Джон Браун - Семь элементов, которые изменили мир
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 титанаСегодня 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 титанКак 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].
