Текст книги "Изобретено в СССР"

Критерии отбора

Люди, прочитавшие первую книгу, чаще всего задавали мне такой вопрос: «Почему здесь нет изобретателя N? А как же учёный M, вы о нём забыли?», хоть я и ответил на него в заключительном разделе книги. Сейчас же я и вовсе решил вынести ответ на этот вопрос в начало.

Книга так или иначе ограничена техническим параметром – объёмом. Вместить в неё весь пласт изобретений, сделанных в Советском Союзе, невозможно – даже чтобы просто перечислить имена изобретателей, потребовался бы сравнимый по толщине том. На пике изобретательской мысли и во времена относительной свободы, то есть в 1980-е годы, в СССР выдавалось в среднем по 80 000 авторских свидетельств в год – огромное количество! Так что героев для своей книги я отбирал по ряду критериев.

Главным фильтром было первенство в изобретении. Если человек изобрёл блестящее усовершенствование уже существующей технологии, при всём уважении к нему в книгу я его не включал. Не попали в неё и те изобретатели, что заново придумали устройства, уже существовавшие за границей. Характерный пример – видеомагнитофон. Хотя первые серийные видеомагнитофоны для студийной записи американская компания Ampex продемонстрировала в 1956 году, в Советский Союз они не попали: шла холодная война, и любая технология «двойного назначения», то есть подходящая для использования в военных целях, подпадала под эмбарго. Поэтому в 1958 году советские инженеры вынуждены были, пользуясь опубликованными в 1957 году статьями специалистов Ampex, «изобретать велосипед», то есть разрабатывать собственную технологию поперечно-строчной видеозаписи. Лабораторный образец первого советского видеомагнитофона КМЗИ-4 был представлен в декабре 1959 года, а годом позже другая команда из Яузского радиотехнического института (ныне ВНИИРТ) показала «Кадр-1» – более компактный и совершенный магнитофон, в 1964 году попавший в серию. Да, группа под началом Владимира Пархоменко проделала прекрасную работу и, по сути, с нуля изготовила новый для страны прибор, но… он появился намного позже американского. И потому это изобретение не удовлетворяет критерию первенства.

Второй критерий – значимость. Например, в 1984 году известный физик-оптик, профессор Мурадин Абубекирович Кумахов, с группой коллег разработал специальную линзу, позволяющую фокусировать рентгеновское излучение. Хотя рентгеновские лучи к тому моменту использовались почти 100 лет, наука до 1980-х годов не знала удобного и практичного способа их перенаправления или фокусировки с помощью компактных конструкций – применялись только прямые лучи от источника. Исследования в этой области проводились и раньше, но безрезультатно: рентгеновские лучи почти не преломляются (то есть не меняют направления) на границе двух сред, а значит, изготовить линзу для них невозможно. Кумахов спроектировал и изготовил оптоволоконную шайбу – сложную систему рентгеноводов (капилляров из боросиликатного стекла), позволяющую лучу многократно отражаться от их поверхностей и выходить наружу под заданным углом. На один квадратный сантиметр поверхности шайбы может приходиться до нескольких тысяч каналов-капилляров!

Линзы Кумахова используются в различных отраслях науки. Сам он уже после развала СССР стал одним из основателей компании X-Ray Optical Systems и получил международный патент на своё изобретение. Почему же Кумахову и его линзе не посвящена отдельная глава? Дело в том, что у меня был огромный список изобретений – на первых порах около 300 пунктов. Я понимал, что в книгу смогу уместить от силы 60 глав, и потому провёл нечто вроде отборочного соревнования. В области оптики место в книге досталось телескопу Максутова и голографии. Хотя вычёркивать многие пункты было очень жалко.

Третий критерий – существование реального образца изобретения. Например, в 1960 году 24-летний лейтенант Советской армии Владислав Александрович Иванов подал заявку на изобретение «Способ исследования внутреннего строения материальных тел», в котором достаточно подробно описал метод магнитно-резонансной томографии (МРТ). Заявку отклонили как нереализуемую, никакой возможности выполнить проект «в железе» самостоятельно у советского военного не было, так что на том история и закончилась. Изобретателями МРТ стали в 1970-е годы другие люди, разрабатывавшие и внедрявшие эту технологию в США, а позже и в других странах, – Реймонд Дамадьян, Пол Лотербур, Питер Мэнсфилд и пр. Идея Иванова, не получившая ни реализации, ни продолжения, к сожалению, не может считаться советским изобретением.

Я полагаю, что найдутся те, кто не согласится с таким подходом. Но если учитывать Иванова, то придётся иметь в виду ещё и Германа Карра – американского физика, не просто описавшего, но получившего МР-спектр задолго до всех упомянутых – в 1952 году! Для 28-летнего Карра эта работа была докторской, и впоследствии он занимался совершенно другими проблемами, то ли забыв, то ли сознательно оставив своё революционное начинание. Лишь когда в 2003 году Лотербур и Мэнсфилд удостоились Нобелевской премии, у ряда исследователей возник вопрос: почему награду с ними не разделил и Карр? Собственно, ровно по той же причине, по какой я не считаю Иванова изобретателем МРТ. Спектр, полученный Карром, остался не более чем опытом и не привёл впоследствии к изобретению МР-томографии – её разрабатывали и внедряли другие люди.

И наконец, четвёртый критерий отбора – это соответствие героя истории понятию «изобретатель». В СССР авторские свидетельства одного образца выдавались и на изобретения, и на научные открытия, что сильно усложняло картину. Напомню, что научное открытие – это когда учёный обнаруживает некое явление, существовавшее всегда, но доселе неизвестное. А изобретение – это когда человек конструирует что-то принципиально новое, чего ранее не было в природе.

Но если отделить учёных от изобретателей более или менее несложно, с «универсалами» мне пришлось помучиться. Например, Георгий Карпеченко, советский генетик и создатель первого в истории нестерильного гибрида, попал в книгу несмотря на свой сугубо научный бэкграунд. Связано это с тем, что, получив нестерильный гибрид капусты и редьки, он привнёс в мир что-то совершенно новое, пусть и встречавшееся в живой природе, но никогда до того не создававшееся искусственным путём.

А вот Константина Эдуардовича Циолковского я в эту книгу не включил по тем же причинам, по каким в «Изобретено в России» не попал Менделеев. Циолковский был человеком необычайной широты взглядов: он писал теоретические работы в области аэродинамики, ракетного движения, физики и химии, а ещё философские труды и научно-фантастические романы, разрабатывал различные машины и механизмы, самым известным из которых стал проект цельнометаллического дирижабля. Если взвесить долю учёного и долю изобретателя в Циолковском, получится примерно поровну – но, если честно, это слишком крупная фигура, чтобы писать о ней маленькую главу. Есть и ещё один момент: Циолковский успешно работал и до революции, и при советской власти. Потому за его отсутствие в книге я извиняюсь второй раз. То же касается и Ари Абрамовича Штернфельда – великого пионера космонавтики, введшего в мировую науку понятие «космическая скорость» и сделавшего множество расчётов, лёгших в основу космических полётов 1950–1960-х годов. Всё-таки он был учёным в гораздо большей мере, нежели изобретателем.

Собственно, когда объём ограничен, приходится прибегать к искусственному отбору. Я никоим образом не умаляю достоинства и таланты тех, кто не упоминается на страницах этой книги. Вероятно, с вашей точки зрения, я зря упустил из виду целую плеяду изобретателей и учёных, и вы можете перечислить мои провалы поимённо. Я не хотел никого обделить, просто любая книга отражает пристрастия автора, а, с моей точки зрения, наиболее важные советские изобретения – это те, о которых я всё-таки написал.

Часть I. Промышленность и транспорт

Хотя в названии этой части книги «промышленность» идёт раньше «транспорта», большая часть описанных здесь изобретений относится именно к транспортной сфере, и тому есть ряд объективных причин.

Первая пятилетка, утверждённая в 1928 году, подразумевала наращивание сумасшедшими темпами оборонного, технологического и экономического потенциала молодой страны. Это понятно: Советский Союз ещё не оправился от последствий Гражданской войны, внешнеполитическая обстановка была напряжённой, в технологическом плане мы отставали от западных стран на несколько десятков лет.

Так начался период, известный как индустриализация СССР. Он длился с 1929 по 1941 год, и за это время страна сделала невероятный рывок вперёд практически по всем направлениям. Конечно, в первую очередь такое стало возможным благодаря активной помощи зарубежных государств, в основном США и Германии. Из-за границы в СССР приглашали инженеров, архитекторов, учёных и других консультантов; в индустриализации принимали участие крупнейшие мировые компании: Ford, Siemens, General Electric, Krupp, AEG и др. В страну приехал даже знаменитый Альберт Кан, крупнейший промышленный архитектор мира, «человек, построивший Детройт». Кан работал в СССР с 1929 по 1932 год и в общей сложности руководил возведением более чем 500 различных сооружений.

В результате сотрудничества с иностранными специалистами были возведены Днепрогэс, Магнитогорский и Новокузнецкий металлургические комбинаты, Уралмаш, Сталинградский, Челябинский и Харьковский тракторные заводы, Горьковский автомобильный завод и т. д. Многие устаревшие производства, вроде московского АМО, модернизировались в рамках той же программы. Это были годы активного сотрудничества: советские инженеры ездили за рубеж для повышения квалификации, учились на практике, и уже к середине 1930-х количество иностранных консультантов свелось к минимуму.

Правда, у этого процесса была и другая сторона. Чем меньше иностранцев работало на строительстве объектов, тем активнее использовалась на них фактически бесплатная рабочая сила – заключённые ГУЛАГа. Скажем, крупнейший Норильский горно-металлургический комбинат был построен в голом снежном поле руками заключённых – пару лет назад я побывал там, стоял на «Норильской Голгофе», месте массового захоронения под горой Шмидта, над тысячами безымянных скелетов у обвитого «колючкой» креста на продувном ветру, и меня пробрала дрожь вовсе не от холода.

Но вернёмся к технологиям. Конечно, советские инженеры были не лыком шиты. За годы индустриализации они внедрили огромное количество усовершенствований, оригинальных разработок и технологий – какие-то уже были известны за рубежом и «переизобретались» у нас, иные же появились впервые в истории. В любом случае индустриализация создала хорошую информационную и практическую базу для дальнейшего развития технологий строительства и тяжёлого машиностроения.

Вы спросите: так почему же из восьми глав раздела пять посвящены транспорту?

Дело в том, что большую часть изобретений в области промышленности всё-таки следует назвать вторичными – в том смысле, что это были усовершенствования и элементы развития уже существующих технологий, а не что-то абсолютно новое. Это не умаляет таланты советских специалистов, просто книга имеет несколько другую направленность. Помимо того, свою роль сыграла значимость изобретений: многими вещами пришлось пожертвовать в пользу более важных, чтобы не писать что-то вроде Большой советской энциклопедии.

Приведу пример. Железнодорожные пути укладываются не на голую землю, а на так называемую балластную призму – «слоёный пирог» из гравия, щебня, песка и других сыпучих материалов. Это делается для стабилизации шпал и рельсов. Со временем балласт изнашивается, истирается, в результате чего призма наполняется мелкими фракциями, такими как щебёночная пыль, и перестаёт выполнять свои функции. Чтобы вернуть балласту его свойства, используется щебнеочистительная машина – это тяжёлый механизм на гусеничном или железнодорожном ходу, который захватывает изношенный балласт, очищает от лишних фракций (их он откидывает в сторону) и высыпает обратно на полотно.

Так вот, многие источники утверждают, что первые щебнеочистительные машины появились в СССР в конце 1940-х годов, и изначально я даже включил главу о них в план книги. Расследование показало, что после войны советские железные дороги действительно получили целый ряд новых машин для подготовки полотна, укладки и обслуживания путей – электробалластёры ЭЛБ-1, землеуборочные машины Балашенко, путеукладочные краны, рельсосварочные комплексы и т. д. В их числе были и щебнеочистительные машины ДОМ-Д и ЩОМ-Д, разработанные под руководством выдающегося инженера Александра Драгавцева.

Но это были уже 1950-е годы, а меня интересовал вопрос первенства. И я наткнулся на французский патент № 850044 от 1939 года за именем Жака Друара. Документ регистрировал первенство в изобретении «машины для очистки балласта под шпалами железнодорожных путей». Чуть копнув, я обнаружил, что патент Друара не завис в пустоте, а лёг в основу щебнеочистительных машин, выпускаемых швейцарской компанией Matisa, а также итальянской GCF и ряда других. Так вот, компания Matisa была основана в 1945 году, а свою первую щебнеочистительную машину по патенту Друара выпустила всего годом позже, то есть заведомо раньше, чем все найденные мной в исторических источниках советские конструкции. Именно Matisa считается первой в истории компанией, которая начала производство машин для механизации железнодорожного строительства – до того пути укладывали вручную.

Да, разрыв совсем небольшой. Практически все современные производители подобного оборудования появились в период с 1945 по 1960 год – и за рубежом, и в СССР. Или не появились, а начали производить подобные машины на уже существующей базе, как, например, немецкая Knape Gruppe. Советский Союз не отставал, но формального первенства не имел, и история Драгавцева в книгу не попала.

Промышленность я решил объединить с транспортом, поскольку эти две отрасли в XX веке очень близки: тот же атомный ледокол тесно связан с атомной электростанцией, а Метрострой вообще технология на стыке двух отраслей.

К советским разработкам в области транспорта у меня есть одна претензия. Нередко они, как, впрочем, и космические прорывы, проводились не ради того, чтобы сделать жизнь граждан лучше и светлее, а просто чтобы «догнать и обогнать» Запад. Характерный пример – сверхзвуковой пассажирский самолёт Ту-144, который Советскому Союзу не был нужен ни с экономической, ни с технологической точки зрения. Его успели сделать раньше «Конкорда», но, в отличие от франко-британского проекта, Ту-144, считай, и не летал вовсе: было всего семь месяцев его коммерческой эксплуатации на маршруте «Москва – Алма-Ата» (см. подробнее в главе 8).

На этом, пожалуй, закончу несколько затянувшееся вступление. Итак, вперёд, к нашим первенствам!

Глава 1. Глубокое бурение

Нет, конечно, с 1917 по 1922 год учёные и инженеры – те, кто не бежал от новой власти, не остался за границей, отправившись в командировку, не был выслан, – не сидели без дела. Можно вспомнить аэровагон – дрезину с авиационным винтом, спроектированную Валерианом Абаковским, – разработку нового, уже не царского времени. Но именно турбобур я бы назвал первым шагом к советской науке и технике, успешным применением изобретательской мысли в новых социальных условиях.

Все изобретатели 1920–1930-х годов получили образование ещё до революции, и их исследовательское мышление сформировалось тогда же. Матвей Алкунович Капелюшников, руководитель группы, создавшей турбобур, окончил Томский технологический институт в 1914 году и первые годы работал в Баку на разных нефтедобывающих производствах, где и приобрёл основной опыт.

Но своё главное изобретение он всё-таки сделал уже при советской власти, получив для этого возможности, средства и время. Впрочем, прежде всего стоит рассказать, что же такое турбобур и почему он заслужил отдельную главу в книге.

Бурение – очень древняя технология. Скважины на воду бурили ещё до нашей эры, причём представители самых разных культур. Хорошо известны описания китайских скважин для добычи глины, воды, газа. Но вплоть до 1880-х годов метод бурения везде был примерно одним – ударным. Ударный метод – это когда в забой обрушивается тяжёлый буровой снаряд, своим весом дробящий породу, которая затем вычерпывается. Сегодня такой подход тоже используется, но является скорее вспомогательным – например, его применяют при бурении сверхглубоких скважин. Он не слишком эффективен, зато максимально прост технически. Достаточно поднять тяжёлый снаряд и отпустить его. И снова поднять. И отпустить.

Огромный шаг в технике бурения сделали в 1840-е годы французы. В 1833 году инженер Пьер-Паскаль Фовель заметил, как отработанная порода выносится подземным ручьём, в который случайно попал буровой снаряд. К 1844 году Фовель на собственные средства пробурил 219-метровую скважину для артезианской воды под Перпиньяном и испытал там систему искусственной промывки. Получив патент, он триумфально продемонстрировал технологию 31 августа 1846 года: в его системе вода под давлением подавалась прямо через снаряд и вымывала раздробленную породу на поверхность через отводной канал. В тот же год патент на аналогичную технологию получил англичанин Роберт Бирт, но он так и не нашёл средств для воплощения идеи в жизнь. Промывка скважин стала прорывом в первую очередь потому, что позволила удалять породу без остановки бурения. И да, это был первый шаг к турбобуру.

Следующий прорыв произошёл в 1880-е годы в США, где впервые применили не ударное, а вращательное бурение, то есть что-то вроде принципа сверла. Буровая колонна с долотом или коронкой на конце опускалась в скважину и приводилась во вращение паровым двигателем. Такой метод был намного эффективнее ударного бурения, но позволял работать только на относительно небольших глубинах. Впрочем, уже вполне достаточных для активно растущей в те годы добычи нефти.

Основным недостатком вращательного бурения была необходимость крутить всю буровую колонну, то есть длинный, тяжёлый, трущийся о стенки скважины снаряд. Предпринимались попытки разработать отдельный привод для наконечника, и в результате в конце XIX века появилась ещё одна разновидность бурения – роторное, когда вращение инструмента осуществляется от ротора в буровой вышке через привод, проходящий через всю колонну. Конечно, это повышало КПД всей системы, но всё-таки оставалось не самым совершенным решением.

Турбобур стал третьим прорывом. Капелюшников и его группа реализовали на практике идею, которая все эти годы – со времён Фовеля – была на виду, но почему-то не претворялась в жизнь. Для вращения инструмента они применили не отдельный двигатель, а энергию подаваемой в нижнюю часть скважины промывочной жидкости. По сути, они убили двух зайцев одним выстрелом.

Матвей Капелюшников родился 12 сентября 1886 года в Тифлисской губернии в семье военного кавалериста. Он не пошёл по стопам отца и сперва получал образование в железнодорожном училище Елисаветполя (ныне Гянджа, Азербайджан), потом – в реальном училище Кутаиси, затем отправился за высшим образованием в Томск. Интересно, но в документах Капелюшников значился как иудей и по паспорту его звали Мордухай, русское имя он взял позже.

Это была чисто инженерная карьера: получив специальность инженера-механика, в 1914 году он поступил работать в технический отдел фирмы «Бакинское общество русской нефти» (БОРН), принадлежавшей англичанам и имевшей штаб-квартиру в Лондоне. Через полгода британский промышленник Герберт Аллен сформировал «Нефтепромышленную финансовую корпорацию», которая поглотила БОРН. Это повлекло за собой кадровые перестановки и сокращения, в результате которых Капелюшников перешёл на нефтеперегонный завод Быховского. В целом Капелюшников был талантлив, но работал рядовым инженером российской нефтяной отрасли. Он разрабатывал системы вращательного бурения, резервуары для хранения нефти, бензиновые установки и т. д.

Удивительно, но революция и Гражданская война практически не коснулись Капелюшникова: нефть была значительным финансовым ресурсом страны, и новому правительству требовалась бесперебойная работа отрасли. Конечно, в 1920 году нефтяная промышленность была национализирована, а бакинские заводы объединены в трест «Азнефтеком» (ныне это «Азнефть»). Капелюшников нашёл место в новой структуре: он работал членом коллегии управления нефтеперегонными заводами третьей группы треста, а затем, в 1923–1933 годах, заместителем начальника технического бюро «Азнефтекома».

Именно в эти годы, получив достаточную свободу действий и не будучи уже рядовым инженером, обязанным выполнять типовые задания, Матвей Капелюшников и реализовал идею, которую задумал, судя по всему, достаточно давно – ещё в период работы на БОРН. Такие идеи не рождаются за один день, а вынашиваются в течение нескольких лет.