Семь элементов, которые изменили мир
Шрифт:
Советские инженеры тщательно рассмотрели возможности применения стали и алюминия, но превосходство титана оказалось очевидным. Отношение прочности металла к удельному весу имеет важнейшее значение при проектировании корпуса. Он должен быть легким, чтобы обеспечивать подводной лодке высокую плавучесть, и в то же время очень прочным, чтобы выдерживать огромное давление воды. Поскольку у титана это соотношение очень высоко, то советские титановые подводные лодки могли достигать невиданных ранее глубин. К тому же титан устойчив к коррозии: образующаяся на поверхности тонкая пленка двуокиси защищает корпус субмарины от воздействия морской воды. И, в отличие от железа, титан – немагнитный материал, что снижает вероятность обнаружения подводной лодки и срабатывания взрывателей магнитных мин.
Подобно тому как США дорого заплатили за создание титанового «Черного дрозда», СССР также заплатил немалую цену за создание титановых корпусов подводных лодок. Первая такая лодка проекта К-162 оказалась настолько дорогой, что многие подумали: дешевле было бы изготовить ее из золота. Неслучайно она получила название «золотая рыбка» [9].
В 1983 г. Советский Союз вновь использовал титан, на этот раз для строительства самой глубоководной в мире подводной лодки. Новое стодвадцатиметровое судно «Комсомолец» имело внутренний титановый корпус, что позволяло погружаться на глубину до одного километра. «Комсомолец» затонул в Норвежском море в апреле 1989 г., когда на нем лопнул воздуховод высокого давления, что вызвало пожар в одном из отсеков. В условиях высокой насыщенности воздуха кислородом огонь стал быстро распространяться по лодке. От огня, воды и удушья погибли 42 из 69 членов экипажа. Разрушенный титановый корпус с двумя ядерными реакторами и минимум двумя ядерными ракетами лежит теперь на дне моря, закрытый бетонным саркофагом, чтобы предотвратить попадание в воду плутония.
Американская разведка впервые начала получать данные о появлении советских титановых субмарин в конце 1960-х гг. Сделанные из космоса снимки корпуса подводной лодки, изготовленного на Адмиралтейском заводе в Ленинграде, ясно указывали на применение необычного металла, сильнее чем сталь отражающего свет, и не подверженного коррозии. Зимой 1969 г. морской офицер Уильям Грин, помощник военно-морского атташе США, посетив Ленинград, подобрал с земли кусочек металла, упавший с грузовика, вывозившего металлолом из ворот Адмиралтейского завода. Металл оказался титаном. Подтверждение было получено в середине 1970-х гг., когда при обследовании партии металлолома, отправленной в США из СССР, офицеры разведки обнаружили кусок титана с выбитым на нем числом 705. Это был серийный номер проекта советской подводной лодки, вызывавшей пристальный интерес американцев. Долгое время США не верили в достоверность полученной разведывательной информации. Титан считался слишком дорогим, а изготовление огромного корпуса подводной лодки представлялось неимоверно трудным.
По мере того как «холодная война» близилась к завершению, глубоководные титановые подводные лодки становились все менее нужными, как и сверхзвуковые титановые самолеты-разведчики. В начале 1990-х гг. после распада СССР военные расходы по обеим сторонам «железного занавеса» сократились; президент США Джордж Буш и премьер-министр Великобритании Маргарет Тэтчер назвали этот эффект «дивидендами мира».
От производства подводных лодок новейшего Проекта 705 было решено отказаться, а дальнейшее финансирование «Блэкберд» было прекращено, в результате он навсегда остался единственным военным самолетом, ни разу не сбитым противником и не потерявшим ни одного члена экипажа.
Сегодня титан применяется ограниченно. Он используется на буровых вышках и нефтеперерабатывающих заводах, то есть там, где агрессивная морская или химическая среда быстро вызвала бы коррозию стали; для изготовления имплантатов, в которых важнейшее значение имеют прочность и биологическая совместимость; для создания особо легких и прочных велосипедных рам, клюшек для гольфа и теннисных ракеток [10]. Титан по-прежнему играет важную роль в аэрокосмической промышленности – главном потребителе этого металла, – потому что снижение веса может обеспечить значительную экономию топлива [11]. Но теперь более дешевые легкие алюминиевые сплавы успешно конкурируют с титаном в большинстве областей применения. Авиалайнер «Конкорд», символ сверхзвуковой гражданской авиации, построен преимущественно из алюминия. Царствование титана как сказочного металла завершилось; он изменил мир, но после этого оказался практически ненужным.
В то время как небоскребы из стали строятся по всему миру, титан в современных зданиях мы видим крайне редко. Одно из исключений – облицованное титаном величественное здание музея Гугенхайма в Бильбао на севере Испании. Это футуристическое сооружение, напоминающее корабль, первоначально планировалось облицевать нержавеющей сталью, но архитектора Фрэнка Гери решение не устроило. Здание слишком блестело бы на солнце и выглядело бы темным в тени. Он рассмотрел возможности использования цинка, свинца и меди. За несколько дней до того как проект предложили вниманию широкой публики, ему прислали пробный образец титана. Отражательная способность материала придавала ему бархатистый блеск в любых условиях освещения. Именно его решил использовать Гери, несмотря на дороговизну.
Однажды один из членов команды архитекторов проекта услышал о резком снижении цены на титан. Россия, его крупнейший производитель, выбросила на рынок крупную партию металла. В течение недели Гери купил весь нужный ему металл, прежде чем цена вновь поднялась. В 1997 г. здание музея Гугенхайма, облицованное 33 000 титановых панелей, открыло двери посетителям. Проект получил высокую оценку критиков архитектуры.
Титан всегда будет присутствовать в нашей жизни, но никогда не сможет превзойти железо по стоимости, доступности и многообразию применения. Широкому использованию титана мешает непростой процесс извлечения из руды. Кролловский процесс, названный так по имени ученого-металлурга Уильяма Кролла, разработавшего его еще в 1940-х гг., по-прежнему самый распространенный метод получения титана. Но он весьма энергоемок, а значит, и дорог [12]. В результате титан оказывается на порядок дороже стали, и поэтому, за исключением редких случаев, предпочтение получает она. Когда же главным критерием является вес, то задействуется алюминий.
Титан не нашел широкого применения в жизни, предсказанного в 1950-х гг. Сегодняшнее производство составляет всего около одной десятитысячной от производства стали. Это выглядит еще более удивительным, если учесть, что титан – четвертый в мире по распространенности конструкционный материал после алюминия, железа и магния.
Но применение чистого металлического титана – только половина истории. Когда титан соединяется с атомами кислорода, как это происходит в природе, он превращается в двуокись, а это вещество настолько распространено в современной жизни, что мы редко обращаем на него внимание.
Как житель Лондона, я каждое лето езжу в Уимблдон, где перед началом матчей изучаю безупречный травяной покров теннисных кортов и тщательно прорисованные на них белые линии. Выходят игроки, одетые с головы до пят во все белое в соответствии с традицией, ведущей начало от первого чемпионата по лаун-теннису, состоявшегося в 1877 г. Белый цвет в XIX в. был символом богатства, но сегодня благодаря двуокиси титана и линии на кортах, и форма теннисистов стали еще белее.
Мы редко задумываемся, что белый цвет в нашем мире распространен повсюду. В офисах с белыми стенами мы сидим в белых рубашках и пишем на листах белой бумаги. Мы употребляем в пищу белые молочные продукты и используем отбеливающую зубную пасту, потому что белизна – символ чистоты. Добавление белого красителя в снятое молоко, как было подтверждено исследованиями, придает ему более аппетитный вид [13]. Практически во всех случаях белизну продуктам придает безвредная добавка под кодовым названием Е 171 – двуокись титана. Благодаря ей тускло-серые и бледно-желтые предметы превращаются в белоснежные, делая жизнь потребителя радостной.