторы: Зинаида Азарх
сообщить о нарушении

Текущая страница: 6 (всего у книги 13 страниц)

ЗЕРКАЛО

В сентябре 1947 года были получены хорошие фотохронограммы взрыва сравнительно больших зарядов. Однако в этих опытах нас ожидали другие неприятности: как правило, осколки оболочки заряда через амбразуру попадали во входной объектив хронографа и разбивали его. Тратить на каждый опыт дорогой объектив казалось недопустимым и дорогим расточительством. Выход был известен: надо повернуть заряд на 90 градусов и под углом 45 градусов к оси установить плоское зеркало. В подобном случае при взрыве погибало бы лишь обыкновенное зеркало, в десятки раз более дешевое, чем длиннофокусные светосильные объективы. Но зеркал необходимых размеров у нас не было.

Помог случай. В поселке недавно была открыта парикмахерская. Начальник института генерал-майор Павел Михайлович Зернов следил, чтобы научные работники и помогающий им персонал были всегда гладко выбриты и подстрижены.

Однажды, после трудного и продолжительного дня, я пришел в парикмахерскую и неожиданно обнаружил, что у входа в зал помимо двух зеркал, которыми были оборудованы рабочие места блюстителей мужской красоты, висело еще одно большое зеркало не очень понятного назначения. «Михаил Ионович,– попросил я заведующего парикмахерской,– одолжите мне, пожалуйста, это зеркало на один вечер».

Михаил Ионович почуял что-то недоброе в такой просьбе и наотрез отказался ее выполнить. После бритья я прямым ходом направился в кабинет Павла Михайловича. Он принимал научных работников вне всякой очереди и практически в любое время. Выслушав мою просьбу, он только спросил: «А когда ты думаешь возвратить его?» – «Никогда. Мы уничтожим его сегодня ночью. Но я уже направил соответствующий заказ отделу снабжения. Для работы нам понадобятся десятки зеркал, и скоро их у нас будет достаточно». Поразмыслив полминуты, Зернов сказал: «Ладно, пойдем в парикмахерскую. Посмотрим, какое это зеркало, без которого твоя наука не в состоянии двигаться вперед». Через несколько минут мы с Павлом Михайловичем были у Михаила Ионовича. Увидев меня в сопровождении генерала, он бросился в контратаку. «Павел Михайлович, это же разбой среди белого дня. Только на прошлой неделе доставили зеркала, только стал приличным вид у зала, а уже отнимают». Но ПМЗ (так сокращенно называли тогда Зернова) был непреклонен: «Отдашь зеркало Вениамину. Тебе из Москвы привезут новое».

Надо ли говорить, что после этого эпизода путь в парикмахерскую для меня был закрыт. Бриться приходилось старой безопасной бритвой. Понадобилось около года, чтобы дипломатические отношения с Михаилом Ионовичем были восстановлены.

ПИОНЕРСКИЕ РАБОТЫ

Величина критической массы зависит от плотности делящегося вещества. Поэтому задача изучения сжимаемости веществ при сверхвысоких давлениях стала очень актуальной.

В первые годы экспериментаторами были предложены новые методы и подходы, основанные на простых соотношениях, известных с конца прошлого века. Первые данные о сжимаемости металлов были получены в самом конце 1947 года Диодором Михайловичем Тарасовым на наших самодельных фотохронографах. В конце 1948 года Л. В. Альтшулеру и К. К. Крупникову удалось изучить свойства ряда металлов при давлении в пять миллионов атмосфер, что оказалось потолком для американских исследователей. В 1952 году измерение сжимаемости было проведено уже при давлениях в десять миллионов атмосфер. Как было написано в одном американском журнале в 1988 году, способ достижения таких давлений нигде не описан, а полученные советскими учеными результаты до сих пор никем не превзойдены.

Среди фундаментальных работ нашего отдела, выполненных в 1947—1950 годах, необходимо кратко рассказать об исследованиях, связанных с измерениями высоких температур во фронте ударных или детонационных волн, а также об открытии высокой электропроводности. Первая из этих работ возникла по инициативе Давида Альбертовича Франк-Каменецкого и Якова Борисовича Зельдовича. На протяжении нескольких месяцев эти ведущие научные сотрудники теоретического отдела при каждом посещении нашей лаборатории завершали все разговоры о планах приблизительно следующей фразой: «А хорошо бы придумать методику и измерить температуру во фронте ударной и детонационной волн». Эта агитация возымела действие. Вместе с И. Ш. Моделем мы предложили метод и приступили к систематическим измерениям температуры при взрыве в газах. Эти пионерские работы до сих нор цитируются в научной литературе, посвященной экспериментальным методам и результатам измерений высоких температур ударных волн в газах и прозрачных диэлектриках.

Открытие высокой электропроводности в ударных и детонационных волнах было сделано А. А. Бришом, М. С. Тарасовым и мной. До наших работ большинство исследователей считало, что электрическое сопротивление твердых диэлектриков и продуктов взрыва практически не меняется под действием сильных ударных волн. Но специально поставленные опыты доказали, что это не так. При сильном сжатии электрическое сопротивление диэлектриков значительно уменьшается, они становятся проводниками электрического тока.

Вначале нашим результатам никто не поверил. Понадобились разнообразные методики и десятки опытов, чтобы не только экспериментаторы, но и теоретики убедились в существовании высокой проводимости в диэлектриках и газах, подвергнутых действию сильных ударных волн. Я. Б. Зельдович в шутку предложил назвать это новое интересное явление «Бриш-эффектом».

СПОР

Два года ведущие лаборатории института измеряли разными способами давление детонации взрывчатых веществ, от которого зависит эффективность создаваемой конструкции. Теория не давала однозначного ответа на этот вопрос. Экспериментаторам надо было самим решить, кто прав: немецкие ученые Бехер и Шмидт или Л. Д. Ландау и К. П. Станюкович. Разница в оценках для основного взрывчатого вещества была очень велика – 180 и 250 тысяч атмосфер, и сверхзадачей экспериментаторов стало устранение этой неопределенности.

Первые результаты были получены Софьиной и мной путем импульсного рентгенографирования взрывавшихся зарядов. Мгновенные рентгенограммы фиксировали путь, пройденный детонацией, и смещение датчиков по оси заряда. Таким способом измерялась скорость продуктов взрыва, а это позволяло определить давление детонации.

В первых опытах на небольших зарядах взрываемого вещества вложенные в них датчики – стальные шарики диаметром 1 мм – оставались практически неподвижными. Но вывод, что продукты взрыва были также неподвижны, был, конечно, очень поспешным. При обсуждении он вызвал бурную реакцию у приехавшего к нам академика Н. Н. Семенова. Он заявил: «Если ваша методика не регистрирует скоростей продуктов взрыва, это означает только, что она ни к черту не годится». Однако в принципе методика была хорошей. Нужно было только увеличить размеры заряда и заменить шарики тонкими фольгами. На таких «зебровых» зарядах мы получили значения массовых скоростей, близкие к предположениям Л. Д. Ландау и К. П. Станюковича. В настоящее время рентгенографирование зебровых зарядов при изучении динамики взрывчатых веществ широко применяется учеными США, Китая и Советского Союза.

К весне 1948 года были получены еще одни прямые подтверждения предвидения Ландау и Станюковича – в отделе Л. В. Семтищлера. Уже двумя независимыми способами было показано, что скорость движения продуктов взрыва в взрывчатом веществе равнялась 2000 м/сек, а давление – 250 тысячам атмосфер.

Неожиданно в сентябре 1948 года на совещании, проходившем под председательством Игоря Васильевича Курчатова, было сообщено, что в лаборатории Е. К. Завойского получены намного меньшие скорости продуктов взрыва – примерно 1600 метров в секунду. Это делало невозможным выполнение в срок основного правительственного задания. Тревожный интерес к проблеме возник поэтому сразу у всех руководителей, включая Ванникова. Евгений Константинович Завойский был крупным ученым-радиофизиком, достойным кандидатом на получение Нобелевской премии, а предложенный им электромагнитный метод основывался на бесспорных физических законах. Поскольку методы, применявшиеся в отделах Льва Владимировича и моем, также в своей основе не вызывали сомнений, попытки прийти к согласованному заключению в сформированной для этой цели комиссии не дали результатов.

Чтобы установить истину, в наших отделах была воспроизведена аппаратура электромагнитных регистрации по методу Завойского. После небольшого усовершенствования методика Завойского стала давать результаты, близкие к полученным в наших лабораториях.

Завершившаяся бурная дискуссия не всегда носила корректный характер. Нас обвиняли, например, в том, что трактовка рентгеновских опытов, полученная в нашей лаборатории, несовместима с материалистической диалектикой. Мы также (Альтшулер, Зельдович и я) не оставались в долгу, но в наших аргументах идеология не привлекалась.

В день памятного заседания Комельков спросил у Юлия Борисовича, к каким результатам пришло обсуждение. «15:0 в пользу Цукермана»,– не задумываясь, ответил Харитон.

К концу сороковых годов три метода определения параметров детонации были доведены до нужной степени завершенности и впоследствии легли в основу всех подобных исследований как в нашем Институте, так и в Институте химической физики Академии наук.

ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ

Большинство физиков и инженеров экспериментальных отделов никогда не работали со взрывчатыми веществами. Поэтому мы организовали «на дому» курсы, где я обучал будущих специалистов особенностям различных взрывчатых веществ и правилам безопасной работы с ними, стараясь приобщить их к микросекундам и космическим скоростям. В то время нашими любимыми взрывчатыми веществами были азид свинца и гремучая ртуть. Пары свинца и ртути – элементов, находящихся в конце таблицы Менделеева,– сильно ослабляют рентгеновское излучение и дают контрастные тени на рентгенограммах.

Эксперименты со взрывчатыми веществами всегда требуют особого внимания и осторожности. Я до сих пор удивляюсь, что у нас в отделе практически не было несчастных случаев. Разумеется, выполнение инструкций было обязательным. А на площадках наряду с инструкциями висели объявления: «Взрывник, помни, ты не имеешь права на ошибку», «Парень, будь внимателен – Господь Бог, сотворив человека, не изготовил к нему запасных частей».

Существуют и многочисленные неписаные правила, повышающие безопасность работ со взрывчатыми веществами. О некоторых из них нам рассказал сотрудник Ю. Б. Харитона Александр Федорович Беляев. Они запомнились на всю жизнь. Вот, например, как он рекомендовал работать с детонирующим шнуром во время подготовки опыта. В работах такого рода опасен момент отрезания детонирующего шнура необходимой длины. Оказывается, лаборант или препаратор, выполняющие эту процедуру, не должны держать ноги под панелью стола, на котором производятся монтажные работы. В подобных случаях имеется некоторая вероятность взрыва бухты шнура, лежащего под ногами оператора.

К сожалению, слишком поздно стало известно, что средства инициирования, которые мы использовали, очень чувствительны к электромагнитным наводкам и особенно к электростатическим зарядам, образующимся при трении. Это привело к нескольким травмам у людей, исследовавших электродетонаторы.

В этот самый первый период наших работ технике безопасности и связанным с нею формальным ограничениям не придавалось особо большого значения. Заряд в нитяной «авоське» вывешивался перед бронеплитой каземата. Выполнялось несколько предварительных рентгенограмм, по которым убеждались, что заряд располагается по оси пучка рентгеновских лучей. Затем Мария Алексеевна Манакова выходила из каземата и била молотком по висящему на дереве обрезку рельса. Он остался в наследство от строителей. Эти сигналы означали, что скоро будет произведен взрыв и все находящиеся на поле должны уйти в укрытие. Сирены, телефоны и другие «чудеса» техники оповещения и связи появились позднее. Связь с площадками осуществлялась в основном полевыми телефонами через охрану. Прямой связи с казематами не было. Было много курьезных случаев. Например, слышим: «Говорит сержант Курочкин, ваши рабочие забыли пеленки. Просят подвезти». Надо было догадаться, что научные сотрудники – «рабочие» – забыли фотопленки, без которых нельзя было провести ни одного опыта.

Постепенно организация взрывных работ стала налаживаться. На площадках появились диспетчерская служба, складские помещения, домики для подготовки взрывных работ, тщательно разработанная сигнализация. Экзотика отступала – взрывной эксперимент становился обычным рабочим процессом.

Экспериментальные взрывы на лесных площадках не прекращались ни днем, ни ночью. Работало одновременно несколько групп.

И все же, вспоминая это время сквозь призму прожитых десятилетий, надо честно признаться: мы родились в рубашке. Многие опыты по чистой случайности не завершались тяжелыми травмами. Его величество Случай часто спасал экспериментаторов от печального исхода, связанного с неконтролируемыми взрывами.

Первый такой «неуправляемый» взрыв произошел еще в Казани во время войны.

8 марта 1943 года. Я с Зиной устанавливал небольшой заряд массой около 3 граммов в тамбуре. Оставалось лишь подсоединить проводники капсюля-детонатора к кабелю подрыва. Зина собиралась произвести эту несложную операцию. «Подожди немного, я еще раз проверю высокое напряжение». Не успел я включить высокое напряжение и довести его до заданной величины, как все устройство с неподключенным капсюлем взорвалось. Зина чудом избежала травмы. На этом начальном этапе работ мы не знали, что электрические наводки могут взорвать и неподключенный капсюль-детонатор.

Второй случай, похожий на описанный, произошел у нас в начале 1948 года. Одновременно готовились два опыта. В железобетонной бочке Борис Леденев и Аня Баканова устанавливали большой заряд массой около 2 килограммов. В это же время я в соседнем помещении производил пробные включения импульсного рентгеновского аппарата. Вдруг раздался сильный взрыв. Все находившиеся в укрытии поняли: взорвался заряд, с которым работали Аня и Борис. Сердце оборвалось. Несколько секунд, показавшихся вечностью,– и в дверях укрытия появились взволнованная Аня и невозмутимый Борис. «Ничего особенного,– сказал Борис,– это наш заряд взорвался от вашей наводки. Мы уже отошли от бочки». Я в изнеможении опустился на стул. В голове мелькнуло: «Ведь ты отлично знаешь, что при включении высоковольтных устройств напряжения, наводимые на кабельные магистрали, достаточны для инициирования взрыва электродетонаторов».

После этого случая во всех инструкциях появился пункт, запрещающий какие бы то ни было работы с высоковольтными устройствами во время подготовки и проведения взрывных экспериментов.

В те далекие времена часто приходилось работать с зарядами различного состава и формы. Обычно это был сплав тротила с каким-нибудь мощным вторичным взрывчатым веществом. В вытяжном шкафу одной из лабораторных комнат отдела Льва Владимировича была оборудована водяная баня, с помощью которой тротил доводился до плавления, после чего к нему добавлялся порошок вторичного взрывчатого вещества. Было известно, что температура расплавленного тротила не должна превышать 90°. При более высокой температуре могло произойти загорание. В этот день наблюдение за температурой бани вели две молодые выпускницы Московского высшего технического училища имени Баумана. Девушки «упустили» температуру, и расплавленный тротил вспыхнул. Все находившиеся в комнате растерялись. Бросились к входным дверям. Лишь один Диодор Михайлович Тарасов не потерял присутствия духа. Строго по инструкции, он быстро вылил горящий тротил на пол, а когда тот растекся тонким слоем, исключающим детонацию, затушил огонь песком. После этой истории плавка тротила и составление смесей на его основе, а также хранение взрывчатых веществ в лабораторных помещениях были категорически запрещены.

Особенно тщательно проверяли, не хранятся ли взрывчатые вещества в лабораториях, в предпраздничные дни. Занятный случай произошел при подготовке помещений к празднику 1 Мая 1948 года. В рабочей комнате одного отдела было обнаружено несколько килограммов белого порошкообразного вещества. В соответствии с инструкцией оно было немедленно вывезено на площадку и подвергнуто уничтожению взрывом. Странное взрывчатое вещество, однако, не взорвалось. При дальнейшем тщательном изучении оно оказалось предпраздничной пшеничной мукой, выданной сотрудникам отдела.

Памятный случай произошел с группой Самуила Кормера. Группа готовила опыт с большим зарядом взрывчатого вещества, масса которого превышала 100 килограммов. Внезапно заряд вспыхнул. В подобных случаях горение может перейти в детонацию со всеми вытекающими последствиями. Самуил проявил спокойствие и выдержку. Он увел свою бригаду в укрытие и позвонил в диспетчерскую. Запретил приближаться к очагу пожара. И в этом случае природа оказалась благосклонной: заряд благополучно догорел, взрыва не было. Потом было много споров о причине самовозгорания заряда. По спасительной официальной версии, заряд загорелся в результате фокусировки солнечных лучей в капле жидкости, оброненной пролетавшей птичкой.

Иногда тревожные ситуации возникали вне связи со взрывчатым характером основных материалов. Однажды при отправке поездом вакуумных насосов забыли послать вместе с ними насосное масло. Было решено исправить ошибку, отправив его самолетом. Через два дня должен был быть попутный рейс АН-10. Его грузовой отсек способен принять две-три тонны груза. Пассажирами едут наши ребята. Разумеется, на подмосковный аэродром бочки с маслом должны быть доставлены тоже самолетом. Но это сравнительно простая задача. Масло идет в железных бочках. Как полагается, перед отправкой осматриваем бочки. Отверстие для заливки заварено. Переворачиваем бочки, чтобы проверить герметичность сварки верхнего днища и патрубка. При переворачивании хорошо чувствуется, что масло заполняет лишь три четверти объема. Но течи нигде нет – сварка герметична. Я отправляю документы, сопровождающие груз. Несмотря на кажущееся благополучие, возникает противное чувство тревоги: что-то с этим проклятым маслом не очень ладно. Пора ехать обедать, но беспокойство не проходит. И вдруг озарение – перед внутренним взором встает картина: занятия физикой с ребятами 5—6-х классов. На доске выписана задача: «Стороны прямоугольного экрана кинескопа домашнего телевизора 5 0х40 сантиметров. Определить силу, действующую на поверхность стекла». Задача простейшая: перемножив 40 на 50, получим площадь экрана кинескопа, равную 2000 см². Если в кинескопе вакуум (а без него он не может работать), то на каждый квадратный сантиметр экрана давит один килограмм, а на 2000 см² – сила в две тонны. Задача практически такая же, как задача с бочкой, масло в которой лишь частично заполняет ее объем. Я звоню на аэродром. Действительно, у самолетов АН-10 грузовой люк сообщается с атмосферой. Значит, имеется значительная вероятность, что из-за разницы давлений внутри бочки и снаружи на ее днище действует сила, превышающая одну тонну. Расчет показывает, что сварка днища с цилиндрическим корпусом бочки не выдержит такой нагрузки. Днище будет выдавлено. Звоню Анатолию Петровичу Зыкову, чтобы подлить масла в огонь в буквальном смысле. «Вы понимаете, что произойдет, если горючее масло растечется по всему грузовому отсеку? Оно наверняка выйдет из отсека и легко может попасть в струю пламени, вытекающую из самолетных двигателей. Самолет неизбежно загорится».– «Ну уж, так прямо и загорится»,– говорит с недоверием Анатолий Петрович. «Пожалуйста, проверьте эти оценки. Мне кажется, в них нет большой ошибки». Проверка подтверждает правильность «прогнозов». Надо что-то придумать... Решение приходит само: надо так закрепить бочки с маслом, чтобы они всегда стояли вертикально. Нужны предостерегающие надписи типа: «Не переворачивать», «Не кантовать», «Хрупкие приборы». Если просверлить в верхних торцевых дисках небольшие отверстия, давление воздуха внутри бочки будет равно давлению атмосферы снаружи и сварные швы не будут испытывать никаких напряжений.

Затем были сутки томительного ожидания, пока не пришла радиограмма: «Прибыли благополучно». Вот таким сравнительно простым способом удалось предотвратить возможную аварию или даже пожар в самолете.

Мы много раз убеждались, что накопленный опыт, кажущийся ненужным, в какой-то момент помогает решать совершенно неожиданные задачи.

Для работ с радиоактивными веществами предусматривались специальные помещения с толстыми перегородками – они разделяли комнату на отдельные отсеки. Вскоре было найдено, однако, что такая защита не обеспечивает достаточную безопасность, и для работ с большими активностями решили соорудить специальные помещения на той же территории, что и основной корпус. В известной степени порядок работы с радиоактивными веществами в этих корпусах напоминал «горячие» радиохимические лаборатории.