Эта статья была опубликована в 181-м номере журнала The Universe Space Tech. Ее автор — Ольга Исаева, кандидат исторических наук, историк науки и техники
В конце ноября исполнилось ровно 105 лет со дня рождения Бориса Евгеньевича Патона. По случаю этого события мы расскажем о вкладе выдающегося украинского ученого в космическую отрасль.
У истоков сваривания металлов
Особую роль в развитии технологий играет процесс соединения составных частей различных механизмов. Сварка справедливо считается наиболее распространенным инструментом современной инженерии, поэтому не удивляет повышенный интерес ученых к совершенствованию ее методик. Серьезная исследовательская работа в этой области была проведена нашими соотечественниками в Институте электросварки в Киеве. Своеобразным венцом труда ученых под непосредственным руководством Бориса Патона стало осуществление в 1969 году сварки в космосе.
Рекорды Патона
Борис Евгеньевич Патон отметился неоценимым вкладом в развитие мировой науки и техники, став автором более 1000 научных публикаций и сделав более 400 изобретений и открытий. Его научные интересы сосредотачивались вокруг поиска различных способов сварки. Имея без преувеличения космические амбиции, ученый довел сложные электросварочные процессы до полной роботизации. В свое время он снискал славу реформатора Украинской академии наук, акцентируя именно на фундаментальном пути научных изысканий в связи с глобальной индустриализацией. Борис Патон справедливо считается мировым рекордсменом: до 2017 года он установил три рекорда, став самым солидным по возрасту президентом Национальной академии наук в мире, занимавшим этот пост дольше всего. Кстати, день его рождения совпадает с датой основания академии — 27 ноября 1918 года.
Семейные легенды Патонов
Борис Патон происходил из славного дворянского рода, вероятно, голландцев, отличавшихся профессионализмом и добросовестной службой, имевших чины и награды. Еще при Петре I они были выдающимися инженерами, учеными, военными, общественными деятелями. В беседах с журналистами ученый не скрывал, что крестным его отца был великий князь Вячеслав Романов. Семейными традициями считались строгая дисциплина и всестороннее домашнее, а впоследствии — университетское образование. Все представители рода Патонов имели невероятную склонность к технике.
По поводу выбора научных интересов будущий исследователь не колебался, приняв их в наследство от отца — признанного авторитета мостостроения, ученого, изобретателя, основателя Института электросварки в Киеве. Годы становления молодого ученого приходятся на длительный период работы с Евгением Оскаровичем, что позволило продолжить и усовершенствовать начатую им научную отрасль. Таким образом, именно благодаря сотрудничеству Патонов Киев стал мировой столицей сварки.
«Черноморские волны» Патона
Так коллеги в шутку называли идеи ученого, приходившие ему в голову во время отдыха в Крыму. Смелое предложение академика создать технологию сварки в космосе родилось и тщательно обдумывалось именно там. Более того, считалось задачей, которая опередила время и не могла быть реализована из-за неприспособленности земных высокотемпературных технологий сварки к космическим условиям. А космос нуждался в универсальности. Заметим, что в то время Борис Патон уже был не новичком в космической инженерии — он участвовал в разработке техники еще при создании сверхтяжелых ракет Н-1, работая над сваркой баков, с которыми никогда бы не случались протечки.
Итак, для реализации амбициозного задания ученый создал отдел космических технологий, который впоследствии снискал славу сверхпрочного, буквально вечного, ибо каждый из работников проходил чрезвычайно сложный отбор в условиях интенсивного труда. Коллеги справедливо называли Патона «настоящим гением менеджмента», выдающимся руководителем в науке. По воспоминаниям сотрудников, он всегда поддерживал интересную идею и ценил качественно проделанную работу, что стало залогом здоровой творческой атмосферы в стабильном и годами слаженном коллективе.
Смелые задачи, которые ученый ставил перед командой, требовали трудолюбия, преданности делу, физической выносливости и психологической стойкости. Необходимость непосредственного участия в опытах заставила многих коллег пойти на весьма нетипичное для научного сотрудника повышение квалификации по программе «Космонавт-исследователь»: например, пройти парашютную подготовку или испытания на центрифуге и в барокамере. А самые физически выносливые имели серьезные намерения совершить космический полет и провести испытания созданного сварочного аппарата по предварительной договоренности с Сергеем Королевым. Однако этому не суждено было случиться, и в необходимые сроки для эксперимента был подготовлен космонавт.
На этапе разработки ученые под руководством Бориса Патона должны были решить основные проблемы осуществления безопасной сварки в условиях открытого космоса:
- громоздкость электрических высокотемпературных устройств;
- проблема разбрызгивания расплавленного металла во время сварки;
- вопрос бесперебойного функционирования механизмов в вакууме;
- труднопредсказуемое поведение металлов на молекулярном уровне при высоких температурах.
Было выбрано несколько современных способов сварки: электронно-лучевой, дуговой, плазменный, контактный, холодный. Они были надежными, безопасными, энергосберегающими, минимальными по объему, массе, и прогнозируемо сработали бы в космических реалиях.
Для решения проблем планировалось создание необходимых условий для испытаний построенного универсального сварочного стенда в искусственно созданной космической обстановке:
- испытания на прочность использованных электросхем;
- работа в вакууме в наземной барокамере;
- имитация условий нагрева солнечной энергией;
- проведение сварки учеными отдела собственноручно на борту самолета во время выполнения «кривой Кеплера» на высоте 6000 м, что обеспечивало условия невесомости продолжительностью до 30 секунд;
- разработка конструкции устройства для сварки согласно всем условиям, выдвигавшимся к бортовой аппаратуре (низкая масса, климатика, надежность).
Интересно, что даже промежуточные результаты совместных исследований Сергея Королева и Бориса Патона относительно внедрения технологий сварки в космических условиях не были засекречены и регулярно докладывались на международных конференциях, вызывая чрезвычайный интерес мирового научного сообщества.
Вулканический полет
В итоге в конце 1968 года была завершена шестилетняя подготовительная работа к беспрецедентной операции сварки в космосе под названием «Вулкан». Впоследствии, в октябре 1969-го, ее удалось осуществить во время полета космического корабля «Союз-6». Не обошлось и без приключений. По воспоминаниям Валерия Кубасова, электронный луч «Вулкана» неожиданно разрезал сварочный прибор и добрался до корпуса самого корабля, оставив оплавленный след. Космонавты доложили о чрезвычайном происшествии и вынуждены были завершить миссию, соблюдая повышенные требования безопасности. Однако эксперимент все же посчитали удачным. Ученые института определили, что в космических условиях наиболее перспективной будет технология сварки с помощью электронно-лучевого нагрева. Большинство систем и механизмов установки «Вулкан» сработало безотказно, что свидетельствовало о правильности всех проектных решений команды Бориса Патона.
Впоследствии исследование сварки в космосе стало масштабной программой в области космических технологий, материаловедения и астрофизики, взятой на вооружение ведущими космическими державами — США, Канадой, Японией и другими.
С космических высот — к микрохирургии
В довольно почтенном возрасте Борис Патон продолжал генерировать научные идеи, со временем воплотившиеся в жизнь. Именно по инициативе ученого в 1993 году начались эксперименты по применению уникальной технологии электросварки живых тканей, которая впоследствии успешно использовалась в хирургии, не нуждаясь в шовных материалах и позволяя значительно сократить время оперативного вмешательства, потерю крови пациента, а также длительность заживления раны. Сейчас метод электросварки живых тканей результативно исследуется на подлодках и в условиях космической невесомости. Кстати, толчком к созданию новой медицинской технологии стала травма Бориса Евгеньевича, полученная им во время занятий любимым водным спортом.
Космические предвидения Патона
Уже на пороге ХХІ века Борис Патон обратился к размышлениям о будущем человечества и дальнейшей судьбе науки и техники. Он предполагал стремительное развитие исследований эволюции жизни на планете, изучение космоса, космических биотехнологий, освоение новых видов энергии и добычу внеземных ресурсов. По мнению ученого, научно-технический прогресс поможет обеспечить заселение ближайших планет, при этом будут принципиально изменены условия и методы труда самого человека.
Борис Патон с восторгом говорил о сверхинтересных задачах, которые предстанут перед будущими инженерами. Предсказывал и изменения в Украине после пандемии COVID-19, указывая на то, что этот опыт позволит украинцам понять и реально оценить как мировые угрозы, так и собственные возможности трансформации мира, осмыслить свои преимущества, чтобы найти кратчайший путь к прогрессу, научиться рациональному использованию щедрых природных ресурсов и человеческого потенциала.
Только самые интересные новости и факты в нашем Telegram-канале!
Присоединяйтесь: https://t.me/ustmagazine
