Фотоочерк рассказывает о работе Института физических проблем под руководством академика П. Л. Капицы — уникального научного центра, созданного для исследований в области низких температур, сверхпроводимости, сильных магнитных полей и новой техники. Институт оснащён сложнейшим оборудованием: мощными генераторами, установками для получения жидкого гелия, дьюарами, турбодетандерами и собственными мастерскими. Здесь рождаются новые методы и приборы — от скользящих контактов соленоидов до холодильной турбины, способной радикально удешевить производство жидкого воздуха и кислорода. Капица подчёркивает необходимость тесной связи теории и практики: фундаментальные исследования становятся основой технических прорывов. Институт не только ведёт передовые эксперименты, но и обучает молодых физиков, создавая практикум низких температур. Жизнь сотрудников организована рядом с лабораториями, что усиливает творческую атмосферу научной работы.
28 декабря 1934 г. — знаменитая дата в жизни Института физических проблем Академии наук СССР: в этот день состоялось постановление правительства об основании этого крупнейшего научного центра. В своей речи на открытии нового института в 1937 г. директор его, академик П. Л. Капица, так охарактеризовал роль подобных научных учреждений:
— При организации таких институтов, оборудованных всеми удобствами для научной работы, иногда возникает вопрос, правильна ли вообще идея их создания. Ведь самые большие, самые значительные научные открытия были сделаны при помощи самых простых, элементарных средств. Это верно, как верно и то, что Колумб отправился в экспедицию, результатом которой было открытие Америки, на простой маленькой каравелле, на лодчонке, с современной точки зрения. Но чтобы освоить Америку как страну, потребовалось построить большие корабли, и это полностью себя оправдало. Мне кажется, что нужно идти именно по этому пути, по пути создания совершенных институтов, оборудованных по последнему слову техники.
 |
| Академик П. Л. Капица, |
1. В главный корпус института почти не доносится уличный шум.
Не слышно грохота пролетающих мимо грузовиков. В прохладных коридорах тишина.
Плотно закрытые двери ведут в лаборатории — туда, где изо дня в день ведётся жестокая борьба с природой, где воля учёных стремится расширить границы наших знаний.
За этими дверями идут атаки на неведомое.
2. В «лаборатории формул», как шутливо называют библиотеку её посетители, подводятся итоги прошедших схваток с природой и намечаются новые наступления на её тайны.
Сюда приходят экспериментаторы заглянуть в справочники, прочесть новый журнал, проделать сложный подсчёт. Здесь штаб-квартира теоретиков, обдумывающих смысл странных и новых свойств вещества, которые только что удалось обнаружить в лаборатории.
3. Утро. В библиотеке каждый взял из открытых шкафов нужные, ему сегодня книги. Экспериментаторы подготовили свои приборы. Заведующий электрохозяйством приключает к главному пульту лабораторные щитки. Это избавляет от необходимости бегать к рубильникам главного щита, чтобы управлять потоками электричества, которые нужны для опытов. Всё электрическое хозяйство устроено так, что регулировка работы генераторов производится из самих лабораторий.
4. 5. В здании института понадобилось уложить 18 километров кабелей и многожильных проводов.
На снимках — трубо- и токопроводы, во многих направлениях пересекающие институт. Направо Ниже — щиток управления электрическими токами из лаборатории.
6. Капица создал сверхсильные магнитные поля, в которых исследуются свойства вещества. Ротор генератора переменного тока разгоняется до 2 тыс. оборотов и включается на мгновение накоротко через катушку. В течение одной сотой секунды генератор может отдать мощность в 220 тыс. киловатт.
Справа — катушка, в которой создаётся это сверхсильное магнитное поле. За сотую долю секунды она не успевает нагреться, но испытывает колоссальные электродинамические нагрузки. Первая катушка была разорвана этими силами. Она хранится как музейный экспонат (верхний снимок). Следующие катушки снабжались скользящими контактами — «ласточкиными хвостами», которые позволяют обмотке катушки безнаказанно перемещаться, когда её прессуют огромные силы.
7. В этом институте, который лучше всего было бы назвать мастерской открытий, новая техника рождается как цель и как орудие исследования. Так появились скользящие контакты на соленоидах и метод сварки тонкостенных стальных трубок. Так родился фотоэлектрический увеличитель чертежей. Этот прибор действует так же, как «зрячий станок» с электрическим глазом. Он начал работать в лаборатории задолго до того, как в промышленности заговорили о первых фотоэлектрических автоматах. То, что возникает как подсобный прибор, иногда, попав в руки вдумчивому инженеру, может перевооружить целую отрасль производства.
8. Чтобы исследовать одно из самых непонятных и интересных явлений — сверхпроводимость, — приходится охлаждать металлы жидким гелием до температуры минус 269° С. Но как сжижать гелий? Его надо заставить совершать работу: толкать поршень. Расходуя на это свой запас тепла, он будет охлаждаться. Гелий, однако, не захотел было работать в расширительной машине. Он предпочитал, пользуясь своей малой вязкостью, утекать через зазоры поршня. Капица перехитрил гелий. Поршень заставили работать молниеносно быстро, «выстреливая». Гелий почти не успевал пройти через зазор, а та маленькая его часть, которая всё-таки успевала вытекать, стала «смазывать» поршень. Однако такая смазка поршня газом должна покрывать поршень, как и масло, со всех сторон. Этого долго не получалось. Поршень заработал как следует лишь после того, как его опоясали канавками, которые равномерно распределяют газ вокруг всей поверхности поршня.
9. Жидкий гелий — одна из самых удивительных жидкостей. Открываются всё новые, ещё не объяснённые его свойства. Голландские учёные нашли, что он «сверхтеплопроводен» — в сотни раз лучше проводит тепло, чем «чемпион» теплопроводных тел — красная медь. Стремясь отыскать причину этого странного свойства гелия, Капица обнаружил, что жидкий гелий «сверхтекуч», то есть практически лишён вязкости. Исследования жидкого гелия обещают повести учёных по новому пути к пониманию законов строения вещества. Слева на рисунке струится жидкий воздух, которым охлаждают гелий перед сжижением. В сосудах, где собираются жидкие газы, царит холод межзвёздных пространств.
10. Одна из труднейших задач при исследовании низких температур — это сохранение чудовищного холода, который делает газ жидким. Жидкий газ отгораживают от тепла лаборатории безвоздушным пространством. А от лучистой энергии его защищают посеребрёнными отражательными экранами. Сосуды для жидких газов изготовляются в специальной мастерской института.
11. Шкаф с дьюарами (так называются сосуды с полыми пустотными стенками, в которых только и могут храниться жидкие газы) ещё раз демонстрирует высокую культуру советской техники. Самые сложные дьюары изготовляются в СССР. В Институт физических проблем из других городов приезжают учиться приёмам стеклодувного мастерства.
12. Изобилие жидкого гелия дало возможность создать первый в мире студенческий физический практикум низких температур. Уже на вузовской скамье будущие физики учатся своими руками испытывать свойства вещества при температурах, близких к абсолютному нулю.
13. Начало рабочего дня чаще всего застаёт руководителя института в мастерской, замечательной тем, что в ней можно сделать всё, что вы хотите: от часового механизма, если бы это понадобилось, до револьверного станка.
14. Эта холодильная турбина, изобретённая акад. П. Л. Капицей, представляет собой сочетание паровой и водяной турбин. Она обещает создать переворот в холодильной технике. Существующие до сих пор схемы сжижения воздуха очень несовершенны — громоздки, дороги — и потому малодоступны промышленности. Между тем из жидкого воздуха добывается кислород, потребность в котором возрастает с каждым днём. Переводя на кислородное дутье доменную плавку, можно вдвое повысить производство чугуна, не строя новых печей.
Разработанная в институте новая схема сжижения воздуха основана на применении холодильной турбины — турбодетандера — высокой производительности.
Схема эта воплощена в установке, которая уже изготовляется на заводе «Борец». Вместо обычно применяемой для охлаждения воздуха поршневой машины новая установка использует турбину. Это позволяет избежать высоких давлений в 200 атмосфер, которые применяются в обычных установках, и ограничиться давлением в 5—6 атмосфер. В результате вся установка получается в 4—5 раз легче по весу и во столько же раз дешевле.
15. 16. В институт поступают всё новые проекты использования высокопроизводительной холодильной турбины: для замораживания грунтов в горном деле, для тушения подземных пожаров и т. д. Оживился интерес не только к холоду, но и к кислороду, который добывается с помощью холода. Есть предложения применять кислород для добычи алюминия из руд без электролиза, для получения на медных заводах серной кислоты из отходов и пр. Специалисты разных отраслей промышленности знакомятся с установками института, двери которого всегда открыты для желающих воспользоваться его опытом. Экскурсиям демонстрируется кинофильм (рисунок слева выше), знакомящий с техникой работы установки в целом.
Подготовляя дальнейшие работы над кислородными установками, институт смонтировал у себя мощный быстроходный турбокомпрессор. Это последнее слово новейшей техники.
17. Особняк директора института стоит на краю парка. Если закапризничала турбина или размышления дали толчок новому конструктивному решению вынашиваемого замысла, академик через несколько минут может быть уже в институте. С Москва-реки часто до поздней ночи виден свет в окне кабинета учёного.
18. Научные и технические сотрудники живут здесь же, при институте. В комфортабельном доме устроены расположенные в два этажа квартиры.
19. Теннис — прекрасный отдых после восьми часов плодотворного труда. В парке института — свой теннисный корт. Научные работники стремятся к тому, чтобы точность их ударов по мячу сравнялась с точностью их измерений в лаборатории. Это им не всегда удаётся...
20. Суббота! Раскрываются двери институтского гаража, в котором гостеприимно предоставлено место машинам и мотоциклам директора и сотрудников.
Одни отправляются в театры, другие на всё воскресенье уезжают в далёкую экскурсию за город...
21. Третьи проводят выходной день на территории института, превращающейся постепенно в цветущий сад.
22. В вечернем сумраке мягко шелестят кроны деревьев институтского парка. Столетние великаны окружают лабораторию и охраняют её тишину.
Беседуя с московскими инженерами, академик П. Л. Капица как-то говорил:
— Вопрос о тесной связи теории и практики уже много десятилетий является объектом жарких дискуссий, но, я думаю, все согласны с тем, что эта связь недостаточно удовлетворительна. Обычно вину относят на счёт учёных, которые не интересуются теми вопросами, которые занимают техников. Учёные же винят инженеров, которые недостаточно вникают в теоретические работы людей науки и не умеют их правильно использовать. Но, несмотря на всю неудовлетворительность связи науки и техники, всё же в основном своим прогрессом современная техника обязана науке. Трудно себе представить какое-нибудь крупное техническое достижение, разработка которого не велась бы на основе теории и открытий, сделанных учёными в их кабинетах и лабораториях.
Начиная свою работу над получением жидкого воздуха, я как раз и предпринял сознательную попытку объединить задачи науки и техники. Насколько мне это удалось, самому судить трудно...
Науке, которая служит практике во всеоружии высокой теории, дано совершать большие дела!
Комментариев нет:
Отправить комментарий