Семь элементов, которые изменили мир - Джон Браун

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.

Переходный период для титана

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 33 000 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 непростой 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.

Ослепительно белый титан

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 230 000 тонн, а выработка железа – с 2700 до 170 000 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 1 500 000 тонн двуокиси титана в год. Но на фоне общемировых запасов, оцениваемых в 700 000 000 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.

Почему белый?

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].