скачать книгу бесплатно
Александр Иванович Шокин. Портрет на фоне эпохи
Александр Александрович Шокин
Созидатели отечественной электроники #6
Новый выпуск сборника – уникальная комплексная научно-историческая монография о выдающемся деятеле отечественной электроники, создателе и министре электронной промышленности, входившей при нем в тройку мировых лидеров. В книге представлена биография А.И. Шокина история создания электронной (в широком смысле) промышленности, рассмотрена роль электроники в различных аспектах развития страны и общества. В сборнике впервые приведены многие ранее секретные документы о становлении отечественной электроники, раскрывающие неизвестные обществу факты. Издание приурочено к 105-летию со дня рождения А.И. Шокина и адресовано широкому кругу читателей, интересующихся историей и перспективами отечественной науки и техники.
Александр Александрович Шокин
Александр Иванович Шокин. Портрет на фоне эпохи
Предисловие
Александр Иванович Шокин – из тех людей, чья титаническая работа в различных областях человеческой деятельности не поддается простому осмыслению. При оценке его свершений невольно возникает вопрос: неужели это все было по силам охватить одному человеку? Нужно было обладать недюжинным здоровьем, колоссальной внутренней энергией, трудолюбием, решительностью и верой в свою правоту, чтобы на протяжении четверти века самому двигаться вперед и вести за собой могучее министерство, одно название которого вызывало уважение у друзей и трепет у потенциальных врагов нашей страны.
Уже в первые годы трудовой деятельности – сначала слесарем в авторемонтной мастерской при МВТУ, затем мастером на заводе автоматики и точной электромеханики, ведущим инженером на московском заводе «Электронприбор», руководителем разработки первой отечественной автоматизированной системы управления – торпедного автомата стрельбы – проявились незаурядные способности А.И. Шокина. За успехи в его разработке для первого крейсера советской постройки «Киров» 30-летний А.И. Шокин был награжден орденом Ленина.
В промежутке между двумя мировыми войнами появилось новое направление науки и техники – электроника. Стали разрабатываться системы вооружений с электронным управлением: радиолокационные станции, гидролокаторы, системы наведения для бомб, торпед и управляемых снарядов. После образования в Народном комиссариате оборонной промышленности Главного управления военных приборов и телемеханики А.И. Шокина назначают заместителем начальника и главным инженером нового главка. С этого момента вся его деятельность связана с организацией отечественной науки и производства.
В годы Великой Отечественной войны он активно работает уполномоченным наркома по изготовлению боеприпасов на московских заводах главка, а с 1943 года – во вновь созданном Совете по радиолокации при ГКО, результаты работы которого проявились в обеспечении армии и флота отечественной радиолокационной техникой.
Последующие годы характеризуются активной деятельностью А.И. Шокина на постах заместителя министра в Министерстве радиотехнической промышленности, Министерстве электростанций и электропромышленности, Министерстве промышленности средств связи, председателя Государственного комитета по радиоэлектронике. 20 октября 1959 года «Правда» публикует его статью «Электронная вычислительная техника и автоматизация производства», которая открывает новую эпоху в отечественном приборостроении. Через год после эпохального космического полета Ю.А. Гагарина вышло Постановление Совмина СССР «О развитии радиоэлектроники в стране», основную часть которого подготовил А.И. Шокин. В нем сконцентрировалось все, что много лет не давало ему покоя.
В 1965 году было образовано Министерство электронной промышленности СССР, которое возглавил А.И. Шокин. Это позволило создать в стране единую отрасль – электронную промышленность СССР, объединившую 324 предприятия – НИИ, заводы, КБ, расположенные на территории всего Советского Союза.
Отрасль получила сбалансированное развитие с приоритетом в области полупроводниковой электроники. Немногим более десяти лет потребовалось возглавляемому А.И. Шокиным министерству, чтобы в корне перевернуть отношение руководителей страны и народа к отечественным бытовым полупроводниковым приборам. Он направил максимум своих усилий и усилий возглавляемых им коллективов на то, чтобы карманные радиоприемники, калькуляторы, телевизоры, вычислительные машины, магнитофоны, электропечи не хуже американских производились на отечественных заводах. Отечественная полупроводниковая электроника гармонично вошла во все сферы жизни и деятельности советских людей.
По инициативе А.И. Шокина при каждом НИИ и КБ вместо опытных производств были образованы опытные заводы, в отрасли созданы унифицированные дискретные параметрические ряды изделий, на заводах организован серийный выпуск лазеров и мазеров, работающих в различных частях частотного диапазона, создано мощное информационное обеспечение по развитию радиоэлектроники и т. д. Активный импульс в своем развитии получили гранды отечественной электроники: ленинградская «Светлана», МЭЛЗ, Фрязинский завод полупроводниковых приборов и другие предприятия.
В Подмосковье мощными темпами развивался вновь образованный город микроэлектроники – Зеленоград, в котором было создано единственное в своем роде научно-техническое объединение – Научный центр, включавший в себя 6 НИИ с опытными заводами, вычислительный центр и дирекцию центра. Подготовкой кадров для отрасли занимались Московский институт электронного машиностроения (МИЭМ) и Московский институт электронной техники (МИЭТ). Об отношении министра к Зеленограду и МИЭТу говорит тот факт, что еще при его жизни у входа в МИЭТ был установлен бюст дважды Герою Социалистического Труда А.И. Шокину.
Огромное внимание Александр Иванович Шокин уделял НПП «Исток».
Хорошо разбираясь в людях, он поддержал выдвижение на должность генерального директора НПП «Исток» С.И. Реброва, который четверть века руководил предприятием и вывел его на передовые позиции в мировой электронике СВЧ. С большим уважением он относился к нашим выдающимся ученым, разработчикам, конструкторам, технологам, рабочим разных специальностей. Трудовой коллектив НПП «Исток» он очень ценил за высокий профессионализм, большую самоотдачу и выдающиеся достижения и часто посещал предприятие. А.И. Шокин лично приезжал для вручения коллективу предприятия высших правительственных наград – ордена Ленина и Трудового Красного Знамени. Заботливо относился он к подрастающему поколению, в том числе и к подготовке новых профессиональных кадров – при его поддержке на базе НПП «Исток» был организован завод-ВТУЗ.
Для создания отечественных систем управления крылатыми ракетами потребовались новые подходы к микроминиатюризации электровакуумных приборов и повышению их качества. А.И. Шокин предложил поручить выполнить эту работу НПП «Исток». В короткие сроки сотрудниками предприятия были разработаны виброустойчивые миниатюрные пальчиковые лампы, которые впоследствии нашли широчайшее применение не только в оборонной отрасли, но и практически во всех типах отечественных радиоприемников и телевизоров.
После открытия учеными НПП «Исток» явления генерации и усиления электромагнитных волн с помощью полупроводниковых диодов А.И. Шокин с большим интересом следил за развитием этого направления. Он активно содействовал созданию на предприятии специального подразделения, которое начало разрабатывать не только лавинно-пролетные диоды (ЛПД) и другие полупроводниковые приборы, но и устройства СВЧ на их основе. Правоту министра доказало время: современные полевые транзисторы, разрабатываемые и изготавливаемые в НПП «Исток», лучшие в нашей стране.
Одно из самых весомых выражений поддержки НПП «Исток» А.И. Шокиным заключалось в том, что именно наше предприятие он выбрал для важнейшей государственной программы «Союз – Синтез», в ходе выполнения которой была создана теоретическая база и разработана бортовая РЛС (БРЛС) с цифровой обработкой сигнала. С помощью БРЛС «Синтез-10» впервые в СССР выполнено картографирование земной поверхности синтезированной апертурой в реальном масштабе времени. Выдающаяся разработка в рамках этой программы активных радиолокационных головок самонаведения «Синтез-20» для ракет класса «воздух-воздух» среднего радиуса действия, высокая чувствительность которых обеспечивается разработанными на предприятии малогабаритными многолучевыми клистронами и малошумящими приемными устройствами, послужила основой для создания под руководством генерального директора НПП «Исток» А.Н. Королева изделия 50Э, которое уже на протяжении многих лет составляет экономическую основу существования нашего предприятия.
Продукция для народного хозяйства – выпускаемые в НПП «Исток» магнитофоны «Электроника» – были признаны лучшими в стране, термосы разбирались в магазинах молниеносно.
Помимо научно-производственной деятельности Александр Иванович занимался проблемами города Фрязино. В его бытность руководителем отрасли были построены десятки жилых домов, детских садов, две базы отдыха, профилакторий, Дворец культуры, спорткомплекс, реконструирован пионерский лагерь.
Высоко оценивая огромный вклад А.И. Шокина в развитие нашего предприятия и инфраструктуры наукограда Фрязино, улучшение жизненных и бытовых условий сотрудников, откликаясь на обращение конференции трудового коллектива предприятия, руководство АО «Российская электроника» приняло решение после преобразования ФГУП в акционерное общество присвоить АО «НПП «Исток» имя Александра Ивановича Шокина.
А.А. Борисов,
генеральный директор
АО «НПП «Исток» им. Шокина»
Введение
В 3-м издании Большой советской энциклопедии помещена статья «Электронная промышленность», написанная Александром Ивановичем Шохиным – первым министром электронной промышленности СССР – в которой он дал такое определение:
«Электронная промышленность – отрасль промышленности, производящая электронные приборы (полупроводниковые, электровакуумные, пьезокварцевые приборы, изделия квантовой, криогенной и оптоэлектроники, интегральной оптики), резисторы, конденсаторы, штепсельные разъемы и другие радиокомпоненты, специальное технологическое оборудование и аппаратуру (см. также Электроника); одна из отраслей, определяющих научно-технический прогресс.
Начало промышленного производства отдельных видов электронных приборов относится к 1920-м гг. Еще в 20—30-е гг. СССР имел приоритет в области создания и промышленного выпуска новых типов электронных приборов: сверхвысокочастотных приборов, электроннолучевых трубок, фотоэлектронных умножителей и др. Бурное развитие Э. п. получила после 2-й мировой войны 1939–1945. Продукция Э. п. используется в различных областях науки и техники (космонавтика, радиофизика, кибернетика, вычислительная техника, связь, медицина и др.), при создании современных систем управления, радиотехнических устройств, приборов и средств автоматизации в промышленности, сельском хозяйстве, на транспорте и для оборонных целей.
В 1961 был создан Государственный комитет Совета Министров СССР по электронной технике, а в 1965 – Министерство электронной промышленности СССР. <…>»
Таким образом, он связывал последующий бурный рост электронной промышленности с изменениями в структуре ее управления. Для того чтобы понять такую точку зрения, необходимо посмотреть, как развивалась электронная промышленность в предыдущие периоды, какие ставились перед ней задачи, и как осуществлялось управление. Для этого придется отойти почти на двести лет назад.
В своей знаменитой книге «Кибернетика» Норберт Винер писал так:
«Если XVII столетие и начало XVIII столетия – век часов, а конец XVIII и все XIX столетие – век паровых машин, то настоящее время[1 - Первое издание книги Н. Винера «Кибернетика, или управление и связь в животном и машине» вышло в 1948 г.] есть век связи и управления».
И далее:
«В электротехнике существует разделение на области, называемые в Германии техникой сильных токов и техникой слабых токов, а в США и Англии – энергетикой и техникой связи. Это и есть та граница, которая отделяет прошедший век от того, в котором мы сейчас живем».
В нашей стране первоначально был более распространен термин именно «электрослаботочная промышленность», поскольку исторически больше мы были связаны именно с германской наукой и промышленностью, однако с середины 30-х годов акценты в терминологии стали все больше перемещаться на радио и связь. В это время, когда по договору с RCA большое количество советских специалистов стали проходить стажировки в США, начало резко усиливаться влияние американской техники и ее терминологии. Далее Н. Винер пояснял:
«В действительности техника связи может иметь дело с токам любой силы и с двигателями большой мощности, способными вращать орудийные башни; от энергетики ее отличает то, что ее в основном интересует не экономия энергии, а точное воспроизведение сигнала. Этим сигналом может быть удар ключа, воспроизводимый ударом приемного механизма в телеграфном аппарате на другом конце линии, или звук, передаваемый и принимаемый через телефонный аппарат, или поворот штурвала, принимаемый в виде углового положения руля. Техника связи началась с Гаусса, Уитстона и первых телеграфистов. Она получила первую достаточно научную трактовку у лорда Кельвина после повреждения первого трансатлантического кабеля в середине прошлого столетия. С 80-х годов, по-видимому, больше всего сделал для приведения ее в современный вид Хевисайд. Изобретение и использование радиолокации во II мировой войне, наряду с требованиями управления зенитным артиллерийским огнем, привлекло в эту область большое число квалифицированных математиков и физиков. Чудеса автоматической вычислительной машины принадлежат к тому же кругу идей – идей, которые, бесспорно, никогда еще не разрабатывались так интенсивно, как сейчас»[2 - Винер Н. Кибернетика, или управление и связь в животном и машине. – М.: Советское радио, 1968. – С. 90–91.].
В середине 60-х годов в СССР произошло окончательное размежевание системы управления предприятиями электрослаботочной промышленности (в понимании Н. Винера) по министерствам, что не могло не повлиять на написание истории развития этой промышленности. На протяжении более чем столетнего периода ее изучения она оказалась освещенной чрезвычайно неравномерно. Хотя гриф секретности с многих тем уже снят, а единым Департаментом радиоэлектронной промышленности в последнее время выпущено много книг по истории, содержащих в основном очерки по отдельным предприятиям, но психология этого разделенного пространства вполне заметна, особенно, поскольку часть таких предприятий, осталась вне сферы влияния данного департамента.
В этой литературе недостаточно отражено влияние общегосударственных, в том числе военных, задач на развитие электрослаботочной промышленности. В силу ограничения вопросами связи, радиолокации и электроники остаются слабо изученными другие технические проблемы, часть из которых хотя и не дожила до наших дней, но оказала существенное влияние на другие, сохранившиеся.
Глава 1
Электросвязь в России до появления радио
Самым простым и самым древним средством передачи информации на расстояние являлась подвижная связь: послать гонца. Пешком, на лошади и так далее.
По мере развития человеческого общества этот вид связи оказывался все менее приемлемым из-за низкой скорости. В качестве альтернативы использовали звук («там-тамы» примитивных племен, выстрелы из ружей и пушек для привлечения внимания), сигнальные костры: днем их дым, в темное время – свет. Дальность передачи и приема ограничена прямой видимостью и погодой; скорость смены символов не позволяет с достаточной быстротой передавать слова по буквам.
В 1794 г. во Франции Клод Шапп построил первый оптический телеграф между Парижем и Лиллем (225 км), состоявший из цепочки вышек с поворотными сигнальными перекладинами. При хороших погодных условиях, разворачивая перекладины в соответствии с кодом, можно было передать информацию по всей цепочке за 15 минут. Условная азбука телеграфа содержала 250 сигналов для 8464 слов, расписанных на 92 страницах, по 92 слова на каждой. Эта система не устарела до самого изобретения электрического телеграфа.
Появлению электрического телеграфа предшествовали почти два века накопления знаний об электричестве и магнетизме, в течение которых были сделаны лишь отдельные попытки применения электричества в медицине. Для становления Оптический телеграф электротехники решающее значение имело создание источников непрерывного тока – сначала Вольтова столба (1800), а затем более совершенных гальванических элементов. Многочисленные исследования химических, тепловых, световых и магнитных явлений, вызываемых электрическим током, позволили заложить основы электродинамики, открыть важнейший закон электрической цепи – закон Ома.
П.Л. Шиллинг
Среди попыток практического использования результатов этих достижений наиболее значительными стали работы Павла Львовича Шиллинга (1786–1837) в России.
В 1812 году офицер русской армии и электротехник-изобретатель Шиллинг проводил опыты подрыва подводных мин на расстоянии для защиты Петербурга с моря. К скрытым в глубине реки минам ток подводился «электрическим проводником» Шиллинга с изоляцией из каучука и лаковой мастики[3 - Оставив на время опыты по подрыву мин, Шиллинг отправился на войну и дошел до Парижа. За заслуги в борьбе с Наполеоном он был награжден именным оружием с надписью «За храбрость» и боевым орденом.]. Именно эти успешные опыты зародили в нем мысль использовать электричество для преодоления пространства и служить средством связи.
После войны Шиллинг служил в Министерстве иностранных дел и был заведующим цифирной экспедицией, где занимались шифрованием исходящей корреспонденции и дешифрованием перехваченной, так что его основной специальностью была криптография. В 1828 г. он получил чин действительного статского советника равнозначного генерал-майору или контр-адмиралу. Будучи в 1815 г. по служебным делам в Париже, Шиллинг общался с французскими учеными, в том числе с А.М. Ампером, который впервые высказал в 1820 г. идею передавать по проводам информацию. Тогда же изобрел свой мультипликатор И.Х. Швейггер, примененный в конструкции изобретателя. Однако прокладывать для каждой передаваемой буквы отдельную пару проводов было слишком дорогостояще. Требовалось «сжатие» передаваемой информации. Познания Шиллинга в криптографии безусловно легли в основу изобретения электромагнитного телеграфа. Сведения о телеграфе Шиллинга как о вполне законченном изобретении встречаются еще до 1830 г. Так, например, сослуживец Ф.П. Фонтон в мае 1829-го писал:
«Весьма мало известно, что Шиллинг изобрел новый образ телеграфа. Посредством электрического тока, проводимого по проволокам, растянутым между двумя пунктами, он проводит знаки, коих комбинации составляют алфавит, слова, речения и так далее. Это кажется маловажным, но со временем и усовершенствованием оно заменит наши теперешние телеграфы, которые при туманной неясной погоде или когда сон нападает на телеграфщиков, что так же часто, как туманы, делаются немыми».
В мае 1830-го П.Л. Шиллинг отправился по особым поручениям правительства Китая. Помимо поиска редких рукописей исследователь занимается изучением китайского языка, знакомится с бытом и философией этой страны и, в частности, с практикой китайских предсказателей угадывать будущее с помощью нехитрой системы из 64 фигур. Каждая такая фигура (гексаграмма) состояла из шести линий двух типов – непрерывной и прерывистой. По возвращении в марте 1832 г. в Петербург Шиллинг на основе новых знаний разработал свой код, сводивший необходимое число проводов для передачи букв до шести. В том же 1832 г. публично, в присутствии царя Николая I, он безошибочно передал по шести проводам текст телеграммы, написанной императором.
Вскоре русское правительство образовало «Комитет для рассмотрения электромагнетического телеграфа» под председательством морского министра. Комитет предложил Шиллингу для длительных испытаний в условиях, близких к эксплуатационным, установить телеграфные аппараты в противоположных концах длинного здания Главного Адмиралтейства.
Телеграфный код П.Л. Шилинга
К этому моменту понятие телеграф в России уже не было чем-то неведомым. Хотя и запоздав, Русское правительство в 1824 г. тоже приступило к устройству оптического телеграфа для Телеграфный код П.Л. Шилинга собственных нужд. Между Петербургом и Шлиссельбургом была проложена опытная линия семафорной связи по проекту генерал-майора П.А. Козена, проработавшая до 1836 года, а в 1833 году французским инженером Ж. Шато была оборудована первая правительственная линия оптического телеграфа между Петербургом и Кронштадтом протяженностью 30 км.
Международные события, польское восстание 1830–1831 гг. побудили русское правительство выделить средства для строительства линии оптического телеграфа от Петербурга до Варшавы. Линия протяженностью 1200 км, построенная в конце 1838 года, имела 149 промежуточных станций, через которые правительственная шифрованная депеша, состоявшая из 45 сигналов, передавалась из Петербурга в Варшаву за 22 минуты.
Оптический телеграф включили в ведение Министерства внутренних дел, где в составе Главного почтовых дел управления было создано Телеграфное управление. В это же министерство входили Главное управление водяных и сухопутных сообщений (1809—10); Главное управление путей сообщения (1810—32), наконец, Главное управление путей сообщения и публичных зданий (1832—65).
Служащие, занимавшиеся проектированием и эксплуатацией путей сообщения, носили военный мундир и числились в корпусе инженеров путей сообщения, в котором были такие же порядки, как и в других военных корпусах. Для подготовки специалистов в 1809 году был основан Институт корпуса инженеров путей сообщения (первоначально – закрытое учебное заведение военного типа). Выпускники школы успешно справлялись со строительством и эксплуатацией оптического и первыми попытками применения электромагнитного телеграфа. Главная станция телеграфа тоже размещалась в Институте корпуса инженеров путей сообщения.
Форма нижних чинов телеграфного ведомства
Телеграф Шиллинга
В 1836 году под руководством Шиллинга эта экспериментальная подземная кабельная телеграфная линия была проложена и действовала более года, хотя и не без отказов. Поэтому в том же году Шиллинг предложил подвешивать линейные провода между телеграфными станциями на деревянные опоры.
Дальнейшее развитие телеграфа в России было самым тесным образом связано со строительством железных дорог, и Институт сыграл огромную роль в развитии и того, и другого средства сообщений в России. В 1825 г. «первым по наукам» его окончил и был оставлен для преподавательской работы Павел Петрович Мельников (1804–1880) – выдающийся инженер и организатор строительства железных дорог. В середине 30-х гг. XIX в. он впервые в России ввел в свой курс прикладной механики раздел о железных дорогах, а в 1835-м издал первый теоретический труд на эту тему – «О железных дорогах». Мельников выступал за развитие железных дорог и других видов транспорта по заранее разработанному плану, участвовал в разработке теоретических основ проектирования и строительства железных дорог.
В мае 1837 г. Комитет поручил Шиллингу устроить телеграфное сообщение между Петергофом и Кронштадтом и для этого составить проект и смету. Для сооружения подводной линии был необходим хорошо изолированный кабель. Изобретатель занялся изысканием способов устройства надежного подводного кабеля. Испытания образцов кабеля с каучуковой изоляцией, созданного Шиллингом, были успешны.
Можно только сожалеть, что первый государственный заказ в области слаботочной электропромышленности – высочайшее повеление на строительство этой первой телеграфной линии – состоялся лишь 19 мая 1837 г. Когда уже больной Шиллинг подал прошение на отпуск для лечения на курортах Европы, министр иностранных дел России граф Нессельроде все же написал ему в ответе:
«Государю Императору угодно было изъявить на то всемилостивейшее соизволение и вместе с тем, дабы сделать пребывание Ваше в чужих краях полезным для службы, поручается Вам заняться нижеизложенными предметами:
1. Ознакомиться с новыми открытиями, сделанными в последних годах в Германии, Франции и Англии в науке электромагнетизма.
2. Изыскать выгоды и невыгоды телеграфических систем Пруссии, Франции и Англии.
3. Узнать в полноте вновь изобретенный способ обугливать до 80-ти куб. сажень дров в особенно устроенных для сего печах…»
Б.С. Якоби
Выполнить это поручение ученый уже не успел. 25 июля того же года Павел Львович Шиллинг умер после удаления злокачественной опухоли. Ну а первой регулярной телеграфной линией стала созданная в 1841 году линия Зимний дворец – Генеральный штаб с пишущим аппаратом Б.С. Якоби. В этом аппарате электромагнит при помощи системы рычагов приводил в движение карандаш, делавший запись на перемещающемся фарфоровом экране. Якоби в течение 1841—43 гг. успешно руководил прокладкой первых кабельных линий между Петербургом и Царским Селом, им же была значительно усовершенствована в 1845 г. конструкция телеграфа Шиллинга. В дальнейшем пишущий телеграфный аппарат Якоби успешно работал на «царских» линиях: Зимний дворец – Главный штаб – Царское Село. Однако ученый не был доволен его работой. Зигзагообразные записи принятых депеш трудно поддавались расшифровке, малоудобным было также устройство каретки с экраном.
Уже на открытии первой в мире железнодорожной линии Ливерпуль – Манчестер произошел несчастный случай, который заставил изобретателя Джорджа Стефенсона задуматься над необходимостью применения каких-либо сигналов, без которых невозможно говорить о безопасности железнодорожного движения при дальнейшем увеличении пропускной способности. Он придумал ввести сигналы, которые подавали сторожа: днем – флажками, ночью – ручными фонарями.
Машинистам паровозов выдали рожки, которые в 1835 г. были заменены паровым свистком. С 1834 г. на линии Ливерпуль – Манчестер были введены неподвижные сигналы. 1836 году опыты с электромагнитным телеграфом для применения на железных дорогах начал проводить англичанин Кук. Так на базе электрического телеграфа на железнодорожном (кстати, и морском) транспорте, появились первые системы сигнализации. Позже Кук пригласил себе в сотрудники профессора Уитстона и вместе с ним в 1837 году получил патент на конструкцию телеграфа. Шиллинг же, давно имея действующие образцы, находясь на государственной службе, патентованием не озаботился.
С изобретением в 1841 г. англичанином Грегори семафора стал возможен переход от движения поездов с разграничением времени к разграничению их пространством. Крупным шагом вперед в деле обеспечения безопасности движения поездов было введение блокировки, посредством которой путевые семафоры запирались на время, пока на соответствующем участке пути находился поезд. Первой практически удовлетворительной системой блокировки была система Тейера, появившаяся в 1852 г. в Англии и примененная в 1868 г. в России.
Строительство в России телеграфных линий в дальнейшем тоже было тесно увязано со строительством железных дорог. Россия оказалось шестой страной в мире, начавшей сооружение железных дорог, но явно отставала от общей тенденции развития этого вида транспорта, отдавая предпочтение водному транспорту. В этом сказывался уклад страны и, как следствие, – слаборазвитая экономика. В середине 1830-х гг. Мельников написал ряд трудов, посвященных новым видам транспорта, в том числе упоминавшуюся книгу «О железных дорогах», в которой рассмотрел все существовавшие тогда виды тяги: конную, самотаски, стационарные паровые машины и локомотивы; обосновал преимущество железных рельсов перед чугунными; выполнил ряд расчетов, послуживших основой для дальнейших исследований. В этой книге он изложил свои теоретические исследования о подвижных паровых машинах, сопротивлении движению по рельсам и др. Именно Мельников первым придумал и ввел многие технические и железнодорожные термины, которые живут и поныне.
Главное управление путей сообщения и публичных зданий, возглавлявшееся в то время сторонником развития только водных путей сообщения генерал-лейтенантом К.Ф. Толем, вынуждено было отметить в своем приказе, что «труд его принесет величайшую пользу молодым инженерам, ознакомив их с одной из важнейших частей строительного искусства». Но даже некоторые соратники Мельникова считали введение колейного транспорта все еще преждевременным, полагая, что резервы водных путей сообщения не исчерпаны. Мельникову с единомышленниками пришлось долго и настойчиво заниматься пропагандой преимуществ рельсового парового транспорта (выступления в печати, участие в жарких дискуссиях, агитация через учебный процесс и т. д.). Эти труды не пропали даром.
В 1835 году по приглашению горного ведомства в Россию приехал чешский инженер Ф.А. Герстнер и представил Николаю I доклад о выдаче ему привилегии на строительство сети железных дорог. Комиссия, в состав которой входил и профессор Мельников, признала возможным предоставить чешскому инженеру право постройки одной железнодорожной линии. В результате в России в 1837 г. появилась первая железная дорога общего пользования протяжением 27 км между Петербургом и Царским Селом с продолжением до Павловска, построенная за счет казны. Хотя она и не имела существенного экономического значения, однако показала возможность и целесообразность строительства и эксплуатации железных дорог в России.
К этому времени в телеграфии уже появился наиболее простой код Морзе, состоявший всего из двух элементов сигнала: точки и тире, отличавшихся длительностью. Американский автор этой двоичной системы был по профессии художником. Сочетанием точек и тире можно было передавать слова по буквам, и для этого требовалось всего два провода (затем стали обходиться вообще одним). В России электромагнитный телеграф Морзе был опробован в 1846–1847 гг. на все той же дороге между Петербургом и Царским Селом.
На конференции Института корпуса инженеров путей сообщения было решено командировать П.П. Мельникова в западноевропейские страны для изучения всех проблем, связанных с применением механического транспорта и его дальнейшего развития. Мельников начал собирать для этого необходимые денежные средства, однако это не понадобилось. В 1837 г. П.П. Мельников и С. Кербедз были направлены в страны Западной Европы за счет казны.
Император Николай I
За 15 месяцев они побывали во Франции, Англии, Бельгии, Германии и Австрии, где осмотрели железные дороги, заводы по производству паровых машин и паровозов, строительных механизмов, крупные инженерные сооружения, встречались с деятелями науки и техники, в том числе и с Д. Стефенсоном. Через два года ведомство путей сообщения с теми же целями направило П.П. Мельникова и Н.О. Крафта сроком на 15 месяцев теперь уже в США. Результатом этих командировок стали многотомные отчеты, материалы которых сыграли в дальнейшем огромную роль при строительстве отечественных железных дорог. К 1839 г. в Институте инженеров корпуса путей сообщения начали читать специальный «Курс о железных дорогах». Помимо изучения зарубежного опыта Мельников в этот период провел обширные экспериментальные исследования на единственной в России (пусть не магистральной, но паровой) железной дороге.
Николай I не был активным сторонником строительства железных дорог в России, считая, что оно будет способствовать развитию в государстве «демократических идей и наклонностей», но военно-стратегические соображения все же побудили царя согласиться на проведение подготовительных мероприятий по постройке первой большой железной дороги между столицами. В марте 1841 г. был создан Особый комитет «для предварительного составления и рассмотрения проекта железной дороги от С.-Петербурга до Москвы в отношении техническом и расчетов коммерческих, в которые должны входить все расчеты торговли с одной столицы в другую и обратно, начиная с предметов продовольственных». В его состав входили министры, главноуправляющий путями сообщения и публичными зданиями К.Ф. Толь, генерал-адъютанты А.Х. Бенкендорф, П.А. Клейнмихель и другие высшие чиновники царского правительства. При комитете была учреждена Строительная комиссия, в состав которой вошли П.П. Мельников, назначенный начальником Северной дирекции (Петербург – Бологое), и Н.О. Крафт, возглавивший Южную дирекцию (Бологое – Москва). Они были командированы от института на строительство дороги, и к 15 сентября 1841 года в виде особого «донесения» представили проект на рассмотрение правительства. В проекте были определены: «1) расходы первоначальные, для полного устройства дороги потребные; 2) расходы ежегодные, для движения и содержания оной нужные и 3) доход, от нее ожидаемый».
Хотя расчеты были выполнены практически впервые, но настолько грамотно, что их можно было использовать при строительстве других железных дорог. Возможные грузовые и пассажирские потоки были определены на основе данных о перевозках по шоссейной дороге и водным системам между Петербургом и портами Волги. Расчеты показывали, что сумма дохода будет достаточной для покрытия ежегодных эксплуатационных расходов и уплаты необходимого процента с основного капитала, определенного на сооружение железной дороги. Ее решили проложить без захода в Новгород и Торжок по кратчайшему направлению (но зато в отличие от американских дорог сразу двухпутной), с пологими уклонами, с деревянными мостами решетчатой системы. Получилось 660 км, что было короче шоссейной дороги на 60 км. Сметная стоимость строительства дороги составляла 43 млн руб. серебром, ежегодные железнодорожные расходы, определенные по методике П.П. Мельникова, выражались цифрой 3150 тыс. руб., а ежегодный доход ожидался в 5730 тыс. руб. Таким образом, чистая прибыль получалась довольно солидной, что обеспечивало казне известный процент от сметной стоимости.
В Донесении о проекте сказано, что «железные дороги обязаны своим изумительным развитием тому токмо, что они удовлетворяют одной из главных потребностей нынешнего сезона: быстроте, точности и удобству сношений, важных для сбережения ценного времени, для облегчения оборотов и размножения капиталов».
По распоряжению Николая I Донесение было направлено на заключение в различные инстанции, которые, включая и ведомство путей сообщения, подвергли критике экономическую часть проекта: размеры перевозок завышены, эксплуатационные расходы занижены, а доходы преувеличены, почему дорога не могла быть прибыльной. В ответ на это авторы проекта П.П. Мельников и Н.О. Крафт представили «Опровержение комиссии, составившей проект» с подробными доказательствами правильности экономического обоснования проектируемой линии, которые для многих прозвучали весьма убедительно.
В январе 1842 года Николай I созвал специальное совещание министров для рассмотрения проекта железной дороги (Мельников и Крафт на совещание приглашены не были). Хотя некоторые министры, в том числе министр финансов Е.Ф. Канкрин, продолжали возражать, 30 января 1842 года Мельников и Крафт были приглашены на аудиенцию к императору, и сразу после этого, 1 февраля, последовал высочайший указ о строительстве железной дороги между Санкт-Петербургом и Москвой.
1 августа 1842 года был издан Указ о передаче проектируемой Петербурго-Московской железной дороги из Особого комитета в Главное управление путей сообщения и публичных зданий, где был учрежден Департамент железных дорог. Техническую комиссию департамента по надзору за проектированием и строительством дороги возглавил К.И. Фишер, ранее, правда, не имевший никакого отношения к рельсовому транспорту. Строительная комиссия упразднялась. Межведомственный комитет железных дорог сохранялся для рассмотрения проектов развития сети путей сообщения в стране. Тем же указом вместо скончавшегося К.Ф. Толя на должность главноуправляющего путями сообщения и публичными зданиями был поставлен граф П.А. Клейнмихель[4 - Петр Андреевич Клейнмихель (30.11(11.12).1793, Петербург – 3(15).2.1869, там же). За время его управления были построены Николаевский мост через Неву и здание Нового Эрмитажа в Петербурге, сооружена железная дорога Петербург – Москва. Именно в период его руководства в 1842 г. было положено начало профессиональной подготовке в России специалистов по телеграфной связи и сигнализации.]. Во главе технической комиссии стал инженер М.Г. Дестрем. В ее состав входили П.П. Мельников и Н.О. Крафт.
Так ведомство путей сообщения впервые стало заниматься развитием железнодорожного транспорта. Хотя профессора П.П. Мельников и Н.О. Крафт и были уже крупнейшими специалистами в области строительного производства, межведомственный комитет все-таки счел нужным принять следующее решение:
«Так как по неимению доселе в России железных дорог, кроме небольшого участка Царскосельского, инженеры наши не могли приобресть в этом роде сооружений надлежащего навыка, то по важности и обширности предстоящей ныне работы сего рода комитет находит весьма полезным призвать собственно для совещания опытного в построении железных дорог иностранного инженера».
Мельников и Крафт были вынуждены подчиниться мнению комитета, который пригласил известного американского инженера Г. Уистлера – строителя первых железных дорог в США. Мельников, хорошо сознававший значение механизации строительных работ, поставил вопрос о приобретении паровых экскаваторов для производства земляных работ. Комитет согласился с его мнением и командировал в США помощника профессора института И.Ф. Буттаца. Профессор Мельников, лично знавший Уистлера, пригласил его через И.Ф. Буттаца приехать в Петербург. Уистлер приехал в Петербург 30 июля 1842 года и был назначен «совещательным инженером» строительной комиссии. Его основной функцией были консультации по сооружению железной дороги, в частности верхнего строения пути. Между Мельниковым и Уистлером установился полный деловой контакт, и они находились в дружественных отношениях. После кончины Уистлера в 1849 году на его место был приглашен инженер Браун, который пробыл в Петербурге до 1854 года.
Главноуправляющий путями сообщения и публичными зданиями П.А. Клейнмихель отдал все работы по возведению земляного полотна, мостов, станций и укладке верхнего строения пути на откуп крупным подрядчикам, которые, в свою очередь, сдавали работы субподрядчикам, а последние передавали их частным лицам. П.П. Мельников, Н.О. Крафт и весь инженерный состав не имели права контролировать подрядчиков по вопросам организации и оплаты труда. Роль их сводилась лишь к техническому руководству строительными работами, но за сроки исполнения работ и соответствие построенных сооружений техническим проектам они отвечали. Такое положение принижало роль инженеров в строительстве и затрудняло их деятельность. П.П. Мельников в своих воспоминаниях писал: «Клейнмихель не только уничтожил всякую самостоятельность у нас, строителей, но и заслонил все дело до такой степени, что оно снизошло на степень обыкновенных, так сказать, рядовых работ по ведомству путей сообщения».
Дешевый труд сезонников-землекопов был для подрядчиков более выгоден, чем использование заморских машин, и закупленные экскаваторы при строительстве так и не были использованы. В конечном счете их отправили на Урал.
Одновременно с началом строительства Николаевской железной дороги в России началось решение проблемы безопасности движения поездов. В правительстве был поставлен вопрос об электромагнитном телеграфе вдоль железной дороги, и 4 сентября 1842 года Николай I подписал указ о том, что все работы по строительству телеграфных линий будут вестись в рамках управления путей сообщения. Таким образом, на Клейнмихеля была возложена ответственность за два самых важных проекта страны того времени: железные дороги и телеграфную связь. Телеграфное управление, в ведении которого уже находился оптический телеграф, эксплуатируемый на линиях Петербург – Варшава и Петербург – Кронштадт вошло в состав Главного управления путей сообщения и публичных зданий. В том же 1842 г. при Институте корпуса инженеров путей сообщения в была открыта школа «телеграфических сигналистов» для профессиональной подготовки в России специалистов по телеграфной связи и сигнализации. Выпускники школы начали успешно справляться со строительством и эксплуатацией оптического и первыми попытками применения электромагнитного телеграфа[5 - Статья опубликована в журнале «Электросвязь: история и современность» № 3, 2007 г. Перепечатывается с разрешения редакции. Статья помещена в музей 26.05.2008 года.].
В 1847 году П.П. Мельников привлек к участию по сооружению электромагнитного телеграфа для строящейся главной железной дороги страны академика Б.С. Якоби. В 1850 г. Якоби изобрел первый в мире буквопечатающий телеграфный аппарат, работающий по принципу синхронного движения с горизонтальным циферблатом, электромагнитным приводом и прямой клавиатурой с непосредственной (без расшифровки) индикацией в приемнике передаваемых букв и цифр. Это изобретение было одним из крупнейших достижений электротехники середины XIX века. Принцип синфазности и синхронности (согласованной работы передатчика и приемника) лег в основу действия всех последующих телеграфных аппаратов и получил практическое применение в России и в Европе. Однако правительство считало изобретение Якоби военным секретом и не разрешало ученому публиковать его описание. Об изобретении даже в России знали не многие до тех пор, пока в Берлине Якоби не показал чертежи своим «давнишним друзьям», и оно не стало основой для многих других синхронных телеграфных аппаратов: Д. Юза, В. Сименса и Э. Бодо.
Вернер Сименс, занимавшийся практическим применением научных открытий в области электротехники, внес в конструкцию устройства Якоби некоторые изменения, и совместно с механиком И. Гальске организовал серийное производство таких аппаратов в Германии. Вернер был старшим из десяти детей образованного, но небогатого фермера-агронома. У него были большие способности и изобретателя, и предпринимателя, и исходил он из того, что любое изобретение должно работать на автора и приносить ему доход: «наука без практики – это всего лишь гимнастика ума для горстки фантазеров».
В 1848 году молодой артиллерийский офицер Вернер Сименс был отправлен в командировку в город Шлезвиг-Гольштейн, столицу одноименной и самой маленькой из земель Германии, на которую издавна претендовали датчане. Воспользовавшись нестабильной обстановкой в Германии в результате либеральной революции, они решили захватить город с моря, и в задачи Сименса входило не допустить вторжения. По его распоряжению в бухте было установлено подводное взрывное устройство, по слухам, огромной мощности. Датские моряки не решились искушать судьбу и отказались от захвата порта. Сименс стал героем дня – и попросил вознаграждения за свою блестящую уловку: государственный заказ на строительство телеграфной линии Берлин – Франкфурт-на-Майне для своей только что открывшейся фирмы. Правительство не сочло возможным отказать герою. Ровно через год линия длиной 500 км была пущена в эксплуатацию. Именно по ней из Франкфурта было послано, а в Берлине буквально через несколько минут получено важнейшее для нации сообщение о том, что в результате парламентских выборов титул наследного кайзера Германии был предложен прусскому королю Фридриху Четвертому С этого времени практически все государственные заказы принадлежали «Сименс и Гальске». Новые телеграфные линии протягивались к Кельну, Гамбургу, Бреслау, Штеттину. Но к 1850 году объем телеграфных работ в Пруссии был практически выполнен, и Вернер Сименс задумался о том, где может найти применение его опыт и деловая хватка. Европейские государства имели свои научные школы, а соответственно, и свои наработки в области развития телеграфного сообщения (например, во Франции, несмотря на все усилия, Сименсам так и не удалось открыть представительство своей фирмы).
А Якоби в 1851 г. писал, что «та же самая система, которую я впервые ввел, принята в настоящее время в Америке и в большинстве стран Европы».
Царское правительство не использовало изобретения русских ученых и механиков в области телеграфной связи. Когда пришло время выбирать поставщиков оборудования и исполнителя работ для телеграфа железной дороги, соединявшей две столицы, Клейнмихель создал специальный комитет. Граф имел обыкновение сам изучать суть проблемы. Шеф Российского жандармского управления Л.В. Дубельт в своих докладных записках неоднократно упоминал о том, что ведомство Клейнмихеля «постоянно запрашивает научно-техническую информацию, а также образцы самой современной телеграфной техники и опубликованную в европейских странах литературу, прибегая к самым различным источникам, включая российские посольства и консульства». Поэтому Клейнмихель был прекрасно осведомлен о том, что фирма «Сименс и Гальске» отлично зарекомендовала себя на строительстве линий в Германии.
Экспертам было предложено рассмотреть телеграфы уже хорошо известных в научных и технических кругах Европы и Америки изобретателей: Луиса Бреге (Франция), Бориса Семеновича Якоби (Россия), Вильяма Кука (Великобритания), Самюэля Морзе (США), Вернера Сименса (Пруссия). 23 сентября 1850 года состоялось заседание комитета, на котором были рассмотрены итоги испытаний телеграфных аппаратов различных систем. Специалисты Главного управления путей сообщения вынесли свой вердикт: телеграфы Бреге и Якоби ненадежны, английские телеграфы дороги в эксплуатации. А вот телеграфы Сименса и Морзе «достаточно быстро передают депеши и устройства их дешевы». Победил Сименс[6 - Возможно, Клейнмихель и проявил некоторую настойчивость в утверждении кандидатуры поставщика, на что у него были веские основания. В 1851 году русскому правительству пришло предложение от английского предпринимателя Якоба Бретта, который за два года и за 25 000 фунтов стерлингов (140 000 рублей серебром) обещал построить телеграфную линию между Кронштадтом и Санкт-Петербургом. Сименс выдвинул встречное предложение, оценив ту же работу гораздо дешевле. Часть телеграфной линии от Ораниенбаума до Кронштадта должна пройти по дну Балтийского моря, а у Сименса к тому времени уже была не только изобретена эффективная методика изолирования медного проводника с помощью гуттаперчи, но и построена машина для этого вида работ. Сименс знал, что это сократит стоимость и повысит надежность линии. Торги на высоком уровне длились несколько месяцев. Договор о намерениях подписали, когда Сименс назвал сумму – 92 000 рублей серебром – так он оценил стоимость линии, которая должна была соединить Зимний дворец в Санкт-Петербурге, Александрийский дворец в Царском Селе и Кронштадт. Соперничество с Бреттом закончилось в ноябре 1853 г., когда в преддверии Крымской войны Россия разорвала дипломатические отношения с Англией.], так как у него цена была значительно ниже. Морзе, назначив изначально более высокую цену, не учел объем заказов, которые впоследствии могла предоставить такая большая страна, как Россия, – страна огромных расстояний, огромных капиталов и огромного неверия в своих, российских гениев. В результате с 1847 года на первых телеграфных линиях в России появились устройства фирмы Сименса.
Если для Царскосельской дороги подвижной состав был куплен за границей, то для Петербургско-Московской предполагалось снабжать ее русскими же паровозами и вагонами, и для этой цели в 1845 году был приспособлен Александровский механический завод, находившийся в то время в арендном содержании американских механиков Гаррисона и Уайнена. Впрочем, завод этот занимался скорее сборкой привезенных в разобранном виде из Америки паровозов, нежели постройкой новых. К концу постройки дороги Главный Александровский механический завод изготовил около 200 паровозов и свыше 3000 вагонов и платформ.
Постройка в 1842–1851 гг. Петербургско-Московской магистрали стала огромным достижением русского инженерного искусства. Русские рабочие и крестьяне в неимоверно тяжелых условиях построили первоклассную по тому времени дорогу, оказавшую огромное влияние на дальнейшее развитие рельсовых путей не только в России, но и за рубежом. В первое время после ее открытия 1 ноября 1851 г. с конечных станций отправлялись по два пассажирских поезда в сутки. Каждый из них состоял из семи вагонов, в том числе одного багажного и одного почтового. Поезда ходили со скоростью 40 км/ч. 1 сентября 1853 г. по дороге прошел первый скоростной поезд. Он находился в пути всего 12 ч, из них 10 ч 40 мин. в движении и 1 ч 20 мин. на стоянках. Средняя техническая скорость составила 60 км/ч. Это был в то время один из мировых рекордов скоростного движения пассажирских поездов.
