Академик Николай Пономарев-Степной: «Мы мечтали летать по Вселенной»
Академик Николай Пономарев-Степной: «Мы мечтали летать по Вселенной»
«Точкой отсчета» для очень многих направлений в современной науке и технике можно считать 24 марта 1947 года, когда состоялся Научно-технический совет Первого главного управления при Совете Министров СССР. На нем рассматривалась перспектива использования тепла ядерных реакций для энергосиловых установок. Через несколько дней руководители ПГУ, в том числе и И. В. Курчатов, информировали Л. П. Берию о тех выводах, которые были сделаны на этом заседании. В частности, они сообщали руководителю «Атомного проекта СССР», что «расщепление одного килограмма А-95, А-93 или Z-продукта сопровождается выделением тепла, соответствующего сгоранию приблизительно 2000 тонн нефти…
Эти особенности позволяют использовать чистое или обогащенное вещество для создания авиационных реактивных двигателей дальнего действия и мощных установок для подводных и надводных кораблей с практически беспредельным радиусом плавания и неограниченным временем полного подводного хода…»
Напоминаю, шел 1947 год, работы по атомной проблеме только разворачивались, еще не был построен первый промышленный реактор, а ученые рекомендуют заняться атомным самолетом, лодками и кораблями… Фантастика!
И. В. Сталин, которому Берия доложил о предложении ученых, распорядился все силы сосредоточить на создании атомной бомбы, а «всем прочим займемся потом…»
Академик Николай Николаевич Пономарев-Степной пришел в Институт атомной энергии (это была Лаборатория № 2, а затем Лаборатория измерительных приборов) как раз тогда, когда пришла пора заниматься не только бомбой.
Я спросил его:
– Что вы заканчивали?
– Я учился в Московском энергетическом институте… Здесь был организован физико-энергетический факультет, который готовил специалистов для «Атомного проекта». Нам читали лекции работники Курчатовского института. Именно туда меня и направили на подготовку диплома. Мне сказали: «Пойдете к Бороде». Что это? Не понимаю… Была названа фамилия «Курчатов». Но мне это ничего не говорило… Долго ехали от «Сокола», потом нас тщательно проверили в отделе кадров, и наконец мы попали на территорию, которая тщательно охранялась… Это было осенью 1951 года.
– Значит, вы здесь почти с самого начала… Следовательно, знаете все… Я имею в виду не оружие, а мирные направления использования атомной энергии?
– Здесь «знать все» невозможно. К примеру, вожу иностранцев по институту или участвую в обсуждении какого-то отчета, каждый раз я узнаю для себя что-то новое. Я не преувеличиваю – это так! «Курчатовский центр» – это гигантское научное учреждение, уникальное не только в нашей стране, но и в мире. Это признают все наши коллеги за рубежом.
– Принято считать, что именно отсюда пошла вся наша атомная энергетика. Однако в более «узких кругах» известно, что здесь рождалось и рождается немало «экзотических» проектов, и большинство из них связано с академиком Пономаревым-Степным?
– Так уж и говорят?
– Что слышал, о том и свидетельствую… А потому хочу спросить: что вам здесь особенно нравится?
– Это особая школа в науке… Я попал к Владимиру Иосифовичу Меркину. Человек он был целеустремленный, жесткий, очень преданный делу. Один из ближайших соратников Курчатова. Он сказал: присмотритесь и выбирайте себе тему для дипломного проекта. Хотя секретность и была страшная, мы знали, что разные группы специалистов занималась реакторами для получения плутония, для атомных электростанций и для кораблей. Мы были молоды, а потому хотелось чего-то совсем иного, того, чего не было еще… И мне пришли в голову две идеи. Первая – это создание реакторов для самолетов, и вторая – использование атомной энергии для крекинга нефти.
– Тогда все казалось возможным?
– Предполагалось, что с помощью излучений можно делить нефть на фракции, получать бензин, другие продукты.
– Звучит фантастично!
– Информации никакой не было, а потому идеи и рождались в большом количестве, и каждая из них выглядела правдоподобной. Да и возможность поиска была широкой: ведь мы были в самом начале пути, а потому выбор был огромен.
– А почему вас не привлекало оружие?
– Бомба была уже испытана. Ее конструированием в Курчатовском институте не занимались. Здесь оставалось производство делящихся материалов – плутония, трития, а также разделение изотопов. Игорь Васильевич Курчатов определял стратегию развития атомной науки и техники. За институтом он оставил все направления, кроме оружейного… Конечно, мы тогда не имели возможности видеть всю панораму нашей науки, а потому доверяли своим учителям. Наверное, так и должно быть…
– По-моему, Курчатов тяготился тем, что не мог до испытаний первых атомных бомб заниматься атомной наукой во всей ее широте.
– Да, это так. Ведь еще в 1947 году у него был развернутый план работ по использованию атомной энергии. И он поражает не только своей необычностью, но и глубиной проникновения в будущее.
– Говорят, что эта черта присуща лишь гениям?
– Курчатов обладал такой способностью. Некоторые его идеи актуальны и сегодня… Так что в те времена любые разумные идеи поддерживались.
– Не сомневаюсь, что Меркин поддержал крекинг нефти!
– Так и мне казалось: ведь он из Баку. А в этом городе все пропахло нефтью! Но он мне говорит, чтобы я начал заниматься… самолетом. Позже я понял, что Владимир Иосифович прекрасно представлял, с какими трудностями придется столкнуться, если будем заниматься нефтью, да и потребность в создании атомного самолета была тогда намного больше.
– До Америки без посадок и дозаправок долететь было невозможно?
– Конечно. А тут беспредельная дальность полета…
– Простите, надо закончить с нефтью: эта идея потом реализовывалась?
– Ею многие занимались. В том числе и в нашем институте. Оказалось, что лучше всего использовать осколки деления – их энергия идет на получение тяжелых фракций. Но продукты, получаемые таким образом, становятся радиоактивными. Нефть – это органика… Кстати, в Курчатовском институте разрабатывался реактор с органическим теплоносителем. Предполагалось отправить его в Антарктиду. Такой реактор работал у нас в институте…
– Назывался «Арбус»?
– Верно. Он не оправдал всех наших надежд, а потому реактор был разобран и демонтирован. Оказалось, что органика подвержена воздействию нейтронов и гамма-квантов, в ней происходят необратимые изменения. Потому от дальнейших работ в этом направлении отказались и у нас, и в Америке… Аналогичная ситуация и с крекингом нефти.
– А ведь немало было фантастических идей! Николай Антонович Доллежаль рассказывал мне о проекте создания в пустыне мощного промышленного комплекса. В центре его атомная электростанция, а вокруг металлургические, химические и нефтеперерабатывающие предприятия, которые используют не только электроэнергию, но и тепло, и излучения. Казалось, что такой комплекс – это промышленность будущего…
– Мне приятно, что соавтором первой публикации на эту тему вместе с Доллежалем был и ваш покорный слуга…
– Почему не получилось?
– Эта идея появилась преждевременно. Тогда было рано. Как раз в начале XXI века она становится для многих ученых принципиальной. То есть речь идет об ее осуществлении. Ну, конечно, на современном уровне. Дело в том, что надо уходить от технологий, которые зависят от органического топлива. А именно на нем сегодня держится экономика даже развитых стран. В той же Америке 70 процентов топлива ввозится из-за рубежа. Кстати, когда президент Буш-младший пришел к власти, он заявил том, что нужна новая энергетическая политика. Мол, США – страна самодостаточная, в ней есть все, что необходимо для жизни людей, кроме энергоресурсов. Топливо для автомобилей и самолетов надо ввозить из-за рубежа, а потому Америка становится зависимой. А потому, сказал президент, политику надо строить так, чтобы и в этой области стать независимыми… Не буду комментировать выступление Дж. Буша, обращу внимание только на одно: как именно стать независимым в энергетике? Для этого надо взять атомный реактор, запастись водой и разложить ее на водород и кислород. А из водорода вы уже можете произвести любое органическое топливо! Именно это направление развития науки и технологии сейчас в США поднимается на щит. Атомная энергетика должна обеспечить страну не только электричеством, но и водородом, то есть органическим топливом. Аналогичная ситуация в Японии. Для них эта энергетическая проблема стоит еще более остро. Мы же начали ею заниматься еще полвека назад.
– Возвращение в то прошлое, с которого вы начинали?
– Тема, которой мы занимались, так и называлась: «Атомно-водородная энергетика». Мы проводили всевозможные конференции, семинары, совещания. Обсуждения шли весьма бурно, но потом постепенно сошли на нет…
– Почему?
– Надо иметь соответствующий реактор. Можно, конечно, получать водород с помощью электроэнергии, но в этом случае вы дважды теряете: на первом этапе при получении электроэнергии, а второй раз – при получении водорода. Из-за этого процесс получается дорогим и малоэффективным. Оказывается, есть возможность получить водород из воды с помощью термохимических процессов, но для этого нужно, чтобы реактор давал высокую температуру. Она должна быть порядка 850–900 градусов и выше… То, о чем я вам говорю, и является тем направлением исследований, которые я начал здесь уже более полувека назад. Это был реактор для прямоточного реактивного двигателя.
– То есть атомный реактор для самолета?
– Для боевой авиации. Тогда создание атомного самолета – это была одна из актуальных задач… Следует помнить, что в 50-е годы обороне страны уделялось особое внимание, так как новая большая война могла стать для нас реальностью. По крайней мере, мы жили и работали с таким ощущением. В 1951 году атомная бомба уже была. Термоядерная бомба вот-вот должна была появиться. Для них нужен был носители. Ясно, что это ракеты и самолеты. И именно на этом направлении были сосредоточены главные силы.
Из документов Минатома: «В 1964 году началось строительство экспериментальной базы на Семипалатинском полигоне. В короткое время комплекс российских организаций создал совершенно новое направление научной деятельности – высокотемпературное материаловедение. Были созданы цеха по производству высокотемпературной изоляции, тепловыделяющих элементов, тепловыделяющих сборок. На объекте в Семипалатинске был построен ряд сооружений, включая мощную водородную станцию, несколько реакторов, подземные емкости для газообразного водорода. Численность персонала Комплексной экспедиции, работавшей в Семипалатинске, достигала 1000 человек».
– Неужели вы, молодой специалист, уже могли оценивать перспективность принципиально нового направления?
– Конечно, стратегия развития мне была недоступна – не было соответствующей информации, но так случилось, что я оказался в той «точке роста», откуда все начиналось. Когда я говорю о «самолете», то несколько лукавлю, так как, по сути, речь шла о «летающей ракете». Этому и посвящена моя дипломная работа. Нас было четверо выпускников. Перед нами поставили четыре проблемы, и вперед! Я взял себе «прямоточный двигатель для летающей ракеты», который использует воздух в качестве рабочего тела, и он нагревается в реакторе до высокой температуры. За счет этого создается тяга, и «самолет» несет боевую нагрузку.
– Реактор какой-то особенный?
– На обогащенном уране… Так как надо нагреть большое количество воздуха для двигателя, то реактор получался достаточно большой. Диаметр его был около трех метров. Там были трубочки, выполненные из уникального материала – окиси бериллия, в них находилась окись урана. Воздух в реакторе нагревался до полутора тысяч градусов… В Усть-Каменогорске было создано специальное производство бериллия, а руда поступала туда с Урала. Мы уже сделали первый образец реактора, подготовили его к испытаниям, но в это время появились ракеты…
– Насколько мне известно, испытания на Семипалатинском полигоне все-таки проводились.
– Это другая часть эпопеи. Рассматривалось, кстати, два варианта прямоточного двигателя. Один на обычном топливе, другой – на ядерном. Взаимодействовали мы с НИИ-1, во главе которого стоял М. В. Келдыш, с рядом конструкторских организаций. Особенно тесно с КБ академика А. М. Люлька, а потом и с КБ академика А. Н. Туполева. Как видите, буквально со студенческой скамьи мне посчастливилось встречаться с выдающимися людьми.
– А с Лавочкиным разве не довелось?!
– Конечно же, и с Семеном Алексеевичем тоже…. Он делал свою «Бурю». Совершенно уникальная машина… Однажды к Игорю Васильевичу Курчатову приехал Келдыш. Он увидел чертежи реактора и тут же порекомендовал поработать с Лавочкиным…
– Судьба «Бури» вам известна?
– Это была секретная работа…
– «Буря» прошла испытания, слетала до Хабаровска и обратно, привела в ужас американцев, потому что ничего подобного у них не было… И тут Лавочкин неожиданно умирает на космодроме. Вскоре поступает приказ: «Бурю» разрезать, чертежи уничтожить!
– Конкуренты Лавочкина не дремали. Но эта борьба шла в «верхах», а мы делали свою работу… Чтобы совсем закончить эпопею с самолетами, упомяну еще об одном. Нужно было иметь не только хороший турбореактивный или прямоточный двигатель, но и обеспечить защиту кабины пилота, если самолет пилотируемый, или той боевой нагрузки, если это беспилотный вариант. Схему защиты нельзя было решить традиционным путем, как это делается на земле. Если брать реактор, со всех сторон давать защиту, то двигатель получался неподъемный. И тогда мы ввели термин «теневая защита», то есть предохранение пилота и груза от прямого потока нейтронов. Но в летящем самолете после многократного рассеивания поток все-таки придет в кабину. Надо было знать законы распространения излучения в воздухе…
– А таких данных у американцев не было?
– Однажды Меркину позвонил Игорь Васильевич Курчатов и сказал, что у него есть данные о том, что в Америке самолет с реактором летал. Он сейчас идет в театр, но к концу спектакля у него должна быть информация о возможности такого проекта. Меркин собрал нас. Это был «мозговой штурм». Мы пришли к выводу, что такой самолет есть. У него на борту находится реактор, но летает он на обычном топливе. А в воздухе идет исследование того самого рассеивания потока излучения, которое так нас волнует. Без таких исследований скомпоновать защиту на атомном самолете невозможно. Меркин поехал к театру, где и рассказал Курчатову о наших выводах. После этого Курчатов позвонил Андрею Николаевичу Туполеву и предложил провести аналогичные эксперименты. Вскоре такой самолет был сделан.
– Был сконструирован специальный реактор?
– Очень интересно работали авиационные конструкторы! Двигатель создавал академик Николай Дмитриевич Кузнецов. Они, конечно, были абсолютно необразованны во всех этих нейтронах, излучениях, но тем не менее сделали прекрасную конструкцию. Самолет стоял на аэродроме под Москвой, и приехал Туполев с министром Дементьевым посмотреть на него. И Туполев начал объяснять, почему так сложно было сделать такую машину с реактором. Он объяснял систему защиты от излучений. «Надо, чтобы ни малейшей щели не было, – объяснял конструктор, – иначе нейтроны через нее выйдут…» «Ну и что?» – не понял министр. И тогда Туполев объяснил по-простому: «В морозный день ты выйдешь на летное поле, и ширинка у тебя будет расстегнута – все замерзнет!». Министр рассмеялся, мол, теперь с нейтронами все понятно…
– Значит, это был вполне реальный самолет?!
– «Ту-95», на котором был установлен реактор. Кабина нормальная, но с «теневой защитой». За ней находились пульты управления реактором. Я как оператор летал на этом самолете. Было 16 полетных заданий, и все мы их отрабатывали. В разных местах стояли датчики, и мы измеряли излучения со всех сторон самолета. Полеты проводились на разных высотах. Исследования были проведены в полном объеме. Теперь можно было конструировать систему защиты от излучений в полном объеме.
– Это был единственный реактор?
– Один летал, а второй находился на земле. Там шли предполетные испытания. Основная работа велась не на самом Семипалатинском полигоне, а рядом с ним. Затем «летный экземпляр» был отправлен в Центр по изучению радиационных эффектов, который был под Москвой. Здесь реактор работал довольно долго.
– А самолет?
– Он служил и дальше после демонтажа реактора, ведь самолет был абсолютно «чистым», не радиоактивным.
– После самолета пошли ракеты?
– Был запущен первый искусственный спутник Земли. Игорь Васильевич встречает меня возле главного здания и говорит: «Николай, собери семинар у нас…» И начинает перечислять, кого он хотел бы пригласить: двух заместителей председателя Совета Министров СССР, несколько министров, руководителей ряда КБ и институтов, в том числе Королёва и других ракетчиков. Я ему говорю, мол, не по рангу мне им сообщать о семинаре, да и все очень заняты. И привел пример, что уже три месяца не могу собрать тех, кто в нашем институте работает, чтобы сдать кандидатский минимум, а тут такие люди… Он едва заметно улыбнулся, а потом сказал, чтобы я все-таки позвонил каждому и пригласил к нам в такой-то день… Я сел за телефон и начал всех обзванивать. Стоило сказать: «Игорь Васильевич приглашает…», и сразу же меня соединяли с любым руководителем или конструктором. Все говорили лишь два слова: «Обязательно будем!». Конечно, авторитет Курчатова был непререкаем… Сюда такое количество черных лимузинов съехалось тогда, что, по-моему, до сих пор их столько не видели… Все приехали! В нашем конференц-зале проходило это совещание. Игорь Васильевич сидел где-то на пятом ряду у прохода. Появляется Сергей Павлович Королёв. Курчатов встает, и делает ему земной поклон. Говорит громко: «Сергей Павлович, спасибо тебе. Ты сделал великое дело, запустив первый спутник Земли!».
– Никогда не слышал об этом!
– А я видел это своими глазами и помню до сегодняшнего дня каждое слово Курчатова. Сергей Павлович даже немного смутился… Ну а потом началось совещание. Виталий Михайлович Ивлев сделал четырехчасовой доклад о ядерных ракетах. Схема «А», схема «Б», схема «В» и так далее… Обсуждение продолжалось целый день. А затем вышло первое решение ЦК партии и Совета Министров СССР о начале работ по созданию ядерных ракет. При подготовке этого документа Курчатов, Королёв, Келдыш и Мишин встречались в «хижине лесника», то есть в доме Курчатова. Знаменитые фотографии, где они запечатлены вместе, сделаны как раз в один из таких дней.
– Мне кажется, что снимки сделаны раньше, еще до первого спутника. Тогда речь шла о создании носителя для термоядерной бомбы. И именно поэтому «Семерка» Королёва получилась такой мощной – бомба была тяжелой. А именно на «Семерке» был запущен первый спутник Земли. Кстати, он заменил имитатор ядерного заряда, который предполагалось ставить на ракету. Королёв рассудил, что лучше пустить спутник, чем «чугунную болванку»!
– Возможно. Не могу спорить. Тогда слишком много было секретности, а потому происходит смещение некоторых событий… Но поклон Курчатова у меня стоит перед глазами, будто это вчера произошло, а не без малого полвека назад!
– Это прекрасная иллюстрация к отношениям двух великих людей ХХ века, и великое спасибо вам, что вы об этом помните…
Из документов Минатома: «С 1960 по 1990 годы работам по созданию ядерных установок космического назначения уделялось большое внимание. На первом этапе была использована схема ядерной энергетической установки (ЯЭУ) с термоэлектрическими преобразователями. Всего в космическое пространство было запущено 31 установка типа „Бук“, работавших на этом принципе. Их последующее развитие привело к разработке ЯЭУ типа „Топаз“ первого поколения установок с жидкометаллическим теплоносителем. Это были реакторы на быстрых нейтронах. Активная зона состояла из 37 тепловыделяющих элементов, размером 140 мм. Каждый твэл состоял из трех уран-молибденовых блоков. Для активной зоны использовался оружейный уран 90 процентного обогащения с бериллиевым отражателем.
Запуск ядерных установок в космос осуществлялся с космодрома Байконур. Сборка конструкции производилась вблизи космодрома на специальном стенде».
– А теперь я прошу вернуться к ядерным ракетам. Где же они?
– Однажды Курчатов собрал нас у себя. У него уже случилось два инсульта, было видно, что он торопится. Он сказал, что нужно делать импульсный реактор, где будут получаться мощные нейтронные потоки. Они потребуются для испытания топливных сборок, для изучения материалов и так далее. Без такого реактора пути дальше не будет – так он сказал. И предложил построить реактор на Семипалатинском полигоне и назвать его ДОУ-3. «До моего третьего удара», – пошутил он. Реактор мы сделали, пустили его. Но произошло это уже после смерти Игоря Васильевича. А реактор до сегодняшнего дня работает на полигоне…
– На испытательном комплексе?
– Да.
– Кажется, удалось его вывезти в Россию…
– Не могу сказать точно, так как перестал отслеживать его судьбу. Знаю, что до недавнего времени там работали вместе с японцами. Пока такие исследованию ведутся, думаю, что реактор останется в Казахстане… Для нас это был первый реактор, в котором мы начали испытывать тепловыделяющие элементы для ракет. Созданная техника и технология стали уникальными. Мы опередили не только американцев, но и время.
– То есть были созданы реакторы для ракет?
– Конечно. На таком реакторе мы нагревали водород до температуры выше трех тысяч градусов. Ее вполне достаточно, чтобы тяга ракеты была хорошей. Американцы получили результаты хуже: они достигли температуры около двух с половиной тысяч. Этого мало, чтобы лететь на Марс.
Из документов Минатома: «Ни одна другая армия мира, кроме российской, не имела на вооружении в космосе установок с ядерными реакторами типа „Бук“, благодаря которым все стратегические объекты на море находились под наблюдением. Реактор „Бук“ давал достаточно энергии для работы мощного радиолокатора. Единственная американская аналогичная установка была запущена в космос в 1965 году и проработала на орбите около 40 суток, после чего США отказались от использования мощных ядерных энергоустановок и пошли по пути создания изотопных энергоустановок, которые более опасны в экологическом отношении и в 10 раз ниже по мощности.
Кроме установок „Бук“ для космических аппаратов были выпущены 20 шт. установок „Бета-2“, 40 шт. установок „Бета-3“, 240 шт. устройств „Дельфин“, 95 шт. установок „Орион-1“. Эти устройства работали на основе использования энергии распада изотопов стронция-90, цезия-137, полония-210.
Радиоактивные изотопы используются в космической технике и технологии достаточно широко, например, при обеспечении автоматической стыковки летательных аппаратов, при включении двигателей торможения при приземлении и в некоторых других случаях».
– А на наших космических реакторах можно лететь на Марс?
– На наших – можно! Как известно, при полете на Красную планету нужно выполнять довольно сложные маневры – «миссии», как говорят ракетчики, да и сам полет должен был продолжаться два-три года. На нашем же реакторе можно за один год обернуться туда и сюда.
– Фантастика!
– Действительно, это опережение времени. Американцы сейчас возвращаются к этим программам. Такая информация появилась в печати США. Я написал директору НАСА. Сказал, что если они действительно начинают этим заниматься, то без нас им обойтись трудно, а потому следовало бы работать вместе.
– Речь идет о проекте пилотируемого полета на Марс?
– Да. По планам где-то в районе 2025 года. И если это так, то мы можем внести реальный вклад в осуществление такой экспедиции. Двигатель с ядерным реактором возьмет на себя старт к Марсу, торможение там, потом полет обратно и торможение в атмосфере Земли. Плюс к этому энергоснабжение пилотируемого комплекса, обеспечение жизнедеятельности экипажа.
– У вас нет странного ощущения…
– Какого именно?
– В стране тяжелая экономическая ситуация, миллионы людей живут на грани выживания, а мы с вами рассуждаем о полете на Марс?! Причем говорим о нем, как о реальности? Или такова особенность истинной науки: мечтать о будущем и приближать его?
– Это типично для человечества. Оно никогда не остановится на достигнутом. Оно всегда должно смотреть за горизонт, иначе какой интерес жить?!
Данный текст является ознакомительным фрагментом.