За последние сто лет конструкция лампы накаливания не изменилась. Она состоит из четырех основных компонентов: вольфрамовая нить накала, стеклянная колба, тоководы и цоколь. Однако в начале века производство этого незамысловатого осветительного прибора относилось к сфере не просто высоких, но и критических технологий
Электролампы в России начали собирать в 1906 году в мастерской, которую организовал в Москве сын самарского купца инженер Наум Колманок. Через два года мастерская была преобразована в фабрику. В год на ней производилось более 300 тыс. ламп. В 1912 году в Москве уже работало пять ламповых фабрик. Предприятия работали на привозном сырье — тугоплавких металлах вольфраме и молибдене (из них производились нити накала), детали также поставлялись из-за границы, большей частью из Германии. Да и техническое руководство осуществляли немецкие мастера. Тем более что в цехах стояло закупленное в Германии, Голландии и США современное оборудование.
После начала Первой мировой войны спрос на лампы резко возрос. С одной стороны, увеличились поставки по госзаказам, например в армию и на флот, а с другой — прекратился ввоз из-за рубежа (основным импортером была Германия). Через несколько месяцев в Российской империи возник дефицит электроламп. Московские фабрики почти прекратили выпуск продукции: сырье и детали приходилось ввозить через третьи страны, что значительно повышало стоимость конечной продукции.
К концу 1914 года в России начали производить колбы, а через год освоили изготовление цоколей. При решении этих задач активно использовались приемы «обратной разработки» — исследования (анализа) образцов изделий и документации на них с целью создания аналогичных (по характеристикам), но без копирования как такового. Но успешно провести процедуру обратного инжиниринга в отношении вольфрамовых нитей накала отечественные специалисты до осени 1917 года так и не смогли. Тому было множество причин. Например, первое месторождение вольфрама на территории Российской империи было открыто только в 1915 году. И непонятно было, как из руды получать полуфабрикат, пригодный для изготовления из него нити толщиной несколько микрон. Если в других странах на решение этой задачи ушло лет десять и были потрачены значительные средства, то в условиях войны этих ресурсов у отечественных инженеров не было.
Как вытягивают вольфрамовые нити
Идею делать нити накала из тугоплавких металлов в 1892 году запатентовал в США политэмигрант из России Александр Лодыгин. В заявке он подробно описал, как изготавливать нить накаливания из платины, хрома, а также упомянул вольфрам как самый подходящий материал, хотя и отметил сложности в его обработке. В итоге вольфрам нашел свое место в лампах, несмотря на низкую пластичность. Порошок вольфрама смешивали с органическим клейстером (обычно крахмальным), полученную массу выдавливали через фильеру, а затем тонкую нить прокаливали, удаляя органическое связующее. Однако остатки органики приводили к появлению на стенках колбы слоя углерода, и лампа быстро «темнела».
В 1904 году в лаборатории компании Siemens & Halske попытались вытянуть вольфрамовую нить с помощью технологии, разработанной для другого редкоземельного металла — тантала. Однако жесткость и недостаток ковкости вольфрама не позволили завершить процесс. Позже догадались пропустить в атмосфере водорода электрическую дугу между стержнем из вольфрама и расплавленной вольфрамовой капелькой в графитовом тигле, изнутри покрытом вольфрамовым порошком. Получались небольшие капли расплавленного вольфрама, около 10 мм в диаметре и до 30 мм в длину, с которыми можно было работать.
С 1905 года решением проблемы занялся новый сотрудник исследовательской лаборатории General Electric в городке Шенектеди (штат Нью-Йорк) УильямКулидж, выпускник Массачусетского технологического института, получивший в 1899 году степень доктора наук в Университете Лейпцига. Спустя четыре года, после множества экспериментов с различными металлами, решение было найдено: вольфрам смешивался с амальгамой кадмия, из полученной пластичной массы изготавливалась проволока, и, когда ее прокаливали в вакууме, сначала кадмий, а потом ртуть полностью испарялись, оставляя тонкую нить из спеченного чистого вольфрама, который к тому же поддавался дальнейшей обработке. Вскоре процесс удалось модифицировать, чтобы обойтись без ртути. Правда, потребовалось два года, чтобы открытие удалось реализовать в промышленном масштабе. Именно с 1911 года вольфрамовые нити накала начали стремительно вытеснять аналоги из других веществ.
В 1918 году в Советской России все электроламповые фабрики были национализированы и переданы в ведение электроотдела Высшего совета народного хозяйства (ВСНХ). Большая их часть бездействовала из-за нехватки сырья и полуфабрикатов, а также топлива. В 1921 году было создано Московское объединение фабрик электроламп (МОФЭЛ). Началось восстановление производства. Большинство доживших до этого времени «царских» специалистов вернулись на свои рабочие места. Если восстановить производство лампового стекла и цоколей удалось достаточно быстро, то с нитями накаливания возникла большая проблема. Их, как и до революции, импортировали, расходуя на закупку до 300 тыс. рублей золотом в год. Более того, в любой момент Германия — основной поставщик вольфрама — могла прекратить поставку. В начале 1920-х производителями электроламп с вольфрамовыми нитями накала были три фирмы с мировой известностью: немецкий концерн Osram, голландская компания Philips и американская General Electric. Все они тщательно охраняли свои производственные секреты.
Читайте прессу
Если бы вольфрам использовался исключительно в электротехнической промышленности, то, скорее всего, руководство страны не особо переживало бы из-за того, что он импортируется. Можно, например, наладить массовое производство ламп с угольными нитями накала, как это было во время Первой мировой войны. Но вольфрам с начала прошлого столетия стал стратегическим металлом. В первой половине XX века максимальный объем его производства в мире был зафиксирован во время двух мировых войн. Во-первых, вольфрам — непременная составная часть лучших марок инструментальной и медицинской стали. Во-вторых, из вольфрамовой стали и других сплавов, содержащих вольфрам или его карбиды, изготовляют танковую броню, оболочки торпед и снарядов, наиболее важные детали самолетов и двигателей.
Понимал ли Владимир Ленин необходимость организовать полный цикл обработки вольфрама — начиная с добычи и заканчивая производством изделий из него — на территории Советской России? Очень хорошо понимал, если курировать операцию по добыче иностранных секретов он поручил Феликсу Дзержинскому. Первоначально планировалось справиться с этой задачей с помощью советских технических специалистов.
В 1922 году в Германию был командирован главный инженер МОФЭЛ Коган. Официально — для закупки оборудования. Основной же его задачей было выяснить в цехах и лабораториях Osram максимум подробностей, связанных с производством электроламп. Во время посещения концерна советского гостя сопровождало человек десять немцев, которые в ходе экскурсии не давали посетителю останавливаться и всячески отвлекали его разговорами от осмотра цехов. Несмотря на активное противодействие немцев, Коган сумел «подсмотреть» метод «темной откачки» ламп, который затем был внедрен на МОФЭЛ. Метод «визуальной» разведки — один из эффективных приемов в арсенале технологического шпионажа.
В 1924 году Коган поехал в США, где участвовал в другом мероприятии, которое тоже входит в арсенал технологического шпионажа, — в закупке единичного образца через посредников для проведения процедуры «обратного инжиниринга». Поскольку США категорически отказались продавать СССР полуавтоматические станки для производства электроламп, пришлось через посредника — мелкую американскую кустарную мастерскую — закупить один экземпляр. Оборудование тайно доставили в Советский Союз, где группа инженеров внимательно изучила устройство и на его основе в течение нескольких месяцев создала аналог.
В 1923 году отечественным ученым удалось разработать достаточно дешевый и простой в реализации метод получения порошка из вольфрамовой руды. При проведении научных изысканий они активно использовали зарубежный опыт, сведения о котором извлекли из иностранных СМИ. Еще один урок для технологической разведки: 95% интересующей «технологических шпионов» информации содержится в открытых источниках — там есть и описание патентов, и статьи в академических научных журналах, и диссертации.
Но эти достижения в сфере технологического шпионажа не могли решить главной задачи — узнать секрет изготовления вольфрамовых нитей накала. И тогда было решено использовать возможности советской военной разведки — ГРУ. Причем на коммерческой основе. Главэлектро ВСНХ, которое было главным заказчиком информации по технологии производства вольфрамовой нити накала, ежемесячно платило ГРУ 5 тыс. рублей наличными. Представители ведомства регулярно привозили деньги офицеру военной разведки Василию Давыдову.
Большая охота ГРУ
В 1923 году приказ добыть технологию производства электроламп с вольфрамовыми нитями накала поручили двум сотрудникам ГРУ — оперативному работникам Григорию Семенову и начальнику отделения 2-го (агентурного) отдела центрального аппарата ГРУ Василию Давыдову.
Семенов до революции в течение двух лет работал электромонтером в различных французских компаниях, а во время Первой мировой войны служил в электротехническом запасном батальоне инструктором по обслуживанию станций высокого напряжения. Поэтому именно ему было поручено руководить двумя жителями Берлина — агентами советской военной разведки слесарем ЮлиусомХоффманом и рабочим-механиком Эмилем Дайбелем. Первый из них занимал пост секретаря парторганизации рабочего района Берлина — Лихтенберга, на территории которого располагались заводы концернов Osram и AEG, а второй трудился на одном из заводов Osram.
Григорию Семенову было приказано сконцентрировать все усилия на концерне Osram. Выбор не был случайным. Помимо того что в то время эта компания была одним из мировых лидеров в сфере производства электроламп, на данном объекте осуществлялась вся технологическая цепочка по обработке вольфрама, начиная с обогащения вольфрамовой руды и заканчивая выпуском тончайшей вольфрамовой проволоки для нитей накала электроламп.
Юлиус Хоффман, используя свою должность руководителя парторганизации завода Osram и помощь Эмиля Дайбеля, сумел за несколько месяцев передать в Москву огромный объем технической информации, добытой путем опроса рабочих-коммунистов, которые к тому же могли относительно беспрепятственно ходить по территории завода и тайно копировать техническую документацию. Из разрозненных сведений советские инженеры, словно пазл, сложили цельную картину — процесс производства изделий из вольфрама.
Такая активная деятельность советских агентов не осталась незамеченной службой безопасности концерна Osram и немецкой полиции. В июне 1924 года этим агентам пришлось срочно бежать в Советский Союз. А их место заняли механик ФранцГайслер и слесарь Вилли Кох. Правда, теперь схема работы изменилась. Если раньше Москву интересовала любая информация, то теперь — исключительно ответы на конкретные вопросы. В Советском Союзе начался процесс наладки оборудования, которое создали на основании добытой в Германии и США информации. Технология взаимодействия между Москвой и Берлином была оптимальной. Из СССР присылали перечень вопросов, описание возникающих проблем, список необходимых материалов, а в Германии группа агентов готовила ответы и данные.
В 1925 году Франц Гайслер и Вилли Кох были уволены с завода — их заподозрили в коммунистической пропаганде. Правда, еще в течение трех месяцев они регулярно продолжали добывать интересующую ГРУ информацию. Все это время «шпионский дуэт» получал «пособие по безработице» от сотрудника советской военной разведки. Затем их тайно переправили в Советский Союз, где они встретили своих коллег Хоффмана и Дайбеля. Теперь все четверо участвовали в использовании добытой ими же секретной информации. А она продолжала поступать непрерывным потоком, только теперь под руководством рабочего с завода компании AEG Ганса Ольриха. Хотя и ему в конце 1926 года пришлось уехать в Советский Союз.
Все пятеро немецких специалистов в Москве продолжали участвовать в реализации проекта организации производства современных электроламп. Им пришлось выступить в роли инженеров-технологов и заняться усовершенствованием оборудования, созданного на основе добытых ими сведений.
