Ця стаття була опублікована в 181-му номері журнала The Universe Space Tech. Її авторка — Ольга Ісаєва, кандидатка історичних наук, історикиня науки й техніки
В кінці листопада виповнилося рівно 105 років з дня народження Бориса Євгеновича Патона. На честь цієї події ми розповідаємо про внесок видатного українського вченого в космічну галузь.
Біля джерел зварювання металів
Особливу роль у розвитку технологій відіграє процес поєднання складових частин різних механізмів. Зварювання справедливо вважається найрозповсюдженішим інструментом сучасної інженерії, тому не дивує підвищений інтерес учених до вдосконалення його методик. Значна дослідницька робота у цій галузі була проведена нашими співвітчизниками в Інституті електрозварювання у Києві. Своєрідним вінцем праці вчених під безпосереднім керівництвом Бориса Патона стало здійснення у 1969 році зварювання в космосі.
Рекорди Патона
Борис Євгенович Патон відзначився неоціненним внеском у розвиток світової науки й техніки, ставши автором понад 1000 наукових публікацій і здійснивши більш ніж 400 винаходів і відкриттів. Його наукові інтереси зосереджувалися навколо пошуку різних методів зварювання. Маючи, без перебільшення, космічні амбіції, вчений довів складні електрозварювальні процеси до повної роботизації. Свого часу він отримав славу реформатора Української академії наук, акцентуючи саме на фундаментальному шляху наукових пошуків у зв’язку з глобальною індустріалізацією. Борис Патон справедливо вважається світовим рекордсменом — до 2017 року він установив три рекорди, ставши найповажнішим за віком президентом Національної академії наук у світі, який обіймав цю посаду найдовше. До речі, день його народження збігається з датою заснування академії — 27 листопада 1918 року.
Сімейні легенди Патонів
Борис Патон походить зі славетного дворянського роду, ймовірно, голландців, що відзначалися професіоналізмом і сумлінною службою, мали чини та визнання, ще за часів Петра І були видатними інженерами, науковцями, військовими, суспільними діячами. У бесідах із журналістами вчений не приховував, що хрещеним його батька був великий князь В’ячеслав Романов. Сімейними традиціями вважалися сувора дисципліна та всебічна домашня, а згодом — університетська освіта. Всі представники роду Патонів мали неймовірний потяг до техніки.
З вибором наукових зацікавлень майбутній дослідник не вагався, прийнявши їх у спадок від батька — визнаного авторитету мостобудування, вченого, винахідника, засновника Інституту електрозварювання в Києві. Роки становлення молодого науковця припадають на значний період роботи з Євгеном Оскаровичем, що дозволило продовжити й удосконалити започатковану ним наукову галузь. Отже, саме завдяки співпраці Патонів Київ став світовою столицею зварювання.
«Чорноморські хвилі» Патона
Так колеги жартома називали ідеї вченого, що спадали йому на думку під час відпочинку в Криму. Смілива пропозиція академіка створити технологію зварювання в космосі народилася й ретельно обмірковувалася саме там. Навіть більше, вважалася завданням, яке випередило час і не могло бути реалізоване через непристосованість земних високотемпературних технологій зварювання до космічних умов. А космос потребував універсальності. Зауважимо, що на той час Борис Патон уже був не новачком у космічній інженерії — він брав участь у розробці техніки ще за часів створення надважких ракет Н-1, працював над зварюванням баків, із якими ніколи б не траплялися протікання.
Отже, для реалізації амбітного завдання вчений створив відділ космічних технологій, який згодом набув слави надміцного, буквально вічного, бо кожен із працівників проходив надзвичайно важкий відбір в умовах інтенсивної праці. Колеги справедливо називали Патона «справжнім генієм менеджменту», видатним керівником у науці. За спогадами співробітників, він завжди підтримував цікаву ідею та цінував якісно виконану роботу, що стало запорукою здорової творчої атмосфери в стабільному та роками злагодженому колективі.
Сміливі завдання, які вчений ставив перед командою, вимагали працелюбності, відданості справі, фізичної витривалості та психологічної стійкості. Необхідність брати безпосередню участь у дослідах змусила багатьох колег піти на вкрай нетипове для науковця підвищення кваліфікації за програмою «Космонавт-дослідник»: наприклад, пройти парашутну підготовку чи випробування на центрифузі та у барокамері. А найвитриваліші фізично вчені мали серйозні наміри здійснити космічний політ і власноруч провести випробування створеного зварювального апарата за попередньою домовленістю з Сергієм Корольовим. Однак цьому не судилося статись, і в необхідні терміни для експерименту був підготовлений космонавт.
На етапі розробки вчені під керівництвом Бориса Патона мали вирішити основні проблеми щодо здійснення безпечного зварювання в умовах відкритого космосу:
- громіздкість електричних високотемпературних пристроїв;
- проблема розбризкування розплавленого металу під час зварювання;
- питання безперебійного функціонування механізмів у вакуумі;
- важкопередбачувана поведінка металів на молекулярному рівні за високих температур.
Було обрано кілька сучасних способів зварювання: електронно-променевий, дуговий, плазмовий, контактний, холодний. Вони були надійними, безпечними, енергоощадними, мінімальними за обсягом, масою, та прогнозовано спрацювали би в космічних реаліях.
Для вирішення проблем планувалося створення необхідних умов для випробування побудованого універсального зварювального стенда у штучно створеній космічній обстановці:
- іспити на міцність застосованих електросхем;
- робота у вакуумі в наземній барокамері;
- імітування умов нагрівання сонячною енергією;
- проведення зварювання вченими відділу власноруч на борту літака під час виконання «кривої Кеплера» на висоті 6000 м, що забезпечувало умови невагомості тривалістю до 30 секунд;
- розробка конструкції пристрою для зварювання згідно з усіма умовами, що висувалися до бортової апаратури (низька маса, кліматика, надійність).
Цікаво, що навіть проміжні результати спільних досліджень Сергія Корольова та Бориса Патона стосовно запровадження технологій зварювання в космічних умовах не були засекречені й навіть регулярно доповідалися на міжнародних конференціях, викликаючи надзвичайний інтерес світової наукової спільноти.
Вулканічний політ
Отже, наприкінці 1968 року було завершено шестирічну підготовчу роботу до безпрецедентної операції зварювання у космосі під назвою «Вулкан». Згодом, у жовтні 1969-го, її вдалося здійснити під час польоту космічного корабля «Союз-6». Не обійшлося й без пригод. За спогадами Валерія Кубасова, електронний промінь «Вулкана» несподівано розрізав зварювальний прилад і дістався корпусу самого корабля, залишивши оплавлений слід. Космонавти доповіли про надзвичайну подію та змушені були завершити місію, дотримуючись підвищених вимог безпеки. Однак експеримент усе ж визнали вдалим. Науковці інституту визначили, що в космічних умовах найперспективнішою буде технологія зварювання за допомогою саме електронно-променевого нагріву. Більшість систем і механізмів установки «Вулкан» спрацювала безвідмовно, що свідчило про правильність усіх проєктних рішень команди Бориса Патона.
Згодом дослідження зварювання в космосі стало масштабною програмою в галузі космічних технологій, матеріалознавства й астрофізики, яку взяли на озброєння провідні космічні країни — США, Канада, Японія та інші.
З космічних висот — до мікрохірургії
У досить поважному віці Борис Патон продовжував генерувати наукові ідеї, що з часом втілились у життя. Саме з ініціативи вченого 1993 року розпочались експерименти з застосування унікальної технології електрозварювання живих тканин, яка вже згодом успішно використовувалась у хірургії, не потребувала шовних матеріалів і дозволяла значно скоротити час оперативного втручання, втрату крові пацієнта, а також тривалість загоєння рани. Зараз метод електрозварювання живих тканин результативно досліджується на підводних човнах і в умовах космічної невагомості. До речі, поштовхом до створення нової медичної технології стала травма Бориса Євгеновича, яку він отримав під час занять улюбленим водним спортом.
Космічні передбачення Патона
Вже на порозі ХХІ століття Борис Патон вдавався до роздумів щодо майбутнього людства та подальшої долі науки й техніки. Він передбачав стрімкий розвиток досліджень еволюції життя на планеті, вивчення космосу, космічних біотехнологій, освоєння нових видів енергії й видобутку позаземних ресурсів. На думку вченого, науково-технічний прогрес допоможе забезпечити заселення найближчих планет, при цьому принципово зміняться умови й методи праці самої людини.
Борис Патон із захопленням говорив про надцікаві завдання, що постануть перед майбутніми інженерами. Пророкував і зміни в Україні після пандемії COVID-19, вказуючи на те, що цей досвід дозволить українцям зрозуміти й реально оцінити як світові загрози, так і власні можливості трансформації світу, осмислити свої переваги, щоб зрештою знайти найкоротший шлях до прогресу, навчитися раціональному використанню щедрих природних ресурсів і людського потенціалу.
Тільки найцікавіші новини та факти у нашому Telegram-каналі!
Долучайтеся: https://t.me/ustmagazine
