Феномен блискавки

26.07.2016

Об’єкти Харківського інституту «Молнія» й досі вражають своєю унікальністю.

Електромагнітна зброя навіть сьогодні сприймається багатьма як рідкісне ноу-хау, що створене завдяки вивченню механізмів появи на дощовому небі блискавки. Властивості цього арсеналу стовідсотково розраховані саме на сучасний рівень електроніки. Тому той факт, що ідея відкриття першої лабораторії з вивчення «грозової» тематики виникла у Харкові ще в 30-х роках минулого століття, теж із розряду неймовірних.

Історичний шанс закласти фундамент майбутнього експериментального майданчика випав тоді ще зовсім молодому науковцю Саулу Фертику. Але, незважаючи на неординарну місію, він і після смерті залишався у списку «засекречених фізиків», ім’я яких знало лише вузьке коло фахівців. Широкий загал про вченого дізнався лише днями — напередодні 115-річчя «підкорювача грози» в НТУ «Харківський політехнічний інститут» відкрили його меморіальну дошку. Тоді й стало відомо, що головне дітище ювіляра — генератор штучних блискавок — і понині не втратив свого потенціалу. Більше того, гігантський «інструмент» дозволяє послідовникам новатора розробляти обладнання і зброю, що й понині здаються фантастичними.

«Машина штучних блискавок»

На базі Харківського «політеху» виникла не одна наукова школа міжнародного рівня. Саме тому цей інститут був внесений до світового реєстру унікальних дослідних центрів разом із не надто широким колом представників інших країн.

Сталося це насамперед завдяки тому факту, що на його базі у 1933 році почав створюватися нинішній науково-дослідний і проектно-конструкторський (НДПК) інститут «Молнія» (науковці вирішили і в офіційних документах зберегти назву без перекладу), про існування якого вперше стало відомо лише в 90-х роках.

До того часу цей гігантський центр із новітніми експериментальними установками як цивільного, так і військового призначення вдало «ховався» під «парасолькою» типового технічного ВНЗ.

Потреба в такому закладі виникла з суто господарських міркувань. У 30-х роках у СРСР почали будувати великі мережі електропередач, але ці серйозні об’єкти «програвали» війну такому природному явищу, як блискавка. Аби запобігти аваріям, харків’яни отримали завдання розробити систему захисту від цього лиха для першої в країні єдиної енергетичної системи «Донбасенерго».

Аби провести досліди, потрібні були істотно нові прилади. І оскільки співробітники наукового відділу високих напруг і лабораторії перенапруг, якими керували А. Потужний і Саул Фертик, ризикнули боротися з грозою безпосередньо на енергетичних об’єктах, вони створили перевізний генератор імпульсів. На той час це була найбільша у світі дослідна установка такого класу, що отримала неофіційну назву «машина штучних блискавок».

Згодом стало зрозуміло, що феномен усім знайомого природного явища можна розглядати також як електромагнітну зброю і водночас як систему захисту від пошкоджень арсенальної, авіаційної і космічної техніки. Так виникла і була успішно реалізована ідея будівництва під містом Балаклея гігантського стаціонарного генератора штучних блискавок.

Наразі це велика експериментальна база з дослідно-випробувальним полігоном, аналоги якої мають лише кілька країн світу. В роки незалежності науковий об’єкт був визнаний національним надбанням України.

Єдиний науковий простір

Харківські фізики в період інтенсивного розвитку ядерних проектів працювали в глибокій кооперації, тому в історію ввійшло чимало цікавих оповідок про їхні спільні і, без перебільшення, доленосні відкриття. Скажімо, в 80-х роках лабораторія Саула Фертика отримала фантастичне для того часу завдання — розробити методи захисту електронного обладнання від ушкоджень електромагнітним імпульсом, що виникає при вибуху атомної бомби.

Кілька місяців поспіль вчені намагалися створити установку, яка б відтворювала необхідний імпульс для того, щоб потім винайти своєрідну систему оборони. Довелося йти тривалим дослідним шляхом, інтуїтивно підбираючи окремі елементи схем, але досягти необхідного результату не вдавалося.

Замовники відверто нервували, що вказувало на можливе падіння престижу лабораторії.

І тоді один iз колег порадив Саулу Фертику звернутися по допомогу до завідуючого кафедрою промислової електроніки Віктору Долбні, який на той час займався питаннями топологічного синтезу електричних ланцюгів. Той дав згоду. Але для того, щоб отримати вихідні дані для дослідження, потрібно було мати допуск до секретної розробки. Оформлення перепуски займало цілий місяць.

За цей час Долбня підготував чотири варіанти можливих схем генератора потрібного імпульсу, тому лишилося тільки вставити засекречений числовий код.

Ця та багато інших розробок посприяли тому, що НДПКІ став єдиним у СРСР центром із проведення випробувань на здатність об’єктів промислового і господарського призначення витримати удари блискавок. На полігоні також перевіряли на «грозову» міцність усю космічну, авіаційну і військову техніку. Скажімо, унікальну систему управління хартронівською ракетою SS-18, що отримала грізну назву «Сатана», тестували саме під Балаклеєю.

Причому дозвіл на її експлуатацію дали з другої спроби. Подібна історія трапилася і з літаком Ан-158. У ході випробувань в антену лайнера вдарила штучна блискавка потужністю 200 кА, зруйнувавши її вщент. Київські авіабудівники виправили помилку, тому наступні удари виявилися «безсилими».

До речі, на полігоні також випробовували апаратуру вітчизняних лайнерів Ан-170 і Ан-140. А в 2007 році інститут підписав контракт з американським «Боїнгом» на проведення досліджень у галузі захисту від блискавки авіаконструкцій, що виготовлені з полімерних композитних матеріалів.

Паралельно з випробуванням техніки на міць у НДПКІ велися дослідження з примусового ініціювання блискавки за допомогою активних приймачів. Тобто електронних приладів для відведення розрядів за рахунок іонізації навколишнього повітряного простору. Взагалі вчені працювали у три зміни, тому тут було зведено всю необхідну для роботи, проживання і відпочинку інфраструктуру.

Удар, як у блискавки

Убивчі властивості грози науковці вже встигли не тільки вивчити, а й застосувати на практиці, створивши не одну серію так званої електромагнітної зброї. Вона буває двох типів. Ту, де штучно створено магнітне поле, використовують для надання початкової швидкості снаряда. А також арсеналу, призначеного для паралічу роботи електронного обладнання, систем зв’язку та управління.

Вже «на підході» й електромагнітні бомби, здатні виводити з ладу комплексні інформаційні системи противника. Простіші аналоги мікрохвильових гармат використовуються американцями на БМП і зараз. Такі установки, що отримали назву «Шериф», здатні направляти у ціль концентровану електромагнітну хвилю у вигляді вузького променя на досить велику відстань. У людини, яка потрапляє у зону впливу утвореного поля, буквально «закипає» кров. Але як тільки вона відходить на безпечну відстань, усі симптоми безслідно зникають. Гармати такого класу стали відмінним засобом стримування супротивника без фізичних травм.

Про свої роботи з військової тематики в НДПКІ «Молнія» особливо не розповсюджуються. Але відомо, що в інституті вже розробили проект закону про електромагнітну безпеку України, а заодно зразки обладнання для центрів боротьби з тероризмом. Останні, на думку фахівців, наразі не мають аналогів у світі.

Ще незадовго до АТО в інституті продемонстрували чиновникам дію розряду штучної блискавки на БТР і обшивку літака, а також підрив у такий же спосіб металевого дроту і розряд статичного електроструму на зразок системи залпового вогню. Тоді, звичайно, ніхто й гадки не мав, що вже через кілька років тема боротьби з тероризмом стане в Україні найактуальнішою.

З висоти ж теперішніх подій та мирна демонстрація прикладного потенціалу інституту сприймається як факт згаяних можливостей. Адже вірогідність нападу на країну, що оснастила армію новітньою електромагнітною зброєю, автоматично знижується в рази: наявність арсеналу, для створення якого використано феномен блискавки, зводить нанівець ефективність застосування техніки, де є електронні системи.

«Мирні» розробки НДПКІ «Молнія», — не менш актуальні, оскільки природа теперішніх блискавок стала набагато жорсткішою, ніж у часи Саула Фертика. Тільки на території східної України за останні два десятиліття грозова активність зросла на 30 відсотків.

Складна електромагнітна ситуація зберігається і в інших регіонах країни. Це пов’язано також із перенасиченістю джерелами індустріальних електромагнітних перешкод, які, у свою чергу, створюють несприятливі умови для функціонування електростанцій і подібних об’єктів. На часі також глибоке вивчення біологічних аспектів електромагнітної сумісності сучасної техніки.

Адже, наповнюючи свій життєвий простір дивовижними ноу-хау, ми не завжди розуміємо наслідки такого сусідства. Система безпеки сучасного світу — головне завдання інституту, що вивчає природні феномени.

Друкована версія