Я не подавал заявление об увольнении из ЦНИИХМ пока не дождался приказа о зачислении меня в аспирантуру и собирал информацию о НИИВТ. Лаборатория, где предстояло работать, занималась газоразрядными счетчиками. Ее начальник стремился доказывать свое первенство в любом споре, завершать его своей фразой, как бы ставя затычку в бочку. Начальник сектора этой лаборатории хорошо меня знал по работе в НИИАА, он-то и предложил стать аспирантом. Разговаривая, начальник туго, в замедленном темпе формулировал мысль. Как Затычкин, так и Тугой, уже защитили кандидатские диссертации и имели виды на докторские. Оба были утверждены моими научными руководителями, так что, по крайней мере, в том, что касалось работы над диссертацией, конфликтов интересов не предвиделось. Однако учесть удалось далеко не всё.

О НИИВТ в книге «Создание первой советской ядерной бомбы» написано следующее.

«Родоначальником НИИВТ была созданная в 1934 г. отраслевая вакуумная лаборатория при ленинградском заводе «Светлана». Лаборатория уже тогда вела работы по проблемам создания электровакуумных приборов. В 1946 г. под руководством С. А. Векшинского лаборатория была преобразована в Центральную вакуумную лабораторию Министерства электротехнической промышленности… Эта лаборатория, а затем институт стали одними из активнейших участников работ над Урановым проектом.

В 1947 г. на основе Центральной вакуумной лаборатории был создан Научно-исследовательский вакуумный институт, директором которого был назначен С. А. Векшинский…

…Особую роль в создании специальных электровакуумных приборов для подрыва ядерных боеприпасов сыграли ученые института М. И. Меньшиков, А. М. Родин, С. Б. Овсянников, А. Н. Мозжорин, А. Б. Хейфиц, С. П. Воробьев, Л. С. Эйг, Л. Н. Космарский и другие»

В СССР тематика исследований проводившихся в институтах часто не соответствовала их названиям: считалось, что тем самым вводятся в заблуждение империалистические разведки. Тема моей диссертации не имела отношения к вакууму, предстояло исследовать ионно-электронную кинетику в газах-наполнителях сметчиков нейтронного излучения, первый опыт работы с которыми был приобретен еще в НИИАА. Кроме ничтожной (менее $150 по тогдашнему курсу) стипендии аспиранта, мне обещали выплачивать половину ставки инженера и обеспечить бесплатное питание, как занятому вредными для здоровья работами с излучением. Чтобы получить надбавки, была необходима виза заместителя директора. У того же были неприязненные отношения с моими научными руководителями и усиления их позиций он старался не допустить. Не поставил он и визу на служебной записке о льготах и доплатах, заявив, что более актуальной является задача нанесения покрытий бора на пластины детекторов (этим занималась другая лаборатория). На возражения Затычкина, что тема диссертации утверждена при поступлении в аспирантуру, заместитель директора выразил уверенность, что на ближайшем заседании ученого совета «это легко будет поправить».

Нанесение борных покрытий было чисто технологической задачей. Может, в ней и могли найтись научные аспекты, но — для специалиста по физике металлов, каковым я не являлся. Аспирантом намеревались «усилить» направление, досаждавшее немалым производственным браком, а какие проблемы возникнут у «усилителя» с получением ученой степени — начальство не волновало.

Перепалка на ученом совете была бурной. Основными аргументы Тугого и Затычкина касались наличия у соискателя опыта работы с газоразрядными счетчиками и того, что институт взял на себя обязательства, приняв в аспирантуру и утвердив соответствующую тему. Все это отвергалось заместителем директора, как несущественное, разговор шел на повышенных тонах и, наконец, Затычкин выкрикнул: «В таком случае, я не вижу для аспиранта иного выхода, кроме, как искать другое место работы!». Раздраженный заместитель директора грубовато приказал Затычкину «прекратить обструкцию», после чего тот выбежал из зала. Заместитель директора, взяв ручку, ласково произнес, обращаясь ко мне: «В ваших же интересах не слушать плохих советов и согласиться изменить тему диссертации, тогда я прямо сейчас подпишу служебную записку о доплатах». Чувствуя, что в этот момент решается многое, я дал отрицательный ответ.

Сказать «нет» было, конечно, легче, чем жить на грошовую стипендию, на это и рассчитывал заместитель директора, уверенный, что потребуется немного времени, чтобы сломать строптивца. Но если уж, ради зашиты диссертации пару лет назад оставлена работа в НИИАА где зарплата намного превышала сумму, которую составляли стипендия и полставки — стоило быть последовательным и потерпеть.

Началось изучение литературы, состоялись и несколько встреч в МВТУ с хорошими друзьями с кафедры боеприпасов: они начали воспроизводить у себя прибор для измерения дисперсности аэрозольных частиц. Также совместными усилиями была подобрана жидкость, дающая контрастное изображение на рентгеновских снимках, что позволило определить, с помощью рентгеновской киносъемки, динамику взрывного диспергирования. В свободное время я осматривал музей кафедры: образцы различных боеприпасов, начиная от снарядов Первой мировой войны и кончая американскими «ананасными» бомбами, которые выпускники МВТУ, работая во Вьетнаме, обезвреживали и не всегда законными путями переправляли, чтобы «оживить» наглядными пособиями обучение студентов.

Помощь друзьям не тяготила, но тревожила ситуация с собственной диссертацией, о чем как-то, за кружкой пива, зашел разговор с теми, с кем связывали почти шесть лет учебы в МИФИ. Один из них назвал мое упрямство недальновидным (было употреблено более сильное выражение, но это допустимо среди однокашников) и заявил, что, чем тема ближе к технологии, тем выше шансы успешной защиты. О «связи науки с производством» трещали газеты, выходили даже глуповатые фильмы о том, как ученый шел работать на завод, чтобы там «обогатить свои знания». На самом деле, если соискателю ученой степени утверждалась технологическая тема и он оказывался хорошим специалистом, то его начальство (занимавшее ведущие позиции и в ученых советах) во многих случаях препятствовало защите, понимая: кандидата наук вряд ли долго удержишь на производстве. Сразу после встречи казалось, что острога дискуссии объясняется выпитым пивом, но однокашник был настойчив и несколько раз звонил с просьбой посодействовать приему в аспирантуру для написания диссертации по борным покрытиям. Я предпринял все необходимое, предположив, что такое решение позволит достичь компромисса с начальством, но этого не произошло: однокашника спешно приняли в аспирантуру, обеспечили ему все доплаты, но в отношении меня замдиректора продолжал настаивать на смене темы. Ситуация сдвинулась с мертвой точки только в мае 1977 г., благодаря начальнику аспирантуры НИИВТ Д.И. Бородину. В годы войны он командовал разведкой воздушно-десантного полка. Однажды в 30-градусный мороз, разводящий караула капитан Бородин провалился в полынью, пробитую снарядом. Во вставшей колом шинели он все же завершил развод, но получил жесточайшее воспаление легких (кашель мучил его и четыре десятилетия спустя).

С самого начала открыто заявляя, что в моем случае была допущена несправедливость, он сумел выбрать нужный момент, пойти, вместе с Тугим, к директору и найти убедительные аргументы. Таких офицеров уважают солдаты, а начальников аспирантуры — аспиранты.

Теперь можно было сосредоточиться и на своей работе. Основой газовых смесей в счетчиках нейтронов был уже упоминавшийся гелий-3 — редкий и дорогой изотоп. Чтобы измерить скорости заряженных частиц, необходимо было создать дрейфовую трубку. Я попросил своих научных руководителей обсудить детали того, что предстояло сделать. Последовала истерика Затычкина, который не забыл унижения на заседании ученого совета, но почему-то решил избрать аспиранта в качестве громоотвода, заявив: «Мне плюнули в лицо, приказав замолчать, и я не желаю больше иметь никакого отношения к этой работе!». Положение осложнялось тем, что из двух научных руководителей именно Затычкин имел большой опыт работы со счетчиками. Тугой удерживал от полного разрыва, старался утешить самолюбие Затычкина, предостерегал от колкостей и меня. Рваная рана обиды у Затычкина постепенно затягивалась, но все беседы традиционно начинались с заявлений о том, что за долгое время работы он накопил столько научных результатов, что их хватит для нескольких докторских диссертаций. Один из своих результатов он считал открытием — обнаруженным лично им законом природы — о чем старался как можно чаще упоминать на заседаниях комиссий и советов. «Открытие» касалось перезарядки ионов в смесях газов. Независимо от того, какие первичные ионы образовывались регистрируемой частицей, после нескольких столкновений этих ионов (то есть — практически сразу), к катоду дрейфовали ионы, образованные из атомов того газа, потенциал ионизации которого был самым низким среди компонент смеси (рис. 4.1). К такому выводу Затычкин пришел, измеряя длительности импульсов, регистрируемых счетчиками с различным газовым наполнением и используя расчетные (неточные, но дающие порядки величин) значения скоростей дрейфа…

…Маневрируя между рифами начальственных амбиций, все же удалось добиться, чтобы требования к дрейфовой трубке были сформулированы научными руководителями (в основном, конечно — Затычкиным). Одним из первых значилось ионообразование в коронном разряде. Затычкин заявил, что справочные данные, получение которых было целью работы, должны максимально учитывать условия эксплуатации счетчиков, а счетчики работали в режиме коронного разряда. Это противоречило его же «открытию»: после первых же столкновений не будет иметь значения, каким способом были образованы первичные ионы, все равно в смеси будут дрейфовать ионы газа с наинизшим потенциалом ионизации. Выслушав мои соображения на этот счет, Тугой стал убеждать, что демонстративное игнорирование требований Затычкина может привести к тому, что на защите тот займет враждебную позицию. Вспомнив экзальтированное и нелогичное поведение «полуруководителя» в других ситуациях, пришлось согласиться.

Коронный разряд существует при близких к атмосферному давлениях газа и аналогов подобных источников не встречалось среди дрейфовых трубок известных типов, в которых, по большей части, исследовались разреженные газы. Главным же противоречием, которое требовалось разрешить, было то, что такой разряд возникал при крайне неравномерном распределении электрического поля (концентрации его вблизи анода), в то время как в справочных данных требовалось указывать точно известную, соответствующую данной скорости дрейфа напряженность сугубо однородного поля. Но разряд можно было «зажечь» не между соосными электродами, а между чередующимися анодами из очень гонкой вольфрамовой нити и сравнительно толстым катодом из проволоки (рис. 4.2).

В таком коронном разряде могли накапливаться ионы, а когда наставал момент проведения измерений, распределение напряжений должно было измениться так, чтобы потенциалы всех электродов источника сравнялись. Тут можно было рассчитывать на запас в четыре порядка: время дрейфа ожидалось равным миллисекундам, а вакуумные управляемые искровые разрядники, опыт работы с которыми был приобретен еще в НИИАА, могли коммутировать большие токи за сотни наносекунд. Такой разрядник (рис. 4.3) включался между двумя конденсаторами (емкость одного на несколько порядков превышала емкость другого) и, когда управляющим импульсом пробивался искровой промежуток, протекание тока приводило к тому, что напряжения на конденсаторах сравнивались. Чтобы подавить колебания в цепи, в нее включался гасящий (на рисунке — незакрашенный) резистор сопротивлением в сотни Ом, наличие которого практически не влияло на длительность переходных процессов. Узел коммутации на основе разрядника позволял изменить потенциал любого электрода, подключенного к конденсатору малой емкости за время, пренебрежимое в сравнении со временем дрейфа.

Итак, для «накопления» ионов между анодами и катодом источника зажигался коронный разряд. Необходимые для этого разности потенциалов снимались с резистивного делителя (рис. 4.4). При подаче на делитель постоянного напряжения (более десяти тысяч вольт), потенциалы точек между его резисторами распределялись пропорционально их сопротивлениям. Сопротивления делителя (наполовину закрашены) выбирались такими (Мом — миллионы Ом), что ток короны (микроамперы) был пренебрежимо мал по сравнению с током делителя, а значит, не мог повлиять на распределение потенциалов между плечами делителя. Дополнительной гарантией этого служил полностью закрашенный на схеме резистор сопротивлением в миллиарды Ом (ГОм), включенный в цепь источника. Электроды, между которыми находился источник (на схеме не показаны) имели в режиме накопления ионов чуть большие потенциалы, чем аноды источника. За счет этого пакет положительных ионов «сжимался», локализуясь в плоскости проволочных электродов источника, а отрицательные носители наоборот, «растаскивались», образуя объемный заряд.

К измерениям можно было приступать, когда все конденсаторы в схеме полностью заряжались. Обещаю, что схема на рис. 4.5 будет самой сложной, в которой стоит разобраться. Я представляю, насколько такое усилие над собой неприятно при чтении популярной книги, но прошу принять во внимание: эта схема — всего лишь комбинация из двух простейших предыдущих. Итак, через «черный» резистор очень медленно заряжался конденсатор большой («микрофарадной») емкости — до напряжения, под которым предстояло оказаться катоду, когда режим накопления ионов сменится режимом измерения их скорости дрейфа. На зарядку уходило почти полчаса. Когда она заканчивалась, от запускающего импульса срабатывал разрядник и катод ионного источника напрямую оказывался подключенным к конденсатору малой (нФ) емкости и при этом — под тем же потенциалом, что и аноды. «Черный» резистор и теперь «не давал» току с катода существенно повлиять на распределение напряжений в делителе из «получерных» резисторов, сопротивление которых было меньше на три порядка. Были в схеме и другие аналогичные узлы коммутации и их одновременное срабатывание (от одного и того же импульса, «размноженного» на нескольких обмотках трансформатора) приводило к тому, что в пространстве дрейфа создавалось однородное поле постоянной напряженности (потенциал каждого из электродов был пропорционален его удалению от измерительного электрода с нулевым потенциалом).

Конечно, приведенная схема предельно упрощена. В реальной, чтобы избежать гальванических связей, пришлось собрать шесть одних только преобразователей напряжения различной мощности. Зато схема дрейфовой трубки работала надежно и даже иногда случавшиеся пробои в ее высоковольтной части не приводили к выходу из строя чувствительных усилителей. Ну, и конечно, стоит напомнить, что ни одна схема не работает после того, как ее спаяли в первый раз, а сложная — хорошо, если заработает после внесения сотого изменения. Такие схемы отрабатывают по частям и совершенно обычной является ситуация, когда исследованная «вдоль и поперек» частная схема перестает функционировать после подсоединения ее к общей.

Идея ионного источника была действительно оригинальной. Тугой стал убеждать, что в заявку на изобретение надо включить еще и Затычкина: вполне возможно, что, несмотря па его экзальтированные заявления, он поможет в дальнейшем. Наивно было надеяться на последнее, но, скрепя сердце, пришлось согласиться.

Заявка пролежала у Затычкина без малого месяц, на осторожные напоминания он отвечал, что прочитать ее не позволяет крайняя занятость. Наконец, он снизошел до разговора и, достав исчерканный разноцветными карандашами черновик (весьма предусмотрительно ему не были предоставлены подготовленные к отправке экземпляры), после обильного, но малосодержательного словоизвержения, заявил, что в заявку следует включить дополнительные материалы. Мне из уже довольно обширного опыта, включавшего и отстаивание заявок в Контрольном совете института патентной экспертизы, было известно, что описание изобретения должно быть лаконичным, а технические подробности скорее вредят рассмотрению. Стремление внести дополнения можно было объяснить либо незнанием специфики составления заявки, либо желанием иметь основание впоследствии заявить, что решающий вклад в изобретение сделал именно он, Затычкин. Более вероятным было второе, потому что изрядно распалившийся в ходе дискуссии «большой ученый» внезапно выкрикнул: «У вас здесь все неправильно. Стоит заполнить трубку газом с другой диэлектрической проницаемостью и все распределение электрического поля, которое вы приводите, изменится, это знает любой школьник!». Он схватил лежащей на столе справочник по физике и начал листать. Его трясущиеся от возбуждения пальцы часто теряли страницы. Наконец, были явлены чертеж плоского конденсатора и формула, из которой следовало, что напряженность электрического поля в изоляторе зависит от диэлектрической проницаемости. Сдерживая желание восхититься знаниями, которые оппонент приобрел в школе, пришлось объяснить, что речь идет об абсолютной величине напряженности, а распределение ее (то есть положение в пространстве поверхностей равного потенциала) останется постоянным при любом значении проницаемости, если она не претерпевает скачков. Затычкин еще более возбудился и фальцетом заверещал: «Как вы решаетесь читать поучения специалисту с более чем тридцатилетним опытом!». Тоже выведенный из себя, я выразился в том смысле, что об условии непрерывности простительно не знать школьнику, но, если такое незнание обнаруживает специалист, возникают сомнения в подлинности его диплома. На беду Затычкина, в открытом им справочнике нашлась таблица, из которой следовало, что проницаемости газов отличались друг от друга на ничтожные величины, заведомо меньшие ошибки эксперимента — их даже не стоило учитывать!

Любому специалисту (и мне тоже) случалось делать заявления, вспоминая которые, приходится краснеть. Не всегда это свидетельствует о недостатке знаний, просто без достаточного обдумывания выдвигается тезис, который лишь на первый взгляд кажется очевидным. Если сквозь рев уязвленного самолюбия прислушаться к контраргументам и с улыбкой сказать: «Вы правы, коллега!» — в большинстве случаев оппоненты не станут насмешничать, потому что и сами не раз оказывались в таком положении. К сожалению, ситуация была обострена обеими сторонами. Монолог Затычкина состоял из описаний всевозможных признаков уважения, оказанных ему при самых разнообразных обстоятельствах. Словоблудие утомляло и, достав подготовленные для отправки экземпляры, я спросил: «Так вы будете подписывать или нет? Меня устроит любое ваше решение!». Торопливо схватив ручку, Затычкин все подписал, но оставил за собой последнее слово: «Имейте в виду, я не дам вам отправлять заявки на ничего не стоящие изобретения!». Самым благоразумным в этой ситуации было промолчать, хотя адрес, по которому Затычкину можно было посоветовать пройти с его оценками значимости изобретений, свербил кончик языка. Тугой больше не настаивал на включении Затычкина в изобретения и публикации.

Конструируя дрейфовую трубку, пришлось вспомнить навыки нелюбимого черчения. Правда, в мастерской не требовали, чтобы чертежи были выполнены уж очень аккуратно, но системы допусков и посадок пришлось повторить, иначе изготовленные детали было бы невозможно собрать. Весьма полезным было знакомство с керамическим производством — для трубки требовались изоляторы больших размеров. Прошло около года, когда монтаж трубки, был, наконец, завершен (рис. 4.6). Примерно к этому же сроку была готова и схема питания. Наконец, была нажата кнопка запуска дрейфовой трубки, наполненной самым дешевым газом — окружающим воздухом. Как и следовало ожидать, первые включения были неудачными — луч осциллографа прочерчивал раз за разом нулевые линии. Это была какая-то мистика, ведь все напряжения в схеме были тщательно измерены и соответствовали расчетным! Так продолжалось до тех пор, пока не пришла догадка проверить ток через ионный источник и все прояснилось: коронный разряд там хотя и «зажигался», но — в виде довольно редких импульсов (рис. 4.7). Переключая трубку в режим измерений в произвольный момент времени, «попасть на ионы» было весьма маловероятно! Чтобы предусмотреть и вариант проведения измерений при импульсном коронировании, наскоро был собран усилитель, который через разделительный конденсатор подсоединялся к источнику. Импульс тока короны усиливался и от его переднего фронта запускалась вся схема, а значит, присутствие ионов в пространстве дрейфа было гарантировано.

Но, наконец, трубка была «отожжена» и наполнена до давления в 16 атмосфер наиболее часто применявшейся для наполнения счетчиков смесью драгоценного гелия-3 с аргоном. Ток в ионном источнике сразу возрос (рис. 4.8), значительна была постоянная составляющая. Поэтому-то счетчики и не наполняют только лишь «жадно хватающим» нейтроны гелием-3! Энергии кванта, «высвечиваемого» при переходе в основное состояние всего-навсего «возбужденным» при столкновении с заряженной частицей атомом гелия, уже достаточно, чтобы атом аргона потерял электрон. В смесях, названных по имени предложившего их Ф. Пеннинга, такая дополнительная ионизация и меньший, чем у воздуха, потенциал зажигания разряда делают «ждущий» запуск ненужным.

Казалось бы, движение ионов в газе под действием электрического поля должно быть ускоренным: ведь на заряженные частицы действует сила. Но на своем пути ион испытывает огромное число столкновений с нейтралами, при каждом передавая им часть своей энергии и даже — меняя направление движения. При давлении газа в несколько атмосфер, путь, проходимый между столкновениями (длина свободного пробега) в десятки миллионов раз меньше межэлектродного расстояния дрейфовой трубки. Отбор энергии в столкновениях с нейтралами приводит к изменению характера движения — ион «дрейфует» не с ускорением, а с постоянной скоростью, которая все же зависит от напряженности электрического поля.

Иногда приходится сталкиваться с представлением, что, если между электродами есть разность потенциалов и появились носители заряда, то импульс тока в цепи можно зарегистрировать лишь при приходе заряда на один из электродов. Это не так: ток будет протекать в течение всего времени дрейфа и закончится только тогда, когда будет нейтрализован последний носитель заряда. Распределение зарядов в дрейфовой трубке было причиной того, что дрейфовый ток имел две составляющие: объемный заряд отрицательных носителей дрейфовал к электроду с самым высоким положительным потенциалом (на рис. 4.9 — двигался вверх), причем на этом электроде происходила непрерывная нейтрализация отрицательных носителей, а значит, и индуцированный ими ток уменьшался (его форма напоминала «треугольник»). Напротив, пакет положительных ионов был компактен а дистанция его дрейфа — больше, поэтому положительные носители индуцировали постоянный ток вплоть до момента, когда они нейтрализовались на измерительном электроде, имевшем нулевой потенциал.

Эти составляющие и образовывали результирующий сигнал (рис. 4.10) — падение напряжения на резисторе, которое регистрировалось осциллографом.

Скорости дрейфа ионов в смесях гелия-3 и аргона были пропорциональны приведенным напряженностям. Подтверждалось и «открытие» Затычкина: длительности дрейфовых токов соответствовали ионам компоненты смеси с наинизшим потенциалом ионизации.

Из осциллограмм также следовало, что в исследованных смесях газов не дрейфуют свободные электроны! Об этом свидетельствовала длительность «треугольного» импульса в начале осциллограммы дрейфового тока: он был типично «ионным», индуцируемый более быстрыми электронами должен был быть «короче» на два порядка!

Объяснение виделось только одно: свободные электроны исчезли из-за наличия примесей электроотрицательных газов. Конфигурация электронных оболочек некоторых молекул такова, что присоединение электрона энергетически выгодно: он «прилипает» к такой молекуле, образуя отрицательный ион. Энергия связи электрона в отрицательном ионе — десятые доли электрон вольта и при нормальных условиях (когда тот же воздух не нагрет мощной ударной волной, не ионизуется интенсивным излучением, когда отсутствует сильное электрическое поле) именно они являются основными носителями отрицательных зарядов. Газы, способные образовывать отрицательные ионы — кислород, углекислый газ и пары воды — в основном составляют и «загрязняющие» примеси в технических газах, применяемых для наполнения счетчиков.

Поскольку плотность газов в трубке была высока, уже на небольших расстояниях от весьма узкой области коронирования происходило достаточное число столкновений электронов с молекулами загрязняющих примесей, чтобы основными носителями отрицательного заряда стали ионы. Из этого следовало два важных вывода:

— дрейф электронов не оказывает существенного влияния на кинетику носителей заряда также и в счетчике;

— исследовать кинетику электронов можно либо на несколько порядков снизив плотность исследуемых газов (уменьшив тем самым число столкновений в процессе дрейфа, а значит, и вероятность захвата электрона), либо — получив для измерений сверхчистые газы, в которых концентрация примесей была бы снижена на столько же порядков.

Пока же примесей было столько, что в гелии-3 (рис. 4.1 L) даже положительные ионы были чужеродными (их подвижность обычно выше), но представления о производстве, приобретенные за годы работы, не способствовали развитию иллюзий о том, что результаты дрейфовых измерений станут причиной кардинального улучшения очистки технических газов. Что же касается исследований в существенно менее плотных газах, то тут перспективы были кошмарными: расчетные времена дрейфа ионов становились сравнимыми с длительностью переходных процессов в уже разработанной схеме, что делало невозможными сколь-нибудь точные измерения. Для исследования же кинетики куда более быстрых электронов тем более надо было создавать совершенно новую схему, но было непонятно, к чему подобные мучения, если при разработке счетчиков эти данные все равно не пригодятся. Довольно легко было убедить Тугого, что из темы диссертации и плана работ исследования кинетики электронов надо изъять, но был в составе совета человек, от которого можно было ожидать по этому поводу бурной истерики. На очередное заседание ученого совета представили скорректированную тему диссертации, научным руководителем которой было предложено оставить лишь Тугого.

Истерика действительно бабахнула многотонной бомбой, но, к счастью, не тогда, когда это представлялось наиболее опасным.

После рассказа о схеме и конструкции дрейфовой трубки, я показал осциллограммы токов через искровые разрядники и уже собирался ступить на очень опасную зыбь — продемонстрировать и прокомментировать первые осциллограммы дрейфовых токов, как вдруг раздался громкий фальцет Затычкина: «А почему в вашей дрейфовой трубке — медные уплотнительные прокладки? Когда вы будете исследовать галогены, они прореагируют с медью и в пространстве дрейфа у вас будет неизвестно, что! Такая трубка нам не нужна!» Сдержаться не удалось: «Какие галогены — в нейтронных счетчиках!?». Уважаемый доктор наук А. Дмитриев, желая понизить накал страстей, спокойно спросил: «А что, разве для наполнения нейтронных счетчиков применяют галогены?» Затычкин продолжал упорствовать: «Галогены применяются в других изделиях и диссертант обязан учитывать производственные интересы!» Тот же Дмитриев опять попытался успокоить: «Но, может, не стоит в самом начале работы пытаться делать сразу все? В конце концов, трубку можно потом собрать заново и на тефлоновых прокладках…» Дело было, конечно, не в прокладках. Реакционно-активные галогены «съели» бы серебро в паяных соединениях, диффундировали бы в пористые керамические изоляторы. Для них надо было создать дрейфовую трубку другой конструкции. Но изложить эти соображения не удалось, потому что Затычкина было уже не остановить: «Я был инициатором этой работы, но вижу, что мое мнение ни в грош не ставится. В таком случае я не желаю быть научным руководителем и нести какую-либо ответственность!» По-наполеоновски скрестив руки на груди, он стал к происходящему демонстративно безразличен. На фоне скандала изъятие нескольких слов из формулировки темы диссертации никто не заметил, а один научный руководитель (Тугой) смотрелся и вовсе естественно. Отчет, план и остальные документы были утверждены советом. Потом, чувствуя себя счастливцем, я подошел к стенографистке и проследил, чтобы она внесла в протокол слова Затычкина об отказе руководить диссертацией.

Начался монотонный процесс измерений. Дрейфовую трубку наполняли в отделе смесями очень дорогого гелия-3 до максимального давления, я нес ее в подвал, где проводил измерения сначала при максимальном давлении, а потом постепенно стравливал газ и опять проводил измерения. Вести себя при этом надо было, привлекая как можно меньше внимания: среди людей работавших в подвале были и закончившие аспирантуру, но не защитившиеся, они часто посмеивались над «бессмысленным» рвением, но, заподозрив, что что-то получается, могли и навредить. Не раз уже приходилось убеждаться, что зависть — сильное чувство, управляющее поступками многих людей. В подвал часто заглядывал и бывший однокашник, любивший радовать окружающих разнообразными анекдотами и всегда пребывавший в отличном настроении.

Рутинность измерений была прервана очередной кампанией. Одна из организаций Средмаша создавала комплекс аппаратуры обнаружения подводных лодок на небольших глубинах (вероятно — в режиме предстартовой подготовки ракет). Было задумано засечь нейтронный «след» лодочного реактора, для чего требовались чрезвычайно чувствительные счетчики. Требования эти превышали разумные и руководство НИИ ВТ скептически относилось к перспективам работы, выдвигая в обоснование своей позиции множество технологических причин, и среди прочих — недостаточную чистоту газов-наполнителей. Результатом этой борьбы было то, что в лабораторию была доставлена «для пробы» партия гелия-3 совсем уж умопомрачительной стоимости, прошедшего «специальную» очистку. Тугой загорелся идеей провести дрейфовые измерения в этом газе, он говорил, что потом, при защите диссертации можно будет упомянуть о результатах, нашедших важнейшее военное применение. Однако прецедент с датчиком приземного срабатывания был еще памятен: такой козырь мог сыграть только в случае успешной разработки всего комплекса, что представлялось маловероятным (впоследствии сомнения подтвердились). Тем не менее, измерения в сверхчистом гелии-3 были проведены. Результаты удивили: во-первых, скорости дрейфа ионов не были пропорциональны приведенным напряженностям, если последние были невелики (рис. 4.12, ср. с рис. 4.11). Дрейфовали ионы в сверхчистом гелии-3 медленнее, чем в техническом при тех же условиях. Во-вторых, практически исчезли «треугольники» в начале осциллограмм дрейфовых токов, уступив места коротким, но очень мощным «всплескам»: в пространстве дрейфа появились свободные электроны. Врагом самому себе становиться не хотелось и об электронах я решил не говорить никому. Данные о кинетике ионов и так были очень интересны: разумным объяснением «непропорциональному поведению» скоростей дрейфа при малых напряженностях было увеличение массы ионов за счет объединения вокруг каждого из них нейтральных молекул гелия-3. Такие конгломераты называют кластерами, в газах с полярными молекулами их уже достаточно подробно изучили другие, но появление кластеров в благородном газе выглядело необычно. Позже выяснилось, что надежды на то, что кластеры наблюдалось в благородном газе впервые, были напрасны: после скрупулезного просмотра статей о ионах в гелии, обнаружилось, что о подобном уже писали двое немцев: Хайде и Попеску (фамилия последнего была явно не немецкой, и даже звучала двусмысленно, но это ничего). Они исследовали кинетику ионов в очень чистом, широко распространенном гелии-4, но все равно их информация была ценной: сравнение с результатами, полученными при тех же условиях в гелии-3, позволяло судить о характере атомных взаимодействий.

… Если соударения ионов с нейтралами газа носят упругий[45] характер, то для различных изотопов одного и гого же газа должна сохраняться и величина сечения соударения. Из кинетического уравнения для ионов следует, что скорость их дрейфа зависит от этого сечения, распределения ионов по скоростям и обратно пропорциональна квадратному корню из их массы. Нет никаких разумных оснований полагать, что функции распределения по скоростям различаются для изотопов. Для больших напряженностей поля, когда скорости дрейфа им пропорциональны, разница значений этих скоростей в гелии-4 и гелии-3, составляла 13–16 %, в то время как отличие корней квадратных из масс этих изотопов составляет 15 %. Вполне можно было сделать вывод, что, при достаточно высоких напряженностях внешнего электрического поля столкновения ионов гелия с нейтралами этого газа носят упругий характер. Однако когда поле становилось слабее, повышалась и вероятность неупругих взаимодействий, свидетельством чему было образование кластеров. В свою очередь, и разница дрейфовых скоростей кластеров из различных изотопов гелия давала основания для вывода, что, образовавшись, они участвовали в столкновениях по «упругому» сценарию.

Рассуждения на эту тему, быть может, и казались «отвлеченными от практики» большинству специалистов НИИВТ, занимавшихся прикладными вопросами, но ими могли заинтересоваться ученые в организации, куда диссертацию предстояло направить на защиту (совет НИИВТ такими полномочиями не был наделен).

Настала пора подумать о кандидатурах рецензентов на предварительной защите в НИИВТ. Тугой порекомендовал Ю. Толченова и Л. Касмарского. Первый ранее долго работал с нейтронными счетчиками, имел статьи и изобретения по этой тематике и сменил место работы, повздорив с Затычкиным. Касмарский был известен как специалист по искровым разрядникам. У них была репутация людей не склонных к компромиссам, говоривших правду в лицо. Таких часто считают неудобными, но именно эти их качества могли потребоваться на заседании: большинство членов совета не разбиралось в ионной кинетике и, в случае какой-нибудь истеричной выходки Затычкина, вроде истории с диэлектрической проницаемостью газов, многие могли бы слепо довериться его авторитету. В такой ситуации Толченов и Касмарский скорее всего стали бы твердо отстаивать свое мнение. Задача заключалась в том, чтобы это мнение у них сложилось положительное. Будущие рецензенты часто приглашались на демонстрации работы дрейфовой трубки, с ними обсуждались и результаты измерений. Касмарский посетил такой показ всего раз, Толченову это было более интересно, он рассказал много полезных подробностей о работе счетчиков.

Тем временем изменились планы Тугого, который, как и многие в СССР, решил делать карьеру «в обход». Он стал секретарем партийного комитета НИИВТ и, одновременно — начальником так называемого отраслевого отдела. Министерства принуждали руководство подведомственных институтов организовывать такие отделы, самим институтам совершенно не нужные. Отраслевые отделы собирали статистические данные для министерств, готовили справки. В стране велась показная борьба с непомерно разраставшейся бюрократией и такой прием позволял министерствам скрывать фактическую численность своих сотрудников.

Тугой заверил, что в исследованиях ионной кинетики он заинтересованности не потерял, но было понятно, что теперь научного руководителя будут отвлекать иные задачи.

Отношение к людям, старавшимся сделать партийную карьеру (они сами претенциозно называли себя «партийной интеллигенцией») было сложным. Партия была частью государственной машины и, если считать для себя допустимым переходить из одного института в другой в поиске благоприятных возможностей, то и оснований осуждать тех, кто искал того же, меняя профессиональную деятельность на партийную, не было. Да и профессиональный рост в СССР без членства в партии был связан с большими проблемами. Каждый, кто задумывался о своей карьере, должен был вести общественную работу. Вести такую пришлось и мне — в качестве заместителя председателя совета молодых специалистов НИИВТ. За организацию научных конференций дирекция пару раз выражала благодарность в приказах. Когда научный руководитель стал первым в партийной иерархии НИИВТ, я вступил в КПСС в мае 1979 г. Пришлось поближе соприкоснуться с «партийной интеллигенцией», среди которой в навязываемые идеалы верили только совсем уж откровенные идиоты, но многие поклонялась идолам с большим рвением, стараясь продемонстрировать лояльность. Без улыбки трудно вспоминать рассказ отца, слышанный в детстве. Отец беседовал с начальником одного из военных институтов, когда в кабинет без стука ворвался, с криком: «Товарищи, у нас завелся враг!», начальник политотдела. Из сбивчивого рассказа следовало, что, оправляясь в туалете, политрабочий обнаружил кусок газеты с портретом великого Сталина (вождя всех времен и народов!), злонамеренно загаженный экскрементами. Партиец продемонстрировал этот клочок, изрядно овеяв меркаптанами сидевших за столом…

Заместитель Тугого по парткому как-то, заметив, что я летом часто надеваю джинсы, сказал: «Джинсы позорят высокое звание коммуниста!». Потом, стоя рядом в столовой, я заметил в его бумажнике рядом с купюрами красную обложку партийного билета. На вопрос, не боится ли он, что бумажник с таким сокровищем отнимут гопники (потеря партбилета, одного из главных фетишей, считалась тягчайшим прегрешением против партийной святости), без тени улыбки, заместитель Тугого мрачно изрек: «Партбилет у коммуниста могут отнять только вместе с жизнью!». Позже этот человек, не имевший даже высшего образования, требовал для себя должность начальника научного отдела.

Возможность своего перехода в ряды «партийной интеллигенции» я исключил: как и в спорте, как и в науке, для этого требовался особого рода талант, а я не чувствовал в себе достаточной стойкости, чтобы, например, не рассмеяться, оказавшись в ситуации, где требовалось сурово насупить брови. Насаждавшаяся идеология располагала к веселью, что подтверждает «коллекция свидетельств идиотизма эпохи», которую я стал собирать примерно в это время. Выдержки из выступлений государственных деятелей занимают в коллекции почетные места, но встречаются и верноподданнические шедевры «простых советских людей».

Суета, сопровождавшая прием в партию, происходила на фоне других событий, потребовавших нестандартных действий.

Все началось с того, что на доске почета института появился мой портрет, как лучшего изобретателя НИИВТ и многое из того, что скрывалось, стало явным. Затычкин решил, что пора прибрать к рукам строптивого аспиранта, а заодно — и результаты, которые ему виделись теперь бесхозными. Он начал разговор с претензий, почему с ним не согласовали отправку заявок на изобретения и другие публикации. Привить комплекс вины не удалось: это было сделано с ведома научного руководителя. Затычкин возбудился, потребовал в кратчайший срок представить ему результаты диссертации и получил ответ, что полный отчет будет подготовлен к очередному заседанию ученого совета. Дальнейший диалог развивался предсказуемо.

— А я на этом заседании скажу, что, как начальник лаборатории, вообще не знаю, чем вы занимались эти два года!

— Это вряд ли удивит кого-нибудь. На прошлогоднем отчете вы заявили, что не хотите иметь с диссертационной работой ничего общего.

— Я не мог этого говорить!

— Вы можете освежить свою намять, прочитав протоколы заседания.

Затычкин, конечно, все помнил:

— Имейте в виду, совет все равно поручит мне рецензировать вашу работу, потому что я — единственный специалист в этой области. Поэтому я приказываю вам, как начальник лаборатории: результаты — на стол!

Это напоминало шантаж, потому что и на самом деле было шантажом. Уступать было нельзя, случаи, когда результаты публиковали люди, не имевшие к их получению никакого отношения, были известны. Поэтому в ответ был вложен весь отпущенный природой сарказм:

— Я подарю вам оттиск статьи с собственным автографом, как только получу ее в издательстве!

По дрожанию рук и губ собеседника стало понятно, что лучше удалиться, чтобы не быть потом обвиненным н провоцировании у начальника припадка. После явной неудачи, Затычкин попытался действовать чужими руками. Другие сотрудники лаборатории выполняли большой объем испытаний счетчиков, которые иногда проводились и в ночную смену. Затычкин стал вписывать в эти бригады и меня, причем, на возражения испытателей, справедливо опасавшихся, что такого работника они в своем составе не увидят, отвечал: «Сами думайте, как его заставить!». Он не мог не знать, что аспирант административно подчинен не ему, а заведующему аспирантурой. Половина ставки инженера выплачивалась за то, что исследовалась кинетика ионов не в тех газах, в каких заблагорассудится самому диссертанту, а именно в наполнителях счетчиков, в чем был заинтересован институт. Заставлять аспиранта выполнять работу техника незаконно, но стремление превысить даже мизерную власть — традиция для многих ее обладателей.

Надо было как-то остановить возраставшую активность в этом направлении.

В МИФИ физическую химию преподавал профессор П. Митрофанов — крепкий еще для своих 70 лет человек с насмешливым характером. Прохаживаясь между рядами экзаменуемых, он отпускал едкие шутки насчет использования ими «вспомогательного материала», но не выгонял при этом из аудитории без права повторной сдачи в течение сессии, а просто более внимательно экзаменовал, предлагая одну качественную задачу за другой. Митрофанов проверял знания в жесткой манере и, порой, с желанной записью в зачетке покидал аудиторию лишь каждый пятый из соискателей. Его насмешки нравились далеко не всем, но, на мой взгляд, они всегда были остроумными. Возможно, симпатия была взаимной, потому что, когда несколько лет спустя, после консультации на одной из кафедр МИФИ, я заглянул к профессору, тот сразу вспомнил студента и подарил свою книгу, надписав ее «на добрую память».

Надо было дождаться, когда Затычкин заявит на очередном заседании о своем «открытии». Долго ждать не пришлось: предстояло рассмотрению результатов одной из работ лаборатории. Вместе со всеми выслушав декларацию Затычкина об открытом им «принципе, определяющем направление процесса перезарядки ионов», я задал вопрос, как выступающий относится ко второму началу термодинамики. В ответ не очень вежливо поинтересовались, удовлетворительно ли мое самочувствие в данный момент Я поблагодарил, по порекомендовал выступавшему ознакомиться с одним из следствий «начала», согласно которому любая реакция, идущая с выделением энергии[46], самопроизвольно протекает всегда. Далее, прочитав абзац из книги Митрофанова, поздравил выступающего с тем, что своим «открытием» он поставил себя в ряд с такими выдающимися учеными, как Нернст[47]. По залу зазвучали всхлипы сдерживаемых приступов смеха.

Председательствующий, также с трудом подавлявший смех, попросил придерживаться повестки заседания. Затычкин принял какие-то таблетки, но на последующие вопросы отвечал невпопад.

Вероятно, удар был сильным, потому что начальник лаборатории не вышел на работу на следующий день, а выйдя, проходил мимо, демонстративно не здороваясь. Он прекратил всякие упоминания об аспиранте и в разговорах с другими сотрудниками.

Эйфория, наступающая после нанесению противнику частного поражения, опасна: победителю на гребне успеха хочется изъясняться стихами:

Как бандиты наступали,
Мироеды — кулаки
Мы встречали их пулями,
Красноармейцы-удальцы.

Но инициатива в этом противоборстве принадлежала Затычкину, тот вполне мог найти себе союзников, поэтому самым благоразумным было бы вообще избегать контактов с ним. До окончания срока обучения в аспирантуре оставалось немного — около полугода, основные плановые результаты были получены. Провести пару месяцев у своих друзей в МВТУ, чтобы проверить новую идею, представлялось оптимальным решением. Помня, что солдат германской армии, не запиравших свои тумбочки, наказывали за «введение товарищей в искушение», я упрятал дрейфовую трубку в стальной шкаф и отбыл в командировку.

Идея заключалась вот в чем: известно, что в сильных ударных волнах происходит ионизация газа, более того, там существуют свободные электроны, потому что газ нагревается и все отрицательные ионы диссоциируют. Значит, если в столбе такого газа (рис. 4.13) разместить электроды и приложить к ним напряжение, то сначала из столба будут «вытянуты» электроны, а потом — не исключено, что осциллограф зарегистрирует нечто подобное «треугольнику» от тока нейтрализуемого объемного заряда положительных ионов. Данные о кинетике ионов при экстремальных состояниях газа, какие можно получить в мощной ударной волне, в литературе не встретились (потому-то они и вызвали интерес), но я совершенно не представлял даже порядки концентраций носителей заряда. В справочнике подробно описывались газодинамические параметры ударных волн в различных газах (скорость, плотность, давление, температура) и можно было самому рассчитать концентрацию заряженных частиц, используя уравнение Саха, но я допустил ошибку, занизив на много порядков результат. Если бы не она, возможно, не проводились бы и взрывные опыты: совсем недавно приходилось оценивать влияние пространственного заряда на дрейф ионов в трубке — там оно было пренебрежимым[48]. Те же плотности заряда, которые на самом деле существовали в мощной ударной волне, делали бессмысленными попытки полного разделения носителей разного знака, но выяснилось это позже.

На кафедре боеприпасов МВТУ старого знакомого встретили радушно, определили дни, когда можно было проводить опыты во взрывной камере, не мешая проведению лабораторных работ. По эскизам выточили на станке ввод высокого напряжения в камеру, на машине кафедры доставили из НИИВТ сборки (рис. 4.14), баллоны с благородными газами, а также «подарки»: изоляторы из особо прочной керамики, стеклянные сферы[49].

…Как это обычно бывает, полученные во взрывных опытах осциллограммы токов совершенно не походили на те, которые предполагалось увидеть, и вообще — свидетельствовали о «чуде»: конденсатор довольно большой емкости не разряжался при ионизации газового промежутка, к которому он был подключен, а заряжался (рис. 4.16), причем заметно! Серию из несколько десятков опытов завершили, получив очень качественные, но совершенно непонятные осциллограммы. Для МВТУ опыты были необычны тем, что в них изучались электрические, а не газодинамические явления при взрывах. Нетривиальные результаты вызвали интерес, неоднократно опыты приходили посмотреть профессор В. Соловьев, старший научный сотрудник В. Селиванов. Отличный специалист по скоростной съемке, В. Брыков, снял взрывающиеся сборки (рис. 4.17) и сходящуюся детонационную волну в заряде (рис. 4.18). Не остался в долгу и гость. Я узнал о трудностях, которые испытывали аспиранты, проводившие модельные опыты: надо было подорвать небольшой(несколько граммов) шар из взрывчатого вещества, но так, чтобы детонационная волна была сферической, то есть — инициировать взрыв точно в центре шара.

Обычный детонатор для этого не подходил: им формировался импульс, направленный по оси (рис. 4.19). Вспомнив детство, написал список веществ, которые надо было купить в ближайшей аптеке. Когда посланный студент вернулся с двумя пакетиками и склянкой, на глазах «изумленной публики» было синтезировано несколько граммов довольно мощного взрывчатого вещества. Это вещество детонировало даже от слабой искры, поэтому, поместив в его центр простейший разрядник, сделанный из тонкой керамической трубочки, обрезка провода и куска фольги, можно было добиться именно того, что требовалось — точечного инициирования заряда. Последней проблемой было изготовление шара из полученного порошка, но и ее решили: взрывчатку смочили бензином, в котором была растворена жевательная резинка. Через некоторое время бензин испарился и осталась клейкая взрывчатая масса, способная принимать любую желаемую форму.

Компетентных специалистов по электродинамике взрывных явлений не было не только в МВТУ, но и в НИИВТ, так что обсудить возникновение «обратного тока» во взрывной сборке было не с кем. Я стал искать соответствующих специалистов по публикациям и выбрал теоретиков И. Якубова и В. Воробьева, работавших в Институте высоких температур (ИВТАН). Ими ошибка в расчетах концентрации носителей заряда была обнаружена и определена причина зарядки конденсатора: магнитогидродинамический (МГД) эффект. При начальной ионизации ток создавал радиальное магнитное поле, линии которого были направлены но правилу штопора (рис. 4.20). Чтобы определить действие МГД эффекта, надо было «направить» эти линии поля вдоль пальцев в ладонь правой руки и тогда большой палец укажет искомое направление. ЭДС была направлена против движения штопора, т. е. против тока разряда.

Собеседники расспросили друг друга и о других интересных результатах. Выяснилось, что Якубов ранее написал статью о кластерах в плотных газах, интересовался процессами их образования. Услышав о кластерах в гелии-3, он позитивно отнесся к просьбе быть оппонентом на защите диссертации. Оба теоретика посоветовали выступить на семинаре по МГД — генераторам, сказав, что, возможно, данные опытов в МВТУ пригодятся для создания генераторов тока, и тогда можно будет рассчитывать на положительный отзыв ИВТАН о диссертации. Это было предложение, от которого я «не смог отказаться».

Во вступлении я сказал, что занимаюсь дрейфовыми исследованиями, и что взрывные опыты также были неудачной попыткой в этой области. Эти слова участники семинара через минуту забыли, начали обсуждать схему «МГД — генератора», задавать вопросы, ответы на которые я не мог дать, за меня на них отвечали другие, но все сошлись во мнении, что «генератор» никуда не годится: кпд — ниже всякой критики. Когда избиение закончилось, припомнив, что и сам иногда в аналогичном стиле указывал оппонентам на ошибки, я поблагодарил за критику, которую «весьма высоко оценил». В этих словах не было сарказма: я получил представление, что могло случиться при защите диссертации, если бы в ней были упомянуты результаты взрывных опытов.

Диссертация была представлена в ученый совет для предварительной защиты в январе 1980 года. Это был редкий для НИИВТ случай когда аспирант представил работу сразу по окончании отведенного срока и нотки зависти у многих были отчетливо уловимы. Бывший однокашник, когда-то стремившийся получить тему, связанную с технологией, теперь рассказывал каждому, кто хотел его слушать, что у него урвали «лучший кусок», а его направили туда, где труднее (позже он сменил научную деятельность на работу электромонтера в метро, но, правда, потом вновь вернулся в НИИВТ). Рассмотрения диссертации в ученом совете НИИВТ пришлось ждать около трех месяцев, за это время я договорился о приеме диссертации к защите в МИФИ, сдал на «отлично» квалификационный экзамен по специальности «Экспериментальная физика» и даже прошел в МИФИ процедуру предварительной защиты. Председательствовал на предзащите известный ученый О. Лейпунский, но процедура прошла скомкано — до меня выступал соискатель докторской степени и занял почти все отпущенное время.

Рассмотрение диссертации на ученом совете НИИВТ состоялось в апреле 1980 года. Отзывы рецензентов были положительными, отношение аудитории — благожелательным. Насторожило, когда вопросы стал задавать Затычкин, но ожидавшейся истерики не последовало. Все заинтересовались кластерными ионами благородных газов, некоторые даже советовали не афишировать эти результаты на защите, предупреждая о риске, связанном с представлением новшеств. Задал пару вопросов и заместитель директора — тоже вполне деловых. Потом он извинился — ему надо было ехать в министерство — и, уходя, сказал: «Я голосую — «За». Это была победа.

Теперь надо было собрать документы, необходимые для отправки в совет, где предполагалась защита. Диссертация насчитывала 132 листа, а сопровождали ее 136 листов разнообразных справок, ходатайств, отзывов и характеристик. 15 сентября ученый совет теоретического факультета МИФИ назначил дату защиты — 16 февраля 1981 года.

Необходимо было утвердить официальных оппонентов, получить отзывы. Алгоритм действий был таков: организовывалась встреча со специалистом, известным своими работами в данной области, тот пролистывал диссертацию и предлагал выступить на семинаре. Там он наблюдал, как его молодые сотрудники, демонстрируя свою эрудицию, нападали на творение диссертанта и, если приходил к выводу, что тот себя в обиду не дал — соглашался. Кроме Якубова, с которым все было обговорено ранее, официальным оппонентом стал профессор Московского авиационного института П. Кулик (также имевший работы по кластерным ионам), а ведущей организацией — Институт атомной энергии им. Курчатова, отзыв которого подписал мировой авторитет в области атомных взаимодействий — О. Фирсов.

Наконец, настал день «настоящей» защиты диссертации. После всех полагающихся процедур и доклада, последовали вопросы. Неожиданных среди них не было: после каждого из предшествовавших семинаров, все вопросы тщательно записывались и продумывались лаконичные, исчерпывающие ответы. Странноватым казалось поведение председателя совета Кэтова, декана теоретического факультета МИФИ. Задав всего один вопрос по теме и не найдя к чему придраться в ответе, он неожиданно заявил, что небрежно оформлен автореферат. Далее он спросил, почему диссертация закрытая (не секретная, а — с ограничениями в публикации), явно намереваясь развить далее тезис о том, что соискатель счел за благо не выносить результаты на «суд научной общественности». Ответ, что по результатам работы сделано много изобретений, а их нельзя публиковать без разрешения и что такое решение принято не мной, декана огорчил. Всем своим откинувшимся на стуле телом выразив крайнюю степень презрения, он, словно испытывая на прочность бумагу, шумно и нарочито небрежно пролистал дело и, найдя там справку, где приводился перечень из двадцати четырех изобретений, заявил: «Не понимаю, что в этой работе вообще могло явиться предметом изобретения!» Захотелось посоветовать ему утолить эту гложущую душу печаль во ВНИИ государственной патентной экспертизы, но пришлось сдержаться. Оказался провидцем доцент МИФИ В. Крамер-Агеев, прочитавший ранее диссертацию и посоветовавший «затушевать» упоминания об изобретениях: «Зачем вам эти купеческие замашки? У большинства членов совета их не более десятка. Не попытаетесь же вы доказывать им, что за три года вы сделали больше, чем они — за всю свою карьеру?»

Обсуждение продолжилось, «зацепилось» за тему кластеров, но Кэтов опять вмешался, спросив, почему на графики скоростей дрейфа не нанесены экспериментальные ошибки и стал развивать тему безграмотности диссертанта в области теории измерений. Один из членов ученого совета спросил официального оппонента, проведен ли анализ точности метода. И. Якубов ответил, что такой раздел в диссертации есть и оценка точности возражений не вызывает. Тот же член совета продолжил: «Если все, что говорил профессор Якубов верно, то диссертант мог бы вообще не трудиться рисовать графики, а привести результаты в виде таблиц, указав величины ошибок. Он просто облегчил задачу нам всем, потому что графики гораздо нагляднее». Лучше было бы, если бы эти слова не прозвучали, потому что Кэтов продемонстрировал столь яркую мелодекламацию, что возникли подозрения, не брал ли он уроки у Затычкина. Ему стали поддакивать несколько молодых членов совета. Наконец, перешли к голосованию. Результат оказался весьма близким от опасной черты: положительное решение было принято с перевесом всего в два голоса, несмотря на то, что ни один из вопросов, касавшийся существа исследований, не остался без ответа. После защиты ко мне подошел член совета, который спрашивал об анализе точности метода и сказал: «Ну вот, молодой человек, теперь вы знаете, как создается репутация высокой требовательности у нас в совете».

Все документы были направлены в Высшую аттестационную комиссию и там утверждение затянулось: к оценке диссертации привлекли «черного оппонента» — специалиста, чье имя держалось в секрете и на чье мнение поэтому не мог повлиять авторитет других лиц. «Черняк» отозвался положительно и 17 июня 1981 гола присвоение ученой степени кандидата физико-математических наук было утверждено. У своих приятелей, работавших в МИФИ я поинтересовался личностью Кэтова и узнал, что тот — из «партийных интеллигентов» и как раз в это время пугал всех в институте сомкнутыми бровями и выражавшим крайнюю степень принципиальности «стальным» взглядом. Пытаясь создать о себе мнение, как о «сильном руководителе», он домогался должности ректора МИФИ, создав для этого свою команду. Через два года активность Кэтова завершилась весьма эффектно: на факультете была вскрыта система поборов с поступающих. Кэтов не был привлечен к ответственности, но должности декана лишился.

Борьба за ученую степень отнимала все силы, поэтому было не до анализа ситуации в НИИВТ. Провел беседу Тугой, планировавший новую ретираду: уйти с партийной работы на должность начальника отдела физико-технических исследований. Он пообещал, что в этом отделе будет и руководимая мной лаборатория. Чтобы предотвратить уже никому не нужные, но, тем не менее, вероятные, извержения «вулкана страстей», меня перевели от Затычкина в лабораторию рентгеновских генераторов на должность старшего научного сотрудника. Начальник этой лаборатории А.Чепек также закончил МИФИ, но значительно раньше, чем я. С ним установились хорошие отношения, которые сохранились и в дальнейшем. Когда, наконец, отдел физико-технических исследований был организован, выяснилось, что его лаборатории даже отдаленно не связаны общностью проводимых работ. По-видимому, это было все, что Тугому удалось «отщипнуть» от других подразделений института.

Отдел включал лаборатории:

— химического анализа, в котором потребности отдела не ощущались, поэтому заказывали такие работы в основном другие подразделения НИИВТ;

— вакуумного оборудования. За почти три года мне так и не удалось узнать, какое именно оборудование там разрабатывалось;

— криогенного хирургического оборудования, заказчиками которою выступали медицинские организации;

— портативных рентгеновских аппаратов;

— оборудования для ионного травления.

«Травители» отличались оригинальным стилем работы. Когда отдел был организован и состоялось знакомство сотрудников между собой, непосвященным явили величественное сооружение: шестиметровую колонну нержавеющей стали. В. Бросов, начальник лаборатории, дал пояснения: ионный пучок в этой установке должен был служить «скальпелем», которым вырезают «узоры» сверхбольших интегральных схем на кремниевых пластинах. От ионного пучка ожидали значительных преимуществ: применявшимися в производстве электронными пучками нельзя было «вырезать» элементы размерами намного меньше микрона, потому что начинала сказываться волновая природа электронов, они «обтекали» препятствие. Может, все это и было гак, но ни численность лаборатории (10 человек), ни квалификация сотрудников, начиная с начальника, не соответствовали сложности задачи, а следствием была профанация. Так, была сооружена огромная этажерка из плексигласа, на которой размещались, один над другим, блоки источников высокого напряжения. На нее периодически залезали почему-то «наряженный членом» (облаченный в накидку из полиэтиленовой пленки, издалека напоминавшую презерватив) Бросов и его люди. Интересующимся объясняли, что для питания установки необходимо напряжение в двести киловольт, но, поскольку такого источника не нашли, решили соединить последовательно несколько, с меньшим выходным напряжением. Хотелось выяснить, учитывается ли при этом возможность пробоя самого высоковольтного из этих источников на кабель, которым тог подключался к сети, но вовремя созрел вопрос к самому себе: нет ли желания получить задание соорудить источник на двести киловольт в порядке шефской помощи.

Но помощь требовалась не только техническая. После падения одного из сотрудников с «этажерки» (к счастью, обошедшегося благополучно), Бросов пришел поделиться кручиной: «трудно теперь заставить людей работать наверху». Заунывные стенания быстро утомили.

За окном скучала поздняя осень, ветер, как будто потребовав от ресторанного оркестра мелодию, которой алкала душа, метнул багряные листья, издали похожие на ходившие тогда десятирублевые купюры с портретом вождя мирового пролетариата. На гребне аллюзии[50], памяти было заказано исполнение изумительного старинного вальса «Осенний сон», но погружению в нирвану[51] препятствовал собеседник: его речь была рваной, тревожащей, изобиловала надрывными выкриками о судьбе науки — такой незавидной, если ради нее кое-кто отказывается даже подняться на шестиметровую высоту. Память, обиженно буркнув, что в таких условиях концерт по заявкам невозможен, вместо вальса презрительно вышвырнула два обрывка из небогатого хранилища медицинских знаний: «Осень — пора обострения психических заболеваний» и «Подобное лечится подобным».

Словоблудие пришлось на полуслове прервать предложением игрового принципа работы лаборатории — как клуба любителей морской старины. Колонну рекомендовалось стилизовать под мачту парусника. Когда описание дошло до образа начальника лаборатории, прогуливающегося внизу в треуголке и ботфортах и покрикивающего: «Auf die Wanten, ihr Sau![52]» — собеседник, часто моргая испуганными глазками, покинул помещение.

«Излитое душой» конструктора лаборатории ионного травления, В. Ильина тоже напоминало анекдот. Ему поручили проектирование магнитных линз для управления, с субмикронной точностью, пучком ионов. Ильин добивался от Бросова данных, необходимых для начала проектирования и тот, взяв лежавшую на столе монографию, измерил с помощью циркуля все важнейшие детали на рисунке в книге, потом помножил результаты измерений на масштабный фактор и выдал такие данные конструктору. Конечно, при этом были сказаны слова «все уточним позже», но удивляться, что колонна, хотя и могла служить декорацией «гаечно-ключевого» фильма, но не работала, не приходилось.

Тугой откровенно поговорил с Чепеком и со мной: он собирался написать докторскую диссертацию и рассчитывал на помощь. Непонимание, сначала между Чепеком и Тугим, началось чуть позже. Отдел, должен был выделять сотрудников на переборку овощей, в поездки в колхоз и прочего (все это не снимало ответственности за выполнение основной работы). Распределением барщины ведал лично Тугой и почему-то он решил, что лаборатория Чепека должна быть занята ею значительно больше, чем другие. Далее, по инициативе Тугого, была открыта и внесена в список важнейших тема по отжигу кремниевых пластин. Чтобы приступить к экспериментам, была необходима вакуумная установка, подвод трехфазной сети к ней и помещение, оборудованное трассой выхлопа для ее насосов. Добиться у дирекции выделения всего необходимого должен был начальник отдела, но Тугой этим заниматься не желал, а только докучал вопросами, когда же начнутся работы. Еще одним шагом, накалившим отношения, было то, что Тугой стал вести переговоры с представителями заказчика рентгеновских генераторов через голову Чепека. Тугой имел отношение к рентгеновским аппаратам еще в НИИАА, но это было уже 12 лет назад и Чепеку не нравилось исполнять непродуманные обещания, которые давались без его ведома, тем более, что он не считал себя лично обязанным их автору. Мне претензии Чепека представлялись справедливыми, но, помня о помощи, которую получил от Тугого в аспирантские годы, я не участвовал в этих стычках. 31 мая 1982 года меня отправили на подсобные работы в подшефный совхоз (первая упоминаемая, но не единственная подобная эпопея).

Вернувшегося через месяц, меня ждал сюрприз: Чепек добился перевода лаборатории в другой отдел. Меня же и еще несколько сотрудников оставили в отделе Тугого. Чепек уязвил самолюбие Тугого, но тот правильных выводов не сделал, а изложил мне свою интерпретацию произошедшего, сказав, что «промышленности нужно оборудование, а не научная болтовня» и призвав провести эксперименты по отжигу как можно скорее. Мой ответ, что для этого нет условий, да и пока я всего лишь старший научный сотрудник — Тугому не понравился. Он заявил, что «обжегся на предательстве Чепека» и «вам доверено руководить лабораторией электронного отжига не на бумаге, а фактически», а формально он будет занимать эту должность сам. Что же касается помещения и прочего: «вы отлично продемонстрировали, что, когда вам это было нужно, вы смогли все обеспечить». Последнее было передергиванием: для дрейфовой трубки не были нужны ни трехфазная сеть, ни трасса выхлопа, да и помещение пришлось тогда выбирать не самому. Налицо был отход от достигнутых договоренностей: я не давал согласия на то, что моя работа будет в основном технологической и уж, раз Тугой решил «носить все фуражки» сам, то и ответственность за организационные вопросы надлежало нести в основном ему. Средство прекратить давление на психику напоминаниями о необходимости начать работы было быстро найдено: несколько служебных записок об отсутствии оборудования и помещения были адресованы «начальнику отдела, начальнику лаборатории, научному руководителю темы» Тугому. Записки регистрировались в канцелярии, на дубликатах стояли штампы. Претензии прекратились, но и сдвигов в ситуации не было.

Безделье утомляло и началась подготовка к взрывным опытам, о проведении которых просили друзья. В корпусе, сваренном из титанового листа, очень тщательно — «по-средмашевски» — была смонтирована высоковольтная схема блока коммутации (рис. 4.21) для запуска взрывного МГД генератора. Блок был плоским, что позволяло незаметно для охраны института пронести его, пристегнув ремнем, под плащом или пальто.

Задумано было вот что. В конце 1982 года мне позвонили из ЦНИИХМа. Там узнали об испытаниях МГД генератора в МВТУ и попросили провести несколько опытов по созданию магнитного поля в объемно-детонирующем облаке. Надеялись получить значительную эмиссию радиочастотного электромагнитного излучения (РЧЭМИ) и обосновать получение финансирования создания новых средств электронной войны. В работе должны были принять участие специалисты кафедры радиоэлектронной борьбы инженерной академии военно-воздушных сил им. Жуковского. Мнение у меня об этой идее сложилось довольно скептическое, потому что большой ток, а значит, и существенное поле в облаке получить было нельзя: нагрузка — проволочная петля диаметром в несколько дециметров — была слишком велика для МГД генератора небольших размеров. Да и для создания помех система «генератор-облако» вряд ли подходила, потому что время ее излучения (микросекунды) недостаточно для такого применения.

Опыты начались в подмосковном Красноармейске с первых недель 1983 года. Спешки не было, в педелю проводили один — два эксперимента. Академию Жуковского представлял адъюнкт Горбачий. Ток через петлю был небольшим (менее сотни ампер). Излучение от «замагниченного» объемного взрыва измеряли рупорными антеннами и результат был предсказуем: интегральная мощность порядка киловатта, время генерации — микросекунды. Организаторы сессии признавали, что этого недостаточно, но считали, что обоснование дальнейшего финансирования работ такой результат обеспечит.

Перерывы в опытах дали возможность обдумать ситуацию. Плазма объемного взрыва выполняла роль конвертера (преобразователя) энергии. Магнитное поле «закручивало[53]» электроны этой плазмы, а любое движение, отличное от равномерно-прямолинейного есть движение с ускорением. По законам электродинамики, движущийся с ускорением заряд излучает. Опыт расчетов концентрации зарядов в ударно-сжатом (в данном случае — детонирующем) газе теперь имелся. Концентрацию эту не имело смысла повышать: поглощение плазмой ею же эмитированного излучения было и без того существенным, излучение «выпускал» лишь приповерхностный слой детонирующего облака. Повышение же напряженности магнитного поля «уводило[54]» спектр генерируемого излучения из радиочастотной области в бесполезную тепловую. Словом, в каком виде пи «закачивай» энергию в облако — преобразовывало оно ее в излучение тем хуже, чем больше получало. От такого «конвертера» стоило избавиться.

Однако сам по себе МГД генератор излучателем служить не мог — для этого магнитное поле в нем менялось медленно, да и генерируемые токи не были велики. Я слышал о том, что эксперименты по преобразованию в излучение энергии очень больших токов, проводились: к ВМГ подключали взрывной трансформатор, нагрузкой которого служила огромная антенна. Тогда мне не было известно о конструкции этих трансформаторов, их я увидел много позже, работая в Арзамасе-16 — научном центре, где были созданы первые образцы советского ядерного оружия.

Трудно получить большие токи, но, если уж это исполнено, то и разомкнуть «сильноточный» контур тоже непросто. Возможно, у некоторых читателей есть опыт, подобный полученному юным Сахаровым, отключившим руками батарейку от игрушечного электромотора: Адя ощутил довольно сильный удар тока. Дело в том, что, если в контуре создан магнитный поток (равный произведению тока на индуктивность обмотки электромотора), то по закону электромагнитной индукции изменение потока индуцирует в контуре ЭДС, направленную так, чтобы этому изменению воспрепятствовать. В частности, на разрыве индуцируется ЭДС, равная отношению величины подвергнутого остракизму[55] потока ко времени, за которое произошел разрыв.

В Арзамасе-16, используя детонацию заряда взрывчатого вещества, «разрывали» контур, когда протекающий через него ток достигал очень больших значений. Генерируемое при разрыве напряжение (до миллиона вольт) подавалось на антенну. Пока газы взрыва (окислы углерода и азота), сжатые до огромных (граммы на кубический сантиметр) плотностей, еще не разлетелись, они хорошо изолировали разрыв. Несмотря на неслыханные ранее в радиотехнике значения напряжений на антенне, эти опыты не были сочтены успешными, быть может, из-за того, что характерные длительности получаемых импульсов напряжения были, все же великоваты (десятые доли микросекунды) и основная энергия реализовалась в не слишком актуальном для применения диапазоне длин волн (сотни метров); циклопическими были и размеры антенны.

Что же касается собственно ВМГ, то по меркам электродинамики генерируемое им магнитное поле квазистационарно (как бы — постоянно). В имплозивном[56] ВМГ (ИВМГ, рис. 4.22), через катушку 2, свитую из множества параллельно соединенных между собой проводков, пропускался ток от разряда конденсатора 1. Когда этот ток был близок к максимуму, срабатывала цилиндрическая детонационная разводка 3. Принцип ее действия — точно такой же, как и у описанной в главе 2 сферической детонационной разводки, но, конечно, в производстве цилиндрическая разводка проще и дешевле; из рисунка видно, какими элементами она образована. Срабатывание разводки инициировало сходящуюся детонационную волну в кольце мощного взрывчатого вещества 4. Детонация сдавливала витки катушки 2, изоляция между проводками при этом перемыкалась и далее взрывом сжималась трубка из металла (называемая лайнером). С замыканием витков, аксиальное магнитное поле, созданное разрядом конденсатора, оказывалось окруженным металлическим лайнером, чей радиус уменьшался под давлением газов взрыва (рис. 4.23).

В вакууме магнитное поле распространяется со скоростью света, а в проводниках — значительно медленнее: за микросекунду оно проникает, например, в медь на глубину в десятки микрон (характерная скорость — всего лишь десятки метров в секунду). Поле просто не успевает «уйти» в металл, поэтому сжимаемый взрывом лайнер сжимает и магнитное поле внутри себя. Магнитный поток, ранее представленный как произведение тока на индуктивность, можно представить и как произведение индукции магнитного поля внутри катушки на площадь сечения катушки, пронизываемую силовыми линиями этого ноля. Если в лайнере нет разрывов, то, при условии сохранения большей части потока, индукция магнитного поля внутри лайнера «вынуждена» возрастать, чтобы компенсировать убывание площади его сечения. При этом давление магнитного поля изнутри лайнера препятствует сжатию (иногда говорят — «компрессии»), но, конечно, вначале оно уступает давлению взрыва. Работа, совершаемая взрывом против пондерромоторных сил поля и приводит к «перекачке» энергии взрыва в энергию поля. Давление магнитного поля возрастает очень быстро: площадь сечения сжимаемого к оси лайнера убывает обратно пропорционально квадрату радиуса, а значит, в той же пропорции возрастает индукция поля; для давления же эта зависимость еще сильнее — оно пропорционально квадрату индукции, то есть четвертой степени радиуса лайнера! Закон возрастания давления гидродинамических сил в веществе лайнера при его схлопывании куда слабее — всего лишь обратно пропорционален логарифму радиуса. Из этого следует, что, при идеальном сжатии, магнитное поле, пусть даже очень слабое вначале, всегда станет сильнее взрыва и остановит движение лайнера к оси. Таким образом, именно тогда, когда поле близко к максимуму, движение лайнера замедляется и поле тоже меняется медленно: физическая природа процесса сжатия поля в ИВМГ, определяемая конкуренцией сил взрыва и магнитного поля, противодействует быстрому изменению поля во времени.

Понимание процессов, происходящих при сжатии магнитного поля лайнером, важно для перехода к более сложным явлениям, о которых речь пойдет далее. А закрепить знания читателя о магнитном потоке постараюсь, объяснив, почему не излучает ИВМГ: из уравнений Максвелла следует, что мощность излучения пропорциональна второй производной магнитного момента, который равен произведению тока в лайнере на площадь охватываемую этим током, то есть — опять-таки на площадь сечения лайнера. То, что ток и его поле жестко связаны между собой, известно, следовательно, связаны магнитный момент и магнитный поток, равные произведениям этих величин на ту же площадь сечения лайнера. Если поток сохраняется (или незначительно меняется), ни о каких высоких значениях второй производной магнитного момента, а значит, и о мощном излучении говорить не приходится.

Для эффективного излучения поле должно было меняться не просто быстро, а так, чтобы характерное время его изменения соответствовало длине волны, сравнимой с размерами устройства. Если эти размеры оценить в дециметры, время, за которое должно существенно измениться поле (чтобы оценить его, надо поделить характерный размер на скорость электромагнитной волны), составляет наносекунды — на три порядка меньше, чем в ИВМГ! Характерная скорость сильных ударных волн в конденсированных средах — 10 км/с, что дает оценку минимального радиуса сжатия в десятки микрон. Для трубчатого лайнера из какого угодно материала это нереально: нестабильности кладут конец сжатию на значительно более ранних его стадиях.

Каждый видел нестабильности, по крайней мере — по телевидению. Попросите ребенка нарисовать разрыв снаряда «на войне» и он начертит несколько линий, исходящих из центра. Из-за нестабильностей слой воды, метаемый взрывом, вырождается в струи, летящие в воздухе (рис. 4.24). Нестабильности развиваются при большой разнице в плотностях движущегося вещества и среды, где происходит движение. Именно такое соотношение и имеет место в ИВМГ: лайнер из меди движется в воздухе. Подобно вырождающемуся в струи слою воды на рис. 4.24, при схождении лайнера, «внутрь» тянутся и струи меди. Увидеть это можно на снимках, сделанных высокоскоростной камерой (рис. 4.25): на поверхности лайнера начинают расти «пальцы», а потом образуется «звезда», разрезающая объем сжатия, на чем процесс усиления поля и заканчивается. Нестабильности существенны уже на радиусах меньших половины от начального, так что лайнер никак не подходил для сжатия до микронных радиусов.

Но можно сжимать поле не лайнером, а токопроводящей ударной волной, такие процессы происходят во Вселенной и известны астрономам. Особенность ударного сжатия в том, что оно приводит к существенному повышению температуры вещества. Начиная с некоторого предела, плотность энергии в ударной волне начинает увеличиваться только за счет температуры, а массовая плотность вещества остается постоянной. Заметим также, что при этом все параметры связаны: в одном и том же веществе при одинаковых начальных условиях не могут существовать ударные волны с одинаковыми давлением, но с разными, например, температурами.

Скорость фронта ударной волны всегда превышает массовую скорость вещества за фронтом. «С ходу» такое понять сложновато, поэтому для демонстрации возьмем с десяток карандашей и, оставляя зазоры равные их толщине (что моделирует двукратное увеличение плотности вещества при сжатии), разложим в ряд на столе. Затем начнем двигать крайний из карандашей. Выбрав зазор, этот карандаш толкнет соседний, тот, пройдя зазор — следующий и т. д. Заметьте, что «фронт» процесса (граница области, где находятся карандаши без зазоров между ними) всегда опережает любой из двигающихся карандашей. Чем больше сжатие вещества (больше расстояние между карандашами), тем меньше различаются «массовая» скорость карандашей и скорость фронта, но отличие существует всегда.

Ясно, что чем плотнее «упаковано» атомами вещество, тем сильнее оно «сопротивляется» сжатию. Например, такая в высшей степени упорядоченная структура, как монокристалл, сжимается УВ с давлением в миллион атмосфер всего вдвое. Повышение же температуры в мощной ударной волне приводит к тому, что молекулы вещества за фронтом волны сначала диссоциируют, а потом — ионизуются и составлявшие их атомы. Это означает, что вещество, в исходном состоянии бывшее диэлектриком, может, будучи ударно- сжатым, превратиться в проводник[57].

Вернемся к аналогии с карандашами и сделаем промежутки между ними совсем незаметными. Тогда, стоит чуть-чуть тронуть их ряд — и фронт «процесса» окажется очень далеко, а «движения вещества» практически не будет. Если сжимаемость мала, а ионизация все же происходит, то магнитное поле сразу оказывается в проводящем веществе, которое «не успеет» сколь-нибудь заметно вытеснить поле в область сжатия — произойдет «вмораживание». Предельный случай вмораживания — ионизация вещества мощным излучением, когда среда может вообще не двигаться. Не сможет двигаться и поле, оказавшееся в такой среде после ионизации. Представим эту ситуацию, расположив между карандашами обрезки веревки — они будут моделировать силовые линии поля. Сдвинувшись, карандаши зажмут веревки между собой и двигаться дальше им можно будет только вместе. Потери на вмораживание специфичны именно для ударного сжатия, они «откусывают» поле по краям области сжатия, в то время как при сжатии поля проводником последний «толкает перед собой» поле, за исключением того, что диффундирует внутрь него.

Подытожим причины, по которым применение ударной волны целесообразно для очень быстрого и очень «глубокого» сжатия магнитного поля.

— По обе стороны фронта ударной волны разница плотностей мала: даже мощные ударные волны с давлением в миллион атмосфер сжимают твердые тела лишь вдвое, а дальнейшее повышение давления сопровождается не сжатием, а ростом температуры. Малая разность плотностей означает, что при ударно-волновом сжатии не развиваются нестабильности.

— Если нагрев при ударном сжатии значителен, возможны ионизация и скачок проводимости: перед фронтом вещество является изолятором, в котором магнитное поле распространяется со световой скоростью, а за фронтом — проводником, в котором скорость распространения поля на много порядков ниже. Такой волной, образующей замкнутое кольцо, сходящееся к центру, может сжиматься магнитное поле — как лайнером, но без нестабильностей.

Как вмораживание, так и диффузия приводят к потерям магнитного ноля: оно «захватывается» проводящим веществом и уже далеко не полностью концентрируется в области сжатия. Становится возможным «сбрасывать» излишнее поле за фронт ударной волны, препятствуя тем самым чересчур быстрому усилению магнитного давления. Подбирая характеристики вещества (степень сжатия и проводимость в ударно-сжатом состоянии) можно регулировать «сброс» поля, согласуя тем самым закон возрастания давления поля в области сжатия с гидродинамическим давлением в ударной волне, устраняя препятствие для сжатия до сколь угодно малого радиуса. Будем, однако, помнить, что работа против сил магнитного поля (а значит, и повышение энергии поля) совершается только за счет кинетической энергии вещества. Поэтому, выбор вещества, в котором будет сжиматься поле, должен представлять компромисс: если ударное сжатие будет слишком мало (очень малы промежутки между карандашами), то все магнитное поле будет вморожено, существенного движения массы вещества не будет, а значит, не будет и заметного усиления поля в области сжатия. Если же сжатие будет слишком велико, случится то, что случается в ИВМГ: магнитное давление остановит компрессию поля, потому что быстро станет «сильнее» гидродинамического давления.

…Непрост в экспериментальной физике переход от научной болтовни к практическим решениям. Вы знаете, что «стрелять» до бесконечности вам не позволят: и время и финансирование ограничены всегда. Не верьте лжи, что перед опытом все было рассчитано: для устройства созданного впервые слишком многие параметры, необходимые для расчетов, сомнительны. Поэтому, после арифметических вычислений (в крайнем случае — после решения простейшего дифференциальною уравнения) от вас требуется твердо произнести что-либо вроде: «Рабочее тело в источнике излучения будем делать из монокристалла иодида цезия!». Основания для такого решения были следующими.

— Если конечный размер области сжатия — около десятка микрон, то фронт ударной волны должен быть очень гладким: с неровностями, размеры которых меньше размеров этой области. Вспомнилась статья об оптических исследованиях ударных волн в монокристаллах: С. Кормер утверждал, что фронт там «гладок, как зеркало», размер неровностей не превышает микрона. В любом случае, монокристалл — наиболее упорядоченная структура вещества — «последняя линия обороны»: если не выйдет в монокристалле, то не выйдет нигде!

— Этот монокристалл должен включать атомы с самым низким потенциалом ионизации, чтобы скачок проводимости в ударной волне был существенным. Значит — цезий.

— Этот монокристалл должен существовать в осязаемых размерах, не стоить бешеных денег не быть ядовитым, и желательно, чтобы хотя бы некоторые его свойства были исследованы ранее.

Я знал о таком монокристалле — йодиде цезия — еще со времен работы в НИИАА!

Изготовить в НИИ ВТ новые устройства (цилиндрические ударно-волновые излучатели, ЦУВИ, рис. 4.26) не заняло мною времени: цилиндрик монокристалла 1 в них был окружен кольцевым зарядом 2, детонация в котором инициировалась стаканом 3 из эластичного ВВ, через который проходили провода, соединявшие с источником питания пару медных витков 4, а в донной части — располагался детонатор.

2 марта 1983 года атмосфера на испытательной площадке была благодушная: два первых опыта (МГД генератор + объемно-детопируюшая система) продемонстрировали ожидавшийся результат начальникам кафедр академии. Приступили к испытаниям моих сборок. Первая по каким-то причинам сработала неважно, но готовить взрывной опыт и не предусмотреть необходимость его повторения — непростительная глупость! При взрыве второй сборки лучи осциллографов рванулись вверх, «выскочив» за пределы экранов. Офицеры Академии сообщили, что вышли из строя смесительные диоды в антеннах, стоявших в пяти метрах от взрыва. Мощность излучения по крайней мере в сто раз превысила ту, которую регистрировали в опытах с объемной детонацией! Этот опыт поставил других участников испытаний в затруднительное положение: их начальники увидели устройство размерами в десятки раз меньшее, чем объемно-детонирующис макеты, но излучавшее РЧЭМИ на два порядка большей мощности. Когда шок миновал, начались маневры, которым не приходилось слишком удивляться: от меня стали требовать описания ЦУВИ, убеждая, что оно «необходимо для отчета». Яснее ясною, что в отчете я был бы лишь одним из авторов. Рисковать уступить такую находку, как ЦУВИ, было неразумно: не так уж часто они выпадают в жизни исследователя. Уклончивость попытались преодолеть шантажом: Горбачий заявил, что диоды из строя не выходили, сигналы на осциллографах были наводками, потому как «электрончиков, электрончиков в твоем устройстве не видать», а, если не будет отчета, то и в дальнейших испытаниях офицеры академии участвовать не намерены. Саркастически «согласившись» с противоречивыми доводами, пришлось заметить, что, раз все это было наводками, то, действительно, нет смысла тратить время на опыты, а тем более — на написание отчета.

Если бы меня спросили, от кого я узнал об идее выведения из строя электроники противника при воздействии на нее мощным РЧЭМИ, я затруднился бы ответить и сейчас. Эта идея носилась в воздухе, очень многим было известно: для того, чтобы вышел из строя смесительный диод в радиолокаторе, достаточно индуцировать токовый импульс энергией всего в десятимиллионную долю джоуля[58].

Более того, развитие электроники связывалось с повышением степени интеграции, дальнейшей миниатюризацией полупроводниковых элементов, а это означало, что такие элементы будут становиться все менее стойкими к токовым перегрузкам. Так что РЧЭМИ обещало стать весьма эффективным поражающим фактором, во всяком случае, когда речь шла о целях, в состав которых функционально входила электроника: сама угроза его применения блокировала основную тенденцию развития электронных средств. Однако новое оружие не обещало быть универсальным, например, воздействие РЧЭМИ поживой силе неэффективно: уж слишком высокие плотности энергии были для этого необходимы. К тому же, РЧЭМИ невозможно накапливать, да и вообще с хранением электромагнитной энергии дело обстоит неблагополучно: например, в заряженном высоковольтном конденсаторе максимальная плотность электрической энергии не превышает десятых долей джоуля на кубический сантиметр, и хранится она недолго; в аккумуляторе плотность энергии повыше, но, в случае необходимости, ее нельзя «извлечь» за миллионные доли секунды.

С другой стороны, существуют очень емкие и надежные «хранилища» энергии, правда, химической — взрывчатые вещества (ВВ). Описывая ударные волны, мы рассматривали вещества инертные, а ведь есть и такие, молекулы которых метастабильны и распад их происходит с выделением энергии. Достаточно мощная У В как раз и инициирует этот процесс: за ударным фронтом начинается химическая реакция. Вначале энергией этой реакции фронт «подпитывается», ускоряясь, пока не достигнет равновесной скорости. Такой процесс называется детонацией, а установившаяся скорость симбиоза УВ и химической реакции за ее фронтом — скоростью детонации.

Понятно, что параметры вещества изменяются при протекании реакции, но и с учетом этого явление детонации вполне возможно описать в рамках теории ударных волн: скорость детонации относительно продуктов реакции равна местной скорости звука в них. УВ как явление, вызывающее детонацию упомянуто не случайно, именно таков основной механизм инициирования бризантных (дробящих) ВВ. Если такое ВВ поджечь, то оно просто горит и лишь в некоторых случаях (например — при повышении давления) горение переходит в детонацию, что и случилось в корпусе боевого зарядного отделения торпеды, нагреваемом пламенем горящего двигателя другой торпеды на подлодке «Курск». Но существуют и вещества, в которых горение быстро ускоряется за счет химической реакции и переходит в детонацию практически мгновенно. Такие ВВ (например — известный мне с детства ДНДАФ) называют инициирующими и служат они для возбуждения детонации в бризантных ВВ.

Стационарная детонация распространяется с постоянной скоростью, но возможны и нестационарные режимы. Сходящиеся детонационные волны (цилиндрические, сферические) ускоряются по мере уменьшения радиуса. На достаточно малых радиусах энергия химической реакции вообще перестает играть существенную роль и возрастание параметров определяется только геометрическим фактором. Кстати, именно при сферически-симметричных движениях среды возможно достижение экстремальных параметров ударного сжатия, хотя часто от даже имеющих университетские дипломы приходится слышать, что для получения наибольшего давления следует организовать «лобовое» столкновение тел. Видимо, тут сказывается юношеский опыт игры в футбол, при которой лобовые столкновения происходят часто, а сферически-симметричные — никогда.

И ударные и детонационные процессы называют волнами, хотя для них совершенно не характерны циклические движения вещества, как в морских волнах. Возможно, одной из причин послужило то, что, например, при отражениях от преград наблюдается некоторая «волновая» аналогия. Натолкнувшись на твердую преграду, ударная волна отражается, либо приобретя дополнительное сжатие, либо испытав разрежение вещества (вроде как с «потерей фазы»). Критерием того, по какому сценарию это произойдет, является ударно-волновой импеданс — произведение плотности вещества на скорость звука в нем. Если преимущество в импедансе за веществом преграды, от нее отражается волна с большим давлением, в противном случае имеет место разрежение. Так или иначе, веществу преграды будет сообщен импульс и оно начнет двигаться по направлению распространения ударной или детонационной волны, пример — сжимаемый со всех сторон взрывом лайнер.

Теперь — о веществах, в которых возможна детонация. ВВ насчитывается много тысяч, но производимые в промышленных масштабах можно пересчитать по пальцам. Дело в том, что, как было при драматических обстоятельствах объяснено Затычкину, любая реакция с выделением энергии самопроизвольно протекает всегда (правда, «начало» ничего не сообщает о скорости такой реакции). ВВ как хранилище энергии должно быть как можно более стабильным, потому что его разложение весьма опасно — продукты этого процесса ускоряют реакции и все может закончится воспламенением и взрывом, как это имело место на линкоре «Императрица Мария», и во многих других случаях, закончившихся катастрофами. Требование стабильности является существенным ограничением и именно им обусловлено то, что плотность химической энергии в самых мощных современных ВВ не превышает 10000 Дж/см³ (что, однако, на пять порядков больше той же величины для конденсатора). Может быть, и можно синтезировать более мощное вещество, но чувствительность и стойкость его будут такими, что к нему небезопасно станет приближаться.

Удовлетворительно стабильным и мощным является октоген. Давление детонации в этом веществе — 400 000 атмосфер, а скорость (в запрессованном до плотности 1,9) — 9150 м/с. Именно из композиций на его основе горячим прессованием получают заряды ВВ с хорошими механическими свойствами (в такой детали можно нарезать метчиком резьбу и она будет хорошо «держать» винт), но изготовление пресс-форм сложно и иногда применяют литьевые составы, уже менее энергоемкие. Используя вязкие присадки, можно получить и пластические взрывчатые составы (с консистенцией детского пластилина) и эластичные (с консистенцией латекса — мягкой резины) — еще менее мощные. К тому же, скорость детонации большинства их не очень стабильна, потому что технологически сложно добиться идеально-однородного перемешивания связки и наполнителя. Создать эластичный состав с высокостабильной скоростью детонации удалось не потому, что компоненты тупо перемешивали часами, а — подбирая характеристики ударного сжатия наполнителя и связки. Если подобрать связку так, что скорость звука в ее веществе будет близка к скорости звука в продуктах детонации наполнителя, то и скорость звука в их смеси не будет зависеть от отклонений в соотношении компонент, а значит, скорость детонации будет постоянна[59]. Такая пара была подобрана: нитрат многоатомного спирта и один из видов синтетического каучука. Скорость детонации этого состава меньше 8 км/сек, но создан он не ради получения рекордных параметров взрыва, а для детонационной автоматики, где главное — максимальная стабильность характеристик.

Гарантированный срок хранения ВВ чуть более десятилетия, но фактически он значительно больше. Однажды в Севастополе я набрел на ядро времен Крымской войны[60] (рис. 4.27). Чугун корродировал не насквозь, а медная запальная трубка, смявшись при ударе (возможно — о камень), намертво закупорила «сосуд» и не инициировала взрыв ядра, что в те времена случалось весьма часто (рис. 4.28). После осторожного удаления ее, я обнаружил внутри сохранившийся черный порох. За почти полтора столетия он, конечно, слежался, но отколупываемые кусочки, после минимального просушивания, энергично «пыхали» с белыми облачками дыма. Если бы запальная трубка сработала как надо, ядро могло причинить неприятности защитникам севастопольских бастионов! Правда, черный порох — не «настоящее» ВВ, по на итальянском пороховом заводе под Миланом уже более века в стеклянной ампуле с длинным «змеевиком» хранится без признаков разложения образец нитроглицерина, полученный еще его открывателем, А. Собреро. Даже снаряжение пролежавших более чем полвека в земле боеприпасов демонстрирует образцовое дробление корпуса (рис. 4.29).

Так что с хранением химической энергии в ВВ все обстоит более-менее благополучно, чего не скажешь о применении для тех задач, для которых они и создаются. Уже давно известно, какая доля энергии взрыва преобразуется в кинетическую энергию осколков или ударной волны в воздухе и какой эффект эти поражающие факторы могут произвести. Конечно, и тут время от времени появляются новшества, но, в общем-то, все это — «собирание крошек». С достижением предельных значений плотности химической энергии, при которых мощные ВВ еще относительно безопасны в обращении, в их традиционном военном применении наступил кризис жанра и естественным стал поиск путей преобразования химической энергии в другие виды, которые могли бы выступить в роли более эффективных поражающих факторов.

После обдумывания полученных результатов, я рассказал о них: подробно — главному инженеру НИИ ВТ В. Голоскокову и конспективно — Тугому (существовали опасения, он был всеяден и пытался предстать главным актером везде и во всем). Ряд заявок на изобретения, касавшиеся нового устройства, был оформлен в отделе, где теперь работал А. Чепек.

Среди военных исследователей слухи распространяются быстро, несмотря на барьеры секретности. НИИВТ посетили полковники Ю. Абрамов из ведавшего ядерными боеприпасами 12-го управления министерства обороны, и С. Книна из ВМФ. Оба офицера хотели получить данные, необходимые для справок своему начальству не из слухов, а из первоисточника. Посетив МВТУ, я проинформировал о результатах и В. Соловьева.

…Отдел, где работал Чепек, вышел на первое место по изобретательству в очередном квартале 1983 года. Последовала истерика Тугого (правда, не такая бурная, какие бывали у Затычкина). Вначале он заявил, что запрещает оформлять заявки на изобретения по взрывной тематике, потому что «в электронной промышленности[61] такие устройства не разрабатываются». Потом потребовал, чтобы все заявки были отозваны и посланы от отдела, где он был начальником, «с измененным составом авторов». Услышав отказ, Тугой заявил, что категорически запрещает впредь проведение взрывных опытов. Через три дня в разговоре с главным инженером пришлось упомянуть об этом запрете. Решение Тугого было отменено и дано указание готовить докладную записку для оборонного отдела ЦК КПСС. Голоскоков вернулся оттуда обескураженным: ему сказали, что буквально накануне «примерно то же докладывал товарищ Тугой из вашего же института». Особого интереса оба сообщения не вызвали, быть может, потому, что сделаны они были в отделе, ведавшем электронными отраслями оборонной промышленности.

Тем временем для установки электронного отжига было, наконец, выделено оборудование и соответствующее помещение. Приходилось сомневаться в успехе: до планового срока окончания работы оставалось чуть больше трех месяцев (из отпущенных полутора лет). Отжиг кремниевых пластин — одна из технологических операций при производстве сверхбольших интегральных схем (СБИС). Существовавшая технология предусматривала отжиг лучом электроном, сканировавшим пластину — как луч развертки па телевизионном экране. Такой способ требовал управления лучом, да и равномерность не была идеальной (проявлялись «дорожки» отжига). Идея Тугого содержала рациональное зерно: отжигать пластину не лучом, а объемным зарядом электронов, заряд же этот — получать от хорошо знакомых искровых источников для нейтронных трубок. Понимаю, что здесь следовало бы привести схему установки, но читателю стоит только открыть главу 2 и найти там рисунок 2.7, чтобы увидеть ее. Отличие состояло лишь в полярности ускоряющего напряжения, да в том, что в установке отжига использовался не один источник, а пакет из нескольких десятков. Но времени практически не оставалось, а неудача следовала за неудачей: как только пакетом искровых источников формировалась плазма, следовал пробой на анод с кремниевой пластиной, которая от мощного стримера тока иногда даже раскалывалась. Ни о какой равномерности отжига и речи быть не могло. Тугой добился в министерстве решения об изъятии этой работы из перечня важнейших. Правда, не очень красиво выглядело, что «начальник отдела, начальник лаборатории и научный руководитель работы» за пару недель до ее предъявления, сославшись на личные обстоятельства, убыл на малую родину, под Свердловск. Перед отлетом он сказал: «Сделайте хоть что-нибудь, закройте работу, и я гарантирую, что не позднее осени вы будете начальником лаборатории!».

…Из раза в раз «отжиг» заканчивался вспышкой небольшой «молнии», изогнутый канал которой было видно в иллюминатор и которая била в одну точку пластины. Никаких задумок не было, просто пробовались самые различные варианты: приблизить источник и пластину; удалить источник от пластины; создать проводящий экран вокруг катода, чтобы выход электронов в ускоряющий промежуток происходил после того, как угаснет искровой разряд; включить в цепь анода насыщающийся дроссель в надежде задержать развитие разряда… Несколько десятков «загубленных» пластин уже валялись к коробке, когда пришло в голову изолировать анод и поверх укрепить пластину… На этот раз в иллюминаторе сверкнула не «молния», а «зарево». Режим явно изменился, установку разгерметизировали, подставили извлеченную пластину под струю холодного азота, выходившую из сосуда Дьюара а потом «дыхнули» на нее: конденсация влаги показала, что пластина отожжена, причем весьма равномерно! Конечно же, это был только предварительный «анализ», нужен был снимок структуры, полученный на электронном микроскопе, по такой вариант стоил обдумывания! Пластина и изолированный от нее металлический анод представляли плоский конденсатор, поэтому-то и не образовывался канал «молнии»: заряд просто растекался но пластине-обкладке и ток уменьшался по мере приобретения сю отрицательного потенциала. Для достаточно глубокого отжига энергии немного не хватало, что подтвердили и снимки структуры, но было несколько очевидных решений: уменьшить толщину изоляции, увеличив тем самым емкость, отжигать пластину несколькими быстро следующими импульсами. Удовлетворительные снимки были получены за три дня до 28 июня — даты заседания комиссии по приемке работы.

Все результаты были продемонстрированы главному инженеру. Видимо, получив по телефону сообщение о том, что в работе наметился успех, ранее, чем предполагалось, в НИИВТ объявился «начальник и руководитель всего», в лютой кручине, что работа была ранее им же исключена из перечня важнейших. Участия в заседаниях комиссии он избегал.

Комиссия в основном состояла из специалистов НИИВТ, но председателем ее был начальник отдела из НИИ «Полюс». Увидев устройство для отжига, которое выглядело ничтожным на фоне вакуумной установки, он удивленно спросил: «И это — все?». Сюрпризом для него была и предельно простая схема питания источников. Вполне естественным выглядело недоверие к снимкам отожженных структур, но предусмотрительно были запасены кремниевые пластины и председатель принял личное участие в процедуре их отжига, а потом — придирчиво рассматривал, дул на охлажденные под струей азота образцы. Далее он изучил отчет, который, надо признаться, в спешке был оформлен небрежно. К исходу третьего дня работы комиссии, се председатель подчеркнул несколько абзацев отчета, которые следовало переписать, сделал несколько исправлений в проекте протокола и отбыл в свой институт. Стало ясно, что работу примут, но не очень уважаемое в интеллигентном обществе тщеславие подтолкнуло лично поехать с необходимыми документами в НИИ «Полюс» и убедить поставить в протоколе приемки работы отличную оценку. «Начальник отдела, лаборатории и научный руководитель» чувствовал неловкость только пару дней, а потом уверенно приступил к пропаганде своих достижений.

Одним из членов комиссии от НИИВТ был начальник лаборатории ионной имплантации В. Слепцов, мой ровесник. Он пришел поздравить, рассказал и о своей работе, упомянув, что одной из задач является контроль пакетов имплантируемых ионов (Слепцов полагал, что в источнике образуются ионы не одного, а нескольких сортов). Опьяненный успехом, я не удержался от хвастовства, сказав, что легко бы решил эту проблему. Слепцов подмигнул и засмеялся, хлопнув меня по плечу. Пришлось ехать в МВТУ и просить взаймы зарядочувствительный усилитель. Внутри одной из установок Слепцова была наскоро сооружена отвратительно выглядевшая петля, чуть большая по размерам, чем в установке для измерения дисперсности, действовавшей в МВТУ. Импульсы, зарегистрированные осциллографом, показали, что Слепцов не ошибался: в ионных пакетах присутствовали по крайней мере две составляющие (рис. 4.30). За Слепцовым теперь числился «должок».

Незаметно наступила осень, но никаких признаков того, чго мне вскоре предстоит стать начальником лаборатории, не улавливалось. Между тем, у Тугого разгорелся аппетит: он требовал предложений по нескольким новым работам, в том числе — опытно-конструкторской (сам «начальник и автор всего» затруднялся сформулировать, какие именно это должны были быть работы). Для этого просто не было условий и сил: мне подчинялись всего четыре человека. На мои возражения было заявлено: «Так набирайте людей в вашу лабораторию», и последовал мой ответ: «Не понимаю, какая из моих лабораторий имеется в виду». В конце концов, в речи снедаемого жаждой научных побед Тугого стали звучать угрожающие нотки: «Не знаю, стоит ли планировать дальнейшую работу с вами, если вы так относитесь к делу!». «А, действительно, стоит ли?» — задал и я вопрос сам себе.

Профессор Соловьев попросил о помощи в реализации новой идеи. В то время правительство СССР было обеспокоено угрозой, исходящей от американских крылатых ракет, разворачиваемых в Западной Европе. Полет таких ракет проходил в режиме «копирования» рельефа местности, на небольшой высоте, так что обнаружить их было непросто. Но проблемы возникали и с уничтожением обнаруженной ракеты: она была оснащена чувствительными датчиками и, если поражающие элементы пробивали корпус, формировался сигнал подрыва ядерного заряда, с которого, при полете над территорией противника, были сняты все ступени предохранения. Энерговыделение взрыва (200 килотонн в тротиловом эквиваленте) не оставляло шансов выжить тому пилоту или расчету, который попал в такую цель. Откуда-то возникла оценка (я ее не разделял), согласно которой поражающий элемент должен иметь скорость пять, а лучше — семь километров в секунду: тогда он пробьет корпус ракеты и вызовет детонацию взрывчатого вещества ядерного заряда в одной точке. Взрыв произойдет, но он не будет ядерным, потому что сборка с плутонием не подвергнется обжатию со всех сторон (автоматика ядерного заряда просто не успеет сработать за то время, пока произойдут эти события). Вместо правильной формы шара, сборка в этом случае превратится в нечто безобразное, в котором цепная реакция из-за потерь нейтронов не разовьется. Однако поражающий элемент должен был быть именно компактным телом, а не тонкой кумулятивной струей, потому что вероятность того, что последняя инициирует детонацию, довольно мала. Скорости метания компактных тел превышавшие 5 км/с получали с помощью легкогазовых пушек и рельсотронов[62].

В этих устройствах разгон метаемого тела происходил на дистанции в десяток метров, что, конечно, исключало их применение в боевых частях управляемого оружия. Обычным же для боеприпасов метанием с помощью контактного взрыва требуемых скоростей было не достичь: мешали газокинетические ограничения (тепловые скорости молекул в газах взрыва становились уже сравнимыми со скоростями метаемых тел). Идея Соловьева заключалась в том, чтобы обойти газокинетический барьер, метнув поражающий элемент магнитным полем, распространяющимся, как известно, со скоростью света. В 50-е голы похожие опыты проводились группой А.Сахарова, но метаемое с помощью ВМГ металлическое кольцо испарялось.

Если в сжимаемый лайнер (см. рис. 4.23) поместить хорошо проводящее тело, то оно также испытает действие огромных пондерро- моторных сил магнитного поля и может приобрести значительную скорость. Для тех ИВМГ, которые можно было собрать в МВТУ, оценки давали массу метаемого тела («стрелочки») чуть больше грамма. Метание магнитным полем кольца (как это делалось у Сахарова) было значительно более эффективным, чем «стрелочки», но тут имелся ряд идей. Были идеи и как подавить нестабильности (конечно, не до микронных радиусов, а до нескольких миллиметров, чего для метания было достаточно).

Стрелочки были изготовлены в НИИВТ из самого тугоплавкого металла — вольфрама. Это мало повлияло на результат: на блоке из алюминия, служившем мишенью, осталась лишь неглубокая вмятина от близкой детонации взрывчатого вещества, содержавшегося в ИВМГ. Напрашивалось предположение, что причиной испарения стрелочки был нагрев ее вихревыми токами, индуцируемыми в вольфраме сильным магнитным полем (проводимость его втрое ниже, чем у меди и глубина проникновения поля (скин-слоя) для микросекундного времени сжатия превышала сотню микрон). В раздумьях, как защитить стрелочку, вспомнилось о «долге» Слепцова. В его установке в приповерхностный слой вольфрама можно было имплантировать (внедрить) частицы углерода, а поверх — еще и микронный слой очень хорошо проводящего серебра. Это позволяло надеяться, что почти все магнитное поле (и ток) будет сосредоточено в слое серебра. Серебро, конечно, должно было испариться, а углерод — хоть как-то воспрепятствовать теплопередаче в вольфрам. Участники опытов с восхищением рассматривали блестящие, высокотехнологичные стрелочки. Потом прогремели взрывы и в алюминиевых блоках были, наконец, обнаружены долгожданные отверстия. В лаборатории Чепека, получили рентгеновские снимки мишеней (рис. 4.31). Даже небольшой кусочек вольфрама должен контрастно выделяться на фоне алюминия, но ничего подобного на снимках не было, а был просто полый канал, да еще чуть искривленный, что указывало на потерю устойчивости образовавшего его тела. Стрелочка летела, расходуя себя, испарения не удалось избежать, его просто замедлили. Соловьев решил провести еще один опыт и стрелочкой выстрелили в блок плексигласса, снимая процесс скоростной камерой. На проявленной пленке было видно, как нечто летит, оставляя за собой конус из помутневшего от ударной волны плексигласса, а потом все поле съемки закрывали трещины (и эти снимки сохранились, но разобраться в них, не являясь специалистом, непросто). Эти данные позволили определить скорость того, что оставалось от стрелочки — 4,5 км/с.

Формально скорость метания компактного тела, близкая к требуемой, была достигнута и это позволяло надеяться на финансирование дальнейших исследований в этой области. Соловьев попросил помочь в составлении докладной записки. Момент был подходящим для обсуждения возможности моей дальнейшей работы уже в МВТУ Соловьев выслушал молча и сказал со снисходительной усмешкой: «Ну, допустим, я помогу тебе. Но на какую должность ты здесь рассчитываешь? Заведующим кафедрой тебе не стать: ты — не свой (не выпускник МВТУ), не родственник члена ЦК, не космонавт и даже не доктор. Надеюсь, ты не считаешь, что докторские здесь раздают всем желающим? За них идет такая грызня, какая тебе не снилась. За твоими изобретениями тут выстроится очередь страждущих и попробуй их не включить — тебя затопчут. В НИИВТ начальник нуждается в научных результатах. У тебя сильные позиции, но ты не смог их реализовать. В учебном институте научный результат — не главное, неужели ты наивно полагаешь, что, ослабив свои позиции, ты скорее добьешься успеха? Пройдет немного времени и тебе снова придется менять место работы, это — лишний ход, а тот, кто делает лишние ходы, не выигрывает ни в жизни, ни в шахматах. И не бросайся в свой МИФИ: обстановка там такая же. Я часто бываю в министерстве и назову там твою фамилию в подходящий момент. Но случиться это может через месяц, а может — через год. А пока мы с удовольствием будем принимать тебя здесь. Ты, может, сам не замечаешь, сколько всего перенимают у тебя ребята: с высоким напряжением теперь вовсю работают, стеклянные шары то и дело хлопают, весь подвал мочой провонял (ВВ, которое я синтезировал, вспомнив детство, действительно попахивало мочой)». Возразить на эти слова было нечего.

Соловьев сдержал обещание, потому что в середине ноября он пригласил меня в МВТУ на разговор с начальником лаборатории лазерной техники ЦНИИХМ. Фамилия начальника на двух различных языках уверяла, что ее носитель — принц, да еще «двойной». Началось обсуждение результатов, по завершению которого Бипринц заявил, что «готов поддерживать эти работы на любом уровне». Правда, было не очень понятно, какое отношение источники РЧЭМИ и скоростное метание имеют к лазерам. Сразу после новогодних праздников мне позвонил и попросил приехать в ЦНИИХМ заместитель директора К. Шамшев (Бипринц был подчинен другому заместителю директора — В. Морозову). Шамшев стал обсуждать новую сессию испытаний источников РЧЭМИ, уверяя, что не позже марта я стану сотрудником ЦНИИХМ.

Хотелось основательно подготовиться к испытаниям и к смене места работы. Конструкция приборов, необходимых для испытаний, была тщательно продумана. Все было сделано своими руками, «на всю оставшуюся жизнь». В устройствах элементы, находившиеся при работе под высоким напряжением, располагались так, чтобы разность потенциалов между соседними элементами была как можно меньшей. Кроме того, каждый элемент схемы тщательно изолировался и механически закреплялся. Подвигом была намотка вручную трансформаторов в преобразователе напряжения: их вторичная обмотка насчитывала двенадцать тысяч витков провода диаметром 0,06 мм. Для предотвращения возможных перенапряжений, в схемы были включены защитные разрядники (к полупроводниковым стабилитронам доверия не было). Все устройства были выполнены плоскими, «удобовыносимыми». Они нормально функционируют вот уже спустя более четверти века после их изготовления.

Между тем, происходили и другие важные события: план работ отдела Тугого на ближайшие годы не был утвержден начальством. Основной причиной этого были результаты работ по ионному травлению, вызывавшие вполне обоснованные сомнения. Тугой решил эти работы свернуть, о чем объявил на общем собрании отдела, вызвав бурную реакцию «травителей». Один из них сказал, обращаясь к Тугому: «А вам известно, что Гитлер в 1944 году тоже запретил все работы, которые не обещали немедленной отдачи?». Это вызвало веселый смех присутствующих. После расслабляющей паузы обсуждение продолжилось и вдруг тот же сотрудник прервал его новой сентенцией, обращенной к Тугому: «Я, конечно, не хотел сравнивать вас с Гитлером…» Дальнейшее заглушил гомерический хохот. Тугой решил переориентировать «травителей» на электронный отжиг. Он считал, что, разработав и внедрив в производство СБИС установку отжига, он приобретет необходимую для дальнейшего карьерного роста известность в министерстве. Задумка представлялась сомнительной: чтобы создать промышленное оборудование, необходимы специалисты с технологическим и конструкторским опытом в производстве СБИС, а таких в отделе не водилось. Позднее эта авантюра закончилась печально: отдел Тугого при очередной реорганизации НИИВТ был расформирован, но в 1984 году складывающаяся ситуация устраивала уже тем, что от меня отстали с требованиями о «разворачивании работ по отжигу».

Март миновал. Все блоки и детали сборок были подготовлены к испытаниям, но признаков того, что в ЦНИИХМ создается новая лаборатория не наблюдалось. По сведениям Соловьева, одним из тех, кто тормозил ее создание, был Бипринц: он стремился сначала защитить докторскую диссертацию, а уж потом — организовать свой отдел, с новой лабораторией. Ждать завершения этой двухступенчатой комбинации, благоприятный исход которой отнюдь не гарантировался, было неразумно и Соловьев еще раз переговорил с кем-то из начальства. Последовал истерический звонок от Бипринца, возмущенного вмешательством, но, в конце июня директор ЦНИИХМ подписал приказ об организации новой лаборатории боеприпасов специального назначения.

Она входила в отдел, руководимый кандидатом наук Клювикером. Клювикер подчинялся заместителю директора В. Морозову, в направлении которого изучали химию взрывчатых веществ и ракетных топлив, но в 80-е годы стали развиваться и физические исследования. Боеприпасы же относились к ведению другого заместителя директора — Шамшева. Соловьев заверил, что Морозов является не менее влиятельной фигурой в дирекции и в министерстве машиностроения.

Чтобы перейти на новую работу, надо было проделать много формальностей: заново пройти проверку на допуск к секретным сведениям, сняться с партийного учета (иногда парторганизация возражала против увольнения и коммунисту пренебрегшему ее мнением грозил строгий выговор). Претензий ко мне быть не могло: сам того не желая, Тугой устранил здесь все возможные зацепки, потому что научным руководителем всех тем он назначил себя.

В качестве начальника лаборатории я переступил порог ЦНИИХМ в конце октября 1984 года. За мной последовали другие сотрудники, с которыми я работал в НИИВТ. У Тугого не было законных оснований препятствовать уходу большинства из них, за исключением одного выпускника МИФИ, не доработавшего четырех месяцев до окончания трехлетнего срока (каждый выпускник учебного института принудительно направлялся на одно из предприятий, администрация которого имела право отказывать ему в перемене места работы в течении трех лет). Тугой упрямо не соглашался с увольнением, последовала серия скандалов, в ходе которых выпускник был доведен до плохого поступка. Он заявил Тугому: от приятелей ему известно, что результаты, предъявленные комиссии, принимавшей установку ионного травления, были заимствованы из отчетов другого отдела. В общем-то, такой способ не был уж очень оригинальным: за несколько лет до описываемых событии вражеские радиоголоса, в неизбывной звериной злобе исходили гнусными издевками над советским фехтовальщиком-олимпийцем. Тот вмонтировал в рукоятку своей рапиры кнопочный переключатель, позволявший замыкать электрический контур, элементом которого была рапира и формировать тем самым поступающий на судейскии пульт сигнал об «уколе» (нормальным образом такой сигнал формируется при контакте рапиры с токопроводящей сеткой на жилете соперника) «Левша» был «схвачен» дотошными судьями. Может, размышления об олимпийских аналогиях привели Тугого к решению позволить в целом здоровому организму отдела исторгнуть отщепенца. После пары дней запугиваний и угроз быть исключенным из комсомола, молодой специалист был благополучно уволен.

Примечания:

4

Должен признаться, что не люблю поэзию, сам никогда ею не грешил, но, с другой стороны, иногда четверостишие передает идиотизм эпохи столь точно, что его не заменит десяток вырезок с выступлениями государственных и общественных деятелей. К сожалению, данные о многих авторах цитируемых стишков у меня не сохранились, за что приношу искренние извинения

5

Метод доказательств в математике. Сущность его поясняет аналогия. Допустим, выкована цепь. Первое ее звено проверили, испытав его нагрузкой. Потом, при выковывании каждого последующего звена испытывали той же нагрузкой его, в соединении с предыдущим. Выполнение этих условий (надежность как первого звена, так и соединения каждого из последующих звеньев с предыдущим) является необходимым и достаточным для того, чтобы быть уверенным в прочности всей цепи. Этот метод иногда называют методом полной индукции. Неполная индукция — доказательство прочности ограниченного числа звеньев

6

Вспомним два школьных опыта: демонстрацию электрических колебаний в контуре, включающем конденсатор и катушку индуктивности, а также — демонстрацию увеличения индуктивности катушки при помещении внутрь ее железного сердечника. Если вместо катушки взять рамку с несколькими витками провода, «рассеяв» тем самым создаваемое при протекании тока магнитное поле, то появление даже не внутри рамки, а близко от нее металлического предмета изменит конфигурацию поля, а значит и индуктивность рамки. Включенные в колебательный контур наушники дают возможность саперу, по изменению тона «писка» в них, обнаружить изменение частоты колебаний в контуре, вызванное наличием металлического предмета вблизи рамки

45

Принято следующее деление сценариев, по которым происходят соударения микрочастиц: — упругие, при которых меняются скорости, но не меняются внутренние состояния частиц, например — энергетические уровни; — квазиупругие, при которых меняются и скорости и внутренние состояния; — неупругие, в ходе которых образуются новые частицы

46

Поскольку речь шла о перезарядке ионов газа с высоким потенциалом ионизации на нейтралах с низким потенциалом, энергия выделялась в виде излучения

47

В. Нернст — германский физик, один из основоположников термодинамики

48

Электрические характеристики плазменного тела (плазмоида) зависят от способа его образования, но чаще всего (как и в случае ионизации ударной волной) плазмоид в целом электронейтрален — в нем поровну носителей зарядов разных знаков. Каждый из носителей, понятно, создает локальное поле, но, так как движутся частицы хаотически, в целом эти поля взаимно компенсируются. Но, как только внешнее поле придает движению носителей упорядоченный характер, из-за разделения зарядов возникает электрическое поле, напряженность которого направлена навстречу внешнему. Если плотность пространственного заряда высока, его поле «обнуляет» внешнее поле уже вблизи границы плазмоида

49

Стеклянные сферы использовались для модельных опытов, например для исследования обтекания преграды сферической расходящейся ударной волной. Их наддували воздухом до давления в 1–2 МПа (10–20 атм.), а затем разрушали, например ударом по впаянной в сферу металлической трубке, через которую производился наддув. Воздух, выходивший из мгновенно раскалывавшейся на мелкие осколки сферы, формировал волну идеальной формы (рис. 4.15). Для тех же целей служили инициируемые строго в центре небольшие заряды взрывчатого вещества, о которых речь пойдет далее

50

Аллюзия — стилистическая фигура, заключающаяся в соотнесении описываемого или происходящего в действительности с устойчивым понятием или словосочетанием литературного, исторического, мифологического порядка

51

Нирвана — в буддизме — состояние блаженства

52

На ванты, скоты! (нем.) Ванты — снасти парусного такелажа

53

Конечно, «закрутка» была не полной. Траектории лишь искривлялись, пока длился свободный пробег частиц между столкновениями. Движение частиц в магнитном поле не сопровождается возрастанием их кинетической энергии

54

Чем «сильнее» поле, тем меньше радиусы траекторий «закручиваемых» частиц, а длины излучаемых волн близки к значениям этих радиусов

55

От греческого «остракон» — черепок. В древней Греции изгнание граждан, опасных для государства, происходило после тайного голосования, в ходе которого имя кандидата на изгнание писалось на черепках

56

Имплозивный — движимый имплозией, то есть — «взрывом, направленным внутрь». Считается, что термин введен в обращение американскими учеными, занимавшимися разработкой ядерного оружия, но автору удалось обнаружить его в книге А. Штеттбахера, изданной еще в 1936 г. Там этот термин описывает схлопывание газов в область разрежения (пример такого процесса — лопнувший кинескоп телевизора)

57

Скачок проводимости в некоторых ударно-сжатых веществах может и не быть связан с повышением их температуры

58

Правда, в энергию такого импульса преобразуется далеко не вся энергия воздействующего излучения; пренебрежение этим фактом было причиной многочисленных неверных оценок на ранних этапах развития электромагнитного оружия

59

Вспомним, что несколькими абзацами выше написано про скорость детонации. Понятно, что связки не должно быть слишком много — иначе детонация может и затухнуть

60

Крымская война 1854–1856 гг. была вызвана попытками России отобрать у переживавшей не лучшие времена Турции («больного человека Европы», как её тогда называли) контроль над Черноморскими проливами. Поводом для начала войны послужил инцидент в Вифлееме (тогда — турецком), где были убиты несколько православных монахов. Русский флот быстро уничтожил турецкий, но превращение России в Средиземноморскую державу не устраивало Англию и Францию, которые выступили на стороне Турции. В этой проигранной Россией войне были и яркие эпизоды, такие, как оборона Севастополя, в которой принимал участие молодой артиллерийский офицер Лев Толстой

61

НИИВТ был подведомствен министерству электронной промышленности

62

В легкогазовой пушке пороховые газы не воздействуют непосредственно на метаемое тело, а толкают перед собой слой более легкого газа (водорода или гелия), в котором скорость молекул выше, что дает возможность разогнать метаемое тело (правда, очень и очень легкое) до больших скоростей. В рельсотроне проводящее метаемое тело размещается между двумя параллельными рельсами и через этот контур пропускается большой ток (как правило, получаемый от МГД-генератора). Магнитное поле тока «выталкивает» пондерромоторной силой скользящий по рельсам и сохраняющий контакт с ними «снаряд»