Александр Лосев

| Атомный эксперт

За более чем столетнюю историю официальной российской атомной программы ученые не раз сталкивались с нехваткой финансирования, санкциями и другими ограничениями. По мнению гендиректора АО «УК „Спутник — Управление Капиталом»» Александра Лосева, из истории следует извлечь как минимум один важный урок.

Попытки оспорить приоритет России в той или иной области науки или техники предпринимаются не одно столетие. Досадный факт: в России и на Западе разные мнения об авторстве величайших изобретений конца XIX — начала XX века. (Впрочем, западный мир несправедлив не только к нашим ученым и естествоиспытателям: каждый образованный гражданин Франции знает, например, что создание теории относительности — это заслуга выдающегося французского математика и физика Анри Пуанкаре, а вовсе не Альберта Эйнштейна.)

Все дело в том, что начиная с эпохи Просвещения обмен научными идеями и передовыми знаниями шел намного быстрее, чем претворялись в жизнь технические новинки; ученые стремились распространять и популяризировать свои догадки и теории, образование в развитых государствах было вполне качественным; именно поэтому многие открытия делались практически одновременно в различных странах, университетах и лабораториях. Наука по природе своей интернациональна, и это нередко приводило к спорам о пальме первенства в открытиях и изобретениях.

Но вот что неоспоримо: Россия, точнее Российская империя, стала первой страной в мире, где более ста лет назад начались не только теоретические, но и прикладные исследования в области использования энергии атомного ядра, в том числе и для военных целей. Официально, на государственном уровне старт ядерной программе в нашей стране был дан в 1911 году, а научные исследования радиации в ряде российских университетов и академий начались на несколько лет раньше.

Был этот мир глубокой тьмой окутан.
Да будет свет! И вот явился Ньютон.
Но сатана недолго ждал реванша.
Пришел Эйнштейн — и стало все как раньше.

Самуил Маршак

Начало новой эпохи
Начало ХХ века — эпоха модернизма и технического прогресса. Российская империя входит в пятерку крупнейших государств мира по объему ВВП, в ней быстрыми темпами идут индустриализация и экономический рост.

Научные открытия и достижения инженерной мысли: электричество, переработка нефти, автомобили, аэропланы, новые технологии производства и средства связи — все это меняет мир с калейдоскопической быстротой. В первые десятилетия ХХ века в России наблюдался расцвет философской мысли, науки, искусства — этот поразительный культурный феномен получил название Серебряного века.

На рубеже ХIХ — ХХ веков научное сообщество переживало острейший кризис классической физики. Картина мира, построенная на законах Ньютона и понятии эфира — сплошной всепроникающей среды, обрушилась с появлением теории электромагнитных полей; классическая механика казалась несовместимой с электродинамикой Максвелла. Возникла необходимость объяснить, как и чем переносятся электромагнитные волны, дать атомистическое представление процессов электродинамики, создать новую теорию атома, описать движение и энергию электронов.

Открытие Вильгельмом Рентгеном Х-лучей (излучения электронов в катодных трубках) в ноябре 1895 года, а также предположение Анри Пуанкаре о том, что определенные химические вещества и минералы могут самопроизвольно испускать эти лучи, спустя несколько месяцев позволило Антуану Беккерелю обнаружить радиоактивность солей урана. Это явление указывало на возможную взаимосвязь электромагнитного излучения и строения атома.

И хотя результаты подобных исследований поначалу не вызвали особого интереса у академической науки (авторитет Ньютона и теория эфира не оспаривались), в 1895–1896 годах были заложены первые камни в фундамент новой физики.

Тем временем в поэзии

Русское общество той эпохи проявляло живой интерес к новинкам науки и техники. Константин Бальмонт в 1895 году опубликовал стихотворение «Горящий атом, я лечу». Поэт Велимир Хлебников в то же время писал: «Могучий и громадный, далек астральный лад. Ты ищешь объясненья — познай атомосклад». А Николай Гумилев отмечает: «Мы не решились бы заставить атом поклоняться Богу, если бы это не было в его природе. Но, ощущая себя явлениями среди явлений, мы становимся причастны мировому ритму, принимаем все воздействия на нас и в свою очередь воздействуем сами».

Эстафету изысканий в области теории атома подхватили французские ученые Пьер Кюри и его жена Мария Склодовская-Кюри (кстати, уроженка Российской империи). Обнаружение ими в 1898 году явления радиации солей тория, радия и полония, а также открытие Эрнестом Резерфордом альфа- и бета-лучей перевернули представления о физике вещества.

Дальнейшие исследования электромагнитных излучений и описание явления распада элементов привели к формированию планетарной гипотезы атомного ядра (Э. Резерфорд), которую Хендрик Лоренц дополнил электронной теорией, а Нильс Бор — постулатами о квантовых состояниях.

Математические модели А. Пуанкаре и Х. Лоренца послужили основой для создания релятивистской теории и принципа относительности. Физика получила мощный импульс для развития, а перед человечеством открылись новые горизонты познания, хотя теория относительности так и не устранила внутренних противоречий классической электродинамики.

Российские ученые не остались в стороне от новых мировых тенденций в физической науке. Еще в 1874 году Дмитрий Иванович Менделеев первым определил атомный вес урана — 238 г/моль — и поместил этот элемент в самом конце своей знаменитой таблицы.

В восьмом издании «Основ химии» (1905) Менделеев напишет: «Наивысшая из известных концентрация массы вещества в неделимую массу атома, существующая в уране, уже a priori должна влечь за собою выдающиеся особенности. Убежденный в том, что исследование урана, начиная с его природных источников, поведет еще ко многим новым открытиям, я смело рекомендую тем, кто ищет предметов для новых исследований, особенно тщательно заниматься урановыми соединениями».

В 1896 году в санкт-петербургской Военно-медицинской академии были воспроизведены опыты Беккереля с минералами урановой группы, а затем в Московском (1903), Санкт-Петербургском и Томском (1904) университетах начались исследования радиоактивности и ионизирующего излучения.

Тогда, более ста лет назад, основными проблемами российских физиков стали отсутствие необходимых приборов и средств измерения, недостаточное финансирование, а также острая нехватка самих радиоактивных элементов и их крайняя дороговизна. В конце ХIХ века один грамм радия по стоимости был сопоставим с 750 кг золота, что в пересчете на сегодняшние цены (по биржевым котировкам золота и доллара) составляет около 2 млрд рублей.

Через десятилетие эта цена снизилась в два-три раза, но необходимый для исследований и медицинских экспериментов радий еще долго оставался баснословно дорогим и миллиграммами доставлялся из-за границы, в основном из Австро-Венгрии. России были необходимы собственные источники радиоактивных минералов.

Первые открытия
Российская империя, охваченная новой волной технического и духовного развития, активно несла свет цивилизации (во всех смыслах) своим окраинам. Строились железнодорожные магистрали и телеграфные линии, связывавшие страну воедино.

Тысячи рабочих, фабрикантов, военных, чиновников, ученых, инженеров строили дороги, основывали города, создавали производства, исследовали малодоступные края. Первое месторождение радиоактивных минералов на территории Российской империи было открыто как раз благодаря тому, что в Ферганской долине в конце 1890-х годов шло строительство Среднеазиатской железной дороги и вдоль трассы проводились геологические изыскания.

В Южной Киргизии, на перевале Тюя-Муюн (Верблюжий горб) на склоне Алайского хребта, были обнаружены залежи медных руд, а среди образцов горных пород, отправленных в 1899 году для изучения в металлургическую лабораторию санкт-петербургского Технологического института, оказался медный уранит.

В 1907 году началась промышленная эксплуатация первого российского уранового рудника Тюя-Муюн, а уже в следующем, 1908 году в Санкт-Петербурге заработал экспериментальный завод по переработке урановых и ванадиевых руд, доставляемых из этого среднеазиатского месторождения по железной дороге.

Таким образом, российская урановая промышленность появилась в далеком (и во многом знаковом) 1908 году, который был отмечен падением Тунгусского метеорита на территорию Восточной Сибири, вручением Нобелевской премии по химии Э. Резерфорду «За проведенные исследования в области распада элементов в химии радиоактивных веществ», началом «Русских сезонов» Дягилева в Париже и запуском в серию «Форда T» — первого автомобиля конвейерной сборки, предназначенного для массового потребителя.

В том же году профессор Московского университета Владимир Иванович Вернадский, избранный академиком Императорской академии наук и членом Государственного совета Российской империи, отправляется во Францию и Великобританию, где обменивается опытом с европейскими учеными. В августе 1908 года на съезде Британской ассоциации наук в Дублине В. Вернадский совместно с ирландским геологом Джоном Джоли приходят к мысли о создании нового научного направления — «радиогеологии».

Осенью того же года, вернувшись в Россию, академик Вернадский выступает с докладом в физико-математическом отделении Академии наук, обосновывая важность изучения радиоактивности, в том числе для прикладных исследований, а также поиска новых технических возможностей и областей применения радиоактивных элементов.

В следующем, 1909 году В. Вернадский посещает месторождение урановых руд Тюя-Муюн и начинает готовить Радиевую экспедицию Российской Императорской академии наук. Тогда же для системного исследования явления радиоактивности создается Радиевая комиссия, и Вернадский становится ее председателем. Таким образом, именно ему суждено было стать российским основоположником науки о радиоактивных элементах.

«Теперь, когда человечество вступает в новый век лучистой — атомной энергии, мы, а не другие должны знать, должны выяснить, что хранит в себе в этом отношении почва нашей родной страны. Ибо владение большими запасами радия даст владельцам его силу и власть, перед которыми может побледнеть то могущество, какое получают владельцы золота, земли и капитала», — писал академик Вернадский в 1910 году.

Об атоме в поэзии

В начале ХХ века в России не только ученые знали, что атом таит в себе новую энергию большой разрушительной мощности. Передовая теория ядерных реакций находила отражение и в поэзии Серебряного века.
«Мир рвался в опытах Кюри
Атомной, лопнувшею бомбой
На электронные струи
Невоплощенной гекатомбой»,
— напишет поэт Андрей Белый, физик по образованию, один из ведущих модернистов и символистов начала ХХ века. Он и станет автором понятия «атомная бомба», как когда-то другой поэт Серебряного века Велимир Хлебников ввел в русский язык слово «летчик».

Первые проблемы
Но исследования тормозятся из-за извечной проблемы — отсутствия финансирования. У Императорской академии наук в 1910 году не было материальной возможности поддержать работу Радиевой комиссии.

Лишь спустя год государство выделило Вернадскому 14 тыс. рублей на создание специальной лаборатории для исследования радиации. Тогда же в Государственную думу было внесено предложение о выделении 100 тыс. рублей на поиск месторождений радиоактивных минералов с обоснованием необходимости исследования таких минералов, а также перспектив использования радиоактивных элементов в медицине, в том числе для лечения раковых заболеваний, и в сельском хозяйстве.

В 1911 году в Санкт-Петербурге была наконец создана Радиевая лаборатория Академии наук, и атомная программа Российской империи стартовала официально. А с 1912 года начала постоянную работу Радиевая экспедиция.

Академик Вернадский уже тогда предвидел, что атомная энергия изменит условия жизни людей, как когда-то пар и электроэнергия: «Перед нами открылись источники энергии, перед которыми по силе и по значению бледнеют сила пара, сила электричества, сила взрывчатых химических веществ. <…> Перед нами открываются в явлениях радиоактивности новые источники атомной энергии, превосходящие в миллионы раз все источники энергии, какие только человеческое воображение способно представить».

Аргументируя в своих выступлениях и публикациях чрезвычайную важность исследований явления радиации и поиска урановых минералов, В. Вернадский писал: «… При распадении атома радиоактивного элемента выделяются огромные количества атомной энергии».

В век набиравшего силу электричества такие слова звучали как напутствие ученым и инженерам, призыв продолжать исследования. Гениальное предположение о том, что деление атомного ядра — это экзотермический процесс, сопровождающийся выделением большого количества энергии, было сделано великим русским ученым задолго до обнаружения нейтрона, создания циклотронов и ускорителей частиц и почти за три десятилетия до того, как Отто Ган и Фриц Штрассман открыли процесс деления ядер урана при поглощении нейтронов.

Поиски новой лучистой энергии и силы, заключенной в тяжелых элементах, стремление понять, что может дать человечеству бета- и гамма-излучение (те самые «электронные струи», о которых писал Андрей Белый), занимали умы многих русских ученых и инженеров начала ХХ века. Отсюда огромный интерес к изучению не только радиоактивности, но и общих свойств электромагнитных полей, и способов практического использования электромагнитного излучения.

Первооткрыватели

Об открытии урановой руды официально объявил профессор Иван Александрович Антипов в 1900 году на заседании Петербургского минералогического общества.
Позднее в материалах Академии наук будет официально отмечено, что в России честь первых работ по изучению радиоактивных минералов принадлежит именно профессору И. А. Антипову, а также профессору Томского университета П. П. Орлову и профессору Московского университета А. П. Соколову. Среди первых российских исследователей атома были также В. А. Бородовский и Л. С. Коловрат-Червинский, работавший в лаборатории Кюри.

В декабре 1907 года (года смерти Дмитрия Ивановича Менделеева) на первом Менделеевском съезде, организованном в его память Русским физико-химическим обществом, прозвучал доклад Василия Андреевича Бородовского «об энергии радия».
В апреле 1908 года приват-доцент В. Бородовский будет направлен в командировку за границу и станет первым русским ученым, изучающим радиацию в Кавендишской лаборатории Кембриджского университета, где тогда работали профессора Д. Томсон и Э. Резерфорд. Впоследствии тот же путь проделают несколько советских ученых, а Кавендишская лаборатория превратится в международный научный центр физических исследований.

Радиевая экспедиция Академии наук вела активный поиск радиоактивных минералов в Средней Азии, Забайкалье, на Урале и в Закавказье. Правительство Австро-Венгрии, установившее практически монополию на добычу радия, ввело в 1913 году запрет на вывоз радиоактивных материалов за пределы страны, а значит, вопрос поиска российского радия, актиния и тория накануне Первой мировой войны из чисто научного превратился в стратегический. Геологоразведочные работы продолжились в Сибири, на Северном Урале и в Архангельской губернии.

Но средств для геологических и лабораторных исследований по-прежнему не хватало, ассигнований, выделяемых государством, Академии наук было недостаточно для продолжения радиевой программы. Вместо запрашиваемых 46 тыс. рублей Академия наук смогла выделить Радиевой экспедиции лишь 16 тыс., из которых более трети были частными пожертвованиями.

Помогала лишь фантастическая способность В. Вернадского объединять ученых, инженеров и привлекать к проектам государственных деятелей, крупных российских предпринимателей. Пригодились и политические связи — Вернадский был членом ЦК Конституционно-демократической партии, представлявшей в Госдуме интересы крупной и средней буржуазии.

Банкир, текстильный магнат, известный московский меценат Павел Павлович Рябушинский согласился организовать у себя в особняке на Пречистенском бульваре собрание известных ученых и московских предпринимателей. Вечером 1 (14) ноября 1913 года состоялась знаменитая встреча, на которой П. П. Рябушинский попросил академика Вернадского, а также известного химика Н. А. Шилова и профессоров Я. В. Самойлова, В. Д. Соколова и В. А. Обручева (будущего автора «Плутонии» и «Земли Санникова») рассказать собравшимся представителям крупного московского бизнеса о перспективах использования радия в медицине и промышленности, а также о его сверхвысокой стоимости, которая может гарантировать рентабельность добычи.

Шилов прочитал небольшую лекцию и показал опыт с препаратами радия, академик Вернадский прочитал доклад «О радии и его возможных месторождениях в России», упомянув новые мощные источники атомной энергии.

«Энергетический» аргумент подействовал на предпринимателей эпохи начала массовой электрификации производств. Но тут же возник юридический вопрос о правах частных инвесторов и компаний на месторождения радия: существовал риск, что государство будет затягивать с разрешениями на разработку и, возможно, монополизирует право на освоение урановых рудников. К сожалению, такие опасения представителей бизнеса оказались не напрасны.

Академик Вернадский получил финансирование. На средства Рябушинского были организованы экспедиции в Среднюю Азию и Забайкалье, поиск месторождений продолжился. Императорская академия наук ходатайствовала в Государственной думе о решении юридических вопросов для работы с радием. Встречи предпринимателей и ученых в доме П. Рябушинского продолжились и в следующем году.

К началу 1914 года в России уже действовали четыре радиологические лаборатории. 25 января (7 февраля) 1914 года Совет министров Российской империи одобрил ассигнования на исследование месторождений и приобретение радия для научных и медицинских учреждений. Но уже 27 мая (9 июня) 1914 года в Думу вносится законопроект о «признании за государством исключительного права на добывание радия».

Интересный факт

Неудивительно, что в том же, знаковом для российской науки 1911 году, 9 (22) мая, в Санкт-Петербурге произошло еще одно чрезвычайно важное событие в области использования человечеством электромагнитных волн.

Российский инженер Борис Львович Розинг, подававший ранее заявку на изобретение «способа электрической передачи изображений на расстоянии», впервые в мире смог осуществить передачу и прием телевизионного сигнала и получил четкое изображение на приборе, который стал прототипом кинескопа телевизора.

Именно на заседании Русского технического общества, в момент публичной демонстрации работы электронно-лучевой трубки с экраном и действия электромагнитных полей, на планете Земля началась эра телевидения.

Первая мировая война
15 (28) июля 1914 года австро-венгерская тяжелая артиллерия начала обстрел Белграда, а регулярные части армии Австро-Венгрии пересекли сербскую границу. Россия вступилась за Сербию и объявила всеобщую мобилизацию. Началась Первая мировая война, в которой погибли более 10 млн солдат, примерно 12 млн мирных жителей, в основном европейских государств, и около 55 млн человек были ранены.

Мировая война затруднила фундаментальные исследования и взаимодействие ученых. Некоторые российские ученые призывали разорвать научные контакты с Германией и Австрией, преподаватели и студенты университетов записывались добровольцами в действующую армию. Отправился на фронт заниматься химической защитой войск и эвакуацией раненых и один из учеников и соратников Вернадского — Виталий Григорьевич Хлопин.

Ученые Императорской академии наук сосредоточились на решении задач, важных для армии, и переводе экономики на военные рельсы. Военный министр Владимир Александрович Сухомлинов активно способствовал внедрению в армии новых видов вооружений и техники. Ученые и инженеры, работавшие для нужд фронта и тыла, получили поддержку государства и крупного бизнеса.

Поиск урановых месторождений и прикладные исследования радия продолжились уже под контролем Военного министерства. Во время войны сотрудник Радиологической лаборатории Л. А. Чугаев опубликовал результаты своих исследований в работе «Радиоэлементы и их превращения». Был сделан еще один шаг к открытию ядерных реакций.

Участие в масштабной войне требует ресурсов и запасов стратегического сырья для производства вооружения и боеприпасов, в том числе и химического оружия. Под руководством академика Вернадского создается специальная Комиссия по изучению естественных производительных сил России, в задачи которой входят: поиск новых месторождений, организация прикладных научных исследований и производств.

В рамках этой комиссии образуется отдел энергетики, ставший впоследствии Энергетическим институтом АН СССР. Именно в этом отделе в 1916 году разрабатывается подробный план развития электроэнергетики России и масштабной электрификации ее экономики. Реализовации плана 1916 года помешали две революции и две войны: Первая мировая и гражданская. Он был полностью реализован уже в СССР и получил название ГОЭЛРО.

Невиданная по масштабам кровавая бойня Первой мировой заставила многих известных ученых задуматься о моральных аспектах своей деятельности и о том, что их открытия несут серьезную опасность для человечества.

Среди них был и В. Вернадский, который в год окончания гражданской войны написал: «Недалеко то время, когда человек получит в свои руки атомную энергию, такой источник силы, который даст ему возможность строить свою жизнь, как он захочет. … Сумеет ли человек воспользоваться этой силой, направить ее на добро, а не на самоуничтожение? Дорос ли он до умения использовать ту силу, которую неизбежно должна дать ему наука? <…> Ученые не должны закрывать глаза на возможные последствия их работы. <…> Они должны связать свою работу с лучшей организацией всего человечества».

Вагоны шли привычной линией,
Подрагивали и скрипели;
Молчали желтые и синие;
В зеленых плакали и пели.
Александр Блок

Заключение
Несмотря на красный террор и «культурную революцию», наука выжила, и атомный проект не умер. Каким-то чудом академику Абраму Федоровичу Иоффе и профессору Михаилу Исаевичу Немёнову удалось добиться в марте 1918 года подписания декрета о создании первого в мире Государственного рентгенологического и радиологического института, радиевый отдел которого возглавил ученый Л. С. Коловрат-Червинский.

Исследования продолжались и в Петроградском университете. В 1919 году профессор Дмитрий Сергеевич Рождественский отчитался о достигнутых результатах докладом «Спектральный анализ и строение атомов». Был сделан еще один шаг на пути создания квантовой теории света и модели атомного ядра.

В 1922 году по инициативе академика Вернадского на базе Радиохимической и Радиевой лабораторий Академии наук и радиевого отделения Рентгенологического института был создан Радиевый институт. Сейчас это старейшая организация, входящая в госкорпорацию «Росатом» — АО «Радиевый институт имени В. Г. Хлопина».

Возглавил институт сам Вернадский, а в 1939 году его сменил на этом посту его ученик академик АН СССР В. Хлопин.

В 1937 году в Радиевом институте группа И. В. Курчатова, Л. В. Мысовского и М. Г. Мещерякова запустила первый в Европе циклотрон, а в 1940 году сотрудниками института Г. Н. Флеровым и К. А. Петржаком было открыто явление спонтанного деления ядер урана.

К сожалению, из-за революции, гражданской войны, красного террора, репрессий и ограничений на заграничные контакты отечественная физическая наука потеряла два важных десятилетия. Руководство РККА — Троцкий, Ворошилов, Тухачевский, Егоров, Тимошенко и прочие, — в отличие от царского министра Сухомлинова, не оценили информацию о значении атомной энергии и отказались от предложения физиков-атомщиков начать разработку ядерного оружия. Академику Вернадскому также было очень сложно убедить Сталина и Молотова начать промышленную добычу урана.

Наша страна в течение многих лет после революции догоняла мир, вместо того чтобы стать первой державой, овладевшей энергией атома. Россия получила горький урок: идеология перманентной революции, некомпетентность власти и пренебрежение наукой вредят развитию государства и ставят под угрозу его безопасность.

Академик Вернадский совсем немного не дожил до воплощения своих идей в атомной энергетике, а также до создания (и боевого применения) ядерного оружия. Он скончался в Москве 6 января 1945 года, когда части 2-го и 3-го Украинских фронтов штурмом брали Будапешт, а войска 1-го Белорусского фронта готовились к освобождению Варшавы. Всего четыре месяца оставалось до Победы, меньше года — до запуска в Москве академиком И. Курчатовым первого в СССР ядерного реактора и четыре с половиной года — до триумфа советских физиков-ядерщиков и успешного испытания атомной бомбы РСД-1.

Золотой век российского атома начнется в середине 1940-х годов и будет продолжаться почти всю вторую половину ХХ века. Великие достижения и страшные трагедии той эпохи заставляют помнить о необходимости просвещения и нравственного развития общества, а также о том, как важно, чтобы и власти, и граждане страны понимали огромную ценность научных исследований и технического прогресса.