Открытия, изменившие мир: как создали первую АЭС и запустили искусственный спутник Земли
XX век был полон важнейших научно-технических открытий, многие из которых так или иначе используются и по сей день. Какие изобретения прошлого столетия больше всего повлияли на дальнейший ход истории и какое развитие они получили в XXI веке, читайте в цикле статей 42.TUT.BY «100 лет инноваций».
В этом выпуске мы расскажем о важнейших изобретениях, сделанных в 50-х годах прошлого столетия.
Первая атомная электростанция
Первая в мире промышленная атомная электростанция была построена в СССР в 1954 году, через девять лет после ядерной бомбардировки американцами японских городов Хиросима и Нагасаки.
Но этому важнейшему в истории техники событию предшествовала напряженная работа по созданию собственного атомного оружия, которое уже тогда являлось гарантом безопасности страны.
Его разработку возглавил известный физик, академик Игорь Курчатов. В короткие сроки сразу в нескольких исследовательских лабораториях под его руководством были воспроизведены практически все опыты американских ученых, получен чистый графит и чистый уран.
Первый плутониевый завод с несколькими промышленными реакторами был построен в 1948 году, а уже в августе 1949 года на Семипалатинском полигоне успешно прошли испытания первой советской атомной бомбы.
В том же году правительство СССР выпустило постановление о создании промышленной атомной электростанции, которая должна была стать первым подобным объектом в мире. Одной из главных задач было успеть сделать это раньше США.
Научным руководителем проекта по созданию АЭС выступил «отец» атомной бомбы Курчатов, главным конструктором стал химик-машиностроитель Николай Доллежаль.
В 1951 году также было определено место строительства будущей атомной электростанции. Ее решили возводить в городе Обнинск Калужской области, который находится примерно в 100 километрах от Москвы.
Все имеющиеся материалы по уран-графитовому реактору с водяным охлаждением были переведены в Лабораторию «В» (ныне — физико-энергетический институт в Обнинске). Разрабатывать установку стали на основе уже существующего промышленного реактора.
В первые годы строительства в городе не было ни достаточных научных сил, ни необходимого оборудования. Условия жизни также были далеки от идеальных. Лаборатория располагалась в совершенно случайных и неприспособленных для научных целей зданиях.
Электричество вырабатывалось старой паровой турбиной. Сложнейшие расчеты зачастую производились вручную.
Созданному энергетическому ректору дали название АМ-1. Сначала аббревиатуру расшифровывали как «атом морской» — реактор также планировали использовать на атомных подводных лодках. Но для подлодок конструкция оказалось слишком большой и тяжелой, и АМ стали называть «атом мирный».
В мае 1954 года в лаборатории «В» началась загрузка активной зоны реактора. Так состоялся запуск Обнинской атомной электростанции.
Ее электрическая мощность установилась на относительно невысоком уровне в 5 МВт. Для сравнения, мощность одного реактора Белоярской АЭС, запущенной в 1964 году, составляла около 100 МВт (общая мощность всех работающих реакторов Белоярской станции сегодня равна примерно 1464 МВт).
В 1956 году двери Обнинской атомной электростанции открылись для советских и зарубежных делегаций.
Обнинская АЭС проработала 48 лет, на 18 лет дольше первоначально запланированного срока. 29 апреля 2002 года ее реактор был навсегда заглушен. На этот шаг пришлось пойти из экономических соображений — с каждым годом поддержание АЭС в безопасном состоянии обходилось все дороже. Сегодня Обнинская АЭС является отраслевым мемориальным комплексом.
За пределами СССР первая станция промышленного назначения мощностью в 46 МВт была введена в строй в 1956 году в Колдер-Холл (Великобритания). В США первый подобный реактор мощность в 60 МВт был запущен уже в 1957 году.
Запуск первого искусственного спутника Земли
Первый в мире искусственный спутник Земли был выведен на орбиту 4 октября 1957 года ракетой-носителем Р-7 с 5-го научно-исследовательского испытательного полигона Минобороны СССР, впоследствии получившего название «космодром Байконур». Так началась космическая эра в истории человечества.
Космический аппарат ПС-1 (простейший спутник-1) представлял собой шар диаметром 58 сантиметров, весил 83,6 килограмма, и был оснащен четырьмя штырьковыми антеннами длиной 2,4 и 2,9 метра для передачи сигналов работающих от батареек передатчиков.
Через 295 секунд после старта ПС-1 и центральный блок ракеты были выведены на эллиптическую орбиту высотой в апогее 947 км и перигее 288 км. На 315 секунде после старта спутник отделился от второй ступени ракеты-носителя и отправил на Землю свои позывные.
ПС-1 летал 92 дня, до 4 января 1958 года, совершив 1440 витков вокруг Земли и пролетев около 60 миллионов километров. Его радиопередатчики работали в течение двух недель после старта. В сентябре 1967 года Международная федерация астронавтики провозгласила 4 октября Днем начала космической эры человечества. В России эта дата отмечается как памятный день Космических войск.
Спутник излучал радиоволны на двух частотах 20,005 и 40,002 МГц в виде телеграфных посылок длительностью 0,3 секунды. Это позволяло изучать верхние слои ионосферы. Однако запущенный спутник имел гораздо большее политическое значение.
Ведь это шло вразрез с американской пропагандой о сильной технической отсталости СССР. Полет советского аппарата произвел настолько ошеломляющий эффект, что в английском языке появилось выражение «момент спутника» (sputnik moment).
Оно обозначает ситуацию, в которой некто осознал свое пугающее отставание и вынужден удвоить усилия, чтобы нагнать конкурента. Само слово sputnik также поселилось в зарубежных словарях.
США удалось ответить на вызов лишь в феврале 1958 года благодаря помощи некогда гитлеровского конструктора Вернера фон Брауна. На созданной им ракете был запущен «Эксплорер-1», который весил в 10 раз меньше «Спутника-1».
Первая интегральная микросхема
Идея создания интегральной микросхемы, которая впоследствии предопределила направление развития всей микроэлектроники, зародилась сразу у нескольких ученых в конце 50-х годов прошлого века.
Но «отцом» изобретения принято считать Джека Килби (Jack Kilby), сотрудника компании Texas Instruments.
Он занимался развитием предложенной британским радиотехником Джеффри Даммером (Geoffrey Dummer) идеи интеграции множества стандартных электронных компонентов в монолитном кристалле полупроводника.
Изобретатель продемонстрировал первый прототип такой микросхемы 12 сентября 1958 года. Он представлял собой крошечную полоску германия на стеклянной подложке, который состоял из одного транзистора, нескольких резисторов и конденсатора.
По сегодняшним меркам схема была очень примитивна, но она открыла дорогу массовому производству схем более высокой степени интеграции.
Одна из основных заслуг микросхем заключается в том, что они устранили огромный объем ручного труда при монтаже электронных компонентов — ведь внутри микросхемы все транзисторы и другие элементы уже соединены между собой.
Уже через несколько лет после старта их серийного производства в 1961 году, микросхемы значительно подешевели (примерно со 100 до 18 долларов США) и в тоже время были производительнее других решений на рынке.
6 февраля 1959 года федеральное патентное ведомство США выдало патент на изобретение интегральной микросхемы компании Texas Instruments. В 2000 году за свое изобретение Джек Килби стал лауреатом Нобелевской премии по физике.
Но стоит заметить, что предложенная Килби конструкция германиевой микросхемы была практически непригодна для промышленного освоения, чего нельзя сказать о разработанной Робертом Нойсом (Robert Noyce) из компании Fairchild Semiconductor кремниевой планарной микросхеме.
Практические одновременно и независимо от Килби он создал собственный вариант конструкции интегральной микросхемы, запатентовал его и на 10 лет вверг Texas Instruments и Fairchald Semiconductor в патентную войну.
В 1969 году апелляционный суд США по делам патентов и таможенных сборов подтвердил претензии Нойса на первенство в технологии, но постановил считать Джека Килби создателем первой работающей микросхемы.
Впрочем, еще в 1966 году за несколько лет до выяснения вердикта компании договорились о признании друг за другом равных прав на интегральную микросхему.
Оба изобретателя — Килби и Нойс — были удостоены одинаковых высших наград научного и инженерного сообществ США: National Medal of Science и National Medal of Technology.
