Наука на войне: как разработки советских ученых приближали победу

«Почти каждая деталь военного оборудования, обмундирования, военные материалы, медикаменты — всё это несло на себе отпечаток предварительной научно‑исследовательской мысли и обработки», — так впоследствии написал президент Академии наук СССР Сергей Вавилов.

Война с первых же дней определила направления работы советских ученых. Уже 23 июня 1941 года на расширенном внеочередном заседании Академии наук СССР было решено всем отделениям перейти на военную тематику и обеспечить всем необходимым коллективы, которые будут работать для армии и флота.

В числе основных направлений было решение проблем, имеющих оборонное значение, поиски и конструирование средств обороны, научная помощь промышленности, мобилизация сырьевых ресурсов страны.

Спасительный пенициллин

Неоценимый вклад в спасение жизней советских солдат внесла выдающийся микробиолог Зинаида Ермольева. В годы войны многие солдаты умирали не непосредственно от ранений, а от следовавшего за ними заражения крови.

Перед Ермольевой, возглавлявшей Всесоюзный институт экспериментальной медицины, была поставлена задача — в кратчайшие сроки получить из отечественного сырья антибиотик пенициллин и наладить его производство.

У Ермольевой к тому времени уже был успешный опыт работы для фронта — удалось остановить вспышку холеры и брюшного тифа среди советских войск в ходе Сталинградской битвы в 1942 году, что сыграло важную роль в победе Красной Армии в стратегическом сражении.

В том же году Ермольева вернулась в Москву, где возглавила работу по получению пенициллина. Этот антибиотик вырабатывается особыми плесневыми грибками. Эту драгоценную плесень искали везде, где она могла расти, вплоть до стен московских бомбоубежищ. И успех пришёл к учёным. Уже в 1943 году в СССР под руководством Ермольевой началось массовое производство первого отечественного антибиотика под названием «крустозин».

О высокой эффективности нового препарата говорила статистика: смертность раненых и больных с началом его широкого применения в Красной Армии снизилась на 80%. Помимо этого благодаря внедрению нового лекарства врачам удалось снизить число ампутаций на четверть, что позволило большому числу солдат избежать инвалидности и вернуться в строй для продолжения службы.

Любопытно, при каких обстоятельствах труд Ермольевой быстро получил и международное признание. В 1944 году в СССР приехал один из создателей пенициллина, английский профессор Говард Флори, который привёз с собой штамм препарата. Узнав об успешном применении советского пенициллина, учёный предложил сравнить его со своей разработкой. В результате советский препарат оказался почти в полтора раза эффективнее зарубежного, полученного в спокойных условиях в лабораториях, оснащённых всем необходимым. После этого эксперимента потрясённый Флори почтительно назвал Ермольеву «Мадам Пенициллин».

Размагничивание кораблей и металлургия

С самого начала войны гитлеровцы начали минировать выходы из советских военно‑морских баз и основные морские пути, которые использовал Военно‑морской флот СССР. Это создало большую угрозу для отечественного ВМФ. Уже 24 июня 1941 года в устье Финского залива на германских минах магнитного действия подорвались эсминец «Гневный» и крейсер «Максим Горький».

Создать эффективный механизм защиты советских кораблей от магнитных мин было поручено Ленинградскому физико‑техническому институту. Эти работы возглавили прославленные учёные Игорь Курчатов и Анатолий Александров, которым спустя считанные годы выпало стать организаторами советской атомной отрасли.

Благодаря исследованиям ЛФТИ в кратчайшие сроки были созданы эффективные методы защиты судов. Уже в августе 1941 года основная часть кораблей советского флота была защищена от магнитных мин. А в итоге на этих минах не подорвался ни один корабль, который размагничивался с помощью метода, изобретённого ленинградскими учёными. Это позволило сберечь сотни судов и тысячи жизней членов их экипажей. Планы гитлеровцев запереть советский Военно‑морской флот в портах были сорваны.

Знаменитый металлург Андрей Бочвар (тоже будущий участник советского атомного проекта) разработал новый легкий сплав — цинковистый силумин, из которого делали моторы для военной техники. Бочвар предложил новый принцип создания отливок, обеспечивающий значительное сокращение расхода металла. Этот способ широко применялся в годы Великой Отечественной войны, особенно в литейных цехах авиационных заводов.

Принципиальную роль в увеличении числа выпускаемых машин сыграла электрическая сварка. Огромный вклад в создание этого метода внёс Евгений Патон. Благодаря его работам удалось осуществить сварку под флюсом в вакууме, что позволило нарастить темпы производства танков в десятки раз.

А группа учёных под руководством Исаака Китайгородского решила сложнейшую научно‑техническую проблему, создав бронестекло, прочность которого в 25 раз превышала прочность обычного стекла. Эта разработка позволили создать прозрачную пуленепробиваемую броню для кабин советских боевых самолётов.

Математика для авиации и артиллерии

Особые заслуги в приближении Победы принадлежат и математикам. Хотя математику многие считают отвлечённой, абстрактной наукой, история военных лет опровергает этот шаблон. Результаты работ математиков помогли решить много проблем, затруднявших действия Красной Армии. Особенно важной была роль математики в создании и совершенствовании новой боевой техники.

Велик вклад выдающегося математика Мстислава Келдыша в решение проблем, связанных с вибрациями авиационных конструкций. В 1930‑х годах одной из таких проблем было явление, названное «флаттер», когда при увеличении скорости самолёта за доли секунды разрушались его агрегаты, а иногда и весь самолёт.

Именно Келдышу удалось создать математическое описание этого опасного процесса, на основании чего были внесены изменения в конструкцию советских самолётов, позволявшие избегать возникновения флаттера. В результате исчез барьер на пути развития отечественной скоростной авиации, и к войне советское самолётостроение пришло без этой проблемы, чего нельзя было сказать о Германии.

Другая, не менее сложная проблема была связана с колебаниями переднего колеса самолёта с трёхколёсным шасси. При определённых условиях во время взлёта и посадки переднее колесо таких самолётов начинало вращаться вправо‑влево. В итоге самолёт мог буквально разломаться, а пилот погибал. Это явление получило название «шимми» в честь популярного в те годы фокстрота.

Келдышу удалось разработать конкретные инженерные рекомендации, позволявшие устранить «шимми». За время войны на советских фронтовых аэродромах не было зафиксировано ни одной серьёзной поломки, связанной с этим эффектом.

Другой прославленный учёный, механик Сергей Христианович, помог повысить эффективность действия систем залпового огня легендарных «катюш». Для первых образцов этого оружия большой проблемой была невысокая кучность попадания — лишь около четырёх снарядов на гектар. Христианович в 1942 году предложил инженерное решение, связанное с изменением в механизме стрельбы, благодаря которому снаряды «катюш» начинали вращаться. В результате кучность попадания возросла в десять раз.

Христианович предложил и теоретическое решение основных закономерностей изменения аэродинамических характеристик крыла самолёта при полёте на больших скоростях. Полученные им результаты имели большое значение для расчёта прочности самолётов. Большим вкладом в развитие скоростной авиации стали исследования аэродинамической теории крыла академика Николая Кочина. Все эти исследования в комплексе с достижениями учёных из других областей науки и техники позволили советским авиаконструкторам создать грозные истребители, штурмовики, мощные бомбардировщики, заметно увеличить их скорость.

Математики участвовали и в создании новых образцов артиллерийских орудий, разработав наиболее эффективные способы применения «бога войны», как уважительно называли артиллерию. Так, член‑корреспондент Академии наук СССР Николай Четаев смог определить наивыгоднейшую крутизну нарезки орудийных стволов. Это обеспечивало оптимальную кучность боя, непереворачиваемость снаряда при полёте и другие положительные характеристики артиллерийских систем. Выдающийся учёный академик Андрей Колмогоров, используя свои работы по теории вероятностей, разработал теорию наивыгоднейшего рассеивания артиллерийских снарядов. Полученные им результаты помогли повысить меткость стрельбы и увеличить эффективность действия артиллерии.

А коллектив математиков под руководством академика Сергея Бернштейна создал простые и оригинальные, не имевшие аналогов в мире таблицы для определения местонахождения корабля по радиопеленгам. Эти таблицы, которые ускоряли штурманские расчёты примерно в десять раз, нашли широкое применение в боевых действиях дальней авиации, значительно повысили точность вождения крылатых машин.

Нефть и жидкий кислород

Неоценим и вклад геологов в Победу. Когда немецкими войсками были заняты огромные территории Советского Союза, возникла необходимость срочно найти новые месторождения полезных ископаемых. Геологи решили эту труднейшую задачу. Так, будущий академик Андрей Трофимук предложил новую концепцию поиска нефти вопреки господствовавшим в то время геологическим теориям.

Благодаря этому была найдена нефть Кинзебулатовского нефтяного месторождения в Башкирии, и на фронт бесперебойно пошли горюче‑смазочные материалы. В 1943 году Трофимук за эти работы был первым из геологов удостоен звания Героя Социалистического Труда.

В военные годы резко возросла необходимость в производстве жидкого кислорода из воздуха в промышленных масштабах — это было нужно, в частности, для производства взрывчатки. Решение этой задачи связано прежде всего с именем выдающегося физика Петра Капицы, который возглавлял работы. В 1942 году разработанная им турбокислородная установка была изготовлена, а в начале 1943 года запущена в эксплуатацию.

В целом список выдающихся достижений советских учёных в военные годы огромен. Уже после войны президент Академии наук СССР Сергей Вавилов отмечал, что одним из многих просчётов, обусловивших провал фашистского похода на СССР, была недооценка гитлеровцами советской науки.