США отмечают 250-летие. За это время страна стала одной из ведущих технологических держав мира, хотя история многих ее изобретений сопровождается спорами о том, кому на самом деле принадлежит идея – русскому или американцу. Эффект «двойного авторства» возник на рубеже XIX-XX вв., когда в Соединенных Штатах и Российской империи развернулась индустриализация. В результате одна и та же задумка параллельно рождалась по обе стороны Атлантики. В историю чаще попадал тот, кто первым оформил патент, внедрил или коммерциализировал разработку.
В 1832 г. русский дипломат Павел Шиллинг продемонстрировал в Петербурге первый в мире электромагнитный телеграф со стрелочной индикацией на основе гальванометра и восьмизначного кода. Шиллинг создал подземную линию в Петергофе, но внезапная смерть изобретателя в 1837 г. прервала дальнейшие работы.
В том же году американский художник Сэмюэл Морзе собрал собственный аппарат с одним электромагнитом и регистратором на бумажной ленте, а в 1840 г. получил патент на код из точек и тире. В 1844 г. Морзе запустил коммерческую линию Вашингтон – Балтимор (65 км), отправив знаменитую фразу «What hath God wrought» («Что сотворил Бог»).
К 1850 гг. протяженность телеграфных линий в США достигла 20 000 км, в России – 1500 км.
В 1872 г. русский электротехник Александр Лодыгин поместил угольный стержень в стеклянную колбу, из которой предварительно откачал воздух. Уже в следующем году продемонстрировал практическое применение своего изобретения – его лампы заменили керосиновые горелки в фонарях на одной из петербургских улиц. 11 июля 1874 г. Лодыгин получил патент в Российской империи, а затем и во многих других странах, включая Испанию, Италию, Бельгию, Францию и Великобританию. Однако в США ему этого сделать не удалось. Впоследствии Лодыгин предложил использовать вольфрам – тугоплавкий материал, который до сих пор лежит в основе нитей накаливания. В 1906 г. он продал патент General Electric.
Параллельно над аналогичным изобретением работал американский инженер Томас Эдисон. В 1879 г. он добился серьезного прогресса: после тысяч экспериментов его команда остановилась на карбонизированном бамбуке – волокна этого материала после обугливания давали нить, которая при 110 вольтах стабильно работала около 1200 часов. Эдисон создал целую систему электрического освещения – с генераторами, проводами, стандартным цоколем и другими элементами.
Русский инженер Михаил Доливо-Добровольский в 1888–1891 гг. создал электрический генератор трехфазного переменного тока и предложил трехфазную систему передачи электроэнергии. Она позволяла транспортировать мощность на сотни километров с относительно небольшими потерями. В 1891 г. на Международной электротехнической выставке во Франкфурте он продемонстрировал передачу тока мощностью 220 кВт на 176 км с КПД около 75%.
Параллельно Никола Тесла, эмигрировавший в США из Австро-Венгрии, в 1887–1888 гг. запатентовал двухфазные системы, права на которые выкупил промышленник Джордж Вестингауз. Хотя Тесла активно продвигал двухфазный ток, именно трехфазная схема Доливо-Добровольского стала в итоге мировым стандартом. При той же передаваемой мощности она требовала на 25% меньше меди в проводах, а значит, была экономичнее и эффективнее
Первые цветные фотоснимки появились еще в 1861 г., однако практическую трехцветную камеру и технологию печати запатентовал американец Фредерик Айвс в 1890-х. Его разработки позволили использовать цветоделение в промышленном масштабе.
Русский фотограф Сергей Прокудин-Горский в 1902-1906 гг. усовершенствовал метод цветоделения, разработав технологию съемки на три пластины (синюю, зеленую и красную) с выдержкой менее секунды. Для реализации этой идеи он создал специальную фотокамеру с синхронизированным затвором, что позволяло фиксировать компоненты практически одновременно и добиваться точной цветопередачи. С 1909 по 1915 г. при поддержке Николая II Прокудин-Горский объехал Российскую империю и сделал около 3500 цветных снимков – от Мурманска до Самарканда.
30 октября 1910 г. русский физик Борис Розинг получил патент на способ электрической передачи изображений на расстояние. Ключевым элементом его системы стала электронно-лучевая трубка в приемном устройстве. В передатчике использовалась построчная развертка с вращающимися зеркальными барабанами. В 1911 г. Розинг впервые продемонстрировал передачу изображения.
Его идеи легли в основу разработок Владимира Зворыкина, эмигрировавшего в США. В 1923 г. инженер подал заявку на иконоскоп (передающую трубку), а в 1924 г. – на кинескоп (приемную трубку). Он усовершенствовал принцип работы системы, применив накопление заряда на каждом элементе мозаики, что повысило чувствительность устройства и позволило вести съемку при студийном освещении.
В 1927 г. американец Фило Фарнсуорт продемонстрировал в Сан-Франциско электронную телевизионную систему на базе диссекторной трубки: она работала мгновенно, поскольку не нуждалась в накоплении заряда, хотя была в 10-20 раз менее чувствительной, а также требовала яркого освещения.
Систему цветного телевидения с разделением цветов через фильтры в 1928 г. запатентовал Зворыкин, однако практического воплощения она тогда не нашла. Первую публичную демонстрацию цветного изображения в 1940 г. провел американец Питер Голдмарк для сети CBS. Его система использовала вращающийся диск с красным, синим и зеленым фильтрами, но была несовместима с черно-белыми приемниками. К 1953 г. команда Зворыкина решила эту проблему кодированием цветности.
В 1897 г. русский ученый Константин Циолковский вывел формулу, определяющую скорость ракеты под действием тяги двигателя в отсутствие внешних сил. Из нее следовало, что для достижения космических скоростей нужны многоступенчатые аппараты – «ракетные поезда». Он рассчитал, как оптимально сбрасывать отработавшие ступени, а также пришел к выводу, что наиболее эффективным топливом будет смесь жидкого водорода (горючее) и жидкого кислорода (окислитель), что существенно повысит грузоподъемность.
16 марта 1926 г. американский ученый Роберт Годдард на ферме своей тетушки близ Оберна (штат Массачусетс) запустил первую в мире ракету на жидком топливе. В качестве компонентов он использовал бензин и жидкий кислород. Устройство «Нелл», которое весило чуть меньше 5 кг, поднялось на 12,5 м и пролетело по горизонтали около 56 м за 2,5 сек. С 1930 по 1941 г. Годдард получил 83 патента в области ракетостроения. Среди разработок – системы гироскопической стабилизации для управления полетом, насосы для подачи топлива и решения по охлаждению сопла.
4 октября 1957 г. СССР вывел на орбиту первый в мире искусственный спутник Земли. Его масса составляла 83,6 кг, диаметр – 58 см. Аппарат огибал планету за 96,2 мин. «Спутник-1» был создан в ОКБ‑1 под руководством физика Сергея Королева на базе межконтинентальной баллистической ракеты Р-7.
Первая попытка США запустить собственный спутник в рамках проекта «Авангард» закончилась неудачей: 6 декабря 1957 г. ракета взорвалась на старте спустя всего пару секунд после подъема. Успех пришел к американцам 31 января 1958 г.: на орбиту был выведен «Эксплорер-1» массой 8,3 кг. Спутник запустили с помощью модифицированной баллистической ракеты «Юпитер-С». Оборудование для аппарата разработал физик Джеймс Ван Аллен. Ключевым инструментом был счетчик Гейгера, который зафиксировал аномально высокий уровень радиации на высоте порядка 1000 км. Эти данные позволили открыть радиационные пояса, впоследствии названные поясами Ван Аллена. Орбита «Эксплорера-1» была заметно выше, чем у «Спутника-1», период обращения составлял около 115 мин.
В США создание ядерной бомбы шло в рамках «Манхэттенского проекта» американский физик Роберт Оппенгеймер (1942–1945). В нем участвовало около 130 000 человек, а общие затраты составили примерно $2 млрд Итогом стала первая в мире ядерная детонация – испытание «Тринити» 16 июля 1945 г. в штате Нью-Мексико. Мощность взрыва составила около 21 кт в тротиловом эквиваленте. Затем были применены две бомбы: «Малыш» на основе урана-235 в Хиросиме (мощностью около 15 кт) и «Толстяк» на основе плутония-239 в Нагасаки (21 кт).
В СССР работы по атомному проекту под руководством Игоря Курчатова начались в 1943 г. Первая советская атомная бомба РДС-1 (мощность – 22 кт) была успешно испытана 29 августа 1949 г. на Семипалатинском полигоне. Конструкция РДС-1 во многом опиралась на данные разведки и повторяла схему «Толстяка», но при этом советские ученые самостоятельно решили ряд критических инженерных задач – от производства делящихся материалов до разработки системы подрыва.
В 1954 г. советские ученые Николай Басов и Александр Прохоров создали в физическом институте имени П. Н. Лебедева молекулярный генератор на пучке аммиака, работавший в СВЧ-диапазоне. Параллельно в Колумбийском университете физик Чарльз Таунс реализовал аналогичную установку. Позже он предложил термин мазер (от англ. microwave amplification by stimulated emission of radiation – «усиление микроволн посредством вынужденного излучения»).
В 1960 г. появился первый оптический лазер (от англ. light amplification by stimulated emission of radiation – «усиление света посредством вынужденного излучения»): американец Теодор Майман запустил устройство на кристалле рубина. Басов и Прохоров в 1958–1960 гг. развили теорию квантовых генераторов, а ее физическую реализацию в 1962 г. осуществил американец Роберт Холл, который создал первый полупроводниковый лазер на основе арсенида галлия.
В начале 1960-х американец Пол Бэран из RAND Corporation (организация признана нежелательной на территории РФ) предложил концепцию распределенной сети с пакетной коммутацией. В серии меморандумов 1962-1964 гг. он обосновал, что именно такая архитектура – с децентрализованными узлами и маршрутизацией пакетов данных – будет устойчива к масштабным сбоям, в том числе к последствиям ядерного удара. Ключевой идеей Бэрана было то, что сеть должна продолжать работать даже при разрушении значительной части каналов связи, поскольку пакеты будут находить альтернативные маршруты. 29 октября 1969 г. в рамках проекта ARPANET состоялось первое тестовое сообщение между узлами в Калифорнийском университете и Стэнфордском исследовательском институте.
Параллельно в СССР академик Виктор Глушков разрабатывал Общегосударственную автоматизированную систему учета и обработки информации (ОГАС). Проект предусматривал создание сети вычислительных центров, связанных между собой, чтобы собирать и обрабатывать данные в реальном времени. Однако ОГАС так и осталась на бумаге, поскольку внедрению системы препятствовали не только технические и финансовые сложности, но и сопротивление плановой бюрократии.
В 1962 г. советский физик Петр Уфимцев разработал аппарат для расчета рассеяния электромагнитных волн на телах с острыми кромками и гранями. Он показал, что форма объекта влияет на отражение радиоволн в зависимости от длины и угла облучения, а также выяснил, что плоские грани, ориентированные определенным образом, могут снижать уровень обратного отражения на 20–30 дБ по сравнению с гладкими и округлыми поверхностями.
В начале 1970-х американский физик Деннис Оверхолзер из компании Lockheed использовал вычисления советского ученого для расчетов радиолокационной заметности в секретном проекте Have Blue, результатом которого стало создание истребителя-невидимки F‑117 Nighthawk (первый полет состоялся в 1981 г., а на вооружение самолет приняли в 1983-м). Характерный «граненый» облик F-117 был напрямую продиктован формулами Уфимцева. Позже эти же принципы использовались при создании стратегического бомбардировщика B-2 Spirit и ряда стелс-беспилотников. Уфимцев долгое время не знал о том, что его труды применяются на Западе.
С момента основания США иммигранты играли ключевую роль в истории страны: среди участников войны за независимость, авторов Декларации независимости и делегатов Конституционного конвента были люди, родившиеся за рубежом. Forbes составил рейтинг тех, кому лучше всего удалось воплотить в жизнь свою американскую мечту. Исторические личности с российскими корнями, попавшие в список, – в галерее «Ведомостей».Ирвинг Берлин (1888–1989) приехал в США из Российской империи в возрасте пяти лет, спасаясь от преследований евреев на родине. Композитор написал более 1500 песен, включая God Bless America («Боже, благослови Америку»), которая считается неофициальным гимном США. В 1943 г. музыкант получил «Оскара» за мелодию White Christmas, прозвучавшую в фильме «Праздничная гостиница». / The Granger Collection / ТАСС
