РЕНТГЕНОСЪЁМКА ВЗРЫВА
РЕНТГЕНОСЪЁМКА ВЗРЫВА
У Б. И. Шавырина произошло важное событие, определившее на долгие годы мою судьбу, судьбу нашей лаборатории. Вот как это случилось.
Шавырин рассказал о событии, взволновавшем многих военных конструкторов. Во время одной из контратак на Тихвинском направлении наши солдаты захватили склад немецких боеприпасов. Там обнаружили снаряды нового типа. Их называли «бронепрожигающими». В передней части таких снарядов была коническая или полусферическая полость, облицованная металлом толщиной 1,5—2 мм. Несмотря на то, что за счет полости объем «бронепрожигающего» снаряда был меньше объема взрывчатки в обычных снарядах, он пробивал броню в 3—4 раза более толстую, чем снаряд того же калибра. Пробоина действительно напоминала прожог. Никто не понимал, как работают такие снаряды.
Весь день мне не давало покоя это «бронепрожигание». А ночью произошло следующее.
Мы с Зиной занимали одну из комнат второго этажа небольшой двухэтажной заводской гостиницы. После отстрела бутылок вернулись в номер около 21 часа. Не успели улечься — сигнал воздушной тревоги. Гитлеровцы бомбили Коломну и склады, расположенные в 5—6 километрах от Голутвина. Где было бомбоубежище — не знали, да и уходить из гостиницы не хотелось. Я продолжал размышлять о «бронепрожигающих» снарядах, и вдруг яркая, как вспышка молнии, догадка: надо снимать рентгеновскими лучами процесс взрыва такого снаряда, тогда можно будет увидеть на рентгенограмме поведение металлической оболочки, понять ее назначение.
Немцы, отбомбившись, улетели, а я до самого утра продолжал обдумывать технику съемки явлений при взрыве. Разумеется, такая съемка сложнее, чем рентгенографирование снаряда в свободном полете. Там нет ударной волны и легко защитить рентгенопленку от повреждения. Но, хорошо защитив кассету с рентгенопленкой, можно решить эту задачу и для взрыва.
Утром наскоро заканчиваем отстрелы бутылок из минометов, и к вечеру мы в Москве. Я знал, что в это время в общежитии Академии наук жил и работал Ю. Б. Харитон — один из ведущих специалистов страны по явлениям взрыва и детонации. В январе 1942 года обсуждали с ним и Я. Б. Зельдовичем вопросы, связанные с выталкиванием бутылок пороховыми газами.
Ранним утром 25 августа — встреча с Харитоном в общежитии академии в Нескучном саду. Харитон выслушивает меня, задает несколько вопросов.
— Очень советую, отложите все другие дела и займитесь этой перспективной методикой. В Казани работает сотрудник нашей лаборатории Александр Федорович Беляев. Я напишу ему, и он поможет вам в освоении взрывных экспериментов.— Немного подумал и добавил: — Если хотите — посоветуйтесь еще с заместителем председателя ГАУ (Главное артиллерийское управление) генерал-лейтенантом Константином Константиновичем Снитко. Мне кажется, он тоже поддержит вас.
Во второй половине дня — посещение ГАУ. Принимает генерал с внимательными умными глазами. Рассказываю бутылочную эпопею и предложение о применении рентгеновских методов для изучения механизма работы снарядов. Генерал Снитко размышляет несколько минут и говорит: «Мне кажется, с бутылками надо бросать возиться. Это наш прошлый день, прошлый год. Сейчас заводы во все возрастающих количествах поставляют фронту противотанковые пушки и бронебойные ружья. А вот если вы поможете разобраться в механизме действия кумулятивных боеприпасов (так уже в ту пору стали называть бронепрожигающие снаряды) — этим вы здорово поможете и оборонным заводам и фронту».
В последних числах августа 1942 года мы с Зиной возвратились в Казань. Устанавливается твердая и дружеская связь с А. Ф. Беляевым. Он снабжает нас не только литературой, но и капсюлями-детонаторами, детонирующим шнуром и порошкообразными взрывчатыми веществами — тетрилом, гексогеном, ТЭНом. Рентгеновская лаборатория снова меняет свой курс. Впрочем, это ближе к нашей довоенной тематике — явления при взрыве мы начинали изучать с помощью тех же рентгеновских лучей.
Меня нередко спрашивают: ну а что же ваши любимые бутылки? Я никогда не жалею о том, что сделал. Жалеть надо лишь о том, чего не сделал. Возня с бутылками была для нас хорошей школой. Мы узнали основы баллистики — внутренней и внешней.
Научились работать со стеклом. Этот опыт впоследствии очень нам пригодился. Обычно к сказанному добавляю: «Кроме того, к рентгенографии взрыва мы пришли через те же бутылки. Кто знает, не попади мы в Голутвин, не будь там немецкой бомбежки и связанной с нею бессонной ночи — может быть, мы не открыли бы рентгенографический метод изучения кумулятивных взрывов и кумулятивных зарядов».
Чтобы перейти к рентгенографированию взрывных процессов, понадобилось около трех месяцев напряженного труда. В Казани к нашей комнате примыкал небольшой тамбур. Было решено переделать его во взрывную камеру. Окно в тамбуре забили досками, а промежуток между ними заложили мешками с песком. Единственный оставшийся в лаборатории трансформатор от электрофильтра был приспособлен для зарядки конденсаторов.
Очень трудно оказалось защитить источник излучения и рентгенопленку от разрушения взрывом. Еще труднее было добиться синхронной рентгеновской вспышки с определенной фазой процесса взрыва. В конце декабря 1942 года мы получили первые рентгенограммы взрыва отрезков гремучертутного детонирующего шнура. Гремучая ртуть повысила контрастность рентгеновского изображения шнура.
В январе 1943 года я защитил кандидатскую диссертацию. Официальные оппоненты — В. И. Векслер и А. И. Шальников — единодушно отметили особое значение микросекундной рентгеносъемки для изучения явлений при взрыве и детонации.
В марте 1943 года мы научились получать вполне сносные по качеству рентгеновские снимки взрывных явлений, и оказалось, что под действием взрыва вдоль оси заряда возникает высокоскоростная струя металла, которая и придает кумулятивным снарядам способность пробивать броню. К тем же выводам на основании теоретических положений пришел известный ученый — академик М. А. Лаврентьев. Развитые им представления позволили создать завершенную теорию кумулятивного взрыва.
К середине 1943 года положение на фронтах стало изменяться. Была выиграна битва за Сталинград. Началось стремительное наступление на Курской дуге. Некоторые академические институты возвращались в Москву. Для нас это было невозможно. Организация первой в стране лаборатории рентгено-импульсных исследований потребовала большой затраты времени и сил, и создавать все заново в Москве было нерационально.
Во второй половине 1942 года в лабораторию вернулся Лев Владимирович. В связи с успехами на фронтах правительство разрешило Академии наук отозвать тысячу наиболее квалифицированных ученых. Возвратившись, Лев Владимирович занялся сверхскоростным рентгеноструктурным анализом, и весной 1943 года он успешно защитил кандидатскую диссертацию.
Запомнился семинар в Ленинградском физико-техническом институте. Как и ФИАН, этот институт занимал несколько комнат в основном здании Казанского университета. Председательствовал директор института, прославленный физик Абрам Федорович Иоффе. Я рассказал об общих принципах рентгенографирования летящих снарядов и явлений при взрыве, демонстрировал рентгенограммы. Лев Владимирович показал свою светосильную камеру для рентгеноструктурного анализа быстропротекающих процессов, продемонстрировал первые рентгенограммы поликристаллических образцов, полученные с экспозициями менее миллионной доли секунды.
Всегда увлекающийся Абрам Федорович дал очень высокую оценку этим работам. Заявил, что обсуждаемые материалы в науке о рентгеновских лучах по значению близки к открытию Северного полюса в географии. Любопытно, что больше всего на него произвело впечатление изучение структуры металлов с микросекундными экспозициями. Съемки явлений при выстреле и взрыве получили широкое распространение во время войны и в послевоенные годы. Структурный же анализ с микросекундными и наносекундными временами только сейчас, спустя 40 с лишним лет после начала этих работ, начинает получать права гражданства. Такого рода исследования оказались намного более сложными, чем прямое просвечивание быстродвижущихся объектов.
Я. Б. Зельдович в мае 1943 года взял несколько рентгенограмм взрыва маленьких моделей кумулятивных снарядов и отвез их в Москву, чтобы показать Ю. Б. Харитону. Вскоре я получил от Юлия Борисовича письмо. За военные годы оно затерялось, но содержание письма запомнилось. Оно начиналось словами:
«Дорогой товарищ Цукерман! Простите, не знаю Вашего имени и отчества. Я показал Ваши уникальные рентгенограммы наркому боеприпасов Б. Л. Ванникову. Как и на меня, они произвели на него большое впечатление. Мы договорились заслушать Вас на коллегии Наркомата боеприпасов в июле или августе... »
Далее следовали соображения по регламенту доклада и демонстрационным материалам.
Этот знаменательный не только для меня, но и для всей лаборатории доклад состоялся в середине августа 1943 года. Прошел хорошо. Было принято решение начать организацию в Москве двух лабораторий: импульсной рентгенографии в институте, занимавшемся взрывчатыми веществами, и второй — в институте, проектировавшем и испытывавшем снаряды.