Các nhà vật lý ở phía trước

3

Các nhà vật lý ở phía trước

Viện sĩ I. K. Kikoin

Cuộc Chiến tranh Vệ quốc vĩ đại đã làm rung chuyển toàn bộ nhân dân Liên Xô, bao gồm cả những người làm trong lĩnh vực khoa học và tất nhiên là cả các nhà vật lý. Rõ ràng là khoa học kỹ thuật đóng một vai trò quan trọng trong việc tạo ra vũ khí hiện đại.

Tất nhiên, những vấn đề lớn về khoa học quân sự đều được giải quyết trước và điều này đòi hỏi rất nhiều thời gian. Tuy nhiên, một số vấn đề liên quan đến việc cải tiến trang thiết bị quân sự cần thiết và có thể đã được giải quyết trong chiến tranh, trong một thời gian tương đối ngắn.

Trong số những phát triển quan trọng đã được chuẩn bị trước chiến tranh và mất vài năm, điều đầu tiên bạn nên biết là radar. Bản thân ý tưởng về radar rất đơn giản. Nó nằm ở chỗ các sóng điện từ khi chạm tới các vật kim loại sẽ bị phản xạ từ chúng và từ các sóng phản xạ, ít nhất về nguyên tắc, có thể xác định được vị trí của vật đó bất cứ lúc nào. Chính hiện tượng này đã được phát hiện bởi người sáng lập công ty kỹ thuật vô tuyến A.S. Popov, người nhận thấy rằng việc di chuyển của tàu đã cản trở việc truyền tín hiệu vô tuyến. Từ ý tưởng đến câu hỏi kỹ thuật vẫn còn một chặng đường dài cần phải vượt qua. Thực tế là sóng vô tuyến truyền tới bề mặt của vật thể kim loại sẽ bị phản xạ ở mức độ không đáng kể, bởi vì một số trong số chúng bị hấp thụ, trong khi phần còn lại bị vật thể đó phân tán theo mọi hướng. Trong ứng dụng của sóng vô tuyến phản xạ, chỉ một phần nhỏ năng lượng ban đầu hướng vào vật thể đang nghiên cứu, chẳng hạn như một chiếc máy bay, đi vào. Và phần không đáng kể này đã phải được đăng ký.

Nỗ lực kỹ thuật đầu tiên lời giải cái này bài toán có từ đầu những năm ba mươi. Sau đó, trong vài năm, công nghệ đã phát triển và cải tiến, và đến năm 1939, quân đội của chúng ta đã sử dụng RUS - máy bay điều khiển bằng sóng vô tuyến. Nó đã sớm được quyết định bài toán kết hợp trong một trạm nguồn sóng điện từ và ứng dụng sóng phản xạ. Nó được gọi là radar - một trạm radar, và theo như tôi biết, ưu tiên khoa học, tức là quyền ưu tiên phát triển nó thuộc về các nhà vật lý Liên Xô.

Radar ngày nay rất khác so với những radar được sử dụng vào đầu Chiến tranh Vệ quốc vĩ đại, vì lý do đơn giản là công nghệ bán dẫn chưa được phát triển, mọi thứ đều được thực hiện bằng đèn - cả máy phát điện và ứng dụng. Họ chuyển sang các hệ thống kết quả trong chiến tranh. Những radar như vậy có thể đã được lắp đặt trên thực tế chứ không chỉ trên mặt đất. Điều này giúp có thể tiến hành một trận chiến, tức là có thể “nhìn thấy” máy bay địch trong bóng tối.

Việc sử dụng thành công radar để phát hiện các vật thể quân sự đang chuyển động - máy bay, v.v. - đã đóng một vai trò to lớn trong các hoạt động quân sự và góp phần vào chiến thắng của chúng ta.

Số phận tương tự cũng xảy ra với phương pháp bảo vệ tàu chiến khỏi mìn từ tính của đối phương. Hãy để tôi nhắc nhở bạn ngắn gọn về ý tưởng của những quả mìn như vậy và cách người ta có thể phòng thủ trước chúng.

Được biết, Trái đất tạo ra một từ trường xung quanh nó. Nó có kích thước nhỏ, chỉ khoảng mười

4

Kiểm tra chia sẻ trang web. Tuy nhiên, chỉ cần định hướng kim la bàn dọc theo đường lực của nó là đủ. Nếu có một vật thể có khối lượng lớn trong trường này, chẳng hạn như một con tàu, và sắt (hay đúng hơn là thép) nặng vài nghìn tấn, thì từ trường sẽ tập trung và có thể tăng lên vài chục lần.

Một mặt, điều này cản trở việc điều hướng bằng cách sử dụng la bàn làm chỉ báo hướng chuyển động của tàu. Con tàu làm biến dạng hướng thực sự của từ trường trái đất, đến để nghiên cứu ảnh hưởng của vỏ thép tới la bàn.

Tuy nhiên, mặt khác, từ trường mà con tàu đạt được này có thể được truyền qua theo cách này. Nó có khả năng kích hoạt một số cơ chế quay dưới tác dụng của lực từ và đóng mạch điện. Mạch này có thể bao gồm một ngòi nổ được ngâm trong vật liệu nổ của mỏ. Những quả mìn từ tính như vậy khác với những quả mìn thông thường mà tàu va phải trực tiếp và do đó gây ra vụ nổ, ở chỗ chúng nằm dưới đáy biển và phát nổ ở khoảng cách xa - chỉ dưới tác động của từ trường của tàu.

Được biết, những mỏ này đang bị pha loãng ở nhiều quốc gia và người ta tin rằng chúng nằm trong tay lực lượng hải quân của Đức Quốc xã. Nhiệm vụ chống mìn từ tính được đặt ra vài năm trước khi bắt đầu chiến tranh tại Viện Vật lý-Kỹ thuật Leningrad. Cần phải “khử từ” các con tàu để loại bỏ từ trường immi thành công. Đường nào?

Trên con tàu, những cuộn dây lớn được đặt theo cách đặc biệt để dòng điện chạy qua. Nó tạo ra một từ trường bù cho từ trường của con tàu, tức là một từ trường theo hướng ngược lại. Vào đầu cuộc chiến, khoảng cách ban đầu đã được giải quyết và nó phải được chuyển sang nền tảng kỹ thuật, tức là tạo ra những thiết bị như vậy trên các tàu hiện có của hạm đội Liên Xô.

Nó được tổ chức rất nhanh chóng. Tất cả các tàu chiến đều được xử lý “khử từ” tại các cảng và ra biển để khử từ. Nhờ đó, hàng nghìn sinh mạng của thủy thủ quân sự đã được cứu. Rõ ràng là công việc như vậy đòi hỏi kiến ​​thức của các nhà vật lý và phòng thí nghiệm vật lý, điều này đã quyết định trước sự thành công của nó.

Trước chiến tranh, một bài toán khác đã được giải quyết, dường như không liên quan trực tiếp đến hoạt động quân sự, nhưng lời giải của nó đã có tác động đáng kể đến công tác kỹ thuật.

Trong thời chiến, rất nhiều nhôm được tiêu thụ cho máy bay, đồng cho vỏ đạn. Những vật liệu này nhận năng lượng bằng cách sản xuất chúng với số lượng lớn và dòng điện đạt tới hàng chục nghìn ampe đi qua nguồn điện đến bồn tắm. Vì vậy, tại một trong những nhà máy nhôm được đưa vào sử dụng trước chiến tranh, người ta cho rằng phải sử dụng dòng điện cao như vậy. Phương pháp huấn luyện thay đổi dòng điện với jesters là không phù hợp; những gã hề được thiết kế cho dòng điện tối đa là 10 nghìn ampe. Để có thể điều tiết thì cần phải nghĩ ra cách thay đổi nó mà không cần đến những kẻ pha trò.

Ở đây không thể làm được nếu không có kiến ​​​​thức vật lý. Rõ ràng là khi có dòng điện lớn như vậy đi qua dây dẫn thì từ trường mà nó tạo ra cũng khá lớn. Bằng cách đo từ trường, chúng ta biết được dòng điện chạy như thế nào. Thật không may, hình dạng của dây không phải là hình trụ; đó là một loạt các thanh thẳng được gấp song song. Và mối liên hệ giữa từ trường và dòng điện chạy qua một dây dẫn như vậy rất khó thiết lập; không có công thức làm sẵn.

Tuy nhiên, các nhà vật lý đã cố gắng thực hiện các tính toán và phát triển một thiết bị, đầu tiên là trên mô hình và sau đó trực tiếp tại nhà máy, có thể đo được trường và dòng điện. Cần rất ít thiết bị như vậy, chỉ vài chục bản sao và chúng được sản xuất trực tiếp trong phòng thí nghiệm trong thời gian tương đối ngắn.

Ngay trước khi chiến tranh bắt đầu, nhà máy đã được điều chỉnh, vận hành, dòng điện khổng lồ lần đầu tiên được sử dụng và các sản phẩm của nó được gửi đến các nhà máy sản xuất máy bay. Và ở đây sự giúp đỡ của các nhà vật lý hóa ra lại rất hữu ích.

6

Công suất của máy đương nhiên là chưa được sử dụng hết.

Các nhà vật lý ở Ural đã nghĩ ra một cách hay để liên tục thay đổi đường kính của tạp chí mà không cần dừng máy mài. Để làm được điều này, một thiết bị nhỏ được đặt gần cổ nghiêng, phản ứng với từ trường của cổ. Tất nhiên, nó phụ thuộc vào khoảng cách giữa thiết bị và bề mặt cổ. Khi quá trình mài tiến triển và đường kính của bộ phận giảm đi, số đọc của thiết bị cũng thay đổi. Chỉ cần quan sát mũi tên của nó và khi đạt đến điểm cụ thể trên thang đo, hãy dừng máy và tháo bộ phận - tất cả đều không có thay đổi trung gian.

Những thiết bị liên tục như vậy đã được lắp đặt trong các xưởng lớn nơi sản xuất trục khuỷu. Năng suất của máy mài đã tăng lên đáng kể. Điều này có nghĩa là số lượng động cơ được sản xuất và theo đó là xe tăng đã tăng lên. Nguyên mẫu này đã góp phần vào sự phát triển của công nghệ quân sự trên chiến trường. Vì vậy, trong chiến tranh, trong vài tháng, nó đã được quyết định rất bài toán.

Một ví dụ khác. Trước Trận chiến Kursk quen thuộc năm 1943, người Đức bắt đầu sản xuất các loại xe tăng mới - “Panthers” và “Tigers”. Đây là những chiếc xe tăng có lớp giáp dày, đạn pháo khó xuyên thủng hoặc hoàn toàn không xuyên thủng. Vài tháng trước trận chiến, quân ta đã bắt được một số xe tăng này và xác định được lớp giáp của chúng chắc chắn đến mức nào. Để xuyên thủng nó, cần phải tạo ra những chiếc vỏ có tính cách tốt hơn. bài toán này được giao cho các nhà luyện kim của chúng tôi tại một trong những viện ở Moscow.

Người ta biết rằng để tăng khả năng gia công của thép, cần phải thêm vonfram vào thép. Tuy nhiên, nó tan chảy ở nhiệt độ rất cao; công nghệ chung để luyện thép như vậy là rất khó khăn. Không thể tổ chức luyện thép vonfram trên quy mô lớn; ngành công nghiệp đã không được chuẩn bị cho việc này. Vì vậy, nhân viên của viện đã đề xuất chế tạo đầu đạn từ bột kim loại có bổ sung bột vonfram. Bột mịn thiêu kết khá tốt ở nhiệt độ cao hơn. Những chiếc đầu cũng được chế tạo bằng phương pháp luyện kim bột và chúng không bị cắt.

Các cuộc thử nghiệm được thực hiện với loại đạn pháo mới cho thấy chúng dễ dàng xuyên thủng lớp giáp dày nhất của Tiger và Panther. Việc sản xuất hàng loạt đạn có đầu bằng thép vonfram được thiết lập khá nhanh chóng. Và khi pháo binh của chúng ta gặp xe tăng Đức trên Kursk Bulge, rõ ràng là kế hoạch của bộ chỉ huy Hitlerite liên quan đến sự bất khả xâm phạm của quân Đức.

7

tiếng hú của công nghệ, thất bại. Đạn của Liên Xô “góp phần” làm giảm thất bại của quân Đức.

Và tất nhiên, các nhà vật lý không tránh khỏi việc kiểm soát lớp giáp bài toán của xe tăng của chúng tôi. Ở Liên Xô, vật lý chất rắn được phát triển rộng rãi, đặc biệt là tại Viện Vật lý-Kỹ thuật Leningrad. Giám đốc Viện Vật lý và Công nghệ Leningrad, Viện sĩ A.F. Ioffe, và các nhân viên của ông đang nghiên cứu những tấm bia đặc biệt, bao gồm cả những tấm bia dùng để chế tạo áo giáp.

Vì vậy không có gì đáng ngạc nhiên khi kiến ​​thức và kinh nghiệm của những nhà vật lý này đã được sử dụng trong chiến tranh. Lớp giáp xe tăng của ta phần lớn đã thành công và đáp ứng được những yêu cầu cao nhất về khoa học công nghệ thời chiến. Như vậy, các chuyên gia trong lĩnh vực vật lý kim loại đã trực tiếp tham gia chế tạo những loại vũ khí đáng gờm cho Quân đội Liên Xô, lực lượng thiết giáp của ta.

Tôi nghĩ một câu chuyện ngắn về mỏ từ tính trên đất liền sẽ rất thú vị. Khi bắt đầu cuộc chiến, đại diện của lực lượng công binh đã tiếp cận các nhà khoa học với yêu cầu tìm hiểu xem liệu có thể phát triển một loại mìn như vậy không dành cho tàu mà dành cho xe tăng hay không. Tất nhiên, một chiếc xe tăng nặng hơn một con tàu rất nhiều, mười tấn. Có lẽ từ trường của nó không mạnh lắm. Tôi đã phải kiểm tra.

Công việc này được thực hiện ở Urals. Các nhà vật lý được cung cấp một số xe tăng. Chúng tôi đo từ trường bên dưới nó ở các độ sâu khác nhau. Hóa ra trường này khá dễ thay thế và có thể thử sử dụng cơ chế từ tính để kích nổ xe tăng. Tuy nhiên, một yêu cầu bổ sung quan trọng đã được đặt ra: bản thân mỏ phải chứa càng ít kim loại càng tốt. Rốt cuộc, vào thời điểm đó các bệ phóng mìn đã được phát triển.

Cần phải phát minh ra một loại hợp kim đặc biệt cho kim “la bàn” khác của nó, giúp đóng mục tiêu có chứa một cục pin nhỏ, một loại hợp kim dễ bị từ hóa dưới tác động của trường xe tăng. Kết quả của công việc là tổng lượng kim loại được giới hạn ở mức 2-3 gram mỗi mỏ và nam châm hợp kim thực sự tốt, cho phép không chỉ xe tăng mà còn tự động. Chúng ta có thể nói gì về đầu máy hơi nước…

Tấm bảng tưởng niệm được lắp đặt tại Viện Các vấn đề Vật lý mang tên. S. I. Vavilova Viện Hàn lâm Khoa học Liên Xô.

Không thể không nhắc đến tầm quan trọng to lớn của vật chất bài toán, điều này đã được quyết định bởi các nhà vật lý còn ở lại trong cuộc bao vây ở Leningrad. Như bạn đã biết, con đường duy nhất kết nối thành phố với đất nước là Con đường Sự sống, tiếp tục dọc theo lớp băng của Hồ Ladoga. Câu hỏi đặt ra là liệu và ở mức độ nào có thể chở hàng dọc đường vào đầu mùa đông hoặc mùa xuân, khi hồ vừa đóng băng hoặc bắt đầu tan băng. Cần phải trực tiếp thay băng, cho biết tải trọng mà nó có thể chịu được.

Các nhà vật lý Leningrad, cùng với các nhà thủy văn và thủy thủ, đã làm một công việc tuyệt vời, giải quyết một cách xuất sắc vấn đề bài toán này. Họ đã tìm ra cách để xác định độ bền của các lỗ băng. Primo tại chỗ, các phép đo được thực hiện tại các điểm khác nhau của Hồ Ladoga cả ngày lẫn đêm. Họ được hướng dẫn bởi các nguyên tắc thực tế, tìm ra khoảng cách và tải trọng mà máy móc nên di chuyển. Nếu không có những gợi ý này thì sẽ có nhiều tai nạn, nhiều người thiệt mạng, thành phố sẽ không nhận được đủ lương thực và đạn dược. Đây là một ví dụ về tốt-

8

Làm việc có trách nhiệm và chuyên sâu trong điều kiện khó khăn.

Tất nhiên, chúng ta cũng có thể nói về sự hỗ trợ mà các nhà vật lý đã cung cấp cho mặt trận. Nhưng tôi nghĩ rằng những ví dụ được đưa ra đã đủ để chứng minh một cách thuyết phục cách các nhà khoa học ủng hộ sự thành công của lực lượng vũ trang của chúng ta.

Thật khó để nói ở mức độ thấp hơn về các ngành khoa học khác liên quan đến quân sự. Tôi sẽ chỉ đề cập rằng trường phái hóa học vật lý của Liên Xô, đứng đầu là Viện sĩ N. N. Semenov, đã nghiên cứu các quá trình cháy và nổ trong một thời gian dài. Trong chiến tranh, các nhà khoa học này đã phải sử dụng nguồn dự trữ tích lũy được cho mục đích quân sự trực tiếp và góp phần tích cực vào thắng lợi lịch sử của ta.

Sau chiến tranh, người Đức nhận ra rằng khoa học và công nghệ của chúng ta đã đáp ứng được yêu cầu của thời đại. Và quả thực, các nhà khoa học Liên Xô, đặc biệt là các nhà vật lý, đã dùng nghĩa vụ yêu nước của mình để giúp đỡ mặt trận một cách mơ hồ nhất.