100 великих научных достижений России - Виорель Ломов

Теория решила сразу множество проблем: дала методы борьбы с помехами в системах радиосвязи; методы приема слабых сигналов; определила предельные возможности приема сигналов при наличии шумов; раскрыла природу физических ограничений на чувствительность приемных устройств. Она нашла самое широкое применение благодаря тому, что определяет качество любых каналов связи – от радиорелейных станций до спутниковых линий связи и сотовых радиотелефонов.

Участвуя в работах по ракетно-космической программе страны, Котельников со своим коллективом создал первую в мире систему контроля траектории ракет и уникальную систему телеметрии, чем фактически сформировал новое направление в освоении космоса – планетную радиолокацию. Были созданы новые планетарные радиолокаторы и с их помощью определено значение астрономической единицы – среднего расстояния Земли от Солнца – 149 598 100 ± 750 км. (За последующие 50 лет это значение уточнено не было.) После уточнения размеров Солнечной системы (до стомиллионной доли от измеряемого расстояния) и создания новой теории движения внутренних планет были рассчитаны траектории полета космических аппаратов – вывод на орбиту планеты, мягкая посадка.

В результате уникальных космических экспедиций были получены радиолокационные изображения Венеры, Меркурия, Марса, Юпитера; был выпущен первый в истории науки Атлас поверхности планеты Венера. За эти работы В.А. Котельникова и его сотрудников в 1964 г. удостоили Ленинской премией.

Еще одной сверхсекретной работой, из которой, собственно, и родилась теория помехоустойчивости, стала созданная Котельниковым отечественная криптография.

С этой теорией Котельников подоспел к самому началу Великой Отечественной войны – «Основные положения автоматической шифровки» были представлены правительству 19 июня 1941 г. В отчете впервые были сформулированы критерии недешифруемой системы и даны математические доказательства невозможности ее несанкционированной дешифровки. Ученым была предложена самая совершенная на то время система защиты радиотелефонии – система шифрования мозаичного типа.

С началом войны Котельникову поручили сделать аппаратуру для секретной правительственной связи. В 1942 г. оборудование для секретной КВ-радиотелефонии под индексом «Соболь II», не имевшее аналогов в мире, стало использоваться в действующей армии в переговорах со Ставкой Верховного главнокомандования. Дешифровать закрытую радиосвязь было невозможно.

Вклад котельниковской криптографии в нашу Победу, начиная со Сталинграда и Курской дуги и заканчивая временем принятия капитуляции Германии для связи с Москвой, трудно переоценить. «За одного шифровальщика, способного взломать систему засекречивания передаваемой информации, созданную Котельниковым, Гитлер готов был отдать три отборные дивизии», а Сталин дважды наградил ученого за разработку «Соболя II» Сталинской премией I степени в 1943 и 1946 гг.

Авиация

САМОЛЕТ МОЖАЙСКОГО

Моряк, ученый, конструктор, по чертежам которого в Стране восходящего солнца в середине XIX в. было построено первое японское килевое судно, контр-адмирал в отставке, Александр Федорович Можайский (1825–1890) стал изобретателем первого в истории человечества летательного аппарата тяжелее воздуха, названного им «Жар-Птица». Летные испытания аэроплана с человеком на борту были осуществлены 20 июля 1882 г., за 21 год до полетов братьев Райт (США), которым во многих странах мира отдана пальма первенства в этом вопросе.

Сразу же расставим точки над «i». Братья Райт не были первыми, кто построил и совершил полет на самолете, они первыми управляли полетом в воздухе.

Изобретателем, создавшим аэроплан со всеми его основными частями (крылом, корпусом, взлетно-посадочным устройством, хвостовым оперением, подвижными рулями крена и поворота, шасси), стал русский морской офицер Александр Федорович Можайский. Дело в том, что самолет братьев Райт не имел корпуса, взлетно-посадочного устройства и рулевого управления. Взлетал самолет с помощью катапульты, а управлялся только хвостовым оперением. И – что еще немаловажно – в отличие от самолета Можайского, имевшего два толкающих и один главный тянущий винт, расположенный спереди, аэроплан братьев Райт имел только два толкающих винта, расположенные сзади крыльев. Сегодня практически все винтомоторные самолеты имеют именно тянущие винты. Говорят еще, что чертежи Можайского были украдены и ими воспользовались американцы, но не станем углубляться в этот вопрос.

Воздухоплавание издавна привлекало людей. Крылья, крылатые сандалии, ковры-самолеты – непременный атрибут многих мифов, легенд, сказаний. Не отставали от сказочных персонажей, владевших средствами передвижения по воздуху, деятели науки и техники, в том числе и русские.

Модель самолета А.Ф. Можайского в Центральном доме авиации и космонавтики

М.В. Ломоносов в 1754 г. построил модель аэродромической машины, работавшей по принципу вертолета с соосными винтами. Спустя 100 лет предложил создать самолет с неподвижными крыльями и паровым двигателем адмирал Н.М. Соковнин, изобретатель жесткого дирижабля. Гениальный артиллерийский офицер Н.А. Телешов создал проект самолета на 120 мест с крылом треугольной формы и воздушно-реактивным двигателем к нему – «Система воздухоплавания» и проект «Дельта» с воздушно-реактивным пульсирующим двигателем – «теплородным духометом», ставшим прототипом современных реактивных двигателей. Известно также о проектах летательных аппаратов русских ученых А.Н. Лодыгина (электролет, цикложир), С.С. Микунина (самолет, орнитоптер), многих других изобретателей. Все замыслы оказались невоплощенными – либо по причине научной и технической невозможности реализовать авторскую идею, либо по нежеланию чиновников и властей вникать в эти «эфирные прожекты» и выделять на них необходимые средства.

Зарубежные изобретатели (Д. Кейли, У. Хенсон, Д. Стрингфеллоу, Ф. дю Тампль, А. Пено и др.), продвинувшись в изучении летающих моделей, в вопросах устойчивости и в разработке компоновок самолета, также были далеки от реализации своих проектов.

К тому же в 1870–1880 гг. еще не было аэродинамики Жуковского, газодинамики Чаплыгина, легких и прочных конструктивных материалов, винтов нужного профиля, мощных легких двигателей. Как и не было механиков-авиаторов, имеющих хотя бы один час «налёта» и умеющих управлять аэропланом в полете.

В результате до 1890 г. в мире не было построено и испытано ни одного летательного аппарата тяжелее воздуха в натуральную величину, кроме самолета Можайского.

К своему детищу Можайский шел четверть века. Еще в 1856 г. лейтенант, заинтересовавшись полетом птиц, исследовал их крылья и определял удельные нагрузки на них. Многие годы он занимался аэродинамическими исследованиями винтов и воздушных змеев, устанавливал основные аэродинамические характеристики металлических пластинок и моделей крыльев птиц. Несколько раз сам с риском для жизни поднимался в воздух на построенном им воздушном змее.

Перейдя от воздушных змеев к летающим моделям, инженер несколько раз благополучно демонстрировал их полеты. Ободренный успехом, Можайский в 1876 г. обратился в Военное министерство с ходатайством о выделении ему средств (около 19 000 рублей) для дальнейших опытов. Особая комиссия министерства одобрила проект, но отпустила изобретателю только 3000 рублей.

В своих экспериментах Можайский нашел оптимальную форму винтов и модели самолета, установил зависимость между подъемной силой и лобовым сопротивлением при различных углах атаки, изучил влияние неведомых тогда никому «маленьких площадей на задней части крыльев на повороты аппарата». Так наш первый авиационный конструктор впервые (за 31 год до француза Фармана, якобы изобретшего их) обратил внимание на органы управления – элероны, без которых немыслимы поперечная устойчивость и управляемость самолета. (К слову сказать, братья Райт не имели об элеронах никакого представления.)

Можайский явился первооткрывателем характеристических углов атаки, знание которых предшествует аэродинамическому расчету самолета; сформулировал (за 11 лет до опубликования подобных работ Э.Ж. Марея и О. Лилиенталя и за 27 лет до математического обоснования возникновения подъемной силы Н.Е. Жуковским) один из важнейших законов аэродинамики: «Для возможности парения в воздухе существует некоторое отношение между тяжестью, скоростью и величиной площади или плоскости, и несомненно то, что чем больше скорость движения, тем большую тяжесть может нести та же площадь»; нашел формулы для расчета подъемной силы и силы сопротивления самолета.

Конструктор подробно описал технику взлета своего самолета и предусмотрел установку на нем аэронавигационного оборудования: компаса, измерителя скорости, барометра-высотомера, двух термометров, трех кренометров и прицела для производства бомбометания.