Семь элементов, которые изменили мир Браун Джон

Уран

28 октября 2011 г. Я стою у входа в Мемориальный музей мира в японском городе Хиросима. Памятная стела в 100 метрах от музея указывает место, над которым 6 августа 1945 г. на Хиросиму была сброшеа атомная бомба [1]. 70000 человек погибли непосредственно в результате взрыва, и еще больше умерло позже от ожогов и лучевой болезни. Город был стерт с лица земли [2].

Центральная аллея Парка мира ведет к так называемому Куполу Атомной Бомбы (Куполу Гэмбако) рядом с Т-образным мостом Айой, послужившим точкой прицеливания для экипажа бомбардировщика. Купол Атомной Бомбы – одно из немногих зданий, уцелевших после взрыва и пожаров. Пустое, искореженное сооружение было решено не восстанавливать в качестве напоминания о разрушительном потенциале ядерного оружия. Теперь это мемориал жертв бомбардировки. Но вокруг Купола Атомной Бомбы и символично плоского Парка мира город отстроился заново. К 1955 г. население Хиросимы превзошло довоенный уровень. Небоскребы заслоняют линию горизонта, и кажется, что резко контрастирующий с ними Купол стал еще меньше за десятилетия послевоенного экономического чуда.

Передо мной простирается целое море однотипных желтых, синих и зеленых головных уборов. Каждый день Парк мира посещают сотни школьников. Одни смеются и играют друг с другом, а другие внимательно слушают своих учителей. В парке часто слышатся удары Колокола Мира – это маленькие группы начинают по очереди раскачивать привязанное рядом с ним деревянное бревно. Все эти люди оказались здесь по одной причине: они хотят узнать о трагических последствиях атомной бомбардировки и понять, почему подобное никогда не должно повториться.

На выставке в музее представлена коллекция рисунков людей, переживших атомный ад Хиросимы [3]. Рисунки были сделаны через десятилетия после бомбардировки, но воспоминания о том дне сохранились у людей в мельчайших подробностях. Я перехожу от рисунка к рисунку, и ощущение боли и ужаса усиливается. Коллекция – документальное подтверждение страданий, перенесенных жителями Хиросимы. Нарисованные руками тех, кто выжил, и отражающие то, что запечатлелось в душах, эти рисунки оказывают более сильное воздействие, чем любые фотографии. Многим не довелось рассказать свои истории: могильный холм в парке по-прежнему содержит кремированные останки тысяч безымянных жертв.

Самые простые рисунки – самые пронзительные. Посреди белого листа бумаги – грубый черный шар с едва различимыми краями. Взрыв атомной бомбы застал горожан врасплох, у них не было времени хоть как-то защититься: асфальт буквально кипел, и люди сгорали заживо. Свидетель события сообщает: «…тело человека буквально обуглилось, распознать его пол было невозможно, но он еще корчился от боли. Я вынужден был отвести глаза от этого невыносимого зрелища, но оно прочно запечатлелось в моей памяти на всю оставшуюся жизнь» [4].

Те, кто пережил бомбардировку Хиросимы, не могут ее забыть; нам тоже нужно сделать все, чтобы не забыть о ней.

На обеде, состоявшемся несколькими неделями ранее, я слышал, как Джордж Шульц, бывший государственный секретарь США, говорил: уничтожение ядерного оружия – главный побудительный мотив его политической деятельности. В тот момент я не до конца осознал его мотивацию, но, стоя в Парке мира и размышляя над событиями тех дней, я все понял. Нечто подобное было со мной в Мемориальном музее Холокоста в Вашингтоне – туда мы ходили с матерью. Почти все ее родственники погибли во время Второй мировой войны. Сама она пережила ужасы Освенцима. К людям нельзя относиться как к паразитам, подлежащим уничтожению. Холокост был спланированной бесчеловечной программой во имя зла; бомбардировка Хиросимы – единичным ужасным событием, призванным остановить продолжение бесчеловечной войны. Я плакал, глядя, как моя мать ставит свечу в мемориале Освенцима. И когда мы покидали музей, мать спросила меня: «Почему ты плачешь? Ведь это просто музей. Здесь нет ни того шума, ни того запаха». Так она напомнила мне: здесь не место сентиментальности. Только ясный реализм.

Опыт Хиросимы убедительно показывает: использование химических элементов может приносить и зло, и добро. В атомной бомбе использовалась колоссальная энергия урана, обрушившаяся на Хиросиму в августе 1945 г. и с тех пор навсегда изменившая мир [6].

Уран впервые был обнаружен в составе настурана, или уранинита, называемого также урановой смолкой и «несчастливой скальной породой». В Средние века в горах на территории Богемии рудокопы в серебряных рудниках часто вонзали кирки в горную породу только для того, чтобы отколоть от нее глыбу «несчастливой руды». Когда в шахте находили уранинит, это обычно означало, что серебряная жила заканчивается и нужно приступать к тяжелой проходке новой шахты.

На протяжении веков урановую руду выбрасывали в отвалы пустой породы, но на рубеже XIX–XX вв. она стала привлекать пристальное внимание ученых. Именно с помощью солей урана в феврале 1896 г. Анри Беккерель открыл природное радиационное излучение. Он помещал какое-то количество соли урана на фотографическую пластину, и вскоре на ней появлялось пятно, контуры которого соответствовали контурам насыпанной соли. Эффект не казался необычным: уже давно знали, что уран сходным образом влияет и на фотопленку, и Беккерель подумал: это происходит в результате химической реакции, вызванной действием солнечного света. Так как следующие несколько дней в Париже были пасмурными, Беккерель решил отложить эксперименты и убрал фотопластины и соли урана в ящик стола.

Вернувшись через несколько дней в лабораторию, он обнаружил, что на пластинах чудесным образом появились те же силуэты соли. Солнечный свет не мог попасть на них, и значит, некое свойство, присущее урану, породило этот эффект. Он назвал это радиацией, или излучением.

Об открытии Беккереля услышала другой парижский физик, Мария Кюри. Чтобы продолжить эксперимент, она приобрела тонну уранинита, добытого в горах Богемии, который по-прежнему считался пустой породой. Она использовала уранинит для получения солей урана, продемонстрировав прямую зависимость между интенсивностью радиации и массой урана. Неважно, целый кусок урана использовался или порошок, подвергался он воздействию тепла или солнечного света. Эксперименты позволили Кюри выдвинуть гипотезу о том, что радиация зарождается внутри самих атомов, а не возникает в результате неких химических процессов между ними. Излучение послужило первым признаком неустойчивости атома урана.

В дальнейшем Кюри открыла еще два радиоактивных элемента, радий и полоний, и в 1903 г. вместе с мужем Пьером Кюри и Анри Беккерелем была удостоена Нобелевской премии по физике. Однако Мария и Пьер Кюри заплатили высокую цену за радиоактивные исследования. У них началась странная, загадочная болезнь, имевшая для Марии фатальные последствия. Сегодня мы знаем, что заболевание вызвано воздействием радиации, которая сначала считалась безвредной [7].

Я впервые узнал об удивительных свойствах урана, когда изучал естественные науки в Кембридже в конце 1960-х гг. Именно там 40 годами ранее проводились новаторские эксперименты по изучению атомного ядра. В 1920 г. Эрнест Резерфорд, «отец ядерной физики» и тогдашний директор Кавендишской лаборатории, выдвинул гипотезу: атомы состоят не только из отрицательно заряженных электронов и положительно заряженных протонов, удерживаемых вместе противоположными зарядами, но также и из нейтральных частиц, которые он назвал нейтронами [8]. Двенадцать лет спустя Джеймс Чедвик, помощник Резерфорда, доказал существование нейтронов [9]. Оказалось, что открытие дает ключ к расщеплению атомов урана.

Ко времени моего приезда в Оксфорд Кавендишская лаборатория во многом утратила репутацию флагмана ядерной физики. Приятным исключением было присутствие Отто Фриша, физика-ядерщика, сыгравшего заметную роль в осуществлении проекта «Манхэттен» – именно там создали атомную бомбу, сброшенную на Хиросиму. Теоретическую основу для ее изготовления дал как раз Фриш, объяснив необычные результаты некоего эксперимента.

В 1938 г. Фриш проводил Рождество в Швеции со своей тетей, известным физиком Лизой Мейтнер. Мейтнер работала в Институте химии кайзера Вильгельма в Далеме (Германия), но эмигрировала в Швецию, опасаясь преследования нацистов. Ее немецкие коллеги Ото Ган и Фриц Штрассман держали ее в курсе исследований и в последнем по времени письме рассказали о странном результате эксперимента. Бомбардируя нейтронами атомы урана, они среди «осколков» обнаружили намного более легкие частицы, чем ядра урана, – их вес был почти вдвое меньше [10]. Это выглядело нелогично: нейтроны не обладают достаточной энергией, чтобы отрывать такие большие куски атомов. Чтобы поразмышлять над этим загадочным результатом, племянник и тетя решили отправиться в дальнюю пешую прогулку.

Гуляя по окрестностям шведской столицы в компании Лизы Мейтнер, Фриш пришел к выводу: ядра урана крайне неустойчивы. Атомы его настолько велики, что «клей», удерживающий вместе протоны и нейтроны, способен справиться лишь с силами отталкивания положительно заряженных протонов, воздействующих друг на друга [11]. Если ядро урана поглощает направляемый на него нейтрон, то полученной энергии достаточно для дестабилизации и расщепления атома. Когда он объяснял свою идею Мейтнер, оба они остановились, присели на скамейку и начали быстро делать расчеты на листках бумаги. Вот их вывод: ядро урана напоминает «очень неустойчивую каплю, готовую разделиться при малейшем воздействии» [12]. Фриш провел несколько экспериментов для подтверждения этой гипотезы, а потом в феврале 1939 г. вместе с Мейтнер написал две статьи для журнала Nature. Он назвал феномен расщепления «делением ядра» [13].

При делении ядра выделяется огромное количество энергии. При расщеплении ядра урана образуется два меньших ядра с меньшей суммарной массой. Исчезающая масса (m), равная примерно одной пятой массы протона, преобразуется в энергию (E) в соответствии с уравнением Эйнштейна: E = mc². Так как скорость света (с) составляет 299792458 м/с, даже маленькая масса производит большое количество энергии. Фриш подсчитал: расщепления одного атома урана было бы достаточно, чтобы поднять в воздух одну песчинку, которая сама содержит около сотни триллионов атомов.

Но из одного атома урана нельзя создать атомную бомбу. Взрыв в Хиросиме произошел в результате одновременного расщепления триллионов и триллионов атомов, содержавшихся в одном килограмме урана [14]. При делении одного атома урана высвобождаются нейтроны, при нужной скорости вызывающие расщепление соседних атомов. При этом высвободится еще больше нейтронов, которые, в свою очередь, вызовут расщепление еще большего количества атомов. Это вызовет неостановимую цепную реакцию. Уран в буквальном смысле – инициатор своего уничтожения.

Мейтнер и Фриш раскрыли секрет расщепления атома. В то время они не понимали, что их открытие проложит путь к созданию ядерного оружия, которое можно использовать для уничтожения сотен тысяч людей.

Но в лаборатории Мейтнер не наблюдалось никаких взрывов. Оказалось, что цепная реакция может быть устойчивой при использовании определенного типа урана, который редко встречается в природе. Обычный уран почти полностью состоит из изотопа урана-238 [15]. Однако для цепной реакции, приводящей к ядерному взрыву, необходимо обеспечить высокую концентрацию расщепляемого изотопа урана-235 – так называемый обогащенный уран [16].

Двое физиков, сотрудников Колумбийского университета (Нью-Йорк), венгр Лео Силард и итальянец Энрико Ферми, узнав об исследованиях Фриша и Мейтнер, начали собственные эксперименты по делению атомного ядра. Переехав в Университет Чикаго, они построили первый в мире ядерный реактор Чикаго Пайл-1 на площадке для игры в сквош под университетским футбольным стадионом. Это событие не осталось незамеченным советской разведкой, но при описании его на русском языке была допущена смешная неточность: советские разведчики перевели «squash court» (площадка для сквоша) как «тыквенное поле». Впрочем, место, в отличие от результатов, не имело серьезного значения. Наблюдая большое количество нейтронов, высвобождавшихся в процессе деления ядер, Силард пришел к выводу: уран в состоянии поддерживать устойчивую цепную реакцию и поэтому может использоваться для создания бомбы. Позднее он вспоминал: «Я не сомневался, что мир стоит на пороге большой беды» [17].

С началом Второй мировой войны Силард решил, что к открытию нужно срочно привлечь внимание президента Рузвельта [18]. Он написал письмо, подписанное также Альбертом Эйнштейном, в котором разъяснял возможность создания бомбы нового типа и предупреждал, что Германия может проводить исследования в том же направлении. Рузвельт согласился сформировать Консультативный комитет по урану и позднее выделил большие средства на проведение ядерных экспериментов. Наука об атомных взрывах приобретала более конкретные очертания. Меж тем актуальность задачи многократно возросла после нападения Японии на Перл-Харбор и вступления Америки в войну. Поэтому было принято решение консолидировать разрозненные ядерные исследования и сосредоточить их на достижении единственной цели – создании атомной бомбы в рамках проекта «Манхэттен».

В сентябре 1942 г. правительство США одобрило покупку более 200 квадратных километров земли вокруг городка Оук Ридж в штате Теннесси для создания Clinton Engineer Works. На предприятии как на одной из трех главных площадок реализации проекта «Манхэттен» решалась задача обогащения урана для атомной бомбы. Двумя другими площадками стали Хенфорд, где готовили другие материалы для бомбы, и Лос-Аламос, «мозговой центр» проекта. Везде установили строжайший режим секретности. Объекты не показывались ни на одной карте и обозначались кодовыми именами X, Y и Z.

Как только руководитель проекта «Манхэттен» генерал Лесли Гроувз увидел Оук Ридж, он понял: место выбрано правильно. Сельская глушь как нельзя лучше обеспечивала секретность и безопасность. Удаленность от побережья снижала риск нападения противника, а близость рек гарантировала необходимое обилие воды, а значит, гидроэлектроэнергию.

С характерной для него решительностью Гроувз провел переселение из города и его окрестностей тысячу семей, причем некоторым из них на сборы дали всего две недели. Этих людей просто поставили перед фактом. Место выбрано, и никто не должен стоять на пути создания Америкой первой атомной бомбы. Переселение – «пустяковое дело», по выражению одного служащего инженерного корпуса армии США [19].

Масштаб происходящего имел для Clinton Engineer Works первостепенное значение. В некоторые периоды здесь трудилось до 80000 рабочих. Оук Ридж быстро стал пятым по численности населения городом штата Теннесси и имел самое большее число людей с учеными степенями на душу населения по стране. Только на строительстве цеха К-25 по переработке урана трудились 12000 человек. Площадь его была больше, чем у любого другого построенного когда-либо сооружения. Внутри K-25 обогащался уран, переведенный в газообразное состояние и пропущенный через ряд мембран. Легкие молекулы проходили через тонкую мембрану быстрее тяжелых, поэтому процентная доля урана-235, который легче урана-238, постепенно увеличивалась [20].

США не знали, окажется ли грандиозный эксперимент удачным, но настойчиво продолжали его. Только атомная бомба, использующая колоссальную разрушительную энергию урана, давала возможность выиграть войну одним ударом. Также все понимали, что важнейшее значение имеет скорость. США опасались, что Германия может перейти в атаку и обрушить на них мощь ядерного оружия.

Мрачные перспективы оправдывали огромные затраты на проект и принудительное выселение жителей Оук Ридж. К работе в Лос-Аламосе, «мозговом центре проекта», привлекли лучшие научные умы со всего мира. Роберт Оппенгеймер, директор лаборатории в Лос-Аламосе, стал одним из первых свидетелей успеха во время испытаний бомбы «Тринити» 16 июля 1945 г. Позднее он вспоминал, что яркая вспышка атомного взрыва в пустыне в штате Нью-Мексико ассоциировалась у него со строчкой из священного индуистского текста: «Теперь я стал Смертью, разрушителем миров» [21].

Сегодня научные проблемы более разнообразны, а их решения менее очевидны. Мне это стало ясно при посещении в марте 2009 г. бывшего предприятия Clinton Engineer Works, теперь – Национальной лаборатории Ок Ридж. Квадратные промышленные здания вписаны в лесистый пейзаж штата Теннесси. Обширный внутренний двор главного корпуса дает лишь приблизительное представление об истинных размерах лаборатории. Мне показали графитовый реактор X-10, второй в мире, ныне охраняемый объект исторического наследия. Установка для обогащения урана К-25 в настоящее время размонтирована. Приоритеты исследований с тех пор значительно изменились, и именно они послужили причиной моего посещения лаборатории. Я приехал туда в качестве партнера одной частной фирмы, в то время управлявшей крупнейшим инвестиционным фондом, вкладывающим деньги в освоение возобновляемых и альтернативных источников энергии. Незадолго до того я узнал о разработанных здесь новых методах производства биотоплива из растительной массы, в частности травы и деревьев, которые никак не могут служить продуктами питания. Биотопливо может изготавливаться из сахаров, содержащихся в растительной целлюлозе. Но непродовольственная растительная масса содержит много лигнина, который образует прочные химические связи с сахарами, что сильно затрудняет их извлечение. Особый интерес исследователей вызвали тополя: у разных видов этих деревьев – разные сочетания основных природных характеристик. Исследователи изучили более 1000 разновидностей тополей в поисках качеств, которые могли бы обеспечить получение наибольшего количества сахаров [22]. США надеялись: создав экономически конкурентоспособные источники биотоплива, они ослабят свою зависимость от зарубежной нефти. Оук Ридж больше не занимается ураном, но снова работает в интересах национальной безопасности.

25 июля 1945 г. последняя партия обогащенного урана, необходимого для изготовления бомбы для Хиросимы, покинула Оук Ридж и двумя днями позже прибыла на тихоокеанский остров Тиниан. Здесь и была собрана трехметровая атомная бомба «Малыш», вскоре сброшенная на Хиросиму. С этого момента наука выглядит пугающе простой: необходимо создать критическую массу обогащенного урана и тем обеспечить начало неуправляемой ядерной реакции.

Чтобы создать бомбу, предназначенную для разрушения города, построили еще один город. Два миллиарда долларов потрачены на «величайшую в истории научную авантюру», которая в итоге себя оправдала [23]. Проект «Манхэттен» – редкий пример того, как государство успешно выбрало выигрышный вариант, хотя в данном случае выбор был предельно ясен: только один вид оружия давал возможность завершить войну. Сражения в лабораториях столь же важны для победы союзников, как и сражения в воздухе, на суше и на море. Взорвав атомную бомбу, человечество высвободило «исходную энергию вселенной» [24]. Но бомба также заставила нас испугаться: теперь мы можем уничтожить сами себя. Так символически началась новая эпоха.

«В момент ядерного взрыва Капитан Атом не имел плоти, костей и крови. Высушенный молекулярный скелет оставался неповрежденным, но изменение, неизвестное прежде человеку, все же произошло! Не осталось ничего… абсолютно ничего, что указывало бы на существование того, что прежде было огромной ракетой! Внутри также не было никаких следов человека!» [25]

Капитан Атом, «радиоактивный как чистый уран-235», появился на свет во время взрыва атомной боеголовки. Эта фантастическая история увидела свет в 1960 г. в мартовском номере «Космических приключений», популярного в США юмористического журнала. В конце 1950-х – начале 1960-х гг. я охотно читал эти и другие научно-фантастические истории. Чудесная власть атома оказалась настоящим подарком для авторов-юмористов. Они создали целую галерею супергероев, использующих атомную энергию в борьбе со злом. В то время главную глобальную угрозу, по крайней мере, для Америки, представляла ядерная война с Советским Союзом. Во время первого приключения Капитан Атом спас мир от разрушения, перехватив ракету с ядерной боеголовкой, запущенную коммунистами. «Вы больше, чем любое другое оружие, будете служить средством сдерживания войны!» – воскликнул литературный герой по имени президент Эйзенхауэр после триумфального возвращения на землю Капитана Атома.

С тех пор как бомба «Малыш» продемонстрировала миру мощь урана, возможности, открывавшиеся с наступлением атомной эры, казались безграничными. В то время как одни атомные супергерои использовали свою мощь, «чтобы сокрушать любые силы зла в нашем мире» (Атомный человек) и «спасать человечество от самого себя» (Атомный Гром), другие вели себя как злодеи [26]. Например, мистер Атом, робот с ядерной энергетической установкой, помешанный на стремлении к власти, одержим идеей господства над миром.

Тот же выбор приходилось делать и в реальном мире. Генерал Гроувз, руководитель проекта «Манхэттен», один из отцов атомной бомбы, настойчиво предупреждал: мы должны выбрать «правильный путь» – оружие, ведущее к атомному Холокосту, или светлое атомное будущее [27]. Человечество, по-видимому, стояло на развилке дорог, уводящих в новый атомный мир.

Та же риторика звучала в обращении настоящего президента Эйзенхауэра к Генеральной Ассамблее ООН в 1953 г. Его речь стала известна как «Атом за мир». Озабоченный быстрым ростом ядерных арсеналов США и СССР, Эйзенхауэр призвал мир «вырвать атомную бомбу из рук военных» и направить атомную энергию на благо человечества. Он хотел, чтобы Америка пошла по пути сокращения запасов ядерного оружия и начала диалог с мировыми ядерными супердержавами. Эйзенхауэр торжественно обещал: США «всем сердцем и разумом будут искать путь, на котором чудодейственная изобретательность человека будет направлена не на уничтожение, а на улучшение жизни».

Существовала уверенность, что неограниченный источник нейтронов, полученных при расщеплении урана, позволит искусственно создавать атомы любых типов в лабораторных условиях. С первых дней существования человечество пыталось понять и использовать основные частицы, из которых состоит материя; теперь мы управляем веществами так, как средневековым алхимикам даже не снилось.

Столь же чудесной выглядела и предсказанная польза от радиации для медицины. Люди верили, что радиоактивные элементы скоро позволят побороть рак, самую страшную болезнь современности. Я хорошо помню карикатуру, на которой был изображен скелет с надписью «РАК», убегающий от лучей «АТОМНОЙ ЭНЕРГИИ» [28]. Кроме того, предполагалось, что радиоактивные элементы позволят отслеживать самые разные болезни, развивающиеся в организме. Мы надеялись разработать арсенал медицинских средств, обеспечивающих каждому долголетие и здоровье. А отследив процессы развития растений, раскрыть секреты фотосинтеза, использующие энергию солнца, и увеличить производство продуктов питания.

Из всех преимуществ от расщепления атома урана самая очевидная в том, что оно дает простой и практически неисчерпаемый источник энергии. Она слишком очевидно проявилась в разрушениях, вызванных атомной бомбардировкой Хиросимы. Теперь же многие ожидали, что благодаря использованию энергии ядер урана кризисы, вызванные нехваткой топлива, останутся в прошлом, и мы все будем ездить на атомных автомобилях, снабженных мини-источниками ядерной энергии.

До появления Капитана Атома в 1960 г. моим любимым чтением был британский еженедельник Eagle – самый популярный журнал для мальчиков в 1950-х гг. Помню, как внимательно рассматривал нарисованные атомные подводные лодки и самолеты. На одной картинке изображался «атомный локомотив», «прообраз транспортного средства будущего», движущийся с огромной скоростью благодаря использованию безграничной энергии урана [29]. Так как ядерный реактор не требовал частого пополнения запасов топлива, то энергия атома считалась предпочтительной по сравнению с энергией нефти и каменного угля. Используя энергию урана, мы могли бы путешествовать по суше и под водой быстрее и дальше, чем когда-либо в прошлом. Предполагалось даже, что атомная энергия позволит управлять климатом. Искусственные солнца будут регулировать погоду и даже, как утверждал один автор, помогут растопить лед на полюсах Земли, чтобы сделать глобальный климат теплым и умеренным.

Новый источник ядерной энергии не похож на все то, с чем сталкивалось человечество прежде. Авторы юмористических и научно-фантастических произведений передают ощущение благоговейного страха, который вызывал уран в 1950-х и 1960-х гг. Но уран – не единственное вещество, чьи технологические возможности сильно преувеличивались. Наряду с титаном и кремнием, истории которых будут рассказаны дальше, он относится к триаде «послевоенных чудес». Однако гиперболизация его возможностей оказалась более значительной. Сверхъестественная мощь урана со всей очевидностью проявилась в изображениях атомного взрыва над Хиросимой. Последующие фантастические истории только повышали связанные с ураном ожидания, которым он в действительности не соответствовал.

Транспорт на атомной энергии оказался в большинстве случаев непрактичным и небезопасным; намерение искусственно повысить температуру атмосферы с помощью энергии урана кажется теперь смешным, а с учетом растущего антропогенного влияния на изменение климата – совершенно неразумным. Радиоактивное излучение стало важным медицинским инструментом, но не смогло победить рак. Однако в одной отрасли ожидания, по-видимому, оправдались. Атомные электростанции, генерирующие электроэнергию из тепла, получаемого в результате расщепления урана, быстро появились во всем мире.

17 октября 1956 г. королева Елизавета II нажала кнопку включения на пульте управления британской атомной электростанции Колдер Холл в графстве Камбрия. Впервые энергия урана, преобразованная в электроэнергию, стала поступать в жилые дома [30]. Стоя в тени башенных охладителей Колдер Холл, королева говорила об этом событии как о примере обуздания ядерной энергии, «способной быть ужасным средством массового уничтожения» [31]. Используя ядерную энергию «на благо всего общества», Британия хотела указать путь к мирному использованию атома [32].

Быстрое развитие ядерной энергетики обусловлено скорее острой необходимостью, чем какими-то иными соображениями: суровая зима 1947 г. породила в стране настоящий топливный кризис. Более 90% потребностей Британии в энергии удовлетворялось в послевоенные годы за счет каменного угля, и в 1948 г. рост спроса начал опережать ввод новых энергетических мощностей. Запасы месторождений быстро истощались, что оказалось настоящим шоком для страны, прежде крупнейшего в мире экспортера каменного угля. Индустриальная Британия процветала благодаря обильному источнику энергии, и если страна собиралась и дальше оставаться крупной экономической державой, то новый источник энергии ей был жизненно необходим.

Одним из возможных претендентов была нефть. В июле 1954 г. министр топлива и энергетики заявил: теплоэлектростанции, работающие на каменном угле, будут дополнены энергетическими установками на импортируемой нефти. Но этот шаг рассматривался лишь как временная мера. Опасения по поводу сокращающихся запасов нефти, которые в конечном итоге оказались необоснованными, требовали долгосрочного решения. Для лорда Червелла, председателя Совета по атомной энергии, арифметика выглядела предельно просто: «Один фунт урана эквивалентен 1000 тонн угля» [33].

В 1950-х гг. я жил с родителями в Иране. Мой отец работал в Англо-Иранской нефтяной компании на месторождении Масджид-и-Сулейман. В ту пору я мало задумывался о вопросах энергетической безопасности. Лишь позже, вернувшись в Великобританию и поступив в университет, я начал осознавать важность ядерной энергетики. Великобритания финансировала атомные электростанции второго поколения, и быстро развивающаяся высокотехнологичная ядерная индустрия требовала лучших умов. Университетское образование было в то время редкостью. В университетах училось менее 5% молодых людей, и, чтобы привлечь молодых специалистов, отрасль предлагала студентам неплохие стипендии. Для меня ядерная индустрия символизировала технический прогресс. Мне казалось, что она строит будущее человечества, и поэтому я подал заявку на стипендию Управления атомной энергетики Великобритании.

В конце концов я все же предпочел стипендию от BP, но выбор дался мне нелегко. Меня привлек международный масштаб деятельности компании: задачи, решаемые компанией, выглядели масштабными и сложными. Однако на протяжении всей моей работы в нефтяной индустрии мысли о ядерной энергии постоянно присутствовали в моем сознании, не давая покоя. Я бывал озабочен стабильностью поставок нефти и последствиями техногенных катастроф.

Именно такой период мы переживаем сейчас. Риск антропогенных изменений климата снова обострил дебаты по поводу использования атомной энергии. Ядерная энергетика способна помочь удовлетворить растущие глобальные энергетические потребности в низкоуглеродной экономике, но ее развитие сдерживается опасениями по поводу возможных ядерных катастроф, одна из которых случилась на Колдер Холл.

Хотя Колдер Холл – образец мирного использования энергии атома, в действительности это было предприятие двойного назначения: на ней также производили обогащенный уран для атомных бомб. После бомбардировок Хиросимы и Нагасаки британское правительство, как и многие другие в то время, захотело иметь собственное ядерное оружие. В октябре 1946 г. премьер-министр Клемент Эттли провел совещание кабинета, обсудив перспективы обогащения урана и создания атомной бомбы. Министры были уже готовы отвергнуть проект по причине высокой стоимости, когда в дискуссию вмешался министр иностранных дел Эрнест Бивен. Он был непреклонен и так обосновывал свою позицию: «Мы должны иметь это… Здесь нет ничего личного, но я не хочу, чтобы с любым министром иностранных дел нашей страны государственный секретарь США говорил так, как со мной. Мы должны иметь эту штуку, сколько бы она ни стоила. Мы должны поместить на ней флаг Соединенного Королевства» [34].

Плутоний, использованный в первой британской атомной бомбе, производился там, где вскоре построили электростанцию Колдер Холл. Проект ядерного реактора был выбран главным образом с учетом возможности производства плутония, необходимого для участия в глобальной гонке ядерных вооружений. Уран-238 превращается в плутоний при бомбардировке нейтронами, высвобождающимися в реакции ядерного деления, происходящей в реакторе. Чтобы не терять образующееся при этом тепло, в конструкцию реактора встроили электрогенераторы. В первые годы работы реактора нужно было находить компромисс между производством плутония и электроэнергии: увеличение выработки одного означало сокращение другого. Нередко приходилось сокращать количество электроэнергии ради удовлетворения желания британского правительства увеличивать арсенал ядерного оружия [35].

В 1960-х гг. США и СССР лидировали в глобальной гонке вооружений[8], и потребность Великобритании в ядерном оружии уменьшилась. В результате в Колдер Холл приоритет закрепился за производством электроэнергии, а не оружейного плутония; Британия все активнее отделяла военные ядерные программы от гражданских. В период между открытием Колдер Холл в 1956 г. и началом 2011 г. общее количество реакторов атомных электростанций во всем мире выросло до более чем 440, и на атомных электростанциях вырабатывалась почти одна седьмая часть мировой электроэнергии. Рост мощностей замедлился после бума в 1970–1980-х гг., но многие аналитики предсказывают «ядерный ренессанс» в ближайшее десятилетие. В начале 2011 г. Великобритания собиралась построить десять новых атомных электростанций, а Китай – вчетверо увеличить мощность ядерной электроэнергетики к 2015 г. Даже Германия, традиционно выступающая против развития ядерной электроэнергетики, решила продлить сроки эксплуатации существующих ядерных реакторов.

Светлое будущее атомной энергетики, символизируемое Колдер Холл, по-видимому, становилось реальностью. Но через несколько месяцев произошло событие, резко изменившее ситуацию.

11 марта 2011 г. землетрясение Тохоку вызвало цунами, обрушившееся на северо-восточное побережье Японии. Почти 16000 человек погибли.

Атомная электростанция Фукусима Дай-ичи находилась в 180 километрах о эпицентра землетрясения. Она выдержала начальный удар магнитудой в 9 баллов; это был один из пяти наиболее мощных подземных толчков, когда-либо зафиксированных в мире. Однако примерно через час пятнадцатиметровая волна, вызванная цунами, разрушила дамбу, защищавшую электростанцию от наводнений. Последующие отключения энергопитания и сбои в работе оборудования привели к нарушениям в работе реактора и утечке радиоактивных веществ в окружающую среду.

Фукусима напомнила каждому: контроль над радиоактивными веществами далек от совершенства. Землетрясения такой магнитуды крайне редки, но все же случаются и могут иметь апокалиптические последствия, если принимать во внимание силу урана.

Я побывал в Токио несколько месяцев спустя. Страна еще не оправилась от катастрофы. Атомная станция Фукусима не была восстановлена, и газетные заголовки постоянно напоминали о проблеме ядерной защиты: страх буквально висел в воздухе. Главную обеспокоенность вызывала интенсивность радиации вокруг станции. Куда попадают радиационные частицы? Правительство ежедневно публиковало сведения об уровнях радиации по стране. Газеты на английском и японском языках печатали карты страны, на которых показывались уровни радиационного загрязнения. Казалось, каждый стал экспертом по допустимому количеству зивертов (единица измерения радиации), а продажи счетчиков Гейгера, предназначенных для измерения радиации, стремительно увеличивались. Их рынок рос – один из немногих в стагнирующей японской экономике. Во второй раз в истории Японии радиация неотступно заняла мысли населения.

Япония – первая и единственная страна, пережившая атомную бомбардировку. Память об этом долгое время внушала японцам страх. Никто не знал, как повлияют бомбардировки Хиросимы и Нагасаки на здоровье нации. Те несчастные, которые оказались поблизости от мест взрывов, пытались понять природу болезни, поразившей их самих, их родственников и друзей. Спустя несколько часов после взрыва с виду здоровые люди начинали буквально валиться с ног, а на коже выступали багровые пятна – предвестники смерти. Появлялись тошнота, рвота, кровавый понос, лихорадка и сильнейшая слабость. Живший в Хиросиме доктор Микихико Хакия удивлялся: «Может быть, новое оружие, о котором я слышал, распространяет ядовитый газ или смертельно опасных микробов?» [36]

Людей, переживших бомбардировку Хиросимы и Нагасаки, в Японии называют «хибакуся», что означает «задетые взрывом». Они долгое время страдали от социальной изоляции, потому что остальные избегали контактов с ними, опасаясь заразиться неизвестной болезнью. Радиацию и сегодня неправильно понимают. Она характеризуется тем, что ученый из Принстона Роберт Соколов называет высоким «отношением страха к риску»: воспринимаемая опасность радиации часто намного выше, чем реальный риск облучиться [37]. Причина заблуждений – загадочная природа радиации. Невидимое, но всепроникающее излучение практически не воспринимается органами чувств. Вы можете подвергнуться облучению и даже не заметить этого, так как воздействие на ваше здоровье очень неопределенно. Вы можете не испытать никаких негативных последствий, или же у вас через какое-то время диагностируют рак. Предсказать невозможно.

Величина дозы облучения при взрыве атомной бомбы и при авариях на атомных станциях существенно различается. Никто еще не умер непосредственно от облучения в результате аварии на Фукусиме и вряд ли умрет [38]. Радиация распространилась по очень большой территории, и спустя несколько месяцев потенциально опасные уровни радиационного заражения были зарегистрированы даже в Токио, в 250 километрах от аварийной электростанции. Выпадение радиоактивных осадков зафиксировано на школьных игровых площадках, бейсбольных полях и пешеходных дорожках, хотя эти эффекты не всегда следовало приписывать событиям на Фукусиме [39]. За исключением редких случаев уровни радиации за пределами зоны эвакуации в Фукусиме были настолько низкими, что они вряд ли могли причинить кому-нибудь вред. Но японское население испытывает страх. Каким бы малым ни был риск, никто не чувствует себя в безопасности.

Люди были не меньше напуганы и после катастрофы в 1986 г. на атомной электростанции в Чернобыле. Там взрыв за несколько секунд полностью разрушил реактор [40]. Погибли 30 человек, еще 106 получили сильную дозу облучения. Выжившие испытывали страх и депрессию не только потому, что им пришлось бросить дома в зоне катастрофы, но и потому, что они опасались возникновения онкологических и иных угрожающих жизни заболеваний [41].

Последствия чернобыльской катастрофы на более удаленных территориях были, в действительности, относительно слабыми. Хотя в результате взрыва произошел выброс большого количества радиоактивных материалов, они распространились по площади северного полушария в незначительных концентрациях. За пределами зоны катастрофы уровни радиации были относительно низки и не оказали существенного влияния на здоровье людей [42].

Однако реакция широкой публики оказалась панической и никак не соответствовала реальным рискам [43]. В Германии, где был зафиксирован самый высокий уровень радиации, тревожные настроения сохранялись очень долго.

Неудивительно, что после аварии на Фукусиме вера в безопасность ядерной энергии заметно ослабла. Начались протесты с требованием полного отказа Японии от использования ядерной энергии. Однако сразу после катастрофы опрос, проведенный независимым американским советом экспертов Исследовательского цента Пью (Pew Research Cente), показал: 46% японцев хотят, чтобы производство ядерной энергии сохранилось в стране на текущем уровне. Этот показатель несколько превышает процент его противников [44]. Как объяснял мне сэр Дэвид Уоррен, британский посол в Японии, во время нашей встречи в британском посольстве, люди направляли свой гнев на правительство и компании, а не на ядерную энергию как таковую. Хотя реакция правительства на землетрясение Тохоку была более быстрой, чем на мощнейшее землетрясение 1995 г. в Кобе, общественность считала, что чиновники действуют недостаточно четко и решительно. Слишком плоха была связь между правительством, общественностью и Tokyo Electric Power Company (TEPCO) – компанией, управлявшей работой атомной электростанции. Журналистам удалось случайно услышать, как в какой-то момент премьер-министр Наото Кан спрашивал у руководителей TEPCO: «Что за чертовщина у вас происходит?» [45]. Многие японцы были убеждены, обоснованно или нет, что руководители электростанции скрывают истинные масштабы катастрофы и от правительства, и от общественности.

TEPCO – пример корпорации старого образца, любящей распространять только хорошие новости. В ее адрес прозвучало немало критики за недостаточную подготовленность к мощному цунами и за оперативные просчеты, которые, возможно, привели к дополнительным выбросам радиоактивных веществ в окружающую среду. Тревогу вызвало и то, что авария на Фукусиме продемонстрировала неспособность правительства адекватно контролировать работу атомной индустрии. Многочисленные случаи ненадлежащих действий были выявлены после аварии. Япония долгое время управлялась на основе неформальных отношений доверия, и в результате регулятор и регулируемый субъект оказались недостаточно отделены друг от друга [46]. История Фукусимы подталкивает к пересмотру стереотипа отношений. Чернобыльская катастрофа – еще один пример недостаточного разграничения между регулятором и регулируемым субъектом и, как следствие, плохого выполнения регулирующих функций.

Также Чернобыль стал примером неэффективного управления атомной индустрией в чрезвычайных обстоятельствах. Первой реакцией советского руководства была попытка скрыть масштабы трагедии от остального мира. Только когда появились неопровержимые свидетельства катастрофы, советские лидеры признали факт взрыва реактора. В результате доверие к властям пошатнулось. Но хотя во время аварии на Фукусиме в Японии управление осуществлялось не так плохо, а информация о происходящем была более доступной, доверие к властям также оказалось заметно подорванным.

К маю 2012 г. все ядерные реакоры в Японии были выведены из эксплуатации. Одни получили повреждения при землетрясении, другие постепенно отключали в течение следующего года для проверки на безопасность или профилактических работ. Многие интерпретировали это как политический жест, а не вынужденное прагматическое решение. Япония оставалась без ядерной энергии до июля 2012 г., когда были перезапущены два реактора. Через год Центр Пью повторил опрос. Выяснилось, что 70% респондентов считают нужным сократить потребление Японией ядерной энергии и всего 20% считают нужным оставить его на прежнем уровне [47]. За прошедший год японцы, по-видимому, стали спокойнее относиться к идее безъядерного будущего. Япония планировала увеличить долю производства электроэнергии на атомных электростанциях с 30% в 2010 г. до 50% в 2030 г. Теперь решено снизить зависимость в максимально возможной степени. Для этого необходимо найти новые источники энергии и сокращая общее потребление, повышая энергоэффективность и энергосбережение. Это сложная задача для страны, имеющей мало природных энергоресурсов и уже обладающей одной из самых энергоэффективных экономик в мире.

Планы повысить производство электроэнергии на атомных электростанциях в других странах также сокращены. Сразу после аварии на Фукусиме канцлер Германии Ангела Меркель заявила о трехмесячном моратории на введение в действие решения продлить срок эксплуатации действующих атомных электростанций. Затем в мае 2011 г. последовало заявление, что Германия собирается полностью отказаться от ядерной энергии к 2022 г. Другие страны наметили провести проверки надежности реакторов.

До сих пор статистика говорила в пользу ядерной энергетики; по-видимому, она казалась безопаснее иных источников [48]. Однако страх перед ядерной катастрофой и радиоактивным излучением ведет к тому, что мы настаиваем на повышении стандартов безопасности, которые и так выше, чем в других отраслях энергетики. Другие источники энергии, разумеется, не абсолютно безопасны и всегда таят определенные риски. Но зато они не несут в себе угрозу распространения радиации.

Ядерная энергетика может помочь отказаться от углерода как источника энергии. Однако авария на Фукусиме, возможно, начало конца отрасли не только в Японии, но и во всем мире. Ядерная энергия всегда ассоциируется с ядерным оружием. Многие теперь рассматривают ее просто как слишком дорогостоящую и опасную альтернативу другим видам энергии, в том числе и из возобновляемых источников. Промежуток времени между решением о строительстве атомной электростанции и началом производства электроэнергии оказывается настолько продолжительным, что возможные изменения в законодательном регулировании и даже в спросе делают перспективы отдачи от инвестиций весьма неопределенными. Кроме того, издержки производства уранового топлива и побочных радиоактивных продуктов выше, чем для других источников. Все это существенно затрудняет разумное финансирование. По совокупности причин можно ожидать, что ядерную энергетику ждет непростое будущее.

В первую годовщину бомбардировки Хиросимы те, кому удалось выжить в аду, собрались у разрушенной усыпальницы Гококу, чтобы помолиться о погибших. На транспарантах, которые они принесли с собой, было начертано: «Всеобщий мир начинается в Хиросиме» [49].

Погибших похоронили, и город понемногу восстанавливался из руин. На момент взрыва в Хиросиме проживало почти 300000 человек, но в годы войны она имела важное стратегическое значение: здесь находились центр связи, армейские склады и группировка из приблизительно 43000 солдат. После пережитого Хиросима призвана стать символом мира во всем мире и полного отказа от ядерного оружия.

Приехав в Хиросиму в 2011 г., я встретился с губернатором префектуры Хиросима Хидехико Юзаки, чтобы обсудить аварию на Фукусиме и исторические последствия атомной бомбардировки Хиросимы. В наши дни Хиросима – напоминание о разрушительной силе ядерного оружия и необходимости последовательных усилий по его полному уничтожению.

Договор о нераспространении ядерного оружия ведет происхождение от знаменитой речи Эйзенхауэра «Атом на службе мира», послужившей импульсом к созданию Международного агентства по атомной энергии. Эта организация занимается мониторингом ядерных исследований. Соглашение, вступившее в силу в 1970 г., юридически запрещает участникам любые действия, направленные на передачу ядерного оружия неядерным государствам. Страны, владевшие ядерным оружием до вступления в силу этого договора, также должны «стремиться к проведению честных переговоров» о полном его запрещении [50].

Если бы договора не существовало, то к настоящему времени ядерным оружием владели бы уже более 30 стран. Но даже при наличии соглашения девять ядерных держав владеют в общей сложности 22400 ядерными боевыми зарядами [51]. Четыре страны – Индия, Израиль, Пакистан и Северная Корея – не участвуют в договоре. Полное уничтожение запасов ядерного оружия по-прежнему далекий идеал, а во многих странах продолжается создание ядерных арсеналов.

В октябре 2003 г. грузовое судно «ББС Чайна» было перехвачено агентами ЦРУ в Средиземном море на пути в Ливию. Несколько контейнеров были экстренно сняты с борта корабля и помещены в специальное хранилище. Когда агенты ЦРУ открыли их, подозрения подтвердились: внутри находились детали центрифуги для обогащения урана. Через два дня офицеры американской и британской разведок встретились в Ливийской пустыне с полковником Каддафи. Последовавший отказ Ливии от попыток получить технологию ядерного оружия позволил раскрыть целую сеть подпольных операций и арестовать многих участников, включая и Абдул Кадер Хана.

Хан проживал в Британской Индии в 1940-х гг. Затем в условиях острого конфликта, возникшего в результате распада Британской империи, он бежал в Пакистан. Ребенком он видел, как на вокзал его родного города приходили целые железнодорожные составы, набитые телами убитых мусульман. В нем росли националистические чувства и ненависть к Индии. В декабре 1971 г. Пакистан потерпел сокрушительное поражение в военном конфликте с Индией. Зульфикар Али Бхутто, ставший президентом Пакистана после конфликта, видел в ядерном оружии единственное для своей страны средство парирования угрозы, исходящей от восточного соседа [52]. Уже в первый месяц президентства Бхутто встретился с ведущими учеными и крупными военачальниками страны. Он хотел получить атомную бомбу через три года. «Вы сможете дать ее мне?» – спросил он. «О да, конечно, вы сможете ее получить», – заверили собравшиеся [53].

Соседняя страна поставила перед собой сходную цель, и 18 мая 1974 г. премьер-министр Индии Индира Ганди наблюдала, как в пустыне Раджастан в небо взметнулось грибообразное облако ядерного взрыва. Операция «Улыбающийся Будда» прошла успешно, и Индия официально стала ядерной державой. Проведя ядерное испытание, она бросила вызов участникам договора о нераспространении ядерного оружия, который вступил в силу четырьмя годами ранее. Индия никогда не подписывала этот договор, и демонстрация ядерной мощи стала плевком в сторону Запада. Индия создала свое ядерное оружие, используя информацию, рассекреченную в рамках американской программы «Атом на службе мира», в то время как плутоний для боеголовок изготавливался из отработанного ядерного топлива реактора, поставленного Канадой для производства электроэнергии. Последовало широкое международное осуждение Индии, против нее были введены санкции. Но наибольшую угрозу от усиления мощи Индии почувствовал Пакистан. Атомная бомба, взорванная всего в 50 километрах от пакистанской границы, еще раз продемонстрировала силу Индии.

Создание Индией атомной бомбы, по-видимому, стало для Хана сигналом к активному участию в пакистанском ядерном проекте. В 1960-х гг. он перебрался в Европу, продолжил образование, а позже поступил на работу в голландскую компанию по производству ядерного топлива URENCO, что обеспечивало ему доступ к информации о процессе обогащения урана. После завершения операции «Улыбающийся Будда» он написал Бхутто, что знает, как изготавливать расщепляющийся материал для атомной бомбы, и преложил свои услуги. Возникли подозрения, что Хан участвует в передаче секретной информации за границу, и в 1983 г. он был заочно приговорен голландским судом к четырем годам тюрьмы за шпионаж. Сам Хан отвергал все обвинения, а его адвокаты доказывали: информацию, которой он располагал, можно свободно получить в университетской библиотеке. Дело развалилось, и Хана оправдали. При его содействии Пакистан успешно создал атомную бомбу. 28 мая 1998 г. ядерная мощь страны была продемонстрирована на полигоне в горах Шагай.

Премьер-министр Пакистана Наваз Шариф не имел выбора, это был вопрос национального престижа. После взрыва Пакистан ликовал: теперь он по крайней мере сравнялся с Индией в военной мощи. Хан стал национальным героем [54].

Главный мотив Хана в создании атомной бомбы – стремление оказать геополитическую поддержку родной стране и повысить ее обороноспособность перед лицом растущей военной мощи соседа. Ядерный потенциал Пакистана, возможно, заставит Индию дважды подумать, прежде чем провоцировать конфликт. Однако мотивация других людей, способствовавших передаче ядерных технологий в Ливию, Северную Корею, Иран и, возможно, другие страны, обусловлена скорее алчностью и нарциссизмом, чем идеологией. Мы по-прежнему не знаем наверняка, насколько широко раскинулись подпольные сети и продолжают ли действовать их ячейки.

Усилия по нераспространению ядерного оружия, предпринятые в последние 40 лет, безусловно, ограничили число стран, обладающих военным ядерным потенциалом. Однако действия подпольных сетей, занимающихся распространением ядерных технологий, показывают: полностью прекратить процесс не удалось. Отчасти это обусловлено неизбежным односторонним характером договора о нераспространении. Международный закон принят в интересах тех, кто уже обладал возможностью создать и использовать оружие, и в результате страны, подписавшие договор, оказались разделены на обладающих и не обладающих ядерным оружием. Пять из них (США, Великобритания, Франция, Россия и Китай), создавшие ядерное оружие до вступления в действие Договора о нераспространении, обрели ядерную гегемонию над всеми остальными. Каждая страна, имеющая ядерную программу, но не обладающая ядерным оружием, должна быть открыта для проведения международных инспекций. Но к странам, обладающим ядерным оружием, подобные требования не применяются; те, у кого оно есть, не спешат от него отказаться, а те, у кого нет, стремятся его получить.

Я помню напряженные десятилетия «холодной войны», когда существование ядерного оружия поддерживало хрупкий мир на планете. Раньше две супердержавы, подобные США и СССР, наверняка начали бы войну, но ужасающая перспектива термоядерного армагеддона удерживала от необдуманных действий.

Всеобщий мир поддерживался страхом перед ответным ударом. Если бы одна сторона начала атаку, то другая немедленно бы обрушила на нее весь свой ядерный арсенал. Результатом стало бы полное уничтожение агрессора. Министр обороны США Роберт Макнамара писал: «Мы понимаем масштабы ужасной катастрофы, многократно превосходящей все те, с которыми сталкивался человек за более чем миллион лет существования на Земле… Сдерживание ядерной агрессии обеспечивается неотвратимостью уничтожения агрессора – не только его вооруженных сил, но и всего населения» [55].

Это высказывание выразило суть идеи гарантированного взаимного уничтожения и создало единственный стратегический императив: по мнению американских стратегов, для обеспечения безопасности США должны обладать способностью полностью уничтожить любого агрессора даже после того, как он первым нанесет ядерный удар. Американский ядерный потенциал должен был быть достаточно большим, чтобы выдержать ядерную атаку Советского Союза и затем обеспечить полное его уничтожение. Другими словами, США всегда должны иметь «возможность нанести ответный удар».

Советские стратеги пришли к такому же выводу, и поэтому каждая сторона наращивала ядерный потенциал. На каждый шаг противника нужно было отвечать наращиванием собственного потенциала. Так началась великая гонка вооружений XX в. К 1982 г. каждая сторона имела более 10000 единиц стратегических ядерных зарядов. Рассредоточенность по всему миру снижала вероятность их уничтожения при первом ударе противника: в бетонированных шахтах находились межконтинентальные баллистические ракеты, глубоко под водой – подводные ракетоносцы, а в небо в любой момент были готовы подняться стратегические бомбардировщики. Главной задачей каждой стороны было не нападение, а эффективное сдерживание противника: «Если ты нападешь на меня, ты погибнешь тоже».

В Советском Союзе логика сохранения возможности нанесения ответного удара нашла выражение в системе «Мертвая рука», которая создавалась в обстановке строжайшей секретности. Слухи о ней продолжают циркулировать и по сей день [56]. Если бы ядерная атака США уничтожила советское руководство, то система «Мертвая рука» автоматически обеспечила бы ответный ядерный удар. Для этого в воздух должны были подняться несколько ракет без зарядов. Пролетая над СССР, они подавали бы закодированные радиосигналы тысячам ракет с ядерными боеголовками. Они должны были стартовать из скрытых под землей бетонированных шахт и уничтожить Америку.

Следствием гонки вооружений стало создание ядерных арсеналов, способных многократно уничтожить все живое на Земле. При этом они могли никогда не быть использованы. Это порождало постоянную угрозу и страх, но сохраняло мир.

Сегодня мир стал другим. Баланс ядерных арсеналов двух супердержав, гарантирующих их взаимное уничтожение, ушел в прошлое. Вместо этого мы имеем нескольких ядерных игроков, имеющих сложные мотивы поведения. На их здравый смысл мы не всегда можем рассчитывать. У них националистические интересы могут возобладать над ответственным отношением к ядерному оружию. С появлением каждого нового игрока риск ядерной катастрофы повышается независимо от того, чем может быть вызван запуск ракеты: ложной информацией, неверной оценкой ситуации или техническим сбоем. Возможно, наиболее пугающий сценарий – перспектива попадания ядерного оружия в руки террористов, которых гибель людей не волнует.

Использование реакции деления ядер урана в первой атомной бомбе, сброшенной на Хиросиму, означало, по сути, обращение к первичному источнику энергии Вселенной. С тех пор 60 лет страх перед неизбежным взаимным уничтожением удерживал ядерные державы от необдуманных действий, но мы больше не можем полагаться на хрупкое равновесие. Вероятность ядерной катастрофы повысилась. Возможные последствия окажутся еще более страшными: если бы ядерная бомба была сброшена сегодня, разрушения оказались бы во много раз серьезнее, чем при бомбардировке Хиросимы.

Прогуливаясь среди групп школьников по Парку мира и музею Хиросимы, я больше чем когда-либо осознавал потребность рассказывать людям всех возрастов о последствиях применения ядерного оружия. Мы с губернатором Юзаки, возглавляющим новое движение за нераспространение ядерного оружия, согласились, что должны стремиться к будущему, свободному от ядерного оружия. Конструктивные политические дискуссии на международном уровне проходят нелегко, а иногда и вообще оказываются невозможными. Но затрачивать усилия имеет смысл, если мы сможем снизить риск еще одной атомной бомбардировки. Полная ликвидация ядерного оружия может казаться нереальной, но мы должны к ней стремиться.

Мышление новых поколений формировалось после окончания «холодной войны», и они по-новому смотрят на суть ядерного оружия – как на средство уничтожения колоссальной разрушительной силы. Когда мы разговаривали о подготовке документов и подписании договоров, губернатор Юзаки взглянул на свой город и так произнес: «Главное – люди, а не листки бумаги».

Титан

В октябре 1950 г. журнал Popular Science рассказал о «новом сопернике», «бросающем вызов алюминию и стали как конструкционный материал для самолетов и ракет, ружей и средств бронезащиты». Прочный, легкий и устойчивый к коррозии, титан казался чудесным металлом будущего [1].

Титан был открыт в 1791 г. Уильямом Грегором, английским священником, минералогом и химиом, сумевшим набрать немного «черного песка» в ручье в долине Манаккан в Корнуэлле. Теперь мы знаем минерал ильменит, или титановый железняк; именно из него Грегор получил оксид нового элемента и назвал его манакканитом. Через четыре года немецкий химик Мартин Клапрот выделил двуокись титана из другой титановой руды, рутила. Он назвал ее титаном в честь героев древнегреческих мифов, сброшенных в Тартар Ураном. Клапрот также открыл и уран, но предпочел дать тому и другому отвлеченные названия, так как в то время их свойства были изучены не до конца [2]. Однако, по случайности, название Клапрота оказалось вполне подходящим: подобно титанам, томящимся глубоко под землей, этот элемент очень прочно химически связан с рудой, и извлечь его непросто.

Лишь в 1910 г. металлург Мэттью Альберт Хантер, работавший в Ренселеровском политехническом институте недалеко от Нью-Йорка, сумел получить образец чистого металлического титана. В процессе извлечения он раскрыл его замечательные физические свойства. Наконец, в 1940-х гг., 150 лет спустя после открытия титана, удалось разработать процесс его промышленного извлечения из титановой руды.

С началом «холодной войны» начался рост международной напряженности. США и СССР принялись добиваться технологического преимущества, которое обеспечило бы им превосходство над противником на море, в небе и в открытом космосе. Первая и Вторая мировые войны велись с использованием железа и углерода, а в «холодной войне» главные роли отводились титану и урану.

Титан сделал возможным реализацию самых выдающихся инженерных проектов эпохи «холодной войны», в частности создание сверхзвукового разведывательного самолета «Блэкберд» («Черный дрозд») компании Lockheed. Летавший со скоростью втрое выше скорости звука, «Блэкберд» за счет ускорения и набора высоты легко уклонялся от новейших советских крылатых ракет и в течение нескольких часов мог доставлять на американскую землю ценную разведывательную информацию. Самый быстрый воздушно-реактивный самолет в мире – выдающееся достижение инженерной мысли [3].

«Мы будем летать на высоте 27000 метров со скоростью три Маха[9]… Чем быстрее и выше мы будем летать, тем труднее будет нас обнаружить, а тем более, остановить», – объяснял группе своих инженеров Келли Джонсон, вице-президент по перспективным проектам аэрокосмической компании Lockheed [4].

В 1950-х гг., в разгар «холодной войны», США всеми силами пытались как можно больше узнать о советском военном потенциале. Существовавшие в то время спутники имели ряд недостатков: их орбита была постоянной и слишком предсказуемой, чтобы вести разведку скрытно, а снимки из космоса часто страдали отсутствием четкости. Келли Джонсон был уверен: только самолет-шпион позволит собрать нужную разведывательную информацию и обеспечить безопасность находящихся на борту пилотов.

Первые самолеты-шпионы, созданные в период «холодной войны», представляли собой модернизированные бомбардировщики Второй мировой войны, летавшие медленно и на небольшой высоте, что делало их уязвимыми для средств ПВО. Самолет-разведчик U-2, созданный компанией Lockheed в конце 1950-х гг., мог летать на высотах до 21 километра и развивать скорость до 800 километров в час, но для борьбы с самолетами-шпионами Советский Союз создал новые ракеты, поражавшие и такую цель. США знали об уязвимости U-2 и хотели разработать новый самолет-разведчик, который мог бы летать выше и быстрее. Действительно, в 1960 г., когда Lockheed начала работы по созданию «Блэкберд», самолет U-2 был сбит советской ракетой, а летчик Гэри Пауэрс оказался в руках КГБ.

«Блэкберд», летающий в четыре раза быстрее и на восемь километров выше, чем U-2, символизировал амбициозные планы американских военных. Американские ВВС хотели получить самолет, не просто недоступный для советских ракет, а способный уходить от любой ракеты. Самолеты некоторых моделей и прежде летали со скоростью более 3М, но только недолго и с использованием форсажной камеры. Для «Блэкберд» такая скорость должна была стать крейсерской. Однако, чтобы реализовать такой сложный технический проект, инженерам Lockheed нужно было научиться использовать возможности титана.

В 1959 г. работы по созданию нового сверхзвукового самолета начались в проектно-конструкторском подразделении Lockheed, получившем неофициальное название «Скунсового завода» (Skunk Works) из-за непереносимого зловония, исходившего из расположенной поблизости фабрики пластмассовых изделий. Инженеры скоро поняли: титан – единственный легкий металл, способный выдержать высокие температуры, возникающие при скоростях полета 3М. Сталь оказалась слишком тяжелой.

На высоте 27 километров воздух настолько разрежен, что мало чем отличается от вакуума, а температура достигает –55 °C. Но даже при этом носовая часть самолета Blackbird, летящего быстрее пули, нагревается из-за трения воздуха до 400 °С и более [5]. Вблизи форсажной камеры температура еще выше [6]. Если бы самолет не был выкрашен в черный цвет (откуда и название), то температура оказалась бы даже более высокой. Из-за сильного нагревания в полете фюзеляж несколько удлиняется. Размеры корпуса и топливного бака соответствуют друг другу только на высоких скоростях. Когда заправленный самолет находится на земле, топливо вытекает на взлетно-посадочную полосу.

Около девяти десятых веса конструкции «Блэкберд» приходится на долю деталей, изготовленных из титана. До начала работы над проектом никому еще не доводилось применять титан в таких масштабах и в таких экстремальных условиях. Только одна небольшая американская компания Titanium Metals Corporation работала с этим металлом, но ее титановые листы были невысокого качества. Более того, Lockheed не могла найти достаточно титана для постройки самолета. ЦРУ обследовало весь мир и наконец нашло экспортера. Им оказался Советский Союз, не подозревавший, что станет помогать созданию разведывательного самолета, который будет использоваться против него же.

Во время испытаний прототипа и сборки самолета было изготовлено в общей сложности более 13000000 титановых деталей. При этом инженерам пришлось столкнуться с множеством технологических проблем. Наличие даже незначительных примесей делало титан хрупким, и поэтому вначале некоторые детали разбивались вдребезги даже при падении с метровой высоты. Линии, прочерченные авторучкой, быстро проступали на обратной стороне тонких титановых листов; гаечные ключи с кадмиевым покрытием срывали головки болтов; а самое загадочное – что листы обшивки, скрепленные методом точечной сварки, распадались на части, если изготавливались летом, и оставались целыми, если зимой. В конце концов, источник загрязнения был найден: им оказался хлор, добавлявшийся на Skunk Works в цистерны с водой для предотвращения размножения водорослей.

Решения проблем были найдены, но оказались весьма дорогостоящими. Инженерам нужно было работать в стерильных условиях, протравливать детали кислотой и сваривать их в азотной среде. Стоимость самолета быстро достигла нескольких сотен миллионов долларов.

Но требуемый результат был получен, и 22 декабря 1964 г., к огромной радости Джонсона, «Блэкберд» совершил первый пробный полет. Lockheed добилась выдающихся успехов, создав самый удивительный самолет в истории авиации. Он и сегодня остается примером того, на что способна изобретательность человека при умелом использовании удивительных свойств химических элементов.

«Блэкберд» – не просто чудо техники, но и эффективный инструмент ведения разведки на театре военных действий. Он начал быстро демонстрировать свои достоинства в ходе вьетнамской войны. Военная база США в Кхе Сане в Южном Вьетнаме осаждалась северовьетнамской армией, но США долго не могли обнаружить местонахождение транспортных средств противника, обеспечивавших приток солдат и вооружений. 21 марта 1968 г. «Блэкберд» осуществлял разведывательный полет над демилитаризованной зоной, разделявшей Северный и Южный Вьетнам. Сделанные в полете фотографии позволили обнаружить не только искомую базу, но и позиции тяжелой ариллерии вокруг Кхе Сана. Несколько дней спустя США осуществили воздушный налет на эти цели, и в течение двух недель осада была снята.

После того как «Блэкберд» продемонстрировал свои достоинства во Вьетнаме, он был вновь успешно использован в октябре 1973 г. Египетские войска перешли через Суэцкий канал и начали войну против Израиля в разгар еврейского праздника Йом Кипур. Израильтяне были застигнуты врасплох неожиданной атакой, и США, поддерживавшие Израиль, опасались: без необходимой разведывательной информации союзник может понести большие территориальные потери. Когда СССР, поддерживавший арабских агрессоров, перепозиционировал свои разведывательные спутники, чтобы получать информацию о перемещениях израильских войск, президент Никсон отдал приказ об использовании «Блэкберд» для помощи Израилю.

«Блэкберд» вылетел из Нью-Йорка в направлении арабо-израильской границы и покрыл расстояние в 9000 километров всего за пять часов. Двадцатипятиминутного разведывательного полета оказалось достаточно, чтобы сфотографировать картину боевых действий. На следующее утро фотографии позиций арабских войск легли на стол начальника генерального штаба Израиля.

Благодаря титану США контролировали небо в период «холодной войны». В космосе титан также давал американцам преимущество: он активно использовался в космических программах «Аполлон» и «Меркурий» [7]. Но по другую сторону «железного занавеса» Советский Союз также использовал уникальные свойства титана, достигнув господства в морских глубинах за счет постройки нового класса быстроходных глубоководных субмарин.

«Должно использоваться все самое передовое: новые материалы, новая энергетическая установка и новая система вооружений – она должна быть во всех отношениях непревзойденной», – так говорил о подводной лодке К-162 Георгий Святов, в то время рядовой инженер-проектировщик советской военно-морской техники [8]. СССР стремился создать подводную лодку, которая могла бы, оставаясь незамеченной, быстро преодолевать большие расстояния и атаковать противника.

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 33000 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 непросой 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.

Я впервые узнал об использовании титана как отбеливающего средства, когда в конце 1980-х гг. работал финансовым директором компании Standard Oil. Компания Quebec Iron and Titanium (QIT) была нашим дочерним предприятием, созданным в 1948 г. вскоре после открытия крупнейшего в мире месторождения ильменита, титанового железняка, недалеко от живописного озера Алард в провинции Квебек [14].

После отделения железа, направлявшегося на производство стали, мы продавали титановый шлак изготовителям белого пигмента.

Посещая QIT, я мог с воздуха видеть огромное месторождение ильменита, на котором могли бы разместиться более сотни полей для американского футбола. С момента создания компания успешно развивалась. В 1950-х гг. производство титанового шлака выросло с 2000 до 230000 тонн, а выработка железа – с 2700 до 170000 тонн. В 1960 – 1970-х гг. было реализовано несколько программ модернизации и расширения производства, так как спрос на изделия из стали и титана вырос. Сегодня QIT выпускает 1500000 тонн двуокиси титана в год. Но на фоне общемировых запасов, оцениваемых в 700000000 тонн, результат выглядит скромным. Производство можно увеличить для удовлетворения растущего спроса, а из-за месторождений титана, в отличие от железа и нефти, не возникло бы никаких конфликтов.

Подобно небоскребам из стали и кремниевым микрочипам, рукотворная белизна повсюду окружает нас: теперь она повсеместный символ современности. Но почему из всех цветов людей так привлекает именно белый? Чтобы ответить, мы должны рассмотреть природу света.

В один из августовских дней 1665 г. сэр Исаак Ньютон слегка раздвинул шторы в своем кабинете в Вулсторп Холле. В результате образовалась узкая щель, через которую солнечный луч осветил помещение. На пути луча исследователь поместил стеклянную призму. Она позволяла увидеть семь цветов солнечного спектра на противоположной стене. С характерной тщательностью он измерил дисперсию света в кабинете и на основе полученных результатов разработал революционную теорию цвета [15].

В течение 2000 лет с тех пор, как Аристотель написал свой труд «De Coloribus», считалось: все цвета возникают из различных комбинаций черного и белого – двух крайностей цветовосприятия. Согласно этой теории, цвета радуги фактически добавлялись к белому самой призмой. Опровергая это утверждение, Ньютон использовал идентичную призму, показав: спектр может быть снова преобразован в исходный чисто-белый свет. Ньютон продемонстрировал, что цвет – внутреннее свойство белого света. Так он «расплел радугу» [16].

Ньютон разделил спектр на семь цветов: красный, оранжевый, желтый, зеленый, синий и фиолетовый; число семь было выбрано в соответствии с представлениями о семи музыкальных нотах и семи небесных сферах. «Но наиболее удивительной и чудесной комбинацией, – писал Ньютон, – оказывается белый свет. Он составной. Белый свет можно назвать главным цветом радуги: из него возникают все остальные цвета» [17].

Солнечный свет, в отличие от золотистого солнца, белый и содержит весь спектр цветов. Солнце излучает разные цвета в разных пропорциях, которые после объединения создают ощущение белого [18]. И это не случайно: наши глаза эволюционировали на протяжении миллиардов лет таким образом, чтобы они могли воспринимать солнечный свет как самый яркий источник белого. Мы видим предметы белыми, когда они отражают свет разных цветов в той же пропорции, в какой цвета излучаются солнцем. Белый, по сути, – имитация солнечного света; мы красим предметы белым, чтобы они были яркими и заметными.

Золотистый, напротив, – отражение солнечного диска в небе, белое изображение которого золотится в результате дисперсии лучей света в атмосфере Земли [19]. Мы боготворим солнце и потому придаем высокую ценность золоту. Но так как белый свет распространяется повсюду, мы его практически не замечаем.

С тех пор как люди начали жить в пещерах, они всегда стремились создать безопасную и комфортную среду для спокойного существования их семей и более крупных человеческих сообществ. Мы возвели отделяющие нас от природы барьеры между собой и землей, дождем, ветром. Окрашивая стены жилищ в белый цвет, мы утверждаем господство над силами природы, которые непрерывно разрушают, портят и загрязняют возведенные людьми строения. Белые интерьеры наших домов и офисов создают яркий блеск, сравнимый с блеском солнца.

На первый взгляд белизна, обеспечиваемая двуокисью титана, выглядит менее впечатляющей, чем создание сверхзвукового самолета или глубоководных субмарин. Но посмотрим внимательнее и обнаружим: достичь белоснежного сияния, которое ассоциируется с титаном, технологически не менее сложно, чем создать титановый фюзеляж самолета «Блэкберд». Двуокись титана – не только исключительно яркая, но и клинически чистая. Крошечные частицы двуокиси титана поглощают ультрафиолетовое излучение солнца. Стена, покрытая ими, рассеивает энергию ультрафиолета, убивающую микробов на поверхности. Тончайший слой наночастиц на оконном стекле абсолютно прозрачен, но он поглощает УФ-излучение, которое осуществляет «санитарную обработку» поверхности. Покрытие также придает стеклу водоотталкивающее свойство: когда дождь барабанит по стеклу, на нем не образуется капель, и тонкий слой воды уносит продукты разложения грязи [20]. Недавно тот же принцип был положен в основу создания самочистящейся одежды [21]. Поглощая и одновременно отражая свет, двуокись титана образует безукоризненно чистую среду, в которой мы предпочитаем жить.

Уникальные свойства двуокиси титана также проявляются во взаимодействии с электронами. Подобно кремнию, двуокись титана – полупроводник, и может использоваться для получения электрического тока в фотоэлектрических элементах солнечных батарей. В то время как кремний и поглощает свет, и содержит электроны ля передачи электрического тока, титан чувствителен лишь к ультрафиолетовому излучению. Это делает двуокись титана очень полезной в солнечных экранах, так как, хотя ультрафиолет вызывает загар, он менее полезен. Чтобы улавливать как можно больше солнечного света, на наночастицы двуокиси титана наносят специальную светочувствительную краску [22].

Технологические инновации часто возникают там, где мы их меньше всего ожидаем. Чтобы глубже рассмотреть титановые фотоэлектрические элементы, мы должны вернуться назад, в конец XIX в., когда разрабатывалась технология фотографии на основе коллоидного серебра. И коллоидное серебро, и двуокись титана сами по себе нечувствительны к излучению большей части видимого спектра. Первые фотоэмульсии были чувствительны только к синим тонам, а излучение красного края спектра не воспринималось ими вовсе. В 1873 г. немецкий фотограф Герман Вильгельм Фогель обнаружил: некоторые краски способны повышать чувствительность фотопластин к излучению разных частей светового спектра. Краски поглощают фотоны, идущие от солнца, и выталкивают электроны. Обладающие энергией электроны взаимодействуют с соседними молекулами коллоидного серебра. Эксперименты Фогеля позволили получать более четкие черно-белые, а затем и цветные фотографии. Сегодня подобные краски используют в фотоэлектрических элементах из двуокиси титана, но испущенные электроны не превращают зерна коллоидного серебра в серебро, а переносятся полупроводником – двуокисью титана – к электродам, генерирующим электроток.

Фотоэлектрические элементы – последний штрих в картине причудливых взаимоотношений титана с солнечным светом. Наряду с титановыми белилами и искусственными красителями, имитирующими свет солнца, а также экранами, защищающими нас от солнечных лучей, двуокись титана может использовать энергию солнца, чтобы вырабатывать электричество.

Титан наряду с ураном и кремнием – одно из трех послевоенных «чудесных» веществ. Каждый из них показывает, как изменяется мир благодаря открытиям. Наиболее впечатляюще это продемонстрировал уран, когда его колоссальная энергия обрушилась на жителей Хиросимы. Однако титан как в военной, так и в гражданской сферах также повлиял на формирование облика послевоенной эпохи. Влияние химических элементов прослеживается ретроспективно на тысячи лет, до эпохи возникновения первых человеческих сообществ. Тем интереснее размышлять о роли трех элементов в истории человечества.

После Второй мировой войны мы были склонны думать: раз для трех чудесных веществ найдено новое применение, то они продолжат изменять мир. Но мы ошибались. После бомбардировки Хиросимы возникла серьезная озабоченность в отношении урана и его будущего практически во всем: от лечения рака до управления климатом. Сегодня мы смотрим на уран со страхом и неуверенностью; светлое атомное будущее, рисовавшееся в 1940-е гг., так никогда и не осуществилось. Титан, когда-то казавшийся превосходным конструкционным материалом, стал использоваться в таких прозаических товарах, как российские наборы кухонных ножей, и теперь применяется главным образом для производства белых красок, то есть совсем не так, как это представлялось 60 лет назад [23]. Но зато из всех послевоенных «чудесных элементов» наибольшее влияние на нашу цивилизацию оказал кремний, сделавший возможным создание небольших, быстродействующих и недорогих компьютеров. Они предоставили нам огромные возможности для обработки информации и осуществления коммуникаций. Так мы изменили отношение к материалу, который многие тысячелетия считался бесполезным и не имеющим никакой ценности песком.

Кремний

Недалеко от древнего города Акко на территории современного Израиля река Нааман, воды которой несут много ила, впадает в Средиземное море. Когда начинается отлив, обнажается чистый белый песок, богатый кварцем. Однажды здесь, как рассказывает Ванноччо Бирингуччо, средневековый мастер по выплавке металлов, группа купцов, «заброшенная сюда по прихоти моря», остановилась, чтобы перекусить [1]. Не найдя на берегу никаких камней, команда принесла с корабля несколько кусков самородной соды, чтобы установить на них котлы. «Готовя пищу, они увидели, что порода в этом месте превратилась в текучее, блестящее вещество. Этот случай дал начало производству стекла» [2].

Совершенно случайно купцы превратили зерна кварца, состоящего только из атомов кремния и кислорода, в предмет всеобщего восхищения. После этого открытия придумали много способов использования стекла: бусы в Древнем Египте, вазы на Ближнем Востоке и зеркала в Венеции [3]. «Благодаря многочисленным экспериментам, добавлению и изъятию различных ингредиентов, – пишет Бирингуччо, – сделано так много, что можно усомниться в возможности продвинуться дальше в этом искусстве. Ибо из стекла изготавливается бесчисленное множество красивых вещей» [4].

Истории стекла 5000 лет. Его уникальные свойства позволяли создавать оригинальные изделия высокой художественной ценности. Способность принимать требуемую форму – не результат использования каких-то особых инструментов, которые много столетий остаются теми же самыми. Метод выдувания изделий, изобретенный в I в. на Ближнем Востоке, по-прежнему остается тем же и сегодня. Непрерывные инновации в изготовлении декоративного стекла, скорее, следствие внутренней тягучести структуры стекла. Когда зерна песка сплавляются с углекислым натрием, возникающая масса настолько тягуча, что в процессе застывания атомы не могут достаточно быстро вернуться в нужное положение, чтобы образовать правильную кристаллическую структуру [5]. Кремний и кислород «вмерзают» в неупорядоченную структуру, напоминающую жидкость и поэтому принимающую практически любую форму [6]. Хаотичная атомная структура также допускает включение атомов других элементов. Добавив небольшое количество примесей, можно делать стекло с разными оптическими свойствами: прозрачное, полупрозрачное, непрозрачное и опаловое. И все это – в бесконечно многообразной цветовой гамме.

Превращение песка в стекло – всего лишь одна из величайших ролей кремния в истории человечества. Второй важный вклад, сделанный несколько тысячелетий спустя, обеспечен чистыми кристаллами кремния. Необычные электрические свойства позволили использовать их в фотоэлектрических элементах, превращающих солнечный свет в электроэнергию, и в транзисторах, составляющих основу компьютеров. Считается, что из всех применений кремния создание транзистора в наибольшей степени изменило мир, предоставив каждому невиданные ранее вычислительные и коммуникационные возможности.

Используя оптические и электрические свойства этого вещества, человечество создало предметы необычайной красоты и мощную технологию. Все это продолжает удивлять, радовать и воодушевлять людей. Но кремний на протяжении большей части 5000-летней истории ассоциировался главным образом со стеклом. А самое важное место в его истории принадлежит Венеции, где в эпоху Ренессанса достигло расцвета декоративное производство стекла как вид художественного творчества.

Однажды, проходя солнечным апрельским утром мимо витрины антикварной лавки вблизи Кампо Санто Стефано в Венеции, я углядел кончик хвоста изящной фигурки слона, выполненной в стиле ар-деко. Лавка находится в очень узком переулке, и поэтому, окруженный толпами туристов, я не мог отступить назад, чтобы обозреть экспозицию. Сумев приблизиться к витрине, я медленно прошел мимо многочисленных ваз и кубков, прежде чем снова увидел черно-бирюзового слона [7]. Причудливый изгиб хобота ясно указывал, что фигура выполнена стеклянных дел мастерами с соседнего острова Мурано, где изготавливается основная масса венецианского стекла. Фигурки слонов, состоящие из множества деталей, которые необходимо тщательно подгонять друг к другу, относятся к числу наиболее трудных в исполнении. К тому времени я коллекционировал их почти пять лет. Впервые меня очаровали стеклянные фигурки животных в день, когда я встретился в Венеции с бывшим директором музея Лувр, собравшим огромную коллекцию этих художественных изделий. Прошло несколько лет, и я обнаружил, что мой партнер коллекционирует фигурки слонов – едва ли не самых благородных животных на планете, исключительно умных и способных устанавливать глубокие социальные связи. Объединив ее интерес к слонам с моей любовью к венецианскому стеклу, мы начали создавать общую коллекцию.

Еще до того, как я вошел в лавку, я уже знал, что куплю слона. Мое возбуждение, похоже, не осталось незамеченным владельцем магазина, и мне, вероятно, пришлось переплатить. Теперь я владею сотней стеклянных слонов, и мое стадо постоянно растет. Тот удивительный экземпляр был создан в 1930 г. Наполеоне Мартинуцци, работавшим в мастерских фабрики Венини. Под художественным руководством Мартинуцци Венини стал новатором в создании оригинальных типов и форм стеклянных изделий. Используя четкие и элегантные формы и новую гамму насыщенных цветов, он внес заметный вклад в возрождение стекольной традиции Мурано [8].

Производство стекла в Мурано началось после 1291 г., когда Большой Совет приказал перенести имевшиеся в Венеции стеклоплавильные печи на остров: они слишком часто становились источником городских пожаров [9]. Те же самые углекислый натрий и кварц, использовавшиеся египетскими и исламскими мастерами, привозили на Мурано с Востока по давно сложившимся торговым путям. Коммерческие связи обеспечивали и готовый экспортный рынок, что давало местным ремесленникам преимущество над конкурентами. В расположенных на острове мастерских ремесленники делали вещи необычайной красоты, используя те же трубки, щипцы и ножницы, что и по сей день.

В Мурано «делают лучшие стеклянные вещи», писал Бирингуччо. «Они красивее, разнообразнее по цвету и выполнены более искусными мастерами, чем где-либо в другом месте» [10]. Георг Агрикола, современник Бирингуччо, также высоко ценил художественные изделия муранских ремесленников. Во время праздника Вознесения он с восторгом разглядывал разнообразные предметы, выставленные на продажу: «Кубки, чаши, кувшины, флаконы, блюда и тарелки, оконные стекла, животных, растения и корабли» [11]. В ренессансной Венеции ремесло стекольщика превратилось в искусство.

Так как стекло получается из обыкновенного песка, то редкостью его не назовешь. Но редкое мастерство создания красивых предметов приводило к тому, что стекло ценилось столь же высоко, как и драгоценные камни.

Среди наиболее важных изобретений XV в. в Венеции был cristallo – тип стекла, «столь же бесцветного и прозрачного, как хрусталь» [12]. Примеси придавали изделиям неприятный желтоватый, сероватый или зеленоватый оттенок. Используя высококачественный кварц, добытый из измельченной речной кварцевой гальки, очищенную двуокись натрия и усовершенствованные плавильные печи, венецианские мастера создавали кристально чистые и высокоценные изделия [13].