Бродянский В.М. От твердой воды до жидкого гелия (история холода)

Глава восьмая. КРИОГЕННАЯ ТЕХНИКА ХХ В.

Все, что позволяет теория, может быть осуществимо.
Ж. Клод

8.1. "КИСЛОРОДНЫЕ ДЕЛА"

Еще до начала вызвавших международную сенсацию работ по жидкому гелию П. Л. Капица задумал взяться и за работу в совсем другой и новой для него области низкотемпературной техники - получение кислорода из воздуха.

Это направление принципиально отличалось от гелиевого не только тем, что относилось к области менее низких температур. Более существенное отличие состояло в том, что задачи здесь входили в сферу уже не экспериментально-физического исследования, а скорее инженерного творчества. Кроме этого, здесь перед Капицей была не "едва тронутая целина", а относительно давно существующая, развитая область техники, в которой поработали такие первоклассные исследователи и инженеры, как К. Линде, Ж. Клод и др.

К началу 40-х годов мировая техника низкотемпературного разделения воздуха достигла уровня, позволяющего серийно выпускать установки, производящие газообразный кислород до 3600 м3/ч (или азот 7000-8000 м3/ч), а также жидкостные установки, дававшие жидкие кислород или азот до 500 кг/ч. Была отработана до промышленного уровня и технология получения из воздуха инертных газов - аргона, криптона, ксенона и неона.

Постепенно расширялась и сфера применения продуктов разделения воздуха. Кислород использовался для так называемых автогенных работ (резки и газовой сварки металлов), в медицине, для обеспечения дыхания при высотных полетах. Азот шел на синтез аммиака и последующее получение азотной кислоты и минеральных удобрений, инертные газы - для заполнения электроламп накаливания и газосветных трубок.

Таким образом, в области воздухоразделительной техники все росло, развивалось и распространялось.

Это благополучие ничуть не смутило Капицу. Он с величайшим уважением относился как к Линде, так и Клоду и не раз подтверждал это в своих статьях и переписке. Однако он считал, что созданная ими техника при всех ее достоинствах далеко не совершенна и уже не удовлетворяет потребностям общества середины ХХ в. Особенно скептически он оценивал достижения наших ведущих отечественных деятелей того времени в области разделения воздуха и получения жидких кислорода и азота. Он считал (не без основания), что они просто плетутся в хвосте и лишь перенимают заграничную (в основном немецкую) технику.

К этому времени в области воздухоразделительной техники сложилась ситуация, характерная для сатурационной ветви s-кривой. Развитие в отрасли замедлилось, и качественные характеристики систем разделения воздуха практически длительное время оставались примерно на одном и том же уровне. Вместе с тем подошло время для выхода на новую ступень развития; условия для этого уже были подготовлены со стороны как потребностей общества, так и накопления необходимого для качественного скачка научно-технического задела. Несмотря на всю эрудицию, у ведущих деятелей этой области не хватало интуиции, чтобы все это почувствовать; Капица не отягощенный грузом устоявшихся представлений, понял ситуацию во всем ее объеме.

Прежде всего немного о первом условии - общественной потребности. Известно, что любое изобретение, каким бы хорошим и даже гениальным оно не было, безжалостно отвергается обществом, если потребность в нем еще не назрела. Примеров тому бесчисленное множество: достаточно вспомнить изобретения Леонардо да Винчи и многих других гениев, опередивших свое время. И напротив, если соответствующая потребность возникла, новая техника относительно быстро идет в ход. (Это, разумеется, не исключает борьбы и более чем достаточного набора трудностей.)

С производством кислорода дело обстояло именно так. Кислород - как газообразный, так и жидкий, становился все более нужным и во все больших количествах. Спрос на него начинала предъявлять черная металлургия (дутье, обогащенное кислородом, в доменном и сталеплавильном производствах). Появлялись при этом и новые процессы, вызывавшие поначалу шок у ведущих металлургов, - например, дутье технически чистым неразбавленным кислородом прямо в расплавленный чугун в сталеплавильных конвертерах. Раньше это считалось просто немыслимым - должен был неизбежно последовать взрыв! Кислород позволял интенсифицировать процессы и в цветной металлургии, химической промышленности, газификации топлив, производстве цемента и т.п. Дошло до того, что даже у такого "специалиста" в области техники, как Л. М. Каганович, в докладе на XVIII съезде ВКП(б) был вставлен целый раздел "О применении кислородного дутья в доменном производстве" (Тут не обошлось, по-видимому, без влияния П. Л. Капицы, пытавшегося, (за редким исключением без особого успеха) в своих письмах Сталину, Молотову и Кагановичу [10, 11] объяснить, что такое научно-технический прогресс и как ему способствовать).

На горизонте уже вставала в качестве серьезного потребителя жидкого кислорода ракетная техника; она прошла к этому времени длительный путь - от идеи жидкостного реактивного двигателя (К. Э. Циолковский, Россия, 1903 г.) и первой жидкостной ракеты (Р. Годдард, США, 1926 г.) до разработок ГИРД (Ф. А. Цандер, В. П. Глушко, С. П. Королев, СССР, и Г. Оберт, В. фон Браун, Германия). Уже вовсю развернулись работы по созданию баллистических ракет V1 и V2, которыми немцы вскоре начали обстреливать Англию через Ла-Манш.

Следующая страница: Низкотемпературные регенераторы и турбодетандеры