Как наука помогла победить фашизм

Необычный способ увековечения памяти придумали в Минобрнауки к 75-летию Победы в Великой Отечественной. О работе советских ученых и медиков во время войны рассказывается в тематическом вагоне "Поезд Победы" - первой в мире иммерсивной (с вовлечением зрителя) инсталляции, размещенной в движущемся составе поезда. Вдохновившись, "Кот" вспомнил ключевые научные подвиги времен войны

Пенициллин и бактериофаг

История. В 1942 году биолог Зинаида Ермольева прилетела в Сталинград, чтобы организовать прием жителями осажденного города бактериофага против холеры, которая подступала с захваченных территорий. Ермольева была известнейшим в мире специалистом по холере. Она проводила исследования с 1922 года, в научных целях даже поставила на себе опасный эксперимент. Препарат холерного бактериофага был создан ею же в конце 1930-х годов.

Эшелон, который вез бактериофаг из Москвы, был разбомблен. И тогда Ермольева организовала его производство на месте, в осажденном городе: препарат ежедневно принимали 50 тысяч человек - другого такого случая история не знает.

В Сталинграде Ермольева воочию убедилась, что большая часть раненых погибает от инфекций. Все в том же 1942 году она выделила и позднее организовала производство первого антибиотика - пенициллина. Все эти подвиги Ермольева совершала, когда ее второй муж, микробиолог Алексей Захаров, был уже расстрелян (ей говорили, что он умер в тюрьме), а первый муж, вирусолог Лев Зильбер, был второй раз отправлен в лагеря. Вытащить его она смогла только в 1944 году.

Научный смысл. Пенициллин был получен Александром Флемингом (нобелевским лауреатом 1945 года) еще в 1928 году - в общем-то, случайно. На некоторых чашках Петри, где росли колонии бактерий, появилась плесень и убила бактерии. (Сейчас мы понимаем, что пенициллин препятствует синтезу пептидогликана - компонента клеточной стенки многих бактерий.) Флеминг выделил действующее вещество, но до применения в медицине было далеко: пенициллина было мало, он был не очищен и нестабилен. Для запуска в производство лекарственного препарата с принципиально новым механизмом действия (тогда про антибиотики не было известно практически ничего) необходимы были полноценные клинические испытания, новые штаммы плесневых грибов, новые методы выделения. Парадоксально, но именно война ускорила исследования, позволившие спасти миллионы жизней. Англо-американская и советская группы ученых добились результата независимо друг от друга.

Вклад. Во время войны антибиотики позволили невероятно (на 80%) снизить смертность среди раненых, лечить эпидемии и значительно уменьшить количество ампутаций. Их появление навсегда изменило медицину. Первый устойчивый к пенициллину штамм появился уже в 1945 году и ознаменовал начало еще одной гонки вооружений - между людьми и бактериями.

Тематический вагон "Поезд Победы". Фото: Журнал "Кот Шрёдингера"

Размагничивание кораблей

История. Вскоре после начала войны немцы заминировали Керченский пролив и подходы к крупнейшим черноморским портам: Одессе, Севастополю, Новороссийску. Вермахт как раз начал применять мины с магнитными взрывателями. Они лежали на дне, недосягаемые для тральщиков, и реагировали только на изменение магнитного поля, которое искажалось при прохождении сверху огромной конструкции из ферромагнитных материалов - стального боевого либо грузового корабля. Уже 9 августа 1941 года физики Игорь Курчатов и Анатолий Александров прибыли в Севастополь, чтобы установить свою систему защиты кораблей от мин.

Научный смысл. "Система ЛФТИ" (Ленинградского физтеха) Курчатова и Александрова делала корабли практически невидимыми для мин с магнитными взрывателями. Суть системы в том, что для компенсации искажения магнитного поля Земли на борту нужно установить электромагнит, который будет создавать ровно противоположное искажение. В итоге для стороннего наблюдателя магнитное поле под кораблем будет таким же, как и без корабля.

Вклад. Этой системой было оборудовано большинство военных и гражданских судов, она применялась при обороне Севастополя, на Волге в 1942 году, на Балтике, на Северном флоте. В мирное же время размагничивание кораблей обеспечивает более точную работу бортового компаса.

Начало атомного проекта

Практический успех в решении задачи размагничивания кораблей позволил Курчатову возглавить атомный проект. Именно ему Лаврентий Берия показал тетрадь убитого в феврале 1942 года под Таганрогом немецкого майора Ганса фон Вандервельде. Курчатов понял, что майор искал торий и что в 1942 году немцы вплотную подошли к созданию ядерной бомбы. В марте 1943-го под руководством Курчатова развернулись исследования в области обогащения урана, а в начале 1945-го был запущен комбинат по производству плутония. Первое испытание плутониевой бомбы состоялось 29 августа 1949 года.

Преодоление предела скорости

История. Самолет новейшей модели постепенно ускоряется, приближаясь к звуковому барьеру. По всему его корпусу начинают пробегать вибрации, сначала слабые, затем настолько интенсивные, что аппарат в буквальном смысле разваливается в воздухе. Обломки падают на землю, пилот приземляется с парашютом, механики записывают показания приборов. В 1942 году математикам Мстиславу Келдышу и Евгению Гроссману была вручена Сталинская премия. Они работали в эвакуированном в Казань Центральном аэродинамическом институте - занимались расчетами вибраций самолета. Но эти расчеты приносили победы в воздухе.

Научный смысл. Это эффект флаттера - самовозбуждающиеся при некоторой критической скорости полета колебания, приводящие к разрушению самолета. Еще с 1930-х он накладывал жесткие ограничения на максимальную скорость полета. Келдыш с Гроссманом разработали модель, описывающую это явление, и предложили ряд конструктивных решений, позволивших избежать флаттера и производить более скоростные летательные аппараты.

Вклад. Скорость - наиболее важная характеристика военного самолета наряду с маневренностью. Тот, у кого преимущество в скорости, может легко уйти от боя или навязать его, в зависимости от обстоятельств. Авиаконструкторы старались разработать все более скоростные аппараты, но при этом возникали проблемы, в частности эффект флаттера. Их решение давало одной из сторон очевидное преимущество. Советские авиаконструкторы, пользуясь уравнениями, выведенными в том числе Мстиславом Келдышем, смогли создать летательные аппараты, позволившие одержать победу над Вермахтом, а после отправиться туда, где эти уравнения не работают: за пределы атмосферы.

Создание ракет

Начало войны будущий создатель советской космической программы Сергей Королёв встретил в заключении. Он был арестован в 1938 году, а к началу войны работал под руководством Андрея Туполева (тоже заключенного) в шарашке - научном институте, состоящем из арестантов (ОКБ-16 при Казанском авиазаводе № 16). Вера в науку и патриотизм, не убитый даже лагерями, позволяли ученым и в шарашках оставаться исследователями - делать открытия и совершать прорывы. Королёв был освобожден только в 1944 году.

Научный смысл. В заключении Сергей Королёв улучшал боевые качества самолетов Ту-2 и Пе-2. А в 1943 году занялся проектированием ракетной техники, в частности создал реактивное оснащение для Пе-2, первый полет которого с действующей ракетной установкой состоялся в октябре того же года.

Вклад. Работа Королёва над усовершенствованием военной авиации имела большое краткосрочное и колоссальное долгосрочное значение. Сконструированная под его руководством баллистическая ракета-носитель Р-7 вывела на орбиту первый спутник, а чуть позже доставила в космос первого человека, открыв новую эру в истории. Но первые прототипы легендарной "семерки" были созданы во время войны.