Имя «Игорь» происходит от древнескандинавского «Ingvarr» и переводится как «хранитель». Оно было принесено на территорию Руси варягами и быстро прижилось. Еще одно значение этого слова – «защитник».

Правда, когда родители Игоря Курчатова думали, как назвать сына, то вряд ли подозревали о том, что выберут пророческое имя. Ведь он в буквальном смысле слова станет хранителем и защитником своей страны.

В «Книге имен» Игоря наделяют острым умом, жизнелюбием и чувством юмора. И это описание характера также удивительно подходит Курчатову! Ведь наш герой с лихвой обладал всеми перечисленными качествами, можно даже сказать, они были главными в его характере. А чувство юмора и оптимизм Курчатова, с которыми он подходил к решению многих серьезных вопросов, всегда восхищали и его коллег, и друзей, и студентов. Чего только стоит одно его радостное «Физкультпривет!», которым он «заряжал» подчиненных, словно солнечной энергией.

Гаря или Гарик – как его будут звать в детстве близкие – родился 12 января 1903 года на Южном Урале, в поселке Сим, окутанном густой зеленью и окруженном невысокими горами.

Семья его была образованной: папа – Василий Алексеевич – имел звание частного землемера, выслужил личное дворянство и работал помощником лесничего, а мама – Мария Васильевна – пять лет до замужества трудилась учительницей и, как не сложно догадаться, сама научила своих детей считать и писать.

Род Курчатовых отличался невероятной силой и энергией! Предки Игоря были крепостными крестьянами. Его дед из простых горнозаводских рабочих выбрался в казначеи и ценой огромных усилий дал своим детям среднее образование. Все Курчатовы верили в великую силу образования и придавали ему огромное значение.

Игорь был вторым ребенком в семье. Сестра Антонина старше на пять лет, а младший брат Боря родился на три года позже Игоря.

Гарику достались красивая улыбка матери и крепкое, гибкое тело отца. Мальчик рос очень любознательным и впечатлительным. Он мог часами наблюдать за работой муравьев, которая подчинена каким-то невероятным законам природы, или рассматривать снежинки, чья сложная геометрия не могла не восхищать. А еще Гарик почти никогда не болел – несмотря на худобу, он был очень крепким ребенком.

Наверное, вы слышали такое известное выражение: «все мы родом из детства». Что же оно означает? Да то, что заложено в характер в детстве, обязательно будет проявляться и во взрослой жизни. А еще то, что детство остается с нами навсегда. И то, каким оно было, мы будем вспоминать всю свою жизнь.

Главное богатство, которое мама и папа подарили детям, – свою любовь. Они научили их дружить, помогать слабым и сочувствовать чужой беде, уважать любой труд, не унывать, не обманывать и ничего не бояться. Все это не просто пригодится Игорю в жизни, а сделает его по-настоящему сильным и даже непобедимым.

Семья Игоря была верующей: в ней отмечали все православные праздники и именины, трепетно относились к памяти предков. Мужчина в доме считался главным: на него возлагалась задача зарабатывать деньги и кормить семью. Женщина уважала своего мужа, признавала его авторитет и силу. Так в роду Курчатовых было всегда.

И для Игоря семья всегда стояла на первом месте – и в детстве, и во взрослой жизни. Маленьким он постоянно прибегал к папе за советом, а маме вместе с сестрой и братом помогал при любой возможности. Дети понимали, как ей тяжело в отсутствие отца, который часто уезжал по работе.

Надо сказать, что учиться в России начала ХХ века было сложно: школы и гимназии работали далеко не везде, да и не в каждой семье родители понимали, зачем детям нужно образование. К счастью, в семье Курчатовых, как мы уже говорили, это понимали хорошо: образование дает возможности и выбор. Это знали и дед, и прадед Гарика, которые также вкладывали силы и средства в обучение детей.

Ради образования детей Курчатовы переезжают из маленького уральского поселка в крупный город Симбирск (ныне Ульяновск) – он находится на Волге. Здесь старшая Тоня поступила в гимназию, а Гаря пошел учиться в приготовительный класс – так тогда называли подготовку к школе. Но в Симбирске он проучился всего год. Неожиданно для всех сестра Тоня заболела страшной болезнью – туберкулезом, и всей семье пришлось срочно переехать в солнечный Крым, на окраину Симферополя.

В то время от туберкулеза еще не существовало лекарства и он считался смертельным. Врачи советовали пациентам покой и морской воздух, который как раз и был в Крыму. Как тогда (да и сейчас) говорили доктора: «Крымский воздух творит чудеса». Но чуда не случилось. Спасти Тоню, к большому горю семьи, не удалось. Она умерла, когда ей было всего пятнадцать лет.

Крым, где семья останется жить, Игорь с братом полюбили всей душой. И есть за что! Кроме волшебного воздуха, здесь и особенная земля, на которой растет все что угодно, от арбузов до винограда, и горы, которые манят своей тайной и неприступностью, и, конечно, море – каждый день новое.

Летом папа Игоря ездил на землемерные работы в разные районы полуострова и любил брать сыновей с собою. Во-первых, дети всегда помогали ему в работе, а во-вторых, для Гари и Бори эти поездки были самым настоящим путешествием, в котором каждый раз они обнаруживали что-то удивительное!

Однажды они увидели работу необычных машин – паровых молотилок. Шипение пара и дымящие трубы произвели на мальчишек такое сильное впечатление, что они упросили хозяев – богатых немцев-колонистов – дать им хоть чуть-чуть поработать на чудо-молотилках. Видимо, ребята просили так настойчиво, что им разрешили. Несколько дней подряд счастливые братья подбрасывали солому в топку и следили за давлением пара в молотилках как настоящие рабочие. Весь следующий год мальчишки живо вспоминали этот яркий и необычный опыт.

Но самое большое впечатление Игорь и Боря получили, конечно, от моря. Они увидели его впервые летом 1912 года, когда поехали с папой по работе в приморский городок Алушту. Дорога была долгой: сначала широкой и ровной, а потом стала у΄же и начала вилять и извиваться, словно змея. И вдруг за очередным поворотом перед глазами ребят совершенно неожиданно открылся бесконечный морской простор! Водная гладь переливалась на солнце, словно живая, и каждую секунду меняла окраску: то бирюзовая, то темно-синяя, то серебристая… Невероятный восторг! Мальчишки не могли оторвать глаз от этой волшебной картины: ничего удивительнее и красивее они еще не видели.

У моря в то лето они старались проводить все свободное время: купались, играли, валялись на прогретой солнцем гальке и всегда с восхищением следили за лодками рыбаков, которые в любую погоду бесстрашно выходили в открытые воды.

Братья даже придумали такую игру: пока лодка не исчезнет за горизонтом, надо успеть сочинить ей невероятное приключение, в котором рыбак обязательно должен встретиться с каким-нибудь препятствием, например бурей или пиратами, вступить с ними в неравную схватку и обязательно суметь одолеть врага.

А главной «морской» мечтой Гарика и Бори тех лет было попасть на борт настоящего корабля: вот уж где точно есть что исследовать и чему поучиться! А еще можно попросить капитана постоять у штурвала и даже порулить… Быть может, именно эта мечта в будущем и позвала Игоря на кораблестроительный факультет, а когда он стал знаменитым физиком – работать для флота?

Как же понять свою главную цель в жизни? Есть счастливчики, которые видят ее уже в детстве. Но, увы, таких людей очень мало. Большинство ищет себя десятилетиями. Некоторые не могут найти всю жизнь.

Между прочим, многие известные и талантливые люди далеко не сразу определились с главной целью в жизни. Им потребовалось время, чтобы найти ее.

Наш герой как раз из этой категории людей.

Вопрос «кем быть?» Игорь Курчатов стал задавать себе еще в школе, но единственного и однозначного ответа у него не было. Да и как тут выбрать, если все школьные предметы у Гари шли на отлично! И поверьте, дело вовсе не в том, что ему сказочно везло. Просто он очень любил учиться, и каждый предмет давался ему легко и довольно быстро. Может, потому, что его любознательность была безграничной! Он интересовался всем и вникал буквально во все: от математики и физики до литературы и музыки. А еще Игорь с радостью объяснял сложный материал любому, кто просил о помощи, для него это было огромной радостью.

В свободное от уроков время скучать тоже не приходилось: Гарик запоем читал, занимался французской борьбой, футболом и даже играл в школьном оркестре на балалайке и мандолине.

Кстати, любовь Игоря к музыке со временем лишь усилится: слушать произведения великих композиторов-классиков для него станет одним из самых больших удовольствий в жизни.

Многие учителя считали способности Курчатова выдающимися и еще в школе пророчили ему большое будущее и в математике, и в физике, и в литературе. А учитель словесности – так называли в то время преподавателей литературы – всегда разрешал ему брать редкие книги из своей библиотеки, особенно приключенческие: Жюля Верна и Майн Рида, а также по технике, которые Игорь очень любил и читал их брату. Двенадцатилетний Игорь смог купить себе одну книгу, о которой тогда мечтал. Она называлась «Успехи современной техники», а написал ее итальянский профессор Корбино.

Интересная деталь, правда? Ведь по ней мы как раз и можем судить о том, что на самом деле интересовало Игоря в школьные годы больше всего. Из названия книги легко понять: это была вовсе не литература, а техника.

Если бы Игорь Курчатов жил сегодня, то наверняка накупил бы себе самых лучших книг, альбомов и энциклопедий по технике. Только представьте, какой огромной была бы его библиотека! Но во времена его детства часто денег не хватало на самое необходимое: еду, одежду, теплую обувь. Какие уж тут книжки!

Гарик прекрасно видел, как тяжело живется семье, и старался хоть чем-то помочь: пробовал зарабатывать репетиторством, но в маленьком городе учеников найти не удавалось. Он пошел даже в мундштучную мастерскую, где неожиданно быстро и ловко научился работать лобзиком, выпиливал деревянное кружево рамок, вытачивал из обрезков садовых деревьев изящные мундштуки. Брат Боря потом не раз вспоминал с гордостью, что в руках Гарика любая палка и сучок, словно по волшебству, превращались в фигурку.

Работать руками школьнику Курчатову так понравилось, что он решил освоить еще и слесарное дело. Поначалу, конечно, приходилось несладко: отбитые пальцы и мозоли долго не заживали. Но Гарик был оптимистом и предпочитал не замечать этих мелочей. Главное – он может заработать и помочь семье, а болячки заживут.

Кстати, работать руками Игорь не перестанет, даже когда станет известным ученым. Он никогда не будет делить труд на физический и умственный – плохой и хороший. И если приходилось срочно сколотить подсобку для опытов, напилить досок или покрасить стены – Курчатов всегда брался за дело первым и наилучшим образом исполнял его. Иначе он не умел.

Конечно, Гаря окончил школу с золотой медалью – по-другому просто и быть не могло! Правда, эту медаль он так никогда и не получил. По причине все той же катастрофической бедности – в Симферополе ее просто не нашлось…

Посмотри на песок на берегу моря: песчинки кажутся очень похожими. Но вот тот же песок под микроскопом (рис. 1).

Рис. 1. Морской песок под микроскопом, 300-кратное увеличение

Какое разнообразие: различные минералы, остатки микроскопических ракушек и даже окатанные морем осколки стекла. А если представить себе разнообразие всего мира? Множество животных и растений, вода и воздух, горные породы и снежинки, далекие звезды и наша звезда – Солнце. Все это состоит из крошечных частиц – атомов, которые притягиваются друг к другу.

Самое удивительное, что на Земле существует меньше ста видов атомов. В разных сочетаниях они создают весь наш мир. Выяснилось, что мельчайшей частицей любого вещества является молекула – объединение двух, нескольких, иногда тысяч атомов. Именно молекула определяет свойства вещества. Например, два атома хлора, соединившись в молекулу, создают ядовитый тяжелый газ желтовато-зеленого цвета. Атомы натрия образуют кусок серебристого металла. Но если один атом хлора соединится с одним атомом натрия – получится та соль, которая лежит в вашей солонке на кухне (рис. 2).

Рис. 2.

Представление о неделимых частицах вещества – атомах – высказывал еще великий древнегреческий философ Демокрит примерно за 500 лет до нашей эры. Атом, на древнегреческом ἄτομος, и означает «неделимый».

Мир все время обновляется, и атомы меняют своего «хозяина». Из далекого космоса прилетел железный метеорит и упал на Землю. Часть его атомов железа попала в воду ручья. Ты напился этой воды, и вот уже атомы железа вошли в состав твоей крови. Можно сказать, ты теперь кровный брат метеорита.

На основе атомной теории вещества химики и физики успешно объяснили многие явления, разработали основы современных технологий, создали новые материалы.

И вдруг в конце XIX века выяснилось, что атомы некоторых элементов (урана, радия и др.) самопроизвольно разрушаются. При этом образуются атомы другого элемента (например, свинца), и выделяется энергия в виде излучения. Это явление распада атомов назвали естественной радиоактивностью. Стало ясно, что атом не является неделимой частицей, что он имеет какую-то сложную структуру.

В 1897 г. английский ученый Джозеф Джон Томсон (1856–1940) открыл отрицательно заряженную частицу, входящую в состав атома, и назвал ее электроном. Открытие электрона позволило сформулировать первую модель атома, т. е. попытаться представить себе его структуру.

Томсон, получивший за свои исследования Нобелевскую премию и звание рыцаря, предложил простейшую модель строения атома, которую назвали «пудинг с изюмом». В модели Томсона атом представляет собой сферу, в которой электроны более или менее равномерно располагаются среди положительного заряда, как изюминки в кексе (рис. 3).

Рис. 3. Модель атома Томсона

К этому времени ученые сумели выделить три типа излучения при радиоактивном распаде атома. Положительно заряженные α-лучи состоят из частиц, летящих со скоростью примерно 10 000 000 метров в секунду. Чтобы не писать так много нулей, договорились их число записывать наверху цифры «десять»: 10 000 000 = 10 7. Мы будем так поступать и дальше. Второй тип излучения, β-лучи, – это поток открытых Томсоном отрицательно заряженных электронов. Наконец, γ-излучение похоже на рентгеновские лучи.

Рис. 4. Планетарная модель атома

В 1906 г. ученик Томсона Эрнест Резерфорд (1871–1937) «обстрелял» α-частицами тонкую золотую фольгу, чтобы выяснить, как на это среагируют атомы металла. После столкновения с фольгой α-частицы разлетались под разными углами, и их фиксировали по вспышкам на специальном люминесцирующем экране. Результат эксперимента оказался удивительным. Большинство частиц пролетало сквозь фольгу не отклоняясь, как сквозь пустоту. Но присутствовало очень небольшое число частиц, которые сильно отклонялись, даже отлетали назад (рис. 5). «Это было почти столь же невероятно, как если бы вы стреляли 15-дюймовым снарядом в кусок тонкой бумаги, а снаряд возвратился бы к вам и нанес удар», – написал Резерфорд.

Рис. 5. Схема опыта Резерфорда

На основании эксперимента Резерфорд сделал вывод, что положительный заряд атома сосредоточен в крошечной, по сравнению с общим объемом, области – ядре. Размер ядра в 10 тысяч раз меньше размера всего атома. Вместе с тем в ядре сосредоточена почти вся масса атома, примерно 99,9 процента. Поэтому если в опыте Резерфорда α-частица изредка все же «натыкалась» на массивное ядро, тоже заряженное положительно, она отлетала от него как от стенки.

В итоге Резерфорд сформулировал планетарную модель атома (рис. 4). В центре атома находится массивное ядро, его положительный заряд по величине равен суммарному заряду всех электронов. Электроны вращаются вокруг ядра, как планеты вокруг Солнца (рис. 6). Разные атомы отличаются числом электронов (и зарядом ядра), и это определяет их химические свойства и возможности объединяться с другими атомами.

За множество важнейших экспериментальных результатов нобелевского лауреата Эрнеста Резерфорда называют «отцом ядерной физики».

Как пэр Англии, он получил герб с изображением птицы киви (символ его родной Новой Зеландии): края герба-щита выгнуты, как кривые спада интенсивности радиоактивности со временем – закон, открытый Резерфордом.

Рис. 6. Солнечная система и планетарная модель атома для сравнения

Ядра атомов тоже оказались сложными, состоящими из двух сортов частиц.

Первые из них – протоны – обозначаются латинской буквой p. Их заряд по величине такой же, как у электронов, но положительный. Масса протона почти в две тысячи раз больше массы электрона. Поэтому практически вся масса атома сосредоточена в ядре (вспомните опыт Резерфорда). Число протонов в ядре равно числу электронов в атоме. Поэтому атом в целом заряда не имеет. Протон открыл Резерфорд в 1919 г. Шестнадцатилетний Игорь Курчатов тогда учился в гимназии и о работах Резерфорда еще ничего не знал.

Рис. 7. Ядро атома гелия

Но ведь положительно заряженные протоны отталкиваются друг от друга, ядро должно «развалиться». Дело в том, что, кроме протонов, в ядре содержатся нейтральные частицы примерно той же массы – нейтроны (обозначение – n). Их в ядре примерно столько же, сколько и протонов. В целом ядро оказывается очень устойчивым за счет особых ядерных сил, действующих между его частицами. Протон и нейтрон объединяются термином нуклон, от латинского nucleus – ядро.

Нейтрон открыл Джеймс Чедвик (1891–1974) в 1932 г. (за что получил Нобелевскую премию). Именно в этом году Игорь Васильевич Курчатов, заинтересовавшись работами самых известных мировых ученых в области атомной физики, решил изменить область своих научных исследований.

Вы знаете газ гелий: им наполняют воздушные шарики, если хотят, чтобы они летали. Ядро атома гелия состоит из двух протонов и двух нейтронов (рис. 7); α-частицы – это ядра атома гелия, имеющие двойной положительный электрический заряд.

Иногда в ядрах атомов содержится одинаковое число протонов, но различное число нейтронов. Такие элементы называются изотопами. Их химические свойства одинаковы, но по физическим свойствам они могут сильно отличаться, особенно по склонности к радиоактивному распаду. Например, в ядре урана-238 (U-238) содержится 238 нуклонов, из них 92 протона и 146 нейтронов, а в изотопе U-235 – такое же количество протонов, но 143 нейтрона. В природе еще встречается (очень редко) изотоп U-234. Радиоактивные свойства изотопов урана очень различаются, мы познакомимся с этим позже.

У водорода ядро самого распространенного изотопа состоит лишь из одного протона. Но существуют еще изотопы водорода – дейтерий и тритий (рис. 8).

Рис. 8. Изотопы водорода

Ядра водорода возникли раньше ядер других элементов, сразу после рождения нашей Вселенной. Водород и сейчас составляет основную часть ее вещества (звезд, туманностей) – 88,6 процента. На втором месте по распространенности во Вселенной стоит гелий – 11,3 процента.

Наверное, вы слышали такое словосочетание – «место силы». Чаще всего местами силы называют географические зоны на нашей планете, где есть особая энергетика. А еще мы называем так любимые места, куда хочется возвращаться на протяжении всей жизни.

Для Игоря Курчатова таким любимым местом навсегда останется Крым. Сюда он будет приезжать в отпуск из Москвы, когда станет известным ученым, здесь построит себе дом, двери которого будут открыты для гостей круглые сутки, здесь разведет сад и своими руками посадит виноград, сливы, яблони, черешни и даже ливанский кедр!

Именно в Крыму случатся и судьбоносные встречи Курчатова: с близкими друзьями, любимым учителем, главным наставником в профессии и будущей любовью.

Но обо всем по порядку.

Пока наш герой еще только окончил школу. Вопроса о том, чем заниматься после нее, у Игоря не было – конечно, продолжать учиться. Папа с мамой его поддержали: они оба гордились блестящими знаниями Гарика и очень хотели, чтобы он поступил в институт.

Где учиться, вопроса тоже не возникало: Крымский (тогда он назывался Таврическим) университет был единственным высшим учебным заведением на всем полуострове. Игорь выбрал математическое отделение физико-математического факультета. В группе числилось всего девятнадцать студентов.

В то время университетом руководил знаменитый академик Владимир Иванович Вернадский. Он подобрал очень сильный преподавательский состав. Аудитории, где читали лекции известные профессора, всегда были переполнены студентами, которые долго не отпускали преподавателей бесконечными вопросами после звонка.

А профессор Семен Николаевич, со смешной фамилией Усатый, стал для многих ребят не только любимым учителем, но другом и главным наставником.

Часто сюда приезжал с лекциями из Петрограда[1] и академик Абрам Федорович Иоффе – один из создателей нашей школы физиков. Студенты были в восторге от его выступлений! Он рассказывал о самых новых достижениях в физике – и это всегда завораживало.

Этот ученый сыграет особую роль в судьбе Игоря. В будущем их судьбы плотно переплетутся. Именно Курчатова академик Иоффе порекомендует Иосифу Сталину в качестве руководителя особо важного направления для нашей страны: атомного проекта.

А пока Гарик – студент-первокурсник, которому совершенно не хватает двадцати четырех часов в сутках.

Полдня как одна минута пробегали в университете, где Гарик с удовольствием согласился быть еще и препаратором на кафедре физики. Вместе с другом-однокурсником Кириллом Синельниковым они из чудом уцелевшего оборудования и приборов, обнаруженных в старых университетских шкафах, а также буквально из консервных банок и всевозможного мусора создали физическую лабораторию, где готовили к лекциям сложные и всегда интересные опыты. Чего только стоила одна подготовка опыта передачи сигналов на расстояние! Преподаватели были поражены тем, на каком высоком уровне коллеги – так уважительно учителя называли в этом вузе студентов – его провели.

Кстати, именно здесь, в Крымском университете, Игорь с однокурсниками постигли еще одну важную науку – науку общения и дружбы с учителями. Вместе они стали настоящим братством: друзьями, коллегами, командой единомышленников, в которой все решают поддержка и уважение, а не желание доказать друг другу, кто важнее и умнее.

Учитель Игоря тех лет – профессор Усатый – никогда не жалел времени для своих студентов. После лекций и семинаров ребята с преподавателем могли еще полночи гонять чаи и говорить обо всем подряд: о музыке, любимых книгах, художниках. Часто расходились домой лишь к утру – уставшие, но довольные и счастливые.

В будущем по такому же принципу единомыслия Курчатов выстроит отношения и со своими студентами, и с коллегами. Все они потом будут с гордостью вспоминать о том, что являлись частью знаменитого Курчатовского братства.

Возможно, именно этот «командный» подход преподавателей к учебе в Крымском университете и принес такие серьезные плоды: в группе, где учился Курчатов, из девятнадцати студентов двое стали академиками и шестеро – профессорами!

После лекций и лабораторных в университете времени на отдых не оставалось ни минуты: Гарик бежал искать подработку, чтобы хоть как-то прокормиться. Рассчитывать на помощь родителей он больше не мог: им самим она была очень необходима. Шла Гражданская война: Крым голодал, а хозяйство полуострова оказалось полностью разрушено.

Кем только ни работал студент Курчатов в то время, чтобы выжить! И воспитателем в детском доме, и диспетчером в автоколонне, и разнорабочим на строительстве железной дороги, и даже сторожем в кинотеатре, а летом охранял фруктовые сады. Он брался за любую возможность заработать денег, чтобы купить поесть. Но чаще всего единственной едой за весь день была тарелка супа из перловки (или, как тогда говорили, из «шрапнели») с хамсой: крошечными костлявыми рыбешками. Ее давали бесплатно в студенческой столовой. О том, вкусно ли это, даже говорить не приходилось. Главным было хотя бы ненадолго утолить постоянное чувство голода.

А ведь кроме еды человеку нужны еще одежда и обувь. Но о них в то время даже мечтать не приходилось! Представьте – на занятия Игорь ходил в самодельных сапогах из бычьей кожи, в холщовых брюках и кофте-толстовке. Это была единственная одежда Курчатова в любую погоду.

Однажды друг чудом раздобыл Гарику из фонда помощи нуждающимся комплект нижнего белья – попросту говоря, трусы и майку. Как же сильно радовался Игорь этому бесценному подарку! Ведь теперь на несколько месяцев можно было забыть о том, где их достать.

После работы студент Курчатов уже дома читал монографии и учебники на иностранных языках, которые он находил в университетской библиотеке, почти до утра при свете… Нет! Не настольной электрической лампы, которая сегодня стоит на письменном столе у каждого из нас. А при свете керосиновой коптилки – настолько слабом, что приходилось наклонять голову буквально впритык к книжке, иначе букв просто не удавалось разглядеть.

От такого неудобного способа чтения брови и ресницы Гарика всегда оказывались в саже. Но он этого даже не замечал. После учебы он едва доплетался до кровати и тут же засыпал… Наутро он читал лекции своим коллегам, стоя у доски в аудитории университета, передавая им новые знания. Ведь учебников на русском языке тогда в Крыму не было.

Только представьте! Почти всегда голодный, нечего надеть, свободного времени ни минуты – оно все расписано на учебу и заработки на пропитание. Кажется, в студенческой жизни Игоря Курчатова нет ничего светлого – она вся состоит из лишений и испытаний. Что ж, ему и правда порой приходилось очень нелегко. Но плохо и обидно за свою жизнь не было никогда. Наоборот, жизнь была полна радости, любви, движения вперед к мечте и постижению смысла!

Игорь, как и большинство его сверстников, не зависел от дорогих и статусных вещей, вкусной еды, тепла и горячей воды в доме. В то время никто из них и не знал, что это такое. И тем не менее Курчатов всегда будет вспоминать студенческие годы как самые счастливые в своей жизни.

Единственное, от чего Гарик с однокурсниками тогда по-настоящему зависели, так это от знаний! Страсть к науке была такой сильной, что остальное почти не имело значения. Помимо основного курса они успевали слушать лекции по медицине, литературе, политике, изучали сразу несколько иностранных языков и очень много читали.

А неукротимой энергии и упорства самого Игоря и двух его друзей-однокурсников хватило даже на то, чтобы досрочно окончить Крымский университет и поступить в один из лучших вузов страны – Петроградский политехнический институт.

К концу обучения в Крыму Игорь уже точно знал: его интересуют наука и техника. Он прекрасно понимал, что хочет расти дальше именно в этом направлении. Преподаватели также отмечали безупречную математическую подготовку выпускника Курчатова, правда, сам Игорь пока не мог сказать, чем именно он предпочел бы заниматься.

Уезжать из теплого Крыма было немного грустно: здесь оставались родители, за которых он очень переживал, и многие друзья, с которыми не хотелось расставаться, и любимое море, которого будет очень не хватать в холодном северном городе…

Кстати, незадолго до того как покинуть Крым Игорь познакомился здесь с красивой девушкой Мариной: она была сестрой его близкого друга Кирилла Синельникова. Невероятно худой, но очень симпатичный Гарик ей очень понравился – она даже пригласила его на день рождения. Но Курчатов настолько стеснялся, что не пришел на праздник. И конечно, вряд ли тогда кто-то из них догадывался, что в будущем их судьбы не просто пересекутся, а объединятся: Игорь и Марина станут мужем и женой и проживут вместе всю жизнь.

В 1902–1903 гг. Эрнест Резерфорд и Фредерик Содди (1877–1956) показали, что в результате естественной радиоактивности получаются другие химические элементы, т. е. изменяются ядра атомов. До этого были известны разнообразные химические реакции, затрагивающие не ядра реагирующих атомов, а только их электроны. Идею о ядерных реакциях не сразу приняли, т. к. представление о неизменности атомов слишком укоренилось.

Но можно ли искусственно вызвать ядерные реакции? Чтобы получить другой элемент, надо изменить число протонов в ядре. А уж ядро подберет себе из окружающей среды нужное число электронов.

Силы, удерживающие нуклоны в ядре, очень велики. Воздействовать на ядро, чтобы выбить из него часть нуклонов, можно, только если ядро «бомбардировать» частицами с большой энергией.

Первоначально в распоряжении физиков в качестве таких частиц были только α-частицы от природных радиоактивных веществ: радия или полония. Именно α-частицы использовал Резерфорд в своем классическом эксперименте с золотой фольгой (см. стр. 16). Но в этом эксперименте α-частицы не проникали в ядра атомов металла, а просто рассеивались ими, т. к. у них был одинаковый электрический заряд, а такие заряды отталкиваются. Однако можно взять в качестве мишени вещество, в ядре которого протонов меньше и поэтому оно не так сильно отталкивает α-частицы и может их «впустить».

В 1919 г. Резерфорд облучил α-частицами азот, в ядро которого входят 7 протонов и 7 нейтронов. Это была первая в истории искусственная ядерная реакция, в итоге которой получили ядро одного из изотопов кислорода с 8 протонами и 9 нейтронами и 1 ядро водорода (т. е. протон). Именно анализ этого эксперимента привел Резерфорда к открытию протона (рис. 9).

Рис. 9. Ядерная реакция

По образному выражению Резерфорда, возникла современная алхимия. Ведь алхимики стремились найти секрет превращения одного вещества (например, свинца) в другое (например, золото).

В 1934 г. множество ядерных реакций осуществили известные французские ученые, супруги Ирен (1897–1956) и Фредерик (1900–1958) Жолио-Кюри. При облучении α-частицами атомов легких металлов (бора, алюминия, магния) они вначале получали не просто другие элементы, а неизвестные ранее радиоактивные изотопы. Некоторые элементы имеют изотопы, распадающиеся очень быстро – за часы, минуты, даже секунды. Поэтому в природе такие «короткоживущие» изотопы не наблюдаются. В опытах супругов Жолио-Кюри новые изотопы быстро распадались, после чего возникало устойчивое ядро одного из химических элементов.

В результате этих экспериментов было получено более 50 ранее не известных радиоактивных изотопов. Чтобы характеризовать скорость их естественного распада, ввели понятие «период полураспада». Это время, за которое распадается половина количества данного радиоактивного вещества. За такое же время распадается половина оставшегося, затем за то же время еще половина оставшегося и т. д. Этот закон открыл Резерфорд.

Например, период полураспада U-238 равен 4,4 млрд лет (примерно возраст Земли), а U-235 – всего 0,7 млрд лет. Сейчас в природном уране содержится всего 0,71 процента этого изотопа, 4 млрд лет назад его было 19,25 процента.

В мировой ядерной физике 1932 год часто называют годом чудес: ученые открыли нейтрон, позитрон и создали протонно-нейтронную модель атомного ядра. Что это означает? А то, что были открыты практически все элементы, чтобы описать и смоделировать ядерную реакцию.

И, конечно, Игорь Курчатов не просто наблюдал за этими открытиями, а очень дотошно их изучил и быстро понял: у ядерной физики фантастическое будущее! И оно не за горами, а вполне обозримо, то есть очень близко. Это лишь дело некоторого времени и сил, которые будут вложены учеными в опыты и эксперименты.

На ядерное направление сделали ставки многие страны и самые сильные и талантливые физики мира. Естественно, и Курчатов оказался среди них: он круто изменил направление собственных исследований с физики полупроводников на физику атомного ядра.

В 1933 году «Особая группа по ядру», которую создал папа Иоффе в своем институте, превратилась в отдел ядерной физики.

Его руководителем, конечно же, назначили Игоря Курчатова. И он с головой погрузился в работу.

Дни и ночи напролет они с молодыми коллегами Радиевого института «колдовали» над созданием удивительной машины под названием «циклотрон».

Курчатов работал взахлеб – без отдыха и перерывов. Словно боялся, вдруг упустит что-то важное. Генерал – как, мы помним, его прозвали в институте – настолько увлекся исследованиями, что забывал даже поесть.

Однако это не помешало ему взять на себя и дополнительную нагрузку. Когда неравнодушного и энергичного Игоря выбрали депутатом, он охотно взялся решать проблемы людей. А параллельно еще решил научиться водить машину, но эту затею пришлось оставить. На первой же тренировке, выезжая со двора, врезался в придорожный столб. С той поры он за руль не садился ни разу в своей жизни, – пользовался услугами водителей.

Один раз коллеги увидели, как Игорь Васильевич вдруг сильно побледнел и повалился на стул: это оказался обморок. Все взволновались и стали помогать ему: обмахивать полотенцем, кто-то даже побежал в аптеку. Но через пару минут Курчатов пришел в себя, как ни в чем не бывало улыбнулся и сказал: «Вот к чему приводит недооценка защиты».

Дело в том, что ученые работали с опасными радиоактивными веществами, защищаться от которых пока еще не научились. Они понимали – это опасно, ведь радиация поражает клетки человека, но пока никто из них не знал ни о последствиях радиации, ни о правилах защиты, которые появятся гораздо позже. Это сегодня существует техника безопасности, особые помещения для работы с радиоактивными веществами, специальные костюмы защиты и точные приборы, которые измеряют уровень радиации в воздухе. А тогда защитой служили бочки с водой или поленница с сырыми дровами: из-за нее ученые и наблюдали за работой циклотрона.

О том, что упал в обморок на работе, Игорь не сказал жене: мы же помним, что он очень берег ее и не любил расстраивать плохими известиями. Зато о хороших новостях писал ей с удовольствием: «Дела с циклотроном идут хорошо… на большой палец!»

А они и в самом деле шли очень хорошо.

Уже в начале 1937 года циклотрон заработал! В газетах его тут же назвали первой «атомной пушкой», которая появилась на территории Европы. В Европе он действительно стал первым циклическим ускорителем тяжелых частиц, но всего в мире их насчитывалось уже пять – предыдущие четыре действовали в США.

И это стало только началом. Курчатов понимал, что в его физтехе нужна более мощная машина – только она способна продвинуть их дальше в изучении атомного ядра. Началась грандиозная работа! Было решено строить отдельное здание для нового циклотрона – подальше от основных корпусов института и жилых помещений. Для будущего нового циклотрона создали специальный штаб научных сотрудников, расчеты по машине выполняли крупнейшие ученые Ленинграда, были задействованы самые сильные институты и предприятия города. И, конечно, никто тогда не предполагал, какими важными совсем скоро станут эти работы для обороны нашей страны.

22 сентября 1939 года наступила торжественная минута: папа Иоффе заложил первый кирпич в фундамент будущего здания для циклотрона. Второй кирпич заложил Игорь Курчатов. Эта стройка оказалась и сложной и легкой одновременно: сложной, потому что Игорю Васильевичу самому приходилось делать все, чтобы вовремя отовсюду поступали необходимые для стройки материалы, а легкая – потому что ее осуществляли энтузиасты и фанаты своего дела, а, как мы знаем, удача таким обычно сопутствует. Что и происходило в следующие два года.

Однако все грандиозные планы ученых перечеркнула Великая Отечественная война. С ее началом работы «по ядру» пришлось прекратить.

Физики всего мира принялись подбирать наиболее эффективные частицы для осуществления ядерных реакций и создавать установки для их «разгона», увеличения их скорости. В СССР этой проблемой занималась группа Курчатова и связанные с ним лаборатории.

Чем меньше положительный заряд частицы, тем у нее больше шансов «внедриться» в отталкивающее ее положительное ядро. Для ядерной «бомбардировки» начали использовать протоны и дейтоны (ядра дейтерия), имеющие единичный положительный заряд. И приступили к исследованию влияния пучка быстрых электронов.

Разгонялись заряженные частицы в электрическом поле.

Весной 1932 г. была получена первая ядерная реакция на искусственно ускоренных частицах. Джон Кокрофт (1897–1967) и Эрнест Уолтон (1903–1995) в Кембридже (Великобритания) создали генератор постоянного напряжения в 700 киловольт. Пучок ускоренных в генераторе протонов направили на мишень из лития-7. Ядро лития захватывало протон и затем разваливалось на две α-частицы.

Рис. 10. Линейный ускоритель (коллайдер)

Осенью этого же года эксперимент повторили сотрудники Украинского физико-технического института (г. Харьков), который часто навещал и работал там с друзьями Игорь Курчатов.

В Украинском физико-техническом институте была смонтирована уникальная «электронная пушка», в которой электроны разгонялись полем до 6 миллионов вольт и затем ударялись в исследуемое вещество. Это была одна из совершеннейших установок того времени, в создании которой участвовал И. В. Курчатов.

Ускорители заряженных частиц (электронов, протонов) делятся на линейные и циклические (циклотроны).

В линейных ускорителях частицы проходят ускорение однократно, двигаясь в электрическом поле, которое постепенно разгоняет их все сильнее. Чаще всего линейные ускорители используются для электронов, протонов, позитронов. В наше время они применяются не только в ядерной физике, но и в медицине, материаловедении, даже в стерилизации продуктов.

В конце 2020-х гг. планируется создать Международный линейный коллайдер (ускоритель со встречными пучками сталкивающихся частиц) на территории Японии. Это фантастическое сооружение будет иметь общую длину 31 км и состоять из двух частей. В одной станут ускоряться электроны, в другой – будет встречный пучок таких же легких, но положительно заряженных частиц – позитронов. Ускоряющее поле первоначально будет измеряться в гигавольтах (10⁹ вольт – посмотри такие обозначения на стр. 16), потом возрастет до теравольт (10¹² вольт). Постройка коллайдера требует международной кооперации.

Создать гигантскую электрическую разность потенциалов очень непросто, к тому же линейный ускоритель имеет достаточно большую длину. Этих недостатков лишены циклотроны.

Представьте себе два варианта раскачивания качелей. В первом вы с большим усилием заставляете качели сразу взлететь на максимальную высоту. Во втором варианте вы «в такт», небольшими толчками качелей, добиваетесь такого же результата. По второму принципу разгоняются заряженные частицы в циклотроне.

Циклотрон

В циклотроне частица с некоторой начальной скоростью начинает вращаться по окружности вокруг оси 1 (рис. 11), по которой направлено магнитное поле. В соответствии с законами физики, чем больше ее скорость, тем больше радиус окружности. Но главное – время обращения по окружности (период вращения) не зависит от скорости и радиуса. Значит, можно где-то в одном и том же месте добавлять частице еще немного скорости за счет сравнительно небольшого электрического поля («подталкивать качели в такт», не сходя с места). Частица каждый раз будет переходить на движение по окружности с бо́льшим радиусом. В целом она станет двигаться по раскручивающейся спирали (рис. 11), причем в ограниченном пространстве. Размеры ускорителя таким образом сокращаются. По циклотрону может идти целый поток одинаковых частиц.

Рис. 11. Схема циклотрона

Циклотрон состоит из двух полых половинок диска 3 («дуанты») (рис. 11), внутри которых и вращаются частицы. Переменное электрическое поле 4 подается на края зазора между дуантами. Частота поля точно совпадает с частотой вращения частиц. Поэтому, когда частицы пролетают сквозь зазор в одну сторону, например А, электрическое поле их ускоряет. Когда они, пройдя половину окружности, пересекают зазор в обратную сторону В, переменное электрическое поле как раз успевает сменить знак и снова их ускоряет, а не тормозит. Частицы вращаются по спирали 2, пока не достигнут нужной скорости.

Первый циклотрон придумали и сконструировали Эрнест Лоуренс (1901–1958) и Милтон Ливингстон (1905–1986) в 1931 году. Он был чуть больше 10 см в диаметре и умещался на ладони.

В честь Эрнеста Лоуренса назван химический элемент номер 103 (в его ядре 103 протона), искусственно синтезированный независимо в ОИЯИ и в Национальной лаборатории имени Лоуренса в США.

В наше время одним из основных центров по ядерным реакциям является международная межправительственная организация Объединенный институт ядерных исследований (ОИЯИ, г. Дубна Московской области). Учредители ОИЯИ – 18 стран, специалисты которых работают на базе института. Всего в Дубне российские физики синтезировали 6 не существующих в природе трансурановых элементов, т. е. элементов с ядрами тяжелее элемента урана. Еще несколько трансурановых ядер получены совместно с национальными лабораториями. У них у всех период полураспада существенно меньше возраста Земли, поэтому в природе они не обнаружены.

Среди торжественно утвержденных (прошедших инаугурацию) элементов 114-й получил имя «флеровий» в честь академика Георгия Николаевича Флерова (1913–1990), одного из организаторов лаборатории ядерных реакций ОИЯИ, ученика и соратника Курчатова. Элемент 118 получил название «оганесон» в честь академика Юрия Цолаковича Оганесяна, научного руководителя Лаборатории ядерных реакций ОИЯИ.

Нуклоны в ядре атома связаны очень сильным взаимодействием. Физики во всем мире пытались вызвать ядерные реакции, используя максимально быстрые α-частицы и протоны, создавая для этого все более мощные ускорители. Но оказалось, что в положительно заряженное ядро значительно легче проникает нейтральная частица – нейтрон, как незаметный шпион в мощную крепость.

Источник нейтронов первыми получили в лаборатории известного итальянского физика Энрико Ферми (1901–1954) при облучении α-частицами порошка бериллия. Нейтроны вылетали из бериллия со скоростью 30 тысяч километров в секунду. Такие нейтроны называют быстрыми. В лаборатории Ферми провели эксперимент по замедлению нейтронов: пропускали их через слой воды или парафина. В обоих случаях замедлитель нейтронов содержал ядра водорода (протоны). Многократно сталкиваясь с ними, нейтроны замедлялись до скорости в несколько километров в секунду – скорости молекул. Такие нейтроны назвали медленными.

В разных лабораториях мира, в том числе курчатовской, начали изучать влияние потока нейтронов на кремний, алюминий, фосфор и другие вещества. При их облучении образовывались искусственные радиоактивные элементы, ядра которых мало отличались от исходного ядра по числу протонов и нейтронов. Например, в лаборатории Игоря Курчатова при облучении алюминия (в ядре 13 протонов и 14 нейтронов) получали радиоактивный изотоп алюминия, а также радиоактивные изотопы магния (в ядре 12 протонов) и натрия (11 протонов).

Но самое интересное и важное было впереди – деление урана. Предполагалось, что облучение нейтронами урана может привести только к получению элементов с близким числом протонов, как это происходило в экспериментах с другими элементами. Но в 1938 г. Отто Ган (1879–1968) и Фриц Штрассман (1902–1980) показали: ядро урана при взаимодействии с нейтроном делится («расщепляется») на два «легких» ядра (например, бария и криптона). При этом выделяется два нейтрона и очень большое количество энергии. Некоторые физики, в том числе Курчатов, сразу поняли значение этого открытия и охарактеризовали его как начало новой эпохи в истории человечества. Появился принципиально новый, невиданно мощный источник энергии, практически неисчерпаемый.

Рис. 12. Ускоренная цепная реакция

При делении ядра выделяется 2–3 нейтрона. Каждый нейтрон может быть либо захвачен другим ядром урана и вызвать его расщепление, либо поглотиться окружающим веществом. В первом случае мы имеем цепную ядерную реакцию. Кроме того, если объем вещества невелик, нейтрон способен уйти за его пределы. Очевидно, что, если из выделяющихся нейтронов в среднем один вызывает следующее деление ядра, реакция будет идти с постоянной скоростью. Если среднее число «эффективных» нейтронов больше единицы – будет разрушаться все больше ядер, реакция пойдет ускоренно (рис. 12). Произойдет бурное выделение энергии, возможно, атомный взрыв. Среднее число эффективных нейтронов называют коэффициентом размножения и обозначают латинской буквой k. При k меньше 1 ядерная реакция затухает. Значение k определяет границу между атомным взрывом и спокойно работающим атомным реактором. Управлять величиной k можно за счет объема вещества, введения специальных «поглотителей» нейтронов (бор, кадмий и др.), отражателей нейтронов от границ рабочего объема вещества.

Когда мы слышим слово «бомба», то вряд ли представляем что-то хорошее. Чаще всего это слово ассоциируется со страхом, войной, болью и разрушением. К сожалению, так и есть.

В 1941 году Великобритания приняла первую в мире атомную программу, чтобы опередить фашистскую Германию в создании атомного оружия. Германия с проблемой не справилась, а Великобритания объединилась с США, и втайне от своего союзника – СССР – они начали масштабные работы.

К работе над созданием атомной бомбы подключили лучших ученых и крупные фирмы этих стран. Они намеревались создать оружие, способное разрушить не здание или квартал, а стереть с лица земли целые города и даже страны. Проще говоря, такое оружие, обладая которым можно было бы стать мировым полицейским и устанавливать свои правила игры.

Так зачем же и в нашей стране захотели иметь подобное оружие? Все очень просто. Наличие бомбы в СССР стало необходимостью: чтобы не допустить новой, более сокрушительной войны – атомной! Но наша цель заключалась не в том, чтобы разрушать другие государства, а чтобы защитить свое. Ведь с оружием такой силы можно не бояться никакого противника: согласитесь, вряд ли кто-то решится нападать, если знает, что в ответ получит равносильный, а то и более мощный удар.

В те годы нашей страной руководил Иосиф Сталин. Получив доказательства проведения в США работ по созданию атомной бомбы, он отдал срочный приказ: как можно быстрее начать работу по атомному проекту и у нас.

Своим помощникам Сталин поставил задачу – найти лучшего ученого страны, который смог бы возглавить этот непростой проект. Ему предложили кандидатуру Абрама Федоровича Иоффе, однако тот отказался.

Когда Абрама Федоровича спросили, кого бы из ученых он мог порекомендовать на это место, папа Иоффе не раздумывая сказал: «Конечно, Курчатова!»

Игорь был довольно молод и потому вызывал сомнения. Вождя волновало, хватит ли у него сил и опыта справиться с решением грандиозной задачи со многими неизвестными.

В итоге Сталин все же доверил атомный проект молодому физику Курчатову, так как многие и ученые, и чиновники, которые имели в то время вес в стране, в один голос заявляли, что есть только один гений, сочетающий в себе человека дела, крупного ученого и выдающегося организатора. И это не кто иной, как Игорь Курчатов. На Сталина эти аргументы подействовали. Оставалось получить согласие Курчатова.

Когда Игорю Васильевичу предложили возглавить атомный проект, он не сразу согласился, а взял время подумать. А подумать и правда было о чем.

В начале войны проект быстрого создания ядерного оружия напоминал фантастические рассказы Жюля Верна. Курчатов понимал это, как никто другой. Столь же фантастических денег стоили и научные исследования. А ведь страна голодала – на счету был каждый рубль, который теперь пришлось бы фактически отнять у людей! К тому же было много научных вопросов, на которые не было ответов – пока не было.

Но почему же Игорь взялся за эту работу?

Здесь нам снова надо вспомнить о характере Бороды. Мы знаем: он ничего не делал просто так и все просчитывал на много шагов вперед. В атомном проекте помимо создания бомбы ему хотелось реализовать все, о чем он и его ученики мечтали до войны: стране нужен «мирный атом»! Что это значит? А то, что уже в обозримом будущем с помощью атомной энергии можно иметь в каждом доме свет и тепло. Возможно создать атомные станции, двигатели для кораблей, самолетов, ледоколов, осваивать земные богатства, и для этого не придется уничтожать гектары леса, в котором живут птицы и животные… Так что планы Курчатова по покорению атома были, как мы видим, грандиозными и спасительными для страны.

28 сентября 1942 года Государственный Комитет Обороны во главе со Сталиным постановили дать начало атомному проекту. А 12 апреля 1943 года при Академии наук СССР была создана легендарная «Лаборатория номер 2», которую возглавил Игорь Курчатов. Работа и учреждение, где она проходила, считались сверхсекретными – «особой важности», адрес «Лаборатории номер 2» не встречался ни в одном справочнике. Этот проект важно было сохранить в тайне – чтобы никто в мире не догадался, что в СССР начали работу по созданию атомной бомбы. Засекретили не только лабораторию, но и ученых, трудившихся в ней, например Юлия Харитона, выдающегося физика и главного конструктора проекта.

Курчатов начал работать как одержимый. И, конечно, прежде всего ему понадобились люди – единомышленники. По его просьбе с фронта отозвали его бывших коллег по ленинградскому физтеху. Братство ученых, которое Игорь Васильевич создавал с первых дней работы в институте, в атомном проекте окрепло и наполнилось невероятной силой.

Самой сложной задачей оказалось найти в стране уран – главный материал для ядерного заряда. Курчатов сообщил в Кремле, что ученым нужно хотя бы несколько килограммов чистого урана, а пока лабораториям мира удалось получить «всего одну миллионную часть этого вещества».

Искать уран по стране поручили геологам, а ученые-технологи стали думать над способом его очистки в массовых масштабах.

Самому же Игорю Васильевичу требовалось как можно быстрее построить новый, более мощный ускоритель элементарных частиц – циклотрон, теперь уже в Москве. Для этого необходимо было найти место: большой и удобный участок земли, на котором разместились бы и помещение будущего циклотрона, и исследовательские корпуса, и жилье для сотрудников. Ну и, конечно, Курчатов думал о будущем института, которым должна была стать, как он задумал, со временем «Лаборатория номер 2». Главное – чтобы место под научные эксперименты располагалось в отдалении от жилых районов, ведь мы уже знаем, что из-за возникающего излучения работа с радиоактивными веществами опасна, а порой и сокрушительна для здоровья человека.

Игорь весьма тщательно объездил всю Москву, когда искал место под будущую «Лабораторию номер 2». Этим местом оказался бывший в царские времена военный полигон – на нем проходили в свое время учебные стрельбища – на северо-западе Москвы, в районе Покровского-Стрешнева.

Впечатленный увиденным, Курчатов внимательно оглядел бескрайнее поле, на котором стояли два-три полуразрушенных здания, и удовлетворенно потер руки:

– Идеальное место для нашей работы! Здесь будет город заложен!

В заброшенных зданиях немедленно начали строить будущие лаборатории и жилье. Возле них хозяйственный Игорь Васильевич через год разбил фруктовый сад, который тут же стал любимым местом всех сотрудников «Лаборатории номер 2». Во время обеденного перерыва каждый хотел полакомиться здесь горсткой вишни или ирги, а как красиво тут было, когда все зацветало! «Весна здесь виднее, чем в центре!» – говорили сотрудники, и уходить из этого рая никому не хотелось.

Огромный пустырь будущего института решили превратить в парк. Правда, на время войны заботливый Борода распорядился перекопать его в картофельное поле для сотрудников. А его жена Марина даже выращивала на грядке клубнику, которая и сейчас еще плодоносит.

Сегодня в этом месте находится знаменитый Курчатовский институт – один из самых престижных научных центров нашей страны. Если тебе когда-нибудь удастся побывать здесь с экскурсией или, может быть, ты станешь здесь работать, то, конечно, ощутишь и дух курчатовского братства, который здесь сохранен, и ту любовь, с которой в этом удивительном месте посажен каждый кустик и проложена каждая дорожка.

Новый циклотрон появился уже в 1944 году. И причина такого быстрого строительства, конечно, была в удивительной прозорливости Игоря Васильевича. Помните, как в самом начале войны он с коллегами в Ленинграде бережно разобрали и законсервировали детали первого циклотрона? Так вот, во время войны чудом удалось их сохранить, а потом и тайно вывезти в Москву в двух железнодорожных вагонах многие важные детали: медные листы, латунь, высокочастотный генератор. Они-то и стали позже частью первого московского циклотрона. Так были сэкономлены драгоценные время и деньги!

Благодаря первому московскому циклотрону Курчатову и его команде удалось невероятное. За очень короткий срок – весной 1943 года отправили оборудование для циклотрона из Ленинграда в Москву, а в ноябре 1944-го Курчатов уже получил орден Ленина за успешные работы на циклотроне – им удалось получить из урана-238 около 20 микрограммов плутония (требовалось проверить, пригоден ли плутоний для ядерного заряда вместо урана-235, которого в природном уране мало). А с помощью него стали возможны любые реакции – и управляемые, и взрывного типа. Все курчатовцы, причастные к вводу в строй московского циклотрона, были тогда же удостоены государственных наград.

Ученые, которые годами наблюдали Курчатова за работой, часто вспоминали: чем бы в то время Игорь Васильевич ни занимался, мысленно он всегда шел по следу управляемой ядерной реакции.

Главным направлением в работе над созданием бомбы Курчатов выбрал так называемую уран-графитовую систему. В первом атомном реакторе он хотел использовать в качестве топлива очищенный природный уран, а замедлителем реакции как раз должен был стать графит. И Игорь Васильевич не ошибся! А вот в Германии ученые с самого начала сделали ставку на использование в качестве замедлителя реакции тяжелую воду. Это решение сильно затормозило их работу над созданием собственной бомбы.

По расчетам наших ученых, графита для реактора требовалось около 500 тонн, а вот урана – около пятидесяти тонн. И уран, и графит должны были быть высокой степени чистоты, а процесс очистки занимал много сил и времени. Для этого нужно было еще создать заводское производство.

Одновременно с контролем качества урана и графита, поступавших в «Лабораторию», Курчатов дает команду на проектирование и строительство здания для первого реактора, простого внешне, но очень сложного внутри. Собиралась вручную уран-графитовая кладка в форме сферы все большего радиуса, пока реактор не заработал.

И еще одну важную задачу поставил Игорь Васильевич перед своей командой: найти защиту от радиации, чтобы безопасно управлять реактором и не потерять здоровье. Ученые изучили все, что применялось с целью измерения радиоактивности в то время. Оказалось, нет таких приборов. Тогда они сами сконструировали первый дозиметр, который показал себя отлично: измерения были точны, ни одного аварийного облучения не случилось!

Работа по созданию ядерного реактора была одновременно и тяжелой, и увлекательной. Его устройство поражало простотой: внешне это всего лишь сооружение сферической формы из графитовых кирпичей. Но, с другой стороны, его возможности, без преувеличения, безграничны. Главным теперь было научиться управлять ядерной цепной реакцией, которая могла здесь произойти; подчинить ее воле человека.

Курчатов, который любил все просчитывать наперед, прекрасно понимал: права на ошибку у него нет. Если он сделает хоть один неверный шаг, исправить его будет невозможно. Как и отменить уже запущенную реакцию этой сложной и непредсказуемой работы: ведь за созданием лабораторного реактора и его успешными испытаниями последовало строительство более мощного производственного реактора на Южном Урале, где трудились круглые сутки уже тысячи людей!

Игорь Васильевич прекрасно видел, что люди работают на пределе возможностей. Он и сам работал из последних сил. Некоторые из сотрудников потом признавались: «На фронте было легче, там хоть на отдых время отводят». Часто от усталости инженеры засыпали прямо на рабочем столе за чертежами, а солдаты, которые строили реактор на Южном Урале, от недосыпа и недоедания падали без сил. Курчатов и сам давно привык спать по два-три часа в сутки и перекусывать на ходу. Но руководитель и подчиненные ни на что не жаловались, потому что понимали: нужно выиграть у противников время. Ведь опоздать – означало потерять страну!

Надо сказать, что в тот момент Игорь Васильевич и его коллеги в «Лаборатории номер 2» получали от руководства СССР любую помощь и поддержку, ведь завершить работу требовалось как можно скорее. И результат этой работы не заставил себя долго ждать: в построенном мощном промышленном реакторе на Урале сумели накопить около четырех килограммов ценного элемента – плутония, которого оказалось достаточно для заряда бомбы. Меньше чем через год после пуска первого промышленного реактора советское правительство на весь мир заявило, что секрета атомной бомбы больше не существует. А через четыре года после окончания разрушительной Великой Отечественной войны наша страна – чудовищно разоренная и ослабленная в тот момент – стала обладать более совершенной, чем у американцев, атомной бомбой. Конечно, это стало возможно благодаря усилиям всего народа, людей разных профессий, возрастов и, безусловно, благодаря гениальному Игорю Курчатову и его братству ученых-физиков.

Все, кто поднялся от западных границ до Чукотки. И старики, и дети. Те, кто вел геологические поиски урана, копая рудники, прокладывая дороги, строил заводы новой атомной промышленности, в кратчайшие сроки решал научные и инженерные задачи, добывал атомные секреты. Многие, кто отдал в той великой эпопее труда свои жизни на бурно развернувшихся стройках. Именно все они и защитили нашу Родину.

Деление урана с помощью медленных нейтронов было обнаружено на его изотопе U-235. Но в природном уране его мало – 0,7 процента. Большую часть природного урана составляет U-238, который делится быстрыми нейтронами, но в основном поглощает нейтроны без деления, прерывая цепную реакцию. Поэтому в природном уране получить цепную ядерную реакцию невозможно: она просто затухнет. Чтобы осуществить цепную ядерную реакцию, надо либо увеличивать содержание U-235, либо замедлять нейтроны в зоне реакции.

Первый в мире ядерный реактор («Чикагская поленница»), созданный группой Энрико Ферми, заработал 2 декабря 1942 г. в теннисном зале под трибунами стадиона Чикагского университета. Первый ядерный реактор в Европе – он же второй в мире, был запущен Игорем Курчатовым в Москве в декабре 1946 г. В обоих случаях послойно укладывали графитовые брикеты, внутрь которых вкладывали урановые блочки. Графит действовал как замедлитель нейтронов, поддерживая цепную реакцию.

В современных ядерных реакторах (рис. 13) на медленных нейтронах используется обогащенный уран, на специальных заводах содержание изотопа U-235 увеличивают до 2–4 процентов.

Рис. 13. Ядерный реактор

Однако будущее атомной энергетики связывают с реакторами на быстрых нейтронах, на базе U-238. По современным данным, U-235 на Земле хватит для атомной энергетики всего лишь лет на 100, а запасов U-238 – примерно на 2 500 лет. Важно, что в реакторах на быстрых нейтронах можно использовать и обедненный уран – отработанное топливо реакторов на медленных нейтронах. В реакторах на тепловых нейтронах реализуется только несколько процентов природного урана, остальной уран уходит в отработанное топливо. В итоге использование реакторов на тепловых нейтронах требует высокого потребления природного урана и создает проблемы захоронения остатков. А остатки, реализованные как топливо на реакторе на быстрых нейтронах, содержат радиоактивные изотопы с существенно меньшим периодом полураспада (200–300 лет вместо тысяч и сотен тысяч), что упрощает процесс захоронения. Таким образом осуществляется идея перехода на замкнутый цикл использования атомного топлива. Используется также оружейный уран (обогащенный U-235 до 90 процентов и больше), который ликвидируется в рамках международных соглашений о разоружении.

U-238 после захвата нейтрона превращается в U-239, а затем в радиоактивный трансурановый элемент плутоний Pu-239, в ядре которого 93 протона. В плутонии возможна цепная ядерная реакция, т. е. он тоже является ядерным топливом и применяется, в частности, в ядерном оружии (как и U-235). Оружейный плутоний должен содержать преимущественно Pu-239, в среднем 93–94 процента. Его получают на специальных реакторах. Собственно, задачей американских и советских физиков в период холодной войны именно было наработать оружейный плутоний. В июне 1948 г. Курчатовым был запущен на Урале первый в СССР промышленный реактор для получения плутония.

В ядерных реакторах на быстрых нейтронах (размножителях или бридерах) нового топлива нарабатывается больше, чем расходуется. Игорь Курчатов писал, что получается как бы так, что сожжешь в топке уголь, а выгребешь вместе с золой еще больше угля.

В бридерах может быть использован также торий-232, его на Земле в 3–5 раз больше, чем природного урана. На основе тория получают еще одно ядерное топливо – изотоп U-233.

Первый в мире реактор на быстрых нейтронах был запущен в СССР в 1973 г. Второй энергоблок с реактором на быстрых нейтронах был установлен в 1980 г. на Белоярской АЭС имени И. В. Курчатова. Это вторая по счету АЭС в СССР (запущена в 1958 г.). Реактор продолжает работать до настоящего времени и заслужил мировую известность.

Россия является лидером в проектировании и строительстве реакторов на быстрых нейтронах.

Сейчас примерно половину урана в мире получают современным автоматизированным методом, когда в глубине через породу прокачивают специальные химические реагенты, растворяющие урановые соединения. Себестоимость урана уменьшается вдвое по сравнению с традиционной добычей. При этом почти не нарушается почвенный покров, нет отвалов пустой породы, и после прекращения работ территорию месторождения сразу можно использовать под сельскохозяйственные нужды. Важно, что это радиационно безопасный способ для работающих.

Ракетные двигатели выводят космические аппараты (КА), обитаемые и необитаемые, на орбиту и корректируют ее. Еще нужна энергия для работы всех приборов, радиосвязи с Землей, отопления. КА получают энергию от Солнца, широко раскинув солнечные панели. Но в дальнем космосе, где Солнце становится маленьким светящимся диском, солнечные батареи не помогут. И запас ракетного топлива ограничен. Поэтому сразу после открытия атомной энергии появились идеи об ее применении для дальних космических полетов.

Имеются две области применения ядерной энергии в космосе: обеспечение КА тепловой и электрической энергией и – более сложная задача – замена ракетных двигателей для сверхдальних перелетов. Пока ядерные ракетные двигатели (ЯРД) разрабатываются и исследуются в наземных лабораториях.

Результаты российских разработок ЯРД опережают все остальные разработки в мире. Использование ядерных реакторов в ближнем космосе приостановлено из соображений безопасности. Но активно используются источники естественной радиоактивности, в которых энергия атома непосредственно переводится в электрическую энергию. Так обогревались советские луноходы, так американские «Вояджеры», удалившись за пределы Солнечной системы, продолжают посылать информацию на Землю.

Добыча урана

1. Советская космическая ядерная энергетическая установка ТЭУ-5 «Тополь» («Топаз-1»)

2. Луноход

Использование атомной энергии в космической отрасли

Увы, Курчатов не сразу понял всю мощь и силу оружия, которое создал. Осознание того, что эта сила способна уничтожить все живое, происходило постепенно. Когда Игорь Васильевич вернулся в Москву после очередных испытаний, его не узнали. Он будто постарел, долго был молчаливым, замкнутым и очень грустным. Александров вспоминал: «Он был подавлен. Сказал, что нельзя допустить, чтобы это когда-нибудь применили».

Вскоре он отошел от полигонных работ и оружейной тематики и занялся проблемами мирного использования атомной энергии, развитием атомной науки, международной, общественной деятельностью. Он один из первых в мире, кто публично выступил с предложением запретить применять атомное оружие во всем мире и на все времена. Этой миссии он посвятит всю оставшуюся жизнь. А его главной задачей станет работа над тем, как сделать ядерную энергию мирной – то есть полезной для человека. И как всегда, Игорь Васильевич справился с ней прекрасно.

Курчатов стал одним из первых мировых ученых, с самого начала понимавших: ядерная энергия несет огромную выгоду. Мирный атом можно использовать практически везде – на транспорте, в энергетике, авиации, медицине, народном хозяйстве.

Например, главное преимущество атомной электростанции над любой другой в том, что она не требует огромных топливных затрат. Плюс ко всему АЭС не выбрасывают тонны вредного углекислого газа в атмосферу, как электростанции на нефти или газе. А еще благодаря энергии АЭС можно сохранить от вырубки тысячи гектаров леса, а с ними – зверей, птиц и уникальные экосистемы.

Эру использования атомной энергии в мирных целях открыла Обнинская АЭС. Именно ей суждено было стать первой на Земле атомной электростанцией, которая первая дала электрический ток. Что это значит? Да просто у тысяч людей одновременно в домах появился свет и стало тепло! Это было так поразительно, что многие известные люди мечтали увидеть происходящее на АЭС своими глазами. И этому желанию любопытствующих руководители нашей страны не стали препятствовать: в 1955 году станцию начали демонстрировать иностранным делегациям.

Здесь побывали на экскурсиях полководец Георгий Жуков, космонавт Юрий Гагарин, нобелевский лауреат Фредерик Жолио-Кюри, первый президент Северного Вьетнама Хо Ши Мин.

Чтобы рассказать миру о пользе мирного атома, Игорь Васильевич не жалел ни сил, ни времени, хотя, надо сказать, его здоровье за все годы непрерывной работы оказалось сильно подорвано. Он перенес два серьезных инсульта (которые шутя называл «микрокондрашками»), но темпа своей жизни не сбавил: он не умел существовать без работы и без людей. Курчатов продолжал выступать с докладами о возможностях мирного атома – на симпозиумах и ученых советах, за границей, на международных конференциях по физике, которые собирал в Москве и Ленинграде, перед руководством страны – на съездах партии, перед учеными и студентами-физиками.

В 1956 году Игорь Васильевич вместе с правительством СССР посетил Великобританию и в Британском ядерном центре в Харуэлле прочитал лекцию об атомной энергетике и о работах в области управляемых термоядерных реакций в Советском Союзе. Он рассказал, что в нашей стране уже начато большое строительство сети энергосистем, благодаря которым тепло и свет появятся там, где их никогда не было. В конце своей речи он открыто сказал, что СССР готов сотрудничать в этой области со всеми желающими странами! Это заявление Курчатова произвело на иностранных коллег огромное впечатление. Они впервые видели перед собой ученого, который не только рассказывает о своих победах, но и готов делиться всеми секретами, если они будут использованы в мирных целях.

После лекции к нему выстроилась очередь из ученых и журналистов – все хотели лично пообщаться с этим великим человеком, задать свои вопросы и пожать ему руку. Игорь Васильевич терпеливо и последовательно со всеми переговорил. А его девиз на этой триумфальной встрече – «Атом должен быть рабочим, а не солдатом!» – попал на первые полосы многих известных газет и журналов, которые, конечно же, написали о русском гении-физике и его выступлении.

Скорость, с которой осуществлялся проект мирного атома, впечатляла! В эксплуатацию ввели Сибирскую АЭС, через 8 лет – к сожалению, Игорь Васильевич этого уже не застал, хотя и начинал разработки, – Белоярскую и Нововоронежскую АЭС. Кстати, обе они работают и сегодня.

На Нововоронежской АЭС впервые стали использовать реактор нового типа – водо-водяного. Научные основы проектирования таких реакторов разрабатывала большая группа ученых во главе с коллегами Курчатова, академиком Александровым и выдающимся ученым-конструктором Николаем Доллежалем. А общее руководство, как всегда, осуществлял Игорь Васильевич.

Уже в 1944 г. Игорь Курчатов писал, что «энергетические перспективы атомных котлов не менее существенны для государства, чем военные». 27 июня 1954 г. в подмосковном городе Обнинске была запущена первая в мире атомная электростанция (АЭС). Она имела мощность 5 МВт. Интересно, что на следующий же день из-за случайной неисправности выключились электростанции города, и новая АЭС взяла обеспечение его электроэнергией на себя. Станция проработала в безаварийном режиме до 29 апреля 2002 года (рис. 14).

Рис. 14. Первая АЭС в Обнинске

Посмотри на стандартную схему АЭС (стр. 86–87). Тепло от реактора через теплоноситель (обычно воду) нагревает воду во втором контуре, вода в нем становится паром, который вращает турбину. Энергия вращения турбины в генераторе преобразуется в электрическую энергию и через трансформатор поступает в энергетическую систему. Иногда часть теплоты нагревает теплосистему (отопление) города. Излучения, возникающие на атомных реакторах, могут использоваться для решения разнообразных задач химической промышленности (например, получение водорода из воды).

Управляющие стержни состоят из поглотителей нейтронов. Операторы за счет погружения их в реактор на разную глубину могут регулировать мощность реактора. В случае необходимости стержни автоматически погрузятся в реактор и цепная реакция остановится.

Рис. 15. Пульт управления атомной электростанцией

Конструкция блока АЭС варьируется. В реакторе используют разные замедлители нейтронов: обычную воду, тяжелую воду, графит. Тепло от реактора переносит или вода, или расплав легкоплавкого металла, солей, или газ. Ядерное топливо в виде таблеток диаметром в сантиметры собирают в герметично закрытые элементы, которые в свою очередь объединяют по несколько сотен в тепловыделяющие сборки.

Защита от радиоактивных элементов и излучения состоит из нескольких «барьеров», а мощный корпус и купол реактора выдержат падение самолета весом 20 т, падающего со скоростью 720 км/ч. Стоимость системы безопасности на современных АЭС достигает 40 процентов общей стоимости.

Освоив энергию атома, человек получил невиданно мощный источник энергии, который требует особенно внимательного отношения. Атомные реакторы на электростанциях, подводных лодках, ледоколах – это совокупность разнообразных, самых современных технологий. Специальные материалы, новая электроника, современная компьютерная техника. Блочные щиты управления АЭС похожи на центры управления космическими полетами.

Атомные электростанции пока не заменяют традиционные, работающие на нефти и газе. Но такая замена в будущем необходима из экологических соображений: из-за загрязнения воздуха при сжигании углеродного топлива и нарушения озонового слоя. Сейчас мировой энергетический сектор выбрасывает в атмосферу примерно 40 процентов углекислого газа. Пока же АЭС не конкурируют с традиционными электростанциями, а дополняют их. АЭС в основном строят там, где другие типы электростанций возвести невозможно, часто из-за географических особенностей. В России это, прежде всего, Сибирь и Дальний Восток.

В декабре 2019 г. подала электроэнергию в сеть города Певек Чукотского автономного округа и символически зажгла новогоднюю елку первая в мире плавучая атомная теплоэлектростанция (ПАТЭС).

Она состоит из плавучего энергоблока «Академик Ломоносов» и наземной системы – электрической и тепловой. Два реактора ледокольного типа способны обеспечивать электроэнергией город с населением до 100 тысяч человек. Это самая северная АЭС в России и в мире.

«Росатом» планирует в ближайшее время создание еще одной ПАТЭС, более мощной и компактной. Плавучие станции экономят огромные средства на доставку строительных материалов и топлива в труднодоступные районы Сибири и Дальнего Востока.

Сейчас в России на 11 АЭС работают 38 энергоблоков (реакторов). Их вклад в общую энергетическую систему страны в 2019 г. составил 19,7 процента.

К 2030 г., по прогнозу Международного энергетического агентства (МЭА), общее производство электроэнергии в мире увеличится более чем в 2 раза, при этом доля атомной энергетики увеличится до 25 процентов.

Интересный факт: в Габоне (Африка) обнаружен природный атомный реактор в урановом месторождении Окло. Точнее, это 16 небольших реакторов – включений в песчанике, содержащих уран, в форме линз диаметром около 10 м. Обнаружили это удивительное явление по уменьшенному содержанию U-235, что характерно для отходов атомного реактора. В настоящее время природный реактор невозможен из-за низкого содержания этого изотопа в природном уране, но 2 миллиарда лет назад его концентрация была примерно 3,7 процента. Предполагается, что примерно в это же время урановое месторождение затопили грунтовые воды, которые послужили замедлителем нейтронов. Началась цепная реакция, температура повысилась, и вода закипела. Цепная реакция прервалась. Затем вода остыла, и реакция возобновилась и т. д. По оценкам, в природном реакторе выгорело примерно 5 тонн U-235.

«Академик Ломоносов» – плавучая атомная теплоэлектростанция (ПАТЭС)

Строительство первого в мире атомного ледокола «Ленин» – отдельная и увлекательная глава проекта мирного атома. Мы ведь помним, как сильно Игорь с детства любил море и мечтал строить корабли! Однако победила физика – для него она стала не просто работой, а всей жизнью. Но и о своей детской мечте романтик Курчатов не забыл. Он осуществил ее, когда возглавил разработку проекта создания первого в мире атомного ледокола. В этом уникальном проекте он использовал все научные знания, накопленные за жизнь.

И здесь необходимо сказать несколько слов об истории полярных исследований. Арктика всегда манила человечество, как и космос. В нашей стране исследованиям этого района Земли всегда уделяли особое внимание. Но гибель парохода «Челюскин» [2], эвакуация полярников-папанинцев с дрейфующей льдины заставили советское руководство серьезно изменить отношение ко всему, связанному с Арктикой. На протяжении следующих десятилетий создаются мощнейший ледокольный флот, хорошо оснащенная полярная авиация, аэродромы, морские и речные порты; сеть полярных станций и обсерваторий расширяется до сотни точек. Северный морской путь превратился в магистраль, по которой корабли перевозили хозяйственные грузы.

И по трассе регулярно шли караваны судов, которые вели мощные дизельные ледоколы «Москва», «Ленинград». Но запаса топлива, которое, кстати говоря, составляло почти треть веса ледокола, им хватало всего на 30–40 суток хода. Для северной навигации этого было слишком мало. На протяжении пути судам приходилось не раз заходить на базы, чтобы заправиться горючим. Были случаи, когда караваны судов зимовали в полярных льдах только потому, что запасы топлива на ледоколах иссякали раньше времени.

Идея создать атомную установку для кораблей возникла у Игоря Курчатова еще в 1952 году. Он поделился ею с коллегой Анатолиусом – так он иногда называл профессора Анатолия Александрова, вместе с которым, как вы помните, в войну размагничивал в Севастополе корабли.

Так началась работа над созданием ядерного двигателя для первого в мире гражданского судна ледокольного типа. Работа была сложной – атомоход возводил весь Советский Союз, и сделать это требовалось, как всегда, в рекордно короткие сроки.

Рождением отечественного атомного ледокольного флота считается 5 декабря 1957 года, когда состоялся спуск ледокола «Ленин» на воду: первого в мире гражданского судна с ядерной силовой установкой!

Новое судно решило многие проблемы полярников. Вместо десятков тонн нефти ледокол расходовал в сутки лишь сорок пять граммов ядерного горючего – столько, сколько умещается в спичечном коробке. При этом полная мощность силовой установки составляла тридцать две целые и четыре десятые мегаватта. Это сорок четыре тысячи лошадиных сил!

Новое решение энергетической проблемы позволяло атомоходу за один рейс побывать и в Арктике, и у берегов Антарктиды.

Ледокол сконструировали таким образом, чтобы толстый слой воды, стальные плиты и бетон надежно защищали экипаж и окружающую среду от радиации.

На нем нашлось место и для взлетно-посадочной площадки вертолетов ледовой разведки. Жить и работать здесь оказалось очень удобно: на судне имелись клуб, салон отдыха, библиотека с читальным залом, кинозал, несколько столовых и врачебных кабинетов. До 1989 года ледокол «Ленин» принял участие в двадцати шести арктических навигациях, прошел почти шестьсот пятьдесят пять тысяч морских миль, провел по льдам три тысячи семьсот сорок одно судно и превысил отпущенный ему срок службы на пять лет!

«Ленин» так серьезно зарекомендовал себя в работе, что в последующие тридцать лет построили еще восемь атомных ледоколов: «Арктика», «Сибирь», «Россия», «Советский Союз», «Таймыр», «Вайгач», «Ямал» и «50 лет Победы», а также лихтеровоз-контейнеровоз «Севморпуть».

В 1989 году атомоход «Ленин» поставили на вечную стоянку в Мурманске. Сегодня любой желающий может сходить туда на экскурсию и воочию увидеть то, как великий физик и романтик Игорь Курчатов реализовал свою детскую мечту о море, далеких путешествиях и пиратах, с которыми ему так хотелось сразиться, когда он был мальчишкой…

Атомные двигатели были нужны не только надводному, но и подводному флоту. Поэтому практически одновременно со строительством первого атомного ледокола стали создавать первую советскую атомную подводную лодку – АПЛ. Ее создание тоже рассматривалось как национальная задача. В программе было задействовано более 130 крупнейших предприятий и организаций страны! На северодвинском заводе «Севмаш» работы по постройке АПЛ велись круглосуточно.

Первая АПЛ под названием К-3 (К означало «крейсер») была спущена на воду в августе 1957 года.

Применение атомных двигателей решало важнейшую проблему подводных лодок – необходимость дозаправки топливом. Сейчас в России испытывают ядерный реактор для подлодок, который будет обеспечен топливом на все время жизни подлодки – «по сути, вечный двигатель», как его охарактеризовал один из специалистов.

Первая советская атомная подводная лодка «Ленинский комсомол» (рис. 18) получила свое имя в честь подлодки Северного флота, погибшей в 1943 г. Она стала третьей в мире и имела предельную скорость 30 узлов (55–56 км/ч) и глубину погружения 310 м.

Главный конструктор Владимир Николаевич Перегудов (1902–1967) придал лодке принципиально новую форму («Кит»), наилучшую для движения под водой.

Первые члены будущего экипажа АПЛ проходили стажировку на атомном реакторе в Обнинске. 1 июля 1958 г. на лодке подняли бело-голубой военно-морской флаг, и она вышла на ходовые испытания. На них выявлялись технические проблемы и ошибки, которых не должно было быть на следующих серийных АПЛ. А атомный реактор на «Ленинском комсомоле» дал ей ход 4 июля 1958 г.

Руководитель разработки проекта двигателя АПЛ академик Анатолий Петрович Александров (1903–1994) писал, что это «крупнейший технический переворот в судостроении, по значению такой же, как переход от парусных кораблей к паровым». Командиру «Ленинского комсомола» Леониду Осипенко (1920–1997) было присвоено звание Героя Советского Союза – первому после окончания Великой Отечественной войны. Второй – Юрий Гагарин.

Рис. 17. Установка флага СССР

В июле 1962-го АПЛ совершила длительный поход подо льдами Северного Ледовитого океана, при этом дважды прошла точку Северного полюса, всплыла возле него, и экипаж лодки водрузил во льдах флаг СССР.

Больше половины атомного флота России создано на знаменитой базе «Севмаш» в Северодвинске, отметившем в 2019 г. свое 80-летие. На заводе могут строить одновременно 14 АПЛ, там же соорудили «Ленинский комсомол». На крыше одного из цехов может разместиться шесть футбольных полей.

Ядерный реактор в АПЛ нагревает находящуюся под давлением воду в первом контуре, вода во втором контуре превращается в пар. Парогенератор обеспечивает лодку электроэнергией и вращает двигатель. К сожалению, АПЛ при этом оставляет заметный тепловой след, который достаточно легко обнаружить.

Узнать о том, что где-то рядом подводная лодка, можно также по шуму, поэтому у российских АПЛ четвертого поколения беспрецедентно малый шум. Для всех боевых подводных лодок важно также иметь гидроакустическую систему большой дальности для обнаружения противника.

Рис. 18. «Ленинский комсомол»

Существенной характеристикой неуязвимости АПЛ является максимальная глубина ее погружения. Советская атомная подлодка третьего поколения «Комсомолец» в августе 1985 г. погрузилась на глубину 1027 м, и этот рекорд до сих пор не превзойден. Максимальная глубина погружения по сравнению с первыми АПЛ выросла больше чем вдвое.

Характеристики АПЛ во всем мире улучшаются. Для уменьшения шума на некоторых лодках вместо гребных винтов устанавливают двигатель типа водомета. Кроме кормовых рулей устанавливают носовые и применяют системы автоматического «умного» управления рулями, заимствованные у авиации.

АПЛ «Золотая рыбка» достигла до сих пор не побитого рекорда скорости в 44,74 узла (80,4 км/ч). Российская «Щука-Б» при максимальной скорости больше 60 км/ч может автономно плавать 100 дней.

В 2020 г. в России началась работа над созданием уникальной атомной подводной лодки, оснащенной гигантскими (несколько сот квадратных метров) крыльями-сейсмодатчиками.

В нерабочем состоянии крылья спрятаны между обшивками лодки. Оборудование АПЛ позволит ей анализировать дно на глубине нескольких десятков метров, создавать его 3D-рельеф. Это будет необходимо как для мирных целей: разведка полезных ископаемых, местности для постройки подводных заводов, прокладки кабелей, – так и для военных (фиксация подводных дронов противника, выявление подводных каньонов, которые он может использовать и пр.).

С участием новой АПЛ планируется развернуть на дне арктических морей глобальную систему контроля подводной обстановки «Гармония». Все это – часть единственного в мире уникального многолетнего проекта «Айсберг». Он предполагает создание развитой сети из необитаемых буровых установок, роботов, подводных транспортно-монтажных и сервисных комплексов и автономных атомных реакторов.

Северный морской путь (Севморпуть) всегда имел огромное значение для массовых перевозок топлива, полезных ископаемых, продовольствия и пр. Он определяется официально как «исторически сложившаяся национальная единая транспортная коммуникация России в Арктике». Это кратчайший путь между Европой и Восточной Азией (рис. 19). Его длина от Мурманска до японского города Иокогамы (5 770 морских миль, или 10 686 км) существенно меньше пути через Суэцкий канал (12 840 морских миль, 23 780 км) и к тому же проходит в основном по российским водам. Проблемой является ограниченное из-за толстых льдов время навигации. Поэтому создание мощного северного ледокольного флота так важно для нашей страны. Атомные ледоколы не требуют дозаправки, как суда с дизельным топливом. Атомоходы современной серии могут двигаться без потери скорости даже при толщине льда в 3 метра. Они могут расчищать путь целому каравану судов.

Арктика – прекрасная и жестокая к человеку область Земли. Знаменитый полярный исследователь Фритьоф Нансен (1861–1930 ) назвал ее «Страной ледяного ужаса». Первой русской экспедицией (1912–1914) к Северному полюсу стала экспедиция Георгия Седова (1877–1914)[3]. Экспедиция закончилась трагически: Седов погиб далеко от полюса и был похоронен своими спутниками. Одна из его собак, Фрам, осталась на его могиле.

Ледокол «Ленин» спустили на воду 5 декабря 1957 г., он и стал первым в мире надводным судном с атомной силовой установкой.

В июне 1971 г. впервые надводное судно – ледокол «Ленин» – прошло севернее островов Северная Земля. От крайней северной точки этого архипелага до Северного полюса всего 990 километров.

Его преемником стал атомный ледокол «Арктика», на котором подняли государственный флаг 25 апреля 1975 г. Первым капитаном на «Арктике» стал Юрий Сергеевич Кучиев (1919–2005), капитан «Ленина».

Поход «Ленина» вокруг Северной Земли подготовил уникальный поход «Арктики» в 1977 г. до Северного полюса. 17 августа 1977 г. в 4 часа утра впервые в мире надводное судно «Арктика» в процессе активного плавания (не пассивного дрейфа) достигло точки Северного полюса. На полюсе укрепили флаг Советского Союза, а к его флагштоку капитан «Арктики» приделал древко от флага экспедиции Георгия Седова.

Сегодня Россия – единственная в мире страна, обладающая мощным флотом атомных ледоколов разного класса. Российские ледоколы сопровождают многие иностранные научные суда в Арктике. В 2007 г. атомный ледокол «Россия» сопровождал научное судно «Академик Федоров», с которого были спущены глубоководные обитаемые аппараты «Мир». Впервые человек достиг дна океана под Северным полюсом. Там установили флаг России из титанового сплава.

В наше время Арктика вызывает повышенный интерес многих стран, прежде всего США, Канады, Китая, по различным экономическим, военным и политическим причинам. Существование флота мощных атомных ледоколов и опыт навигации в арктических условиях дают России существенное и заслуженное преимущество, начало которому положил в том числе Игорь Васильевич Курчатов.

Атомный ледокол «Ленин»