Вот, кстати, в центре РСФСР, в Белоруссии и в Прибалтике в этом году можно будет провести эксперименты по разгону облаков, если выделите авиацию.
— А дирижабли вам не подойдут для распыления?
— Вполне подойдут, даже лучше, чем самолёты, у них грузоподъёмность больше, — согласился Лобанов. — Вот перегонять дождевые тучи в страдающие от засухи районы мы ещё не научились. Но есть одна разработка, довольно многообещающая. Мне товарищ Келдыш лично порекомендовал ознакомиться с работой доктора физико-математических наук Наума Исааковича Вульфсона из московского Института прикладной геофизики 'Исследование конвективных движений в свободной атмосфере' (www.ejwiki.org/wiki/Вульфсон,_Наум_Исаакович). Он в 1960-м защитил докторскую и занимается методами активного воздействия на облака для вызова дополнительных осадков. Вам бы с ним побеседовать насчёт возможных вариантов управления погодой.
Никита Сергеевич навёл справки о работе Вульфсона через Академию наук — говоря проще, позвонил академику Келдышу и спросил.
— Работа Наума Исааковича весьма интересна и перспективна, — подтвердил Мстислав Всеволодович. — Вам стоит с ним поближе познакомиться.
— Всё началось с исключительно прикладной задачи, — рассказал Первому секретарю Наум Исаакович Вульфсон. — К нам обратился командующий ВВС маршал Вершинин, по рекомендации товарища Келдыша, с просьбой придумать способ быстро расчистить взлётную полосу аэродрома от тумана. Способ такой нашёлся — взяли реактивный двигатель ВК-1, выработавший свой ресурс, поставили на тележку и дунули вдоль полосы. Двигатель создаёт мощный поток горячего воздуха, наполненный мелкими частицами сажи от сгорающего керосина. При работе двигателя туман достаточно быстро исчезает.
Вторая задача была противоположна первой — как скрыть военный объект, тот же аэродром, от спутниковой разведки противника? Лучший способ — перед пролётом спутника создать над объектом облачность.
— А разве можно создать облачность искусственно? — Никита Сергеевич заинтересовался и тут же начал задавать уточняющие вопросы.
— Можно, — ответил Наум Исаакович. — В атмосфере всегда присутствует водяной пар, где больше, где меньше. Характерной особенностью атмосферы являются проходящие в ней неустойчивые процессы, в том числе — так называемая коллоидальная неустойчивость, определяемая различием физических и химических свойств частиц, капель и ледяных кристаллов. Их столкновения и коагуляция приводят к потере устойчивости и выпадению осадков. При этом реализовать коллоидальную неустойчивость можно путём внесения очень малых, буквально гомеопатических по сравнению с объёмом атмосферного воздуха, доз реагента или небольших затрат механической либо тепловой энергии.
(см. Бекряев В. И. Некоторые вопросы физики облаков и активных воздействий на них. Стр 4-5)
Когда встал вопрос об укрытии военных объектов, пробовали применять дымогенераторы. Способ действенный, но задымление значительной территории требует времени. Хуже того, сквозь дым, стелющийся почти над самой землёй, всё равно часто остаются видны очертания объектов, которые хотелось бы скрыть. В то же время, если над землёй висит даже не облачность, а хотя бы лёгкая дымка, получить чёткие спутниковые фотографии уже невозможно.
— Но как эту дымку создать искусственно? — спросил Хрущёв.
— Я сделал запрос в ВИМИ, — продолжил рассказывать Вульфсон. — И выяснилось, что в 1955 году французский учёный Анри Дессенс в бассейне реки Конго наблюдал, как местные аборигены при угрозе засухи вызывают дождь.
— При угрозе засухи? — тут же насторожился Никита Сергеевич.
— Да, Конго, всё же, страна экваториальная, засуха там совсем не редкость, хотя и дождей хватает. Сами знаете, даже десяток-другой засушливых дней, пришедшихся на определённый момент вегетационного периода, могут погубить урожай, — пояснил Наум Исаакович. — В общем, негры подожгли джунгли и начали бить в там-тамы, ну, барабаны такие. Когда горит сырое дерево, мхи, лишайники, лианы — при этом испаряется много воды, и влажность над очагом пожара увеличивается. В общем, буквально на глазах у Дессенса над пожаром вскоре появилось кучевое облако. А потом пошёл ливень.
(см. 'Знание-сила' #10 1969 стр. 9-10 статья Л.Филимонова 'Жаркое лето в Богучанах')
— Это почему? — удивился Первый секретарь.
— При горении образуется много мелких частичек сажи, а они являются отличными ядрами конденсации, вокруг которых собираются дождевые капли, — пояснил Вульфсон. — Примерно такой же эффект бывает при извержении вулканов, пожарах на угольных и торфяных залежах, горении нефтяных скважин, и даже при солнечном нагреве крыш в больших городах)
(см. А.А. Кузнецов 'Обзор мощных источников свободных нагретых струй')
Механизм явления сходный — при горении выделяется много мельчайших частиц сажи и образуется мощный восходящий поток воздуха, поднимающий эти частицы в атмосферу. Они служат центрами конденсации водяных паров, то есть, сначала вблизи места горения или над ним, в зависимости от ветра, сгущается кучевое облако, а при продолжении воздействия оно проливается дождём, если влажность достаточная.
— Но ведь, если у нас засуха, откуда в воздухе возьмётся достаточная влажность? — тут же спросил Никита Сергеевич.
— Верно. Но если влаги в атмосфере не хватает, её можно подать с земли, очень мелко распыляя воду в восходящем воздушном потоке, — улыбнулся учёный. — Мы попробовали сделать такую установку из реактивного двигателя, впрыскивая воду в его выхлопную струю и направляя её вверх. Для создания действительно мощного восходящего потока одного двигателя было мало, и мы взяли сначала четыре, а потом — шесть. Воду подвели из ближайшего озера, качали насосом, примерно 100 литров в секунду. Можно больше, зависит от мощности восходящего потока. Установку назвали 'метеотрон'.
— И что получилось? — Первый секретарь спрашивал с интересом и нетерпением.
— В общем, получилось облако. Примерно минут через пять после начала работы установки над ней, чуть в стороне по направлению ветра, начало сгущаться кучевое облако. При его дальнейшем насыщении водяным паром и частицами сажи, облако перешло в неравновесный режим, и пошёл дождь, — Наум Исаакович взял листок бумаги и схематично изобразил расположение установки, направление ветра и облако. — Собственно, использовать реактивные двигатели не обязательно. Мощный восходящий поток мы пробовали создавать, к примеру, сжигая авиационный керосин или природный газ, подаваемый через форсунки и систему труб. Просто, реактивные двигатели у военных уже были, и они нам их предоставили для опытов, как и топливо. Двигатели позволяли создать мощный восходящий поток и поднять водяной пар на большую высоту.
— Да, но получается дороговатое удовольствие — шесть двигателей, топливо, да ещё вся эта гарь летит в атмосферу, — засомневался Хрущёв.
— Именно. Не самый экологичный способ, да и дождь получается относительно слабый, и не при любых условиях, — продолжил Вульфсон. — Военным, конечно, был важен результат, и чтобы работало в любую погоду, хоть летом, хоть зимой. Расход топлива в несколько тонн в час их не смущает. Но мы попытались мыслить шире.
Если ставить в качестве основной задачи именно борьбу с засухой, то очевидно, что будет сухая, жаркая, ясная погода. Находясь летом на аэродроме, мы неоднократно наблюдали над взлётно-посадочной полосой восходящие потоки нагретого воздуха, от асфальтового покрытия. Измерение температуры асфальта показало, что в солнечный день покрытие может нагреться на 20-30 градусов теплее окружающего воздуха, и над ним, при достаточно большой площади зачернённого пятна, образуется мощный восходящий поток. Его можно дополнительно усилить двумя способами — расположить систему труб с газовыми горелками, либо сконцентрировать на асфальтированной поверхности солнечные лучи, отражённые от системы зеркал. Воду в восходящий поток надо будет подавать в любом случае.
— Вот с зеркалами мне вариант нравится больше, — заметил Хрущёв.
— Нам тоже. С зеркалами мы экспериментировали. Военным, конечно, больше подходила система со сжиганием газа или керосина, но именно для борьбы с засухой солнечный метеотрон подходит лучше. Затраты минимальные.
(см. https://www.youtube.com/watch?v=WtJhoeBHyCw Солнечный метеотрон Орановского)
— Так, Наум Исаакович, у меня к вам партийное поручение, — Первый секретарь решил ковать железо, не отходя от кассы. — В этом году возможны засухи на Украине, в Северном Казахстане, в Сибири — в частности — в Омской области. Сами знаете, сколько бед нам эта стихия приносит. Что, если мы попытаемся в этот раз активно противостоять этой напасти? Как, возьмётесь бросить вызов самой природе?
— Один я не справлюсь, товарищ Хрущёв... — Вульфсон замялся. — Но если поддержите — приложу все усилия.
— Конечно, поддержим! — заверил Никита Сергеевич. — Я дам указание министру автотранспорта и автомобильных дорог, товарищу Калабухову, обеспечить вам полное содействие в части транспорта и асфальтоукладочных работ. С зеркалами — тут надо решить, какие они будут.
— Проще всего — обычные полированные листы нержавеющей стали, — подсказал учёный. — И какие-то станины для их крепления, с изменяемым углом установки. Это мы как-нибудь сами решим, только сталь выделите.
— Сталь выделим, конечно. Вы, Наум Исаакович, составьте план работ, прикиньте смету, выберите, где будете проводить эксперименты. О том, чтобы полноценно защититься от засухи, речи, конечно, не идёт — просто не потянем такой объём работы. Но попробовать надо, хотя бы для того, чтобы самим понять — насколько эта тема перспективна.
Основная работа развернулась в апреле-мае 1962 года. Эксперименты проводили на Украине и в Омской области, выбрав несколько совхозов. Заасфальтировали по несколько опытных площадок вблизи рек или озёр, и установили возле них зеркала с регулируемым наклоном. Испытания дали результат — при соблюдении расчётных значений температуры асфальта и подачи воды, по мере разогрева над площадками возникал устойчивый восходящий поток повышенной влажности. Постепенно с подветренной стороны от площадки начинала образовываться кучевая облачность, через некоторое время проливавшаяся дождём.
(В реальной истории в мае 1963 года, шестьдесят физиков и метеорологов из двенадцати стран по приглашению профессора Дессенса прибыли во Францию. На плато Ланземан в Верхних Пиренеях французский метеоролог продемонстрировал им свой знаменитый метеотрон — 'аппарат, созидающий облака'. Двести соединенных трубами форсунок образовали правильный шестиугольник площадью в три тысячи двести квадратных метров. По сигналу Дессенса из всех двухсот вырвались огненные столбы, внутри шестиугольника загорелся песок, и в черных клубах дыма забушевало пламя. Но не это эффектное зрелище привлекло к себе взоры собравшихся — все как один смотрели вверх. В небе над пламенем метеотрона в ослепительно ясной голубизне четко виделись зарождавшиеся облака... Как писал 'Сьянс э ви', '...это чудо произошло менее чем за пять минут'. Цитируется по статье Л.Филимонова 'Жаркое лето в Богучанах', журнал 'Знание-сила' #10 1969 стр. 10
В 1965-66 гг макетная установка — метеотрон была построена на базе 4х двигателей РД-3М группой сотрудников Рижской лаборатории ГосНИИГА под руководством ведущего инженера Н.С. Пожарнова. В 1967 г в Борисполе была смонтирована более мощная установка на базе 10 двигателей РК-3М-500. Технические данные см. http://web.mit.edu/alamaro/www/stuff/soviet_jets.pdf
В 1968 г установка, названная позже авторами 'Метеотрон I', была построена в г. Челябинске под руководством профессора Владимира Николаевича Кунина сотрудниками кафедры физики политехнического института с участием Николая Георгиевича Конопасова. Метеотрон I имел конкретное прикладное назначение — проветривание открытых угольных карьеров и прошел успешное испытание с великолепными результатами при проветривании открытого угольного разреза в г. Коркино Челябинской области.
Основную работу по созданию эффективного метеотрона в СССР проводили доцент кафедры физики Владимирского политехнического института Николай Георгиевич Конопасов [с 1976 г.] и аспирант кафедры Артемий Артемьевич Кузнецов [с 1979 г.] на экспериментальном полигоне кафедры [25 км от г. Владимира]. Наиболее интенсивные и плодотворные работы приходятся на 1980 — 1983 гг. За указанный интервал времени был создан научно-исследовательский комплекс устройств метеотронного типа четырех модификаций [III — VI] и приемно-регистрирующей аппаратуры реакций внешней среды при ее локальном возмущении экологически чистой вертикальной струей нагретых продуктов сгорания. Работы продолжались до 1986 г. и закончились по 'известным причинам': начало 'перестройки' сопровождалось резким повышением дефицита и оптовой цены на авиационный керосин [топливо метеотрона]. см. Монографию А.А. Кузнецов, Н.Г. Конопасов 'Метеотрон' т. 1 'Научно-исследовательский комплекс' http://e.lib.vlsu.ru/bitstream/123456789/4531/1/01500.pdf
Н.И. Вульфсон в 1960 г защитил докторскую диссертацию по теме 'Исследование конвективных движений в свободной атмосфере' Начиная с 1960 г. г. Наум Исаакович. являлся непосредственным участником исследований возможности активного воздействий на метеорологические процессы, в частности — на облака с целью вызывания дополнительных осадков. Проведенные опыты показали осуществимость подобного воздействия. www.ejwiki.org/wiki/Вульфсон,_Наум_Исаакович)
В ходе экспериментов с солнечными метеотронами удалось многое узнать, а заодно — и избавиться от многих иллюзий. Прежде всего, стало ясно, что метеотрон даёт локальный эффект, и избавиться с его помощью от засухи на большой площади не удастся. Однако, каждого отдельно взятого председателя колхоза или директора совхоза волновала возможность прикрыть от палящего солнца и полить дождём свои поля, поэтому интерес к новой технологии был проявлен немалый, особенно, после публикаций в газетах. К тому же эффективность защиты полей с помощью метеотрона определялась направлением ветра и доступностью ёмких источников воды. Установка потребляла минимум 100 литров воды в секунду, то есть 6 тонн в минуту. Располагать её можно было разве что на берегу достаточно крупных рек и озёр.
В процессе эксплуатации установок их конструкцию совершенствовали. Прежде всего, дорогую нержавеющую сталь зеркал почти сразу заменили обычными стеклянными зеркалами в деревянных защитных рамах — они обходились много дешевле. Крепления зеркал делали легкосъёмными, чтобы на осень и зиму была возможность убирать зеркала на хранение в сухое отапливаемое помещение. Опоры для крепления зеркал тоже массово изготавливали из дерева, либо из бамбука, который за копейки тоннами поставляли из Юго-Восточной Азии и Африки.
Обычный асфальт на солнце достаточно быстро становится из чёрного серым. Чтобы он дольше оставался чёрным, вместо обычного серого щебня использовали каменный уголь подходящей фракции.
Очень быстро стало понятно, что результат очень сильно зависит от общей влажности атмосферы, и чем дольше длится засуха, чем суше воздух, тем больше воды приходилось подавать в восходящий поток. Без подачи воды в лучшем случае образовывалось небольшое белое кучевое облачко, какие бывают в погожий летний день. Дождя в этом случае не получалось.
