Text
                    МОСКВА
«ДЕТСКАЯ  ЛИТЕРАТУРА»  1979
 Г.  БУРМИН
 ЦАРЬ
 КАМНЕЙ


552 ББК 26.303 Б 91 НАУЧНО-ХУДОЖЕСТВЕННАЯ ЛИТЕРАТУРА. Художник М. В. ТРУБКОВИЧ 70803—247 Б 403—79 М101(03)79 (6) ИЗДАТЕЛЬСТВО «ДЕТСКАЯ ЛИТЕРАТУРА*, 1979 г.
3 Что произойдет в современной технике, если вдруг исчезнут все алмазы? Этот вопрос был задан электронной вычислительной ма- шине одной американской фирмой. С быстротой молнии помчались сигналы-команды в логи¬ ческие схемы и вычислительное устройство. Выводной прибор не замедлил выдать ленту с ответом. И тут случилось непредвиденное. Обычно невозмутимый оператор изумился, расшифровав эту ленту. Внезапное прекращение поступления алмазов в США привело бы к уменьшению мощности американской промышленности более чем в два раза, ответила электронная вычислительная машина. Разумеется, этот ответ можно в равной степени отнести к любой другой промышленно развитой стране. Можно представить, что произошло бы при внезапном исчезновении всех алмазов. Прежде всего оказались бы необработанными многие детали ма¬ шин и аппаратов из сверхтвердых сплавов. Инструменты, изготовлен¬ ные из материала твердостью меньшей, чем у алмаза, попросту слома¬ лись бы. Меньше стали бы выпускать изделий из пластмасс: при обра¬ ботке на токарном станке пластмасс алмазный резец дает в 900 раз больше продукции, чем резец из сверхтвердого сплава карбида вольфрама. Остановились бы автоматические линии, так как для автоматиза¬ ции процесса обработки необходимо строгое постоянство размеров и поверхностей рабочего инструмента, которые могут обеспечить только алмазные инструменты. Некоторые океанские корабли потеряли бы ориентировку; алмазы, ограненные специальным образом, применяются в качестве опорных камней в морских хронометрах, отличающихся особо точным ходом, и в других точных навигационных приборах.
4 В критическом положении очутились бы предприятия по производ¬ ству полупроводниковых приборов; нарезка кристаллов кремния и германия на очень тонкие пластинки для транзисторов, а также ряд других ответственных операций осуществляется с помощью алмазных инструментов. И в космической навигации трудно обойтись без алмазов: обработ¬ ка с виртуозной точностью узлов космических кораблей, выполненных из сверхтвердых материалов, немыслима без алмазных инструментов. Следы работы этих замечательных камней можно найти и в ядер- ном реакторе, и в других аппаратах атомной энергии. Металлургия и машиностроение, радиоэлектроника и оптико-ме¬ ханическая промышленность, строительная индустрия, электротехни¬ ческая промышленность, геологоразведывательные работы, горная и горнодобывающая промышленность, медицинское оборудование, лег¬ кая промышленность. Во всех этих и многих других отраслях совре¬ менной техники и промышленности применяются алмазы. Алмазы стали известны человеку очень давно, гораздо раньше, чем многие другие минералы. Красота «царя камней» — алмаза, который, по образному выра¬ жению А. И. Куприна, «играет всеми цветами, но сам остается про¬ зрачным словно капля воды», привлекла внимание человека еще во времена глубокой древности. По свидетельству религиозных трактатов, алмаз был известен в Индии более чем за три тысячи лет до начала современного летосчис¬ ления. В древней Индии алмаз служил предметом религиозного поклоне¬ ния. Считалось, что этот камень — дар богов. Существовало поверье, что племени, владеющему алмазом, должен сопутствовать успех в междоусобицах с другими племенами. Алмазу приписывалась способность отгонять злых духов и исце¬ лять от болезней. Научившись обрабатывать алмаз, его стали применять для укра¬ шения. Алмазы встречаются в природе чрезвычайно редко, гораздо реже, чем, например, такие драгоценные металлы, как золото или платина. Бриллианты (так называют обработанные алмазы) ввиду их высокой
5 стоимости были доступны лишь немногим. Почти все бриллианты бы¬ ли собственностью царей, королей, вельмож и богачей. Один ученый рассчитал, что ювелирные, то есть применяемые для изготовления бриллиантов, алмазы стоимостью в 20 миллионов дол¬ ларов могут быть перенесены одним человеком, а золото на эту сумму весит несколько тонн! Замечательное свойство алмаза — его непревзойденная твердость — известно с давних пор (само слово «алмаз» происходит от арабского «ал-мас» — «наитвердейший» или греческого «адамас», что в переводе обозначает « непреодолимый », « непобедимый », « несокрушимый »). Однако на протяжении многих веков это свойство почти не использо¬ валось. Прогресс общества тесно связан с развитием средств производства, и в первую очередь с совершенствованием орудий труда: машин, стан¬ ков и инструментов. В современной технике применяются все более твердые материалы. И какими твердыми они бы ни были, материал для инструментов, их обрабатывающих, должен быть еще тверже. Алмаз оказался идеальным материалом для современных рабо¬ чих инструментов. Ведь в природе не существует более твердого веще¬ ства, чем царь камней. В настоящее время свыше 80 процентов добываемых природных алмазов и все изготовляемые человеком искусственные алмазы нахо¬ дят применение в промышленности. Так царь камней из безделушки, хотя и очень дорогой, превратился в орудие технического прогресса. Об этом необычном «царе» —царе-труженике— рассказывается в этой книге.
ЦАРЬ КАМНЕЙ Человеку присуще чувство любознательности еще с раннего детства. Кому не приходилось одергивать малышей, стремящихся разобрать, сломать игрушку только для того, чтобы посмот- реть, что находится внутри. Это чувство не покидает человека и в зрелом возрасте. Из «любознательности» были сделаны многие выдающиеся открытия. Неудивительно, что люди давно стремились посмотреть внутрь и такого замечательного камня, как алмаз. И вот английский химик Теннан решает с этой целью... сжечь алмаз. Для осуществления своего замысла он не пожалел ценный бриллиант, сняв' его со своего любимого перстня. Недаром говорят: наука, так же как искусство, требует жертв! Правда, и до Теннана проводились опыты по сжиганию алмаза для испытания его горючести. Но Теннан подошел к своему эксперименту с истинной дотош¬ ностью ученого. Он поместил алмаз в плотно закрытый золотой фут¬ ляр, заполненный строго определенным количеством кислорода, и стал его нагревать, пока алмаз не сгорел полностью. Тщательно исследовав и взвесив содержимое футляра после со¬ жжения алмаза, ученый установил, что там находился углекислый газ, состоящий, как известно, из углерода и кислорода. Вычтя из веса угле¬ кислого газа вес кислорода, Теннан убедился в том, что в углерод пре¬ вратилось ровно столько вещества, сколько весил сгоревший алмаз. Так, в 1797 году было установлено, что алмаз состоит из чистого углерода. Этим был сделан первый существенный шаг на пути познания при¬ роды алмаза. Но оказалось, что из чистого углерода состоит и другое вещество — графит, — совершенно не похожее на алмаз. В науке явление существования одного и того же элемента в виде
8 двух или нескольких простых веществ, различных по строению и свой¬ ствам, носит название аллотропии (от греческого — «другое свойство»). Известно множество аллотропических форм различных веществ. Например, фосфор имеет три формы (красный, белый, черный), вода имеет восемь форм льдов и т. п. Поэтому факт аллотропии углерода сам по себе не примечателен. Однако это, пожалуй, единственный слу¬ чай, когда аллотропические формы одного и того же элемента так резко отличаются друг от друга. В то время как алмаз является твердейшим из всех известных ве¬ ществ, графит один из самых мягких минералов. Твердость графита столь незначительна, что он легко оставляет свой след на бумаге, по¬ этому из него изготовляют карандаши. Плотность алмаза составляет 3,51 грамма на кубический санти¬ метр, а у графита плотность значительно меньшая—2,26 грамма на ку¬ бический сантиметр. Графит — прекрасный проводник электрического тока, а алмаз об¬ ладает высоким электрическим сопротивлением. Алмаз сияет всеми цветами радуги, а графит тускл и невзрачен. Пример алмаза и графита лишний раз убеждает в том, что свой¬ ства вещества зависят не только от того, из атомов какого элемента оно состоит, а и от взаимного расположения и связей этих атомов, от его атомной структуры. Как удалось «увидеть» атомную структуру алмаза? Ведь размеры атомов, а также межатомные расстояния в кристал¬ лах (как алмаз, так и графит принадлежат к классу кристаллических тел) до того малы, что для их оценки меры длины, применяемые обыч¬ но в технике, не подходят. Поэтому физики ввели специальную меру —
ангстрем, обозначаемую так: А и рав¬ ную одной стомиллионной части санти¬ метра. Даже микрометр, с которым в обыденной жизни ассоциируется предел точности, кажется гигантом по сравне¬ нию с этой мерой. Мы видим предмет тогда, когда отра¬ женные от него лучи света попадают в сетчатку нашего глаза. Если завесить все окна и двери так, чтобы ни один луч солнечного света не мог проникнуть в, комнату, то без искусственного освеще¬ ния человек не может увидеть предмет, даже находящийся у его носа. Кстати, эту простую истину не смог усвоить герой одного из ранних произ¬ ведений А. П. Чехова, который на во¬ прос, что важней — Луна или Солнце, отвечал, что, безусловно, Луна, так как она светит ночью, когда темно, а Солнце светит днем, когда и без него светло.. Свет является как бы посредником между нами и предметами окружающе¬ го нас мира. Чем меньше предмет, тем меньше света он отражает и тем хуже мы его видим. Усиливая отраженный свет с помощью оптических приборов, человек научился различать и такие мельчайшие организмы, как бактерии. Но даже с помощью совершенного ми¬ кроскопа принципиально невозможно разглядеть атом. Длина волны видимого света в ты¬ сячи раз больше, чем размеры атома. Естественно, что атом не может отразить волну видимого света, так же как не в состоянии отразить струю воды постав¬ ленное на ее пути острие иглы. Оказалось, что царь камней со¬ всем не знатного происхож¬ дения. Его «брат» — простой угольщик: каменный уголь то¬ же состоит из атомов угле¬ рода.
10 Чтобы проникнуть в глубь кристалла алмаза, понадобился «инстру¬ мент» гораздо более тонкий, чем световой луч. Увидеть «невидимку» удалось с помощью других невидимок. В 1895 году научный мир облетела сенсационная весть. Немецкий физик Рентген открыл невидимые лучи с длиной волны в тысячи и де¬ сятки тысяч раз меньше, чем у видимого света. Загадочные лучи так и были названы — икс-лучи. Впрочем, потом их чаще всего стали назы¬ вать рентгеновскими лучами. Эти лучи оказались тем сверхтонким инструментом, с помощью которого английские физики отец и сын Уильям Генри и Уильям Лоу¬ ренс Брэгги в 1913 году расшифровали структуру кристалла алмаза, используя дифракцию (рассеяние) рентгеновских лучей кристал¬ лической решеткой алмаза. Как же выглядит «портрет» царя камней? Идеальный кристалл представляет собой тело, частицы которого, в данном случае атомы, расположены в строгом порядке и определен¬ ной последовательности. Поэтому, чтобы получить представление о строении (структуре) того или иного кристалла, достаточно рассмот¬ реть только очень маленькую часть его, характерную для кристалла в целом. Такую часть принято называть элементарной ячейкой.
11 ЭЛЕМЕНТАРНАЯ ЯЧЕЙКА СТРУКТУРЫ АЛМАЗА Элементарная ячейка структуры алмаза имеет форму куба. В каж¬ дой вершине этого куба расположено по атому. Пб одному атому нахо¬ дится также в центре каждой грани. Еще четыре атома размещаются внутри куба. Бели мысленно разделить куб по объему на восемь рав¬ ных частей, то легко убедиться в том, что эти четыре атома расположе¬ ны в центрах таких восьмушек. Естественно, они занимают не все во¬ семь центров, а только четыре из них, так что восьмушки, содержа¬ щие по одному атому, чередуются с пустыми восьмушками. Для того чтобы построить структуру алмаза, необходимо как бы уложить большое количество таких кубов вплотную друг к другу, что¬ бы они заполнили некоторое пространство без промежутков. Образует¬ ся пространственная решетка, в узлах которой находятся атомы. Она так и называется — кристаллическая решетка. При подсчете количества атомов в элементарной кубической ячей¬ ке структуры алмаза следует учесть, что только 4 атома, находящиеся внутри куба, принадлежат ему безраздельно. Каждый из атомов, расположенных в центрах граней, является общим для двух ячеек, а каждый из атомов, находящихся в вершинах куба, является общим для восьми ячеек. Следовательно, в каждом кубе содержится 4 + 1/2-6 + 1/8*8 = 8 атомов.
12 Средствами современной техники удалось измерить междуатом- ные расстояния в кристалле алмаза с точностью до сотых долей ангст¬ рема. Оказалось, что расстояние между ближайшими атомами равно 1,54 А. Величина ребра элементарной кубической ячейки (постоянная решётки) равна 3,57 А, а,следовательно, ее объем равен 45,4 А3. Так как на одну элементарную ячейку приходится 8 атомов, то можно подсчитать, что в одном кубическом сантиметре кристалла ал¬ маза содержится 1,76* 10 23 атомов. Это в несколько сот триллионов раз больше, чем численность населения всего земного шара. Что же удерживает атомы в такой тесноте? В атоме электроны движутся вокруг ядра по эллиптическим орбитам. Наиболее близкие к ядру электроны внутренних орбит атома на¬ столько сильно связаны с ядром, что как бы составляют с ним одно целое. Относительно слабее связаны с ядром электроны внешней орби¬ ты, так называемые валентные электроны. Они-то и используются для междуатомных связей. Каждый атом углерода, входящий в структуру алмаза, имеет четы¬ ре валентных электрона. Следовательно, он может быть связан по че¬ тырем направлениям с четырьмя ближайшими соседними атомами. По одному электрону от каждого атома осуществляют связь в каждом из этих четырех направлений. Эти пары электронов можно сравнить с двумя маленькими магнитиками, оси которых устанавливаются па¬ раллельно друг другу, а одноименные полюса направлены в противо¬ положные стороны. Такая связь обеспечивает очень прочное соедине¬ ние атомов. Вот чем объясняется уникальная твердость алмаза и ряд его других свойств, в том числе устойчивость по отношению к кисло¬ там, щелочам и неизменность при изменениях температуры и давле¬ ния. Рентгеновские лучи помогли обрисовать «портрет» графита и уста¬ новить, что в нем нельзя усмотреть даже отдаленного сходства с его именитым «братом». В алмазе атомы «упакованы» достаточно плотно и расположены в идеальном порядке: каждый атом окружен четырьмя ближайшими соседними атомами, находящимися на вершинах правильного тетра¬ эдра. Атомы же графита группируются по плоскостям, расположен¬ ным на относительно большом расстоянии друг от друга. Поэтому твердость графита значительно меньше твердости алмаза и графит
13 легко поддается воздей¬ ствию химических реак¬ тивов. Твердость, твердый... Этими понятиями мы ча¬ сто пользуемся в обыден¬ ной жизни, не задумы¬ ваясь над их сущностью. Но и в науке не суще¬ ствует строгого опреде¬ ления твердости. Практи¬ чески же под твердостью понимают сопротивление данного тела проникно¬ вению в него другого, бо¬ лее прочного тела. Как же можно оце¬ нить твердость? В начале прошлого столетия немецкий мине¬ ралог Ф. Моос выбрал десять минералов, приняв их за эталонные (образцо¬ вые), и устроил им «экза¬ мен», царапая их друг о друга. Более твердые ми¬ нералы, рассуждал Моос, должны царапать своих «противников», а более мягкие царапаться ими. Абсолютным чемпио¬ ном этого своеобразного состязания стал алмаз. Его не смог поцарапать ни один из других мине¬ ралов. Наоборот, на всех своих «соперниках» ал¬ маз оставляет резкие ца- АТОМНАЯ СТРУКТУРА АЛМАЗА АТОМНАЯ СТРУКТУРА ГРАФИТА
14 рапины. В результате алмазу был присвоен высший балл по шкале Мооса — десять, а остальным минералам — соответственно от девяти до единицы. Вот как выглядит шкала Мооса: алмаз — 10 корунд — 9 топаз — 8 кварц — 7 ортоглаз — 6 апатит — 5 флюорит — 4 кальцит — 3 гипс — 2 тальк — 1 Определение твердости по шкале Мооса заключается в том, что ма¬ териал с неизвестной твердостью сравнивается с минералами-этало¬ нами. Например, кварц оставляет царапины на стальной пластинке, а она в свою очередь царапает ортоглаз. Поэтому твердость стали по шк&ле Мооса оценивается примерно в шесть с половиной баллов. Шкала Мооса дает только качественную оценку твердости. Напри¬ мер, разность твердости минералов, занимающих соответственно пер¬ вое и второе места в шкале Мооса, значительно больше разности твер¬ дости минералов, находящихся на втором и десятом местах. Позже были разработаны и количественные методы определения твердости. Оказалось, что твердость алмаза превышает твердость его ближай¬ шего соседа по шкале Мооса — корунда — в 150 раз и в 1000 раз алмаз тверже кварца. Алмаз обладает прекрасной теплопроводностью. У него самый низ¬ кий коэффициент теплового расширения и низкий коэффициент тре¬ ния. Все эти качества, наряду с уникальной твердостью и высокой хими¬ ческой устойчивостью, сделали его незаменимым материалом для рабочего инструмента. Вместе с тем алмаз хрупок. Он сравнительно легко раскалывается
15 по определенным кристаллографическим напра¬ влениям, так называемым плоскостям спайно¬ сти, где междуатомные связи относительно слабы. Это свойство царя камней было неизвестно древним. Так, выдающийся римский естество¬ испытатель начала нашей эры Плиний Стар¬ ший утверждал, что алмаз «.. .так сопротивля¬ ется ударам по наковальне, что железо со всех сторон раскалывается, а сама наковальня рас¬ трескивается». Существует предание о том, что некий ин¬ дийский раджа предложил своему рабу свободу, если ему удастся разбить алмаз ударом тяжело¬ го молота о наковальню, в противном случае ему должны были отрубить голову. Раб с ужа¬ сом отказался от этого предложения. А ведь раб мог бы получить свободу. Прав¬ да, радже пришлось бы лишиться и раба, и дра¬ гоценного камня. Особенностями атомной структуры объясня¬ ется и то, что твердость алмаза неодинакова по различным граням и по разным направлени¬ ям даже в пределах одной и той же грани (разумеется, во всех случаях она чрезвычайно высока и намного превосходит твердость всех известных материалов). Правильная установка кристалла алмаза обеспечивает значительное повышение износо¬ устойчивости алмазного инструмента. Алмазы в природе встречаются в виде от¬ дельных кристаллов (монокристаллов), облом¬ ков кристаллов и в виде поликристаллов—скоп¬ лений кристаллических зерен и многочислен¬ ных сросшихся кристалликов. Кристаллы алмаза имеют самую разнооб¬ разную форму. Наиболее часто встречается восьмигранник Некоторые формы алмазов.
16 с гранями в виде правильных треугольников — октаэдр. Реже встре¬ чается двенадцатигранник — ромбододекаэдр, еще реже — куб. Нередко кристаллы алмаза срастаются между собой подобно сиам¬ ским близнецам. Сросшиеся кристаллы называются двойниками. Для измерения алмазных кристаллов введена специальная весовая единица — карат (от арабского «вес зерна»). Вес одного карата равен 0,2 грамма. Чаще всего алмазы имеют величину от сотых долей карата до одно- го-двух каратов. Но иногда встречаются образцы, весящие сотни каратов. Такие кам¬ ни очень редки. Каждому из них присваивается собственное имя. Са¬ мый большой в мире алмаз «Куллинан», найденный в Южной Амери¬ ке, весил 3106 каратов. Только незначительный процент алмазных камней, отличающихся красотой, прозрачностью и чистотой, относится к ювелирным. Боль¬ шинство кристаллов и кристаллических обломков из-за мутности, наличия трещин, неравномерности окраски могут использоваться толь¬ ко для технических целей. К техническим алмазам относятся также поликристаллы, основными разновидностями которых являются: кар¬ бонадо, баллассы и борт. ... Старатель, работавший на алмазных россыпях в Бразилии, про¬ мывал очередную пробу песков. Вместо блестящих кристалликов он обнаружил темные, отсвечивающие металлическим блеском камушки. — Карбонадо! — с досадой воскликнул он. «Карбонадо» в переводе с испанского языка значит «черный ка¬ мень». Оказалось, что карбонадо (это название так за ним и осталось) со¬ стоит из множества крепко сросшихся микроскопических зерен алмаза. Графит и другие примеси придают ему черную или серую окраску. Сопротивление истиранию у карбонадо выше, чем у обычных кри¬ сталлов алмаза. Поэтому в технике он применяется для бурения в твердых породах. Карбонадо встречается преимущественно в россыпях в Бразилии, реже в Венесуэле. Другая разновидность поликристаллов — баллассы — представляют собой величиной с горошину прочные шарообразные соединения луче¬ видных кристалликов алмаза. Цвет баллассов от мутно-белого досталь- ного-серого.
17 Бортом называют неправильные сростки алмазных кристалликов. К борту относят также все так называемые низкосортные алмазы, от¬ личающиеся большим количеством дефектов. При сортировке такие камни обычно отодвигают к краю стола, к борту, чтобы «не мешали». Отсюда и произошло их название. 2 Царь камней
ВСЕ НАЧАЛОСЬ С ... КАНИТЕЛИ Некогда на тихой улице, в нескольких минутах ходьбы от Таганской площади, в Москве можно было увидеть длинное приземистое здание с маленькими окнами, характерное для фабричных строений прошлого века. На этой фабрике делали канитель — тонкие золотые и серебряные нити, которые применялись для отделки об¬ лачений духовенства и парадных одеяний знатных господ. В Москве прошлого века это была одна из наиболее развитых отрас¬ лей промышленности. В городе насчитывалось свыше двадцати золото¬ канительных фабрик. А в 1894 году, на территории упомянутой выше золотоканительной фабрики, принадлежавшей товариществу «Влади¬ мир Алексеев», был основан Константином Сергеевичем Станислав¬ ским первый в России цех алмазного инструмента. Имя великого советского режиссера, актера, педагога известно все¬ му миру. Но, вероятно, мало кто знает, что один из основателей Мос¬ ковского Художественного театра (ныне МХАТ СССР им. Горького) К. С. Станиславский является не только творцом своей знаменитой си¬ стемы театрального искусства, но и первой в России системы алмазной обработки. Еще гимназистом Константин Сергеевич принимал участие в лю¬ бительских спектаклях как актер и режиссер. Свою первую роль в лю¬ бительском спектакле он сыграл, когда ему было... четыре года. Казенная обстановка гимназии тяготила будущего кудесника сцены. «... Я никогда не умел зубрить, — напишет он впоследствии в своих воспоминаниях, — непосильная работа, задаваемая памяти, со¬ вершенно истощила ее и испортила на всю жизнь. Как актер, которо¬ му нужна память, я претендую за это увечье и с недобрым чувством вспоминаю гимназическое время» (Собрание сочинений, 1954, т. I, стр. 33). По окончании седьмого класса он сумел убедить родителей забрать 2*
20 его из гимназии и осенью 1881 года поступил на работу на золотока¬ нительную фабрику. Канитель на фабрике получали путем протягивания (волочения) металлической проволоки через каленые стальные дощечки с просвер¬ ленными в них тонкими и тончайшими отверстиями (волоки). Чтобы довести нить до требуемой толщины (диаметром до 60 микрометров), процесс волочения приходилось повторять 20—40 раз. При этом воло¬ ки нужно было часто менять, так как отверстия в результате трения проволоки об их стенки быстро деформировались. Недаром само слово «канитель» приобрело нарицательное зна¬ чение. Сначала К. С. Станиславский выполнял должность конторщика. Надо было взвешивать металл, катушки, отходы драгоценных мате¬ риалов на чувствительных коромысловых весах. Это он делал правой рукой, одновременно левой рукой считал на конторских счетах. По сви¬ детельству современников, свою первую роль на профессиональной сцене жизни он играл блестяще. Рабочие и мастера проникались невольным уважением к высокого роста, складно сложенному юноше, который допоздна задерживался в задымленных фабричных цехах, вникая во все детали производства. Но вряд ли кто-нибудь из них мог предугадать, что пытливому молодо¬ му человеку предстоит осуществить коренное преобразование полу¬ кустарного технологического процесса. В 1892 году К. С. Станиславский выезжает за границу. Париж, Лион, Берлин... По-прежнему много внимания он уделяет делу всей своей жизни — театру. Но одновременно тщательно изучает организацию зол&токанительного производства за рубежом. Предприимчивые фабриканты золотоканительных изделий уже в то время поняли, что единственным материалом для волок, способ¬ ным противостоять разрушающему действию движущейся металличе¬ ской проволоки, является алмаз. «Я купил машину, которая тянет проволоку сразу через 14 алма¬ зов, — пишет К. С. Станиславский в мае 1892 года из Парижа. — Дру¬ гими словами: с одного конца машины идет очень толстая проволока, а с другой совершенно готовая». «Алмаз», о котором идет речь в письме К. С. Станиславского, а точнее, алмазная волока, представляет собой кристалл алмаза, имею¬ щий отверстие заданного диаметра, заключенный в специальную опра¬
21 ву. Закупленная Константином Сергеевичем машина состояла из 14 последовательно расположенных алмазных волок со все уменьшаю¬ щимися отверстиями. Это был волочильный станок непрерывного дей¬ ствия — последнее слово техники того времени. Вернувшись на родину, К. С. Станиславский не ограничился уста¬ новкой чужеземной машины. Фабричные умельцы осваивают процесс обработки алмазов для волок, а затем волочильные станки начинают изготавливаться на фабрике. Так, в 1894 году возник первый в России цех алмазного инструмен¬ та — алмазных волок. С помощью алмазных волок диаметр нитей удалось довести до 30 микрометров. Изделия фабрики становятся известными на ино¬ странных рынках. Они экспортируются в Индию, Китай, Турцию, США. В 1900 году на Всемирной выставке в Париже фабрика демонстри¬ ровала новый вид золотоканительных нитей, отличающихся особой тонкостью и мягкостью. Это изделие получило высшую награду вы¬ ставки— «Гран-при». К. С. Станиславский и некоторые другие работ¬ ники фабрики были награждены медалями выставки. Но не канителью прославился первый в России цех алмазного ин¬ струмента. Я пишу эти строки, и вдруг гаснет электрическая лампочка. Так и есть, перегорела спираль. К счастью, теперь такие случаи редки. Наши электролампы отличаются долговечностью. Но было время, когда они перегорали довольно часто. Вольфрамовая нить, из которой изготавливается спираль, долж¬ на быть равномерной по толщине. Там, где нить тоньше, резко уве¬ личивается сопротивление электрическому току, и спираль перего¬ рает. Изготовлять тонкую, одинаковой толщины вольфрамовую нить научились уже в советское время в цехе алмазных волок на бывшей золотоканительной фабрике. Освоение производства вольфрамовой проволоки было одним из первых крупных успехов отечественной электропромышленности. Алмазные волоки широко применяются и в современной элек¬ тронной промышленности. С их помощью протягивается проволока для нитей накала электронных ламп и других специальных целей. Они совершенно незаменимы при волочении тонких проволок из твер-
22 МЕТАЛЛИЧЕСКАЯ ВОЛОКА •КИЕВСКАЯ РУСЬ - ЮВЕК АЛМАЗНЫЕ ВОЛОКИ ВХОДНАЯ РАСПУШКА дых сплавов, особенно в тех случаях, когда требуется точная окруж¬ ность и постоянство диаметра сечения, гладкая поверхность. ... От самолета отделяется точка... вторая... третья. Проходит несколько секунд, и в небе, словно гигантские снежные хлопья, пови¬ сают купола парашютов. Наблюдая за плавно спускающимся парашютом, не следует забы¬ вать, что нити парашютной ткани протягиваются с помощью алмаз¬ ных волок. При этом ткань приобретает особую гладкость, способствую¬ щую своевременному и быстрому раскрытию парашюта. Устанавливают алмазные волоки и в машины для прядения искус¬ ственного волокна. Пропущенная через алмазные волоки, тонкая латунная проволока используется для изготовления специальных лабораторных сит. На один квадратный сантиметр такого сита приходится три-четыре тыся¬ чи отверстий. В пищевой промышленности используют проволочные сита-филь¬ 'ОПРАВА "АЛМАЗНАЯ ВОЛОКА
23 тры из строго калибрированной тончайшей проволоки, которую можно получить только с помощью алмазных волок. Стойкость алмазных волок чрезвычайно высокая. Одна алмаз¬ ная волока заменяет от 60 до.375 твердосплавных. Известен случай, когда через одну алмазную волоку была пропущена проволока такой длины, что ею можно было несколько раз опоясать земной шар. Изготовление алмазной волоки требовало громадного труда. Надо не только просверлить отверстие в волоке, но и тщательно обработать ее плоскости. Из какого же материала делать инструмент для обработки алмаза, если он сам является наитвердейшим веществом? Алмазные волоки находят самое разнообразное применение.
24 Оказывается, что алмаз можно обработать с помощью... самого алмаза. Вот фрагмент одного стихотворения в переводе с санскритского языка. Оно написано в первом столетии нашей эры: Фария не может царапать никакой Драгоценный камень, — Он царапает все камни. Фарий царапает Фария... «Фарий» — по-санскритски «алмаз». Следовательно, способ обработки алмаза с помощью самого алмаза был известен еще в древней Индии. Раньше отверстие в волоке просверливалось с помощью быстро вращающейся стальной иглы, покрытой алмазным порошком, сме¬ шанным с маслом. Просверлив алмаз на три четверти толщины, его начинали сверлить с другой стороны. Эта операция являлась наиболее ответственной: оба отверстия должны в точности совпадать друг с дру¬ гом, иначе ценнейший материал (а для волок используются алмазы высшего качества) оказывается испорченным. Продолжительность процесса сверления одной волоки исчислялась сотней часов. В наше время для выполнения отверстий в волочильных алмазах используется генератор мощного светового луча — лазер, появление которого было предугадано в романе Алексея Толстого «Гиперболоид инженера Гарина». Современный «гиперболоид» выжигает тончайшие отверстия в во¬ локах за тысячные доли секунды. Выжигание отверстий в волоках в настоящее время успешно осу¬ ществляется также с помощью узкого электронного луча — направлен¬ ного потока электронов. Основанный К. С. Станиславским цех алмазной обработки долгое время был у нас единственным. А ведь алмазные волоки — это только один из типов алмазных инструментов. В настоящее время известно свыше двух тысяч типов алмазных инструментов. Вплоть до конца пятидесятых годов нынешнего столетия алмазная обработка в СССР не получала широкого распространения из-за недо¬ статка алмазов. В нашей стране не было изведанных промышленных месторождений алмазов, а добыча алмазов за рубежом находилась под полным контролем капиталистических монополий. Алмазы были объявлены стратегическим сырьем, и империалисти¬
25 ческие державы наложили запрет на их продажу Советскому Союзу и другим социалистическим странам. Это замечательное сырье было очень нужно нашей бурно развиваю¬ щейся промышленности. Надо было найти свой собственный источник алмазов. Первооткрывателем алмазов в России был четырнадцатилетний мальчик, сын крепостного крестьянина, Павел Попов. Промывая в июне 1829 года золото на Крестовоздвиженских прии¬ сках Урала, он обнаружил маленький камешек, поразивший его своей твердостью. Памятуя, что за находку «любопытных камней» обещано вознаграждение, мальчик отнес ее смотрителю рудника. Тот не нашел в неказистом на вид кристалле ничего достопримечательного, но на всякий случай спрятал его в сейф. К счастью, в то время здесь нахо¬ дился опытный минералог Г. Шмидт, который и определил безоши¬ бочно: — Это алмаз! Поиски в районе Крестовоздвиженских приисков позволили обна¬ ружить здесь еще несколько мелких кристаллов алмаза. Их хватило только на ожерелье для супруги владельца приисков графа Потье. Затем время от времени появлялись сообщения о находках кристал¬ лов алмаза в различных частях Урала. Но планомерных поисков алмазных месторождений в царской России не велось. Всего в доре¬ волюционное время в России было обнаружено примерно 200 алмазов. Всестороннее изучение алмазоносности Урала началось только пос¬ ле Великой Октябрьской социалистической революции. В результате долговременных кропотливых поисков в 1941 году в предгорьях Урала были обнаружены россыпные месторождения алмазов, имеющие некоторое промышленное значение. Но относитель¬ но небольшое количество добываемых здесь алмазов не могло даже в малой мере удовлетворить их действительную потребность. Надо было искать более богатые месторождения. Но прежде об истории природных алмазов.
ТРУБКА В 1871 году на территории нынешней Южно-Африканской Рес¬ публики были открыты коренные месторождения алмазов — кимберлитовые трубки. У читателя, внимательно следящего за нашим повество¬ ванием, в этом месте может возникнуть недоумение: почему автор начинает историю природных алмазов именно с этой даты? Ведь в начале книги рассказывалось о том, что алмазы извест¬ ны человеку еще со времен глубокой древности. Раньше были известны только так называемые россыпные место¬ рождения, где алмазы находились среди разрушенных пород — пе¬ сков и почвенных отложений, отнесенных течением рек, ветром и дру¬ гими силами природы далеко за пределы областей их первоначального формирования. Природа как бы заманивала человека, разбрасывая то в одном, то в другом месте эти драгоценные камни, отвлекая его от своих основ¬ ных «складов». К россыпным месторождениям относились знаменитые индийские копи, известные с незапамятных времен и почти полностью истощив¬ шиеся к середине XVIII века. Алмазные россыпи были обнаружены в VI веке на острове Калимантан (Борнео), в 1725 году в Бразилии, в 1851 году в Австралии, в 1867 году в Южной Африке. Коренные месторождения алмазов в отличие от россыпных являют¬ ся природными «кладовыми» алмазов. Как выглядит такая кладовая? Представьте себе гигантскую воронку, вертикально уходящую в глубь земли. Такая воронка, которую геологи называют диатремой, имеет диаметр на поверхности от нескольких десятков до сотен метров. Диатрема заполнена темно-зеленой или зеленовато-черной по¬ родой — кимберлитом. Слово «кимберлит» происходит от названия города Кимберли, воз¬ ле которого эта порода впервые была обнаружена. МИР
28 Кимберлитовые трубки бы¬ вают обычно глубиной в один километр, а иногда и больше. Наибольшей по объему состав¬ ной частью кимберлита является минерал оливин, как правило сильно измененный и превра¬ щенный в серпентин, цвет кото¬ рого характерен для всей породы в целом. Кроме оливина, в ким¬ берлит входит и ряд других ми¬ нералов: кроваво-красный или красно-фиолетовый гранат-пироп, изумрудно-зеленый хром- диопсид, смоляно-черный пи- кроильменит и другие. Кимберлит, залегающий в глубине в виде твердой породы, в верхних слоях переходит в так называемую синюю землю — си¬ невато-серую или синевато-чер- ную массу разрушенного кимбер¬ лита. А в самом верхнем слое синяя земля сменяется желтой землей, являющейся продуктом полного разрушения кимберлита в результате процессов выветри¬ вания. В кимберлите встречаются кристаллы алмаза от микроско¬ пических до нескольких милли¬ метров в диаметре. Более круп¬ ные алмазы попадаются чрезвы¬ чайно редко. Обычно в африканских ким¬ берлитах десять тонн породы со¬ держат один грамм алмазов. Это значит, что если представить себе Схематический разрез алмазонос¬ ной кимберлитовой трубки (Южная Африка).
29 состав кимберлитовой трубки в виде зерен одинаковой величины, то из десяти миллионов зерен только одно будет алмазным. Открытие коренных месторождений алмазов позволило припод¬ нять завесу над тайной происхождения алмазов, которую природа тщательно хранила на протяжении тысячелетий. История познания человеком алмаза началась с открытия корен¬ ных месторождений. Изучив минералы, содержащиеся в кимберлитовых трубках, уче¬ ные пришли к выводу, что они вынесены из глубин земли. Действитель¬ но, оливин да и многие другие минералы, входящие в состав кимбер¬ лита, характерны для глубинных пород. К сожалению, о внутреннем составе земного шара мы знаем, пожа¬ луй, не намного больше, чем о строении ближайших к нам небесных тел — Луны и планет Солнечной системы. Максимальная глубина скважин, которые пока удалось пробурить в земле, не превышает 6—8 километров. Представления о внутрен¬ нем строении Земли на больших глубинах составляются по косвенным данным. Так, изучая прохождение через земную кору сейсмических волн, вызванных землетрясениями, можно получить определенные сведения о составе и строении толщ земли, через которые они про¬ ходят. Важным источником информации о строении внутренних зон зем¬ ного шара являются и глубинные горные породы, выносимые к поверх¬ ности земли в результате подземных взрывов, например при изверже¬ нии вулканов. Кимберлитовые трубки являются безгласными свидетелями процес¬ сов, происходивших в недрах земли десятки и сотни миллионов лет то¬ му назад. Кристаллизация алмаза происходила в магме (расплавленной ог¬ ненножидкой массе), находившейся в недрах земли на расстоянии в несколько десятков тысяч метров от ее поверхности. Что входит в состав магмы? Углерод в виде углекислот, некоторые металлы и другие соединения, элементы. Высокое давление и высокая температура создали благоприятные условия для превращения углеро¬ да в алмазы. Под давлением скопившихся газов магма поднималась по верти¬ кальным трещинам в глубинных породах. Достигнув горизонтально залегающих осадочных пород — следов древних морей, некогда покры¬
30 вавших всю сушу, где вертикальные трещины отсутствовали, — маг¬ ма временно приостанавливалась и растекалась между осадочными по¬ родами, образуя так называемые промежуточные магматические оча¬ ги. В результате охлаждения и застывания магмы давление внутри промежуточных очагов возрастало, что приводило к ряду последова¬ тельных взрывов газов. Они пробивали в толще вышележащих пород вертикальные жерла, получившие название трубок взрыва. В этих трубках и застыла алмазоносная магма вместе с обломками глубин¬ ных пород и пород, захваченных магмой при ее подъеме из магмати¬ ческого очага. Это одна из многочисленных, правда наиболее распространенная, гипотеза образования алмазов в кимберлитах. Однако о происхождении алмазов до сих пор не все ясно. Так, одни ученые считают, что кристаллизация алмаза проходила в основном до начала извержения, в пределах самого магматического очага. Другие придерживаются мнения, что большинство алмазов образо¬ валось на пути следования магмы к поверхности земли, в условиях ее быстрого охлаждения. Высказывалось предположение и о том, что алмазы образовались на глубине 4—5 километров, где поднявшаяся из недр земли расплавленная магма попала в замкнутое пространство и встретилась с водой. Получился гигантский котел сверхвысокого давления (до 300 тысяч атмосфер) и высокой температуры (2—3 тыся¬ чи градусов Цельсия). Было бы утомительным излагать все другие гипотезы образования алмазов в природе, зачастую противоречащие друг другу. Тайна происхождения царя камней еще ждет своего разрешения. Случайно ли получилось так, что кимберлитовые трубки были обна¬ ружены именно в Южной Африке. Не могут ли они существовать и на любом другом участке земного шара? Поверхность земного шара, его кора, находится в постоянном, хотя и медленном развитии. Об этом свидетельствуют осыпи на склонах гор, оползни на берегах морей, рек и озер, движение дюн на морских побе¬ режьях. Основными движущимися силами этих процессов являются течение воды, ветер, суточные и сезонные колебания температуры, то есть внешние по отношению к земной коре силы. Но, кроме внешних сил, существуют еще и более могучие — внутренние (эндогенные) силы
31 Земли. Они проявляются в разрушительных землетрясениях и гран¬ диозных извержениях вулканов. В таком безостановочном движении и развитии Земля находится с древнейших времен своего зарождения. Под влиянием внутренних сил происходит образование складок, вздымание гор. Эти процессы затухают медленно, постепенно и долго дают о себе знать. В относительно молодых по возрасту участках земной коры дейст¬ вие эндогенных сил проявляется и по сей день. (Алеутские острова и Камчатка, Курильские острова и острова, на которых расположена Япония, Охотское и Японское моря.) С увеличением возраста некогда «бунтовавшие» участки земной коры успокаиваются. Пронизанная твердыми горными породами зем¬ ная кора становится жесткой и неподатливой. На таких участках об¬ разуются колоссальные плиты, или, как их называют геологи, плат¬ формы. Именно на платформенных участках могли возникнуть высокие давления, необходимые для образования алмаза, так как здесь эндо¬ генные силы не могут противостоять воздействию огромной толщи горных пород. Изучение геологической структуры алмазоносных участков Южной Африки показало, что они находятся в пределах платформы, в той ее части, где расположены траппы — мощные многоэтажные пласты пород глубинного происхождения. Разрушаясь после выхода на по¬ верхность, они образуют как бы ступени гигантской лестницы. Отсю¬ да и произошло их название (от шведского слова «трапп» — «лестница»), К выводу о том, что и в Советском Союзе алмазы нужно искать на платформенных участках, одним из первых пришел в начале тридца¬ тых годов молодой московский геолог Александр Петрович Буров. Он приехал с Урала, где руководил небольшой геологической экспеди¬ цией по поискам алмазов. Геологов преследовали неудача за неудачей. Попытки обнаружить на уральской земле алмазное Эльдорадо успе¬ хом не увенчались. Вернувшись в Москву и продумав причины этих неудач, молодой геолог решил, что надо временно отложить в сторону кирку, молоток, внимательно изучить различные области Советского Союза и опреде¬ лить те из них, которые наиболее близки по своей геологической струк¬ туре к уже известным алмазоносным областям Южной Африки.
32 Другой ученый (ныне академик), Владимир Степанович Соболев, в результате кропотливой научной работы, проделанной им при уча¬ стии А. П. Бурова, завершенной к концу тридцатых годов, установил, что наибольшие надежды при поиске алмазов следует возлагать на Западную Якутию и прилегающие к ней части Красноярского края и Иркутской области. Эта территория составляет так называемую Сибир¬ скую платформу, геологическое строение которой не только по нали¬ чию траппов, но и по другим признакам весьма схоже с геологией алмазоносной области Южной Африки. Геологи уже готовили снаряжение. Но началась Великая Отече¬ ственная война, и эту работу пришлось отложить на несколько лет. Вскоре после окончания войны в Иркутске была создана, на первых порах немногочисленная, геологическая экспедиция по поиску алма¬ зов в Сибирской платформе. Летом 1947 года к песчаной косе на берегу реки Нижняя Тунгуска причалили лодки. Люди стали выгружать тюки, ящики, брезентовые палатки. Привлеченные необычным для этих пустынных мест зрели¬ щем, из ближайшего стойбища приходили эвенки. — Куда путь держите? — спросил старик эвенк. — В тайгу, отец, в тайгу, — ответил один из пришельцев, после то¬ го как проводник перевел этот вопрос. Местные жители начали оживленно между собой переговариваться. Среди звуков незнакомого языка можно было разобрать неоднократно повторяющееся слово «амака». — Амака — лесной хозяин здешних мест, по-русски — медведь, — пояснил проводник. — Они говорят, раз в тайгу без ружей, значит, к амаке в гости. — К медведям так к медведям, — согласились геологи. Вскоре название «Амаканская экспедиция» было узаконено и стало фигурировать во всех официальных документах. Задача, которую предстояло решить этой экспедиции, была исклю¬ чительной по своей сложности и трудности. Надо было найти алмазы в огромном крае, покрытом нехоженой тайгой и непроходимыми боло¬ тами. К тому же эта область, территория которой занимает одну седь¬ мую часть Советского Союза и равна почти двум третям площади всех зарубежных европейских стран, вместе взятых, была исследована слабо.
33 Как найти кимберлитовую трубку, затерявшуюся в бесконечном пространстве заболоченной тайги, скрытую от глаз человека? Выходящие на поверхность коренные или первичные породы, со¬ держащие алмазы, под влиянием атмосферных осадков непрерывно разрушаются (выветриваются) и дают начало вторичным, россыпным месторождениям. Разрушенные породы вместе с алмазами подмы¬ ваются течением рек и переносятся на большие расстояния. Алмазы, рассеянные в отложениях — песке, гравии и гальке — как существую¬ щих рек, так и в террасовых отложениях древних рек, найти легче, чем отдельную кимберлитовую трубку: одна кимберлитовая трубка может снабжать алмазами реки и их притоки на многие десятки и даже сот¬ ни километров. Но искать россыпные месторождения тоже сложно. Если коренное месторождение находится далеко, то относительное содержание алма¬ зов в россыпях оказывается мизерным. Ведь река и ее притоки размы¬ вают не только кимберлитовую трубку, но и все породы, встречающие¬ ся на их пути. Чтобы определить, есть ли в ключе или ручейке золото, достаточно промыть несколько небольших ковшей галечников. А чтобы найти алмаз, приходилось промывать пробы речных отложений, каждая объемом в несколько кубических метров. Такая проба, геологи называют ее «пробой песков», добываемая со дна реки или шурфа (небольшой шахты) на террасе, содержит круп¬ ные валуны, комки глины, мелкую гальку, тончайшие крупицы песка. Найти в этой массе один кристаллик алмаза, подчас размером меньше булавочной иголки, право, не легче, чем обнаружить иголку в стоге сена. Из такой пробы прежде всего удаляют крупную гальку, а также тонкий песок и Глину, промывая породу в так называемом вашгерде, похожем на лоток золотоискателя, только значительно большего раз¬ мера. Оставшиеся после промывки крупный песок, мелкую гальку и гра¬ вий рассеивают по размерам на больших ситах (грохотах). Остатки на ситах поступают в отсадочную машину, где пульсирующий поток воды отделяет легкую гальку и песчинки от более тяжелых частиц горных пород и минералов. Остается тяжелая часть пробы, так назы¬ ваемый концентрат, в котором могут находиться алмазы. Несмотря на то что концентрат содержит весьма незначительную 3 Царь камней
34 часть первоначальной пробы (обычно от кубического метра пробы пес¬ ков остается несколько горстей концентрата), все же искать в нем ал¬ маз, перебирая концентрат по зернышку, очень трудно. Оказывается, что и здесь неоценимую услугу искателям алмазов оказывают рентгеновские лучи, с помощью которых некогда была рас¬ шифрована и структура алмаза. Облученный рентгеновскими лучами, алмаз светится синеватым, голубовато-зеленым или желтым цветом. Это свойство, которое в науке называется люминесценцией, и используется для извлечения алмазов. Прибор, основанный на таком принципе, содержит рентгеновскую трубку. Концентрат, рассыпанный тонким слоем на движущейся лен¬ те транспортера, проходит под лучами этой трубки. Рентгеновские лу¬ чи позволяют увидеть алмаз. Много тысяч километров пришлось прошагать геологам, преодоле¬ вая болота, буреломы, овраги, отмахиваясь от неотвязных туч комаров и мошкары. Наконец, весной 1948 года в пробе галечников на реке Ермокан (левый приток реки Нижняя Тунгуска) был обнаружен пер¬ вый сибирский алмаз. Гипотеза об алмазоносности Сибирской платформы получила пер¬ вое, пусть пока робкое подтверждение. В этих же местах, а также по другим окрестным рекам было найде¬ но еще несколько алмазов. Но богатых алмазных россыпей обнаружить не удалось. Поэтому было решено, не прекращая поисков на Тунгуске, двинуться в глубь Сибирской платформы, на реку Вилюй. В конце зимы 1949 года небольшой поисковый отряд, состоящий из молодых сибирских геологов, был по санному пути заброшен в верх¬ нее течение реки Вилюй с тем, чтобы после ледохода попасть в среднее течение этой реки и начать там поиски алмазов. Протяженность Вилюя, одной из самых больших рек Якутии, со¬ ставляет больше двух с половиной тысяч километров. В среднем и ниж¬ нем течении спокойно и величаво несет она свои синие воды между низ¬ кими и равнинными берегами, покрытыми лиственницей и сосной. Но в верхнем течении ее воды пересекают темные изверженные породы (траппы), образуя многочисленные пороги. Здесь находится самый большой на Вилюе порог «Улахан-хан», что в переводе обозначает «Большая беда». Этот порожистый участок тянется на 3,5 километра, причем уровень воды на его протяжении по-
35 Схема прибора для извлечения алмазов из концентрата. Зерна концентрата 1 из бункера 2, приводимого в действие вибратором 3, поступают на конвейер 4, который подает зерна в зону рентгеновской трубки 5. Под влиянием рентгеновских лучей зерно алмаза 6 люминесцирует. Люминесцентное излучение алмаза падает на фото¬ элемент 7. При этом в цепи фотоэлемента возникает электрический сигнал, кото¬ рый усиливается с помощью усилителя 8. Выходной сигнал усилителя 8 приводит в действие пневматическое устройство 9, подающее на алмаз струю воздуха. Под воздействием струи воздуха траектория движения алмаза искривляется, и алмаз поступает в приемный бункер для алмазов 10. Зерна других минералов, содержа¬ щихся в концентрате, не обладающие свойством люминесцировать под действием рентгеновских лучей, поступают в бункер для отходов 11. нижается на 6,8 метра — падение громадное для такого относительно небольшого расстояния. Река течет здесь так быстро, что не замерзает даже в самые сильные морозы. Все нарастающий по мере приближения к опасному участку гул разбушевавшейся реки как бы предупреждал исследователей: «Быть беде, быть беде». Плоты с имуществом и оборудованием отряда при¬ чалили к берегу у верхнего края порога. 3*
36 Геологи вместе с проводниками-якутами направились на рекогнос¬ цировку местности. Выяснилось, что весь участок можно было бы про¬ плыть, хотя и с немалым риском, если бы не последний выступ высотой в полтора метра. Здесь плот неминуемо ткнулся бы носом в дно, и бу¬ шующая река подняла бы его хвостовую часть. Погибло бы имущество и оборудование отряда, и вряд ли удалось бы спастись людям. Выручила смекалка. Один из участников отряда предложил пе¬ ревязать плоты, расположив бревна не вдоль, а поперек течения реки. Плоты смогли изгибаться под ударами воды и камней, предот¬ вращая заклинивание. Один за другим они преодолели опасный уча¬ сток. Через два дня путешественники попали в зону лесного пожара. На обоих берегах горел лес. Лиственницы и сосны вспыхивали от корня до вершины и с шумом валились, создавая непрерывный грохот, слов¬ но при орудийной стрельбе. Плыли словно между двумя огненными стенами. Корни лиственниц в Якутии расстилаются почти по поверхности, в тонком талом слое почвы, старой хвои и мха, так как ниже лежит мерзлота. Когда при пожаре хвоя и мох выгорают, огонь доходит до корней и охваченное пламенем высокое дерево падает. Плывя по сере¬ дине реки, люди чувствовали себя в безопасности, так как падающие де¬ ревья не доставали до плотов. Но как уберечься от этих огненных факелов на узком берегу? Про¬ водники-якуты помогли выбрать относительно безопасное место для ночлега. К счастью, и на этот раз все обошлось благополучно. Прошло еще несколько дней пути. Течение стало спокойным. Уго¬ монившаяся река несла свои воды среди низких берегов, образуя ши¬ рокие излучины. Вдоль береговых выступов лежали намытые водой песчано-галечные косы. На одной из таких кос, Соколиной, был раз¬ бит лагерь и развернуто оборудование. За лето 1949 года на этой косе были добыты первые алмазы. Открытие алмазов на Вилюе подтвердило правильность поисков этих драгоценных камней на Сибирской платформе. Поисковые рабо¬ ты здесь разворачивались возрастающими темпами. Многие опытные геологи были переброшены сюда с Урала. Отря¬ ды алмазоискателей ежегодно пополнялись выпускниками горных институтов и университетов с разных концов нашей страны. Непрерыв¬ но совершенствовалась техническая оснащенность экспедиции. Само¬
37 леты, автомашины-вездеходы, мощные гусеничные тракторы, лодки с подвесными моторами, флотилии моторных катеров пришли на сме¬ ну оленьим упряжкам, вьючным лошадям и плотам. Геологи, инженеры, техники, рабочие двинулись на штурм тайги, чтобы вырвать у нее заветную тайну Сибирской платформы — найти месторождения алмазов и обеспечить ими промышленность. Там, где развертывались поисковые работы, вырастали бревенча¬ тые домики. Работы здесь велись уже не только летом, а круглый год. Естествен¬ но, геологической съемкой и маршрутными изысканиями в зимнюю по¬ ру не занимаются. Но зато некоторые другие работы легче проводить зимой. Так, при проходке шурфов для добычи проб галечников из речных террас много неприятностей доставляет вода, пропитывающая оттаявший слой почвы, — ее приходится отводить канавками, а иногда даже откачивать с помощью насосов. А когда все замерзает, работать гораздо легче. Еще большие трудности возникают летом при добыче проб со дна реки. С этой целью применялось специальное приспособление — па¬ харь, — представляющее собой подобие гигантской лопаты, укреплен¬ ной на плоту. С его помощью рабочие вытаскивали песок и гальку со дна реки. Но при этом не было гарантии, что таким образом может быть хорошо «пропахана» борозда поперек реки до коренных пород. Стенки такой подводной канавки легко осыпаются, а в мутной воде ничего нельзя разобрать. И эту работу тоже старались делать зимой. Прору¬ бив поперек реки несколько прорубей, их постепенно промораживали до самого дна. Работая в такой ледяной оболочке, со всех сторон омы¬ ваемой водой, рабочий осторожно добывал со дна реки песок и гальку и постепенно, тоже все время промораживая стенки такой подводной шахты, доходил до коренных пород. В основном только зимой удаваг лось доставлять грузы наземным транспортом. Дорог в Западной Яку¬ тии не было, а летом реки часто мелеют, и по ним редко можно сделать за сезон больше одного-двух рейсов. Зато зимой, когда реки и болота замерзают, представлялась воз¬ можность прокладывать так называемые «зимники» (зимние дороги) в любом направлении к самому отдаленному участку или по льду ре¬ ки, или прямо через заболоченные пространства. Для прокладки дороги обычно отправляли мощные тракторы, за которыми гуськом двигались колонны грузовых автомашин. Каждая
38 такая поездка требовала от людей изрядного мужества и выносли¬ вости. Путь колонне нередко преграждали лесные завалы. Приходилось выходить из машин и прорубать просеки. Быстрые горные реки под¬ мывали лед, и когда он начинал грозно трещать под колесами тяжело груженных автомашин, люди выходили на снег, рубили вековые сос¬ ны и настилали через полыньи толстые бревна. Поездки в отдаленные места занимали неделю, а иногда и больше. Все это время водители не покидали машин: если двигатель заглохнет, то в жестокие сибирские морозы его снова не заведешь. Недаром на Ленской трассе на въезде в Мирный установлена мемориальная доска в честь первых водителей. Зима в Якутии продолжается 6—7 месяцев. Уже начиная с ноября в долине Вилюя устанавливаются устойчивые морозы с температу¬ рой ниже — 40°С. В январе-феврале температура воздуха падает до —50°С, а в отдельные дни столбик спиртового термометра опускается даже ниже отметки —60°С. Чаще всего в этих местах стоит безветренная сухая погода, и по¬ этому крепкие морозы переносятся здесь несравненно легче, чем в Европейской части Советского Союза. Но когда температура опу¬ скается ниже —50°, дышать становится трудно. Пар, выдыхаемый изо рта, моментально замерзает и превращается в мельчайшие пластиноч¬ ки льда. Задевая друг о друга, они создают своеобразный шелест или шорох. Работа на открытом воздухе при таких морозах трудна: металл становится хрупким, словно стекло, резина на колесах автомашин твердеет, теряет эластичность, крошится, масло густеет. Выходит, что человек легче приспосабливается к суровым морозам, чем механизмы и машины. Эту мысль очень хорошо выразил поэт из города Мирный Иван Пе- реверзин: От мороза, что люто злится, Давит столбик за пятьдесят, Леденеют в полете птицы И детали машин летят. И мороз обгрызает щеки, И дыханье гремит, как жесть, Но мороза сильнее намного — В людях мужество гордое есть.
39 Разумеется, людям в такие жестокие морозы приходится трудно. Выручают меховые штаны и телогрейки, теплые шубы, меховые шап¬ ки и рукавицы, чулки из заячьих шкурок мехом наружу. Поисковые партии шли по Вилюю вверх и вниз от косы Соколиной, где были обнаружены первые алмазы. Осенью 1951 года эти драгоценные камни были найдены на левом притоке Вилюя — реке Мархе, а затем на некоторых других ее притоках. Алмазы были очень маленькие, размером в маковое зерно. Количе¬ ство кристаллов алмаза в кубическом метре галечника было незначи¬ тельно. Поэтому строить здесь крупные промышленные предприятия для добычи алмазов было невыгодно. Надо было искать основные «склады» алмазов, их коренные месторождения. Между тем среди геологов начались споры и разногласия. Высказы¬ валось, например, мнение, что коренных месторождений в бассейне реки Вилюй нет, а алмазы, мол, снесены сюда древними реками с раз¬ рушенных горных хребтов. Найденные алмазы не только не облегчали, а в какой-то мере за¬ трудняли поиски коренных месторождений. Если бы алмазы были обнаружены на отдельных участках, то по¬ близости следовало бы искать кимберлитовые трубки. На самом деле оказались алмазоносными не только долины некоторых рек, но и их притоков. Поэтому было неясно, куда следует направиться на по¬ иски коренных месторождений. Тщательное исследование всех найденных кристаллов показало, что якутские алмазы по многим своим особенностям очень схожи с южноафриканскими. Значит, якутские коренные месторождения россыпных алмазов должны быть кимберлитами, иначе нельзя было объяснить это сходство. Алмазы разных рек отличались друг от друга по форме, величине и люминесценции в ультрафиолетовых лучах. Между тем будь они при¬ несены откуда-то извне, с различных источников, они неминуемо сме¬ шались бы друг с другом. Значит, кимберлитовые трубки должны находиться на самой Сибирской платформе. Но Сибирская платформа очень велика. Как же найти адреса за¬ ветных трубок? Представьте себе коренные месторождения алмазов, выходящие на поверхность земли, которые размываются небольшой речкой. Эта речка
40 впадает в большую реку, уносящую алмазы далеко от их место¬ рождения. Первыми должны осесть на дно реки или застрять на косе, отмели алмазы большого размера — они более тяжелые, а мелкие алмазы уносятся дальше. Поэтому для того чтобы определить, в каком направ¬ лении искать коренные месторождения, надо пройти тот путь, кото¬ рый проделали алмазы, но в обратном направлении, то есть вверх по реке, и следить за алмазами. Там, где будут крупные алмазы, нужно искать кимберлитовые трубки. Но течение рек не остается постоянным. Весенние паводки бывают большие и малые. Во время больших паводков даже крупные алмазы могут быть отнесены далеко от коренного месторождения. Действитель¬ но, в россыпях мелкие алмазы перемежались с относительно редко встречающимися крупными алмазами. Искатели алмазов шли по Сибирской платформе с двух сторон. Вверх по Вилюю медленно продвигались громоздкие и многолюд¬ ные партии Амаканской экспедиции. А далеко на севере, за Полярным кругом, шли отряды геологов Всесоюзного научно-исследовательского института геологии Арктики (ВНИИГА). Постепенно, перемещаясь с севера на юг, геологи ВНИИГА, по¬ дойдя вплотную к Полярному кругу, вышли в верховья реки Мархи. Здесь в нескольких пробах, взятых из речных галечников, было обна¬ ружено по одному-два небольших кристалла алмазов. Чтобы найти алмазы на Вилюе, пришлось обработать огромное ко¬ личество больших проб. Здесь же алмазы были найдены в совсем ма¬ леньких пробах, взятых в разных местах. В бассейне Вилюя геологические отряды шли вверх по течению рек и их многочисленных притоков и всюду находили алмазы. Между тем следов кимберлитовых трубок так и не удалось обнаружить. У Полярного круга алмазы были найдены в верхнем течении отно¬ сительно небольших рек. Выше по течению алмазов не было, а дальше к северу шли водораздельные пространства. Следовательно, алмазы могли попасть в речные пески и галечники из расположенных вблизи коренных месторождений. Для проверки этого предположения в 1953 году в долину реки Мархи был направлен небольшой геологический отряд, возглавляе¬ мый ленинградским геологом Натальей Николаевной Сарсадских и ее
41 помощницей Ларисой Анатольевной Попугаевой, окончившей Ленин¬ градский университет. В этой совершенно безлюдной, покрытой боло¬ тами местности и без того маленький отряд разбился на две части. Н. Н. Сарсадских и Л. А. Попугаева пошли разными маршрутами, чтобы в оставшийся до зимы период успеть обследовать возможно большую территорию. После долгих странствий по заболоченной местности Л. А. Попугае¬ ва вместе с рабочим-ленинградцем Ф. А. Беликовым спустились в до¬ лину реки Далдын, приток реки Мархи. «Отряд», состоящий из двух человек, не в состоянии отбирать и об¬ рабатывать большие пробы, как это делали вилюйские алмазоискате- ли. Такие группы ведут поиски так называемым методом «шлиховой съемки». Для отбора шлихов никакого специального оборудования не тре¬ буется. Находясь в туристическом походе, где-нибудь на берегу реки, возь¬ мите обычную алюминиевую миску для еды и наполните ее песком и галечником со дна реки, стараясь брать при этом пробу не с самой по¬ верхности, а возможно глубже. Затем поставив миску на дно реки, вы¬ брав неглубокое место со спокойным течением, тщательно перемешай¬ те ее содержимое. Отмойте всю глину, так чтобы вода стала прозрач¬ ной. Обмойте и выберите из миски все крупные камешки, тогда там останется чистый песок. Вращая и встряхивая наполненную водой мис¬ ку, постепенно смывайте легкие песчинки. В конце концов на дне мис¬ ки останется от чайной до столовой ложки массы темно-серого или чер¬ ного цвета. Это и есть «шлих», или,как его называют, «концентрат». Посмотрев на него через лупу, легко убедиться, что он состоит из зернышек и кристаллов различных минералов. Этот способ разведки полезных ископаемых применяется с давних пор, только вместо мисок используют ковши или специальные лотки. Пригоден ли такой примитивный способ для поиска алмаза — ред¬ чайшего минерала, обладающего к тому же способностью «прятаться» сравнительно далеко от поверхности земли? Ни в одном из отмытых шлихов Н. Н. Сарсадских и Л. А. Попу¬ гаева кристаллов алмаза не обнаружили. Зато почти во всех шлихах присутствовали кроваво-красные зерна минерала, которых раньше они не встречали. — Это гранат, — определили геологи.
42 Отважные исследователи после многонедельных изнурительных пе¬ реходов в тяжелых условиях тайги вернулись в Ленинград. Угнетала мысль, что свою основную задачу они не выполнили... Прошло некоторое время после описанных выше событий. В одной из лабораторий Ленинградского университета, склонив¬ шись над столом с образцами пород, оживленно беседовали три челове¬ ка. С двумя из них читатель уже знаком — это Л. А. Попугаева и Н. Н. Сарсадских. Третьим был профессор университета, видный мине¬ ралог А. А. Кухаренко. — Сейчас я покажу вам нечто весьма примечательное. — С этими словами профессор положил на стол два похожих друг на друга, слов¬ но близнецы, ярко-красных камушка. Собеседницы профессора удивленно переглянулись. Ведь это те са¬ мые «таинственные» зерна, которые они обнаружили в шлихах. — Вы правы только наполовину, — сказал профессор, словно уга¬ дав их мысли. — Одно зерно действительно из тех, которые вы привез¬ ли из экспедиции. Другое — взято мною из коллекции минералов, вхо¬ дящих в состав южноафриканских кимберлитов. — Значит... — Да, то и другое зерно — это пироп, один из видов граната, не¬ пременный спутник алмаза. И коль скоро вы обнаружили пиропы, да не в одной пробе, а во многих, и притом в местности, где ранее уже бы¬ ли обнаружены алмазы, значит, где-то поблизости должны находиться коренные месторождения алмазов — кимберлитовые трубки. Вот почему летом следующего, 1954 года Л. А. Попугаева и ее вер¬ ный помощник Ф. А. Беликов очутились в том районе, где они в пре¬ дыдущем году вели поиски алмазов. На этот раз перед ними стояла конкретная задача: проследить за пироповой цепочкой, которая, слов¬ но нить Ариадны, должна привести к заветной трубке. Последовательно и кропотливо исследуя все мелкие притоки реки Далдын, Л. А. Попугаева обнаружила пиропы в шлихах из небольшого левого притока. Продвигаясь вверх по этой болотистой речке, она со своим помощником упорно отбирала пробы. Одновременно обследовал¬ ся каждый квадратный метр прилегающей местности: ломом и лопа¬ той прорубались небольшие ямки—«закопушки», для того чтобы узнать, какие породы залегают под болотистой почвой и торфом. Расколов один из камней, Л. А. Попугаева обнаружила на поверх¬
43 ности раскола кроваво-красные зерна — пиропы непосредственно в куске породы! Но скоро нить оборвалась, выше по течению пиропы исчезли. Почти три месяца изнурительных переходов через болота, бурело¬ мы, овраги, тяжелого труда почти на границе человеческих возможно¬ стей. Уже чувствовалось дыхание полярной зимы. И снова неудача? Решили вернуться назад к месту, где последний раз были обнару¬ жены пиропы, и продвигаться оттуда вверх по склону. Шлихи теперь пришлось отбирать из почвенного слоя, все время возвращаясь к реке, чтобы промывать их. Но настроение у разведчиков улучшилось: пиро¬ пов в шлихах становилось все больше и больше. И вот, наконец, в руках Л. А. Попугаевой очутился усеянный зерна¬ ми пиропа кусок алмазоносной породы — сибирского кимберлита. Случайный ли это камень или обломок залегающей внизу завет¬ ной трубки? С замиранием сердца разведчица руками отодрала боль¬ шой кусок мха. Под мхом скрывался голубовато-зеленый кимберлит—«голубая зем¬ ля» кимберлитовой трубки. Позже было установлено, что якутские кимберлитовые трубки, в отличие от южноафриканских, не содержат «желтой земли» — продукта окончательного разрушения кимбер¬ лита. Начали рыть неглубокие шурфы по прямым линиям, один за дру¬ гим. На крайних шурфах, на дне которых голубая земля переходила в известняки, ставили колышки. В конце концов эти колышки оказа¬ лись расположенными почти по правильной окружности. Так вырисовывались поверхностные контуры первой в Якутии и Советском Союзе кимберлитовой трубки. Наступила заря последнего дня пребывания здесь первопроходцев. Солнечные блики проникали сквозь редкие лиственницы до самой поч¬ вы, покрытой густым ковром мха и брусники. Все кругом казалось окрашенным в радужный цвет. Да, это была заря решающей победы на алмазном фронте. «Зарница» — так назвала первую отечественную кимберлитовую трубку первооткрывательница коренных месторождений нашей страны. Поздней осенью 1954 года состоялся традиционный слет геологов Сибирской платформы. На этот раз он прошел с особенно большим
44 подъемом. В центре внимания было сообщение Л. А. Попугаевой. О своей работе она рассказывала очень скромно: «Шли по речке, бра¬ ли через каждые 100—200 метров пробы, обнаруживали пироп, шли дальше...» Пироп, в отличие от других спутников алмаза, отличается относи¬ тельно высокой износоустойчивостью и может распространяться на большие расстояния. Он встречается в тысячи раз чаще, чем алмаз, и легко различим своим ярко-красным цветом. В июне 1955 года та же пироповая цепочка привела отряд геолога Юрия Ивановича Хабардина, работающего на речке Ирелях, левом притоке реки Малая Ботуобия, впадающей в Вилюй, к широкому, за¬ росшему мелким кустарником логу. Обнаружить здесь кимберлитовую трубку помогла... лиса, выбросившая из своей норы голубую землю. Эта трубка получила название «Мир». В этом же месяце совсем молодой геолог Владимир Николаевич Щукин обнаружил третью трубку: «Удачную». Вскоре он же нашел еще две трубки. Всего за 1955 и 1956 годы было обнаружено несколь¬ ко десятков кимберлитовых трубок. Такие высокие темпы поисков обусловились тем, что на помощь геологам пришли более современные методы разведки. Как известно, наша земля имеет постоянное магнитное поле. Там, где находятся залежи магнитных руд, напряжение магнитного поля возрастает: возникает так называемая магнитная аномалия. В состав кимберлита входит минерал магнетит, обладающий маг¬ нитными свойствами. Поэтому над кимберлитовой трубкой тоже воз¬ никает магнитная аномалия. Это явление и используется для поиска алмазов методом аэромагнитной съемки. С помощью аэромагнитной съемки можно за сравнительно корот¬ кий срок охватить большую территорию. Данные аэромагнитной съем¬ ки обычно уточняются с помощью наземной магнитной съемки. Нелегко было найти кимберлитовые трубки, но и извлечь алмазы из кимберлита тоже не простое дело; ведь алмазов в кимберлите содер¬ жится миллионные доли по сравнению с общей массой породы. В горном деле процесс извлечения полезных ископаемых из руды называется обогащением и осуществляется на обогатительных фабри¬ ках. Предстояло построить обогатительные фабрики и на отечествен¬ ных месторождениях алмазов. Современная обогатительная фабрика — это большое предприятие
45 с достаточно сложным оборудованием. Ее строительство, особенно в тяжелых условиях Севера, требует больших затрат. Важно было не просчитаться и выбрать из уже разведанных тру¬ бок, раскинувшихся на большой территории, наиболее перспектив¬ ные по своей алмазоносности. Известно, что в одних южноафриканских кимберлитовых трубках алмазов больше, в других меньше, а попадаются иногда и «пустые» трубки. Начался один из наиболее ответственных этапов в организации промышленной добычи алмазов. Надо было возможно точнее опреде¬ лить, сколько в каждой трубке содержится этих драгоценных камней. Здесь нельзя было ограничиться небольшими пробами из шурфов. Приходилось проходить шахты глубиной до 100 метров и обогащать вынутую породу. В этом своеобразном состязании наибольшее внимание привлекла трубка «Мир». Немаловажную роль сыграло относительно благоприятное место¬ положение этой трубки. Она находится на реке Лене, на одной из глав¬ ных транспортных магистралей этого края. Здесь, на крутом берегу таежной речки Ирелях, в девственном ли¬ ственном лесу в конце 1956 года и был заложен будущий город Мир¬ ный, столица советского алмазоносного края.
ДВЕ СТОЛИЦЫ Мирный. Какой глубокий смысл заложен в этом названии. Алмазы служат у нас для мирных целей, для того чтобы наша страна могла непрерывно продвигаться вперед по пути всемерного развития науки и техники, для укрепления промышленной мощи Советского Союза и других социалистических стран. Все познается сравнением. Невольно вспоминаешь о другой алмаз¬ ной столице — южноафриканском городе Кимберли. И это название является своего рода символом., Город назван в честь графа Джона Кимберли, английского министра колоний. А вся английская коло¬ ниальная политика была основана на кровавых войнах. Итак, снова мысленно перенесемся под знойное небо Африки, ко¬ гда в 1871 году тут вспыхнула знаменитая «алмазная горячка», связан¬ ная с открытием коренных алмазных месторождений. ... В извечную тишину выжженной солнцем пустыни ворвался гул ударов о твердую землю десятков тысяч кирок, скрип сотен воротов подъемных механизмов, гул осыпающейся породы. Темноту ночи про¬ низали огни выросшего словно по волшебству большого города Ким¬ берли — столицы южноафриканских искателей алмазов. У каждого, кто даже в первый раз приезжал в город Кимберли — столицу алмазного королевства, не оставалось никаких сомнений относительно занятий его обитателей. «Торговец алмазов», «Покупаю и продаю алмазы», «Только здесь вы можете купить самые лучшие драгоценные камни» — такие выве¬ ски можно было встретить буквально на каждом шагу. Приезжий раскрывал местную газету, и ему сразу бросались в глаза набранные жирным шрифтом объявления: «Мистер Джонсон К. Джонсон скупает алмазы всех сортов. Осо¬ бенно требуются камни крупные, чистой воды и мелкие камни. Цены высшие рыночные».
48 «Мистер Браун желает скупить у старых друзей-промыш ленников алмазы всех сортов». Последнее объявление свидетельствовало о том, что мистеру Брау¬ ну, бывшему мелкому промышленнику, крупно повезло. Сейчас он стал богатым коммерсантом и не прочь объегорить «старых друзей». Разумеется, приезжему не миновать городской гостиницы. Он попадал в длинный зал — столовую с большой стойкой для креп¬ ких напитков и рядами маленьких спален — крошечных комнат по бокам. Обстановка каждой комнаты состояла из узкой кровати, столи¬ ка, стула и сундучка. Алмазоискатели не туристы — особого комфор¬ та им не требовалось. Столовая эта, где с утра до вечера толкался народ, являлась своеоб¬ разной биржей, где можно было узнать последние цены на алмазных рынкам Лондона, Парижа и других столиц, обменяться последними приисковыми новостями, договориться с маклерами. Вот входит коренастый человек в широкополой шляпе и фланеле¬ вой рубашке. Он вынимает из объемистого кармана своих кожаных брюк спичечную коробку, раскрывает ее, небрежным жестом разбра¬ сывает по столу груду камушков, и кажется, что тысячи огненных, радужного цвета искр разлетаются во все стороны. Алмазы переходят из рук в руки, а затем возвращаются владельцу. Тот не глядя водворяет их обратно в свой миниатюрный «сейф». В другом конце зала ведется оживленный разговор: — Вы слышали, мистер Симеон нашел у себя на участке алмаз, оцененный в 50 000 долларов. А вот появляется в сопровождении свиты сам мистер Симеон. — Всем шампанского, — распоряжается он. Хорошо, если этим ограничивается «обмывание» счастливой на¬ ходки. Не исключено, что уже через несколько дней мистер Симеон будет останавливать каждого встречного с просьбой одолжить пол¬ доллара. Если приезжий благоволил посетить редакцию местной газетки, то из подшивки ее номеров он мог почерпнуть множество любопытных сведений, касающихся истории алмазоносного края. Вот как описал некий бойкий репортер алмазную горячку: «Моряки бежали с кораблей, солдаты покидали армию. Полицей¬ ские бросали оружие и выпускали заключенных. Купцы убегали со своих процветающих торговых предприятий, а служащие из своих
49 Город Кимберли в период алмазной горячки. контор. Фермеры оставляли свои стада на голодную смерть, и все напе¬ регонки бежали к берегам Вааль и Оранжевой...» Но газета умалчивала о том, что лишь немногим участникам этого кросса удавалось достичь финиша. Тропа смерти — такое название получила дорога, ведущая на ал¬ мазные прииски. Она почти сплошь была усеяна побелевшими костя¬ ми быков, мулов и лошадей. Немало погибло здесь изнуренных людей. Да и те «счастливчики», которые, успешно преодолев многотрудный путь, достигли «земли обетованной», в надежде на легкую наживу, к великому своему разочарованию, убеждались в том, какую громад¬ ную массу породы следует поднять на поверхность земли и тщательно обработать, для того чтобы сверкнул заветный камень. А породу чер¬ пали в те времена ведрами из воловьих шкур, емкостью в две лопаты каждое. Впрочем, белому алмазоискателю, или, как его здесь называли, промышленнику, утруждать себя физической работой не приходилось. За два с половиной доллара в месяц он становился владельцем участ- 4 Царь камней
$0 ка на приисках. В остальном он свято придерживался принципа «чер¬ ную работу делает черный». На дне гигантских воронок, задыхаясь в густых облаках пыли, тру¬ дились от рассвета до захода солнца тысячи африканцев. Нередко отвесные стенки разработок обваливались, заживо погребая десятки и сотни обездоленных людей. Жили черные рабы в огороженных колючей проволокой и тщатель¬ но охраняемых сараях. Один раз в месяц, и то после внимательного внешнего осмотра и даже очистки желудка (разумеется, не ради забо¬ ты об их здоровье, а дабы проверить, не проглотил ли кто-нибудь из них алмаз), их отпускали на несколько часов в город. Стакан виски и трубка дурманящего опиума были единственной наградой за каторжный труд. Так жили подданные алмазного королевства. А где же сам король? Сын бедного ирландского священника Сесиль Джон Родс прибыл в свое будущее королевство издалека. Уроженец Англии, переселив¬ шись в Африку, в Капскую колонию, он принял участие в поисках алмазов. Он оказался предприимчивее своих соперников. А в условиях капиталистического общества это значит: не имел совести, коварно и жестоко уничтожал конкурентов. Вскоре он стал преуспевающим промышленником. В то время алмазоносная площадь была разделена между множе¬ ством предпринимателей на мелкие участки, разграниченные узкими полосками ничейной земли, по которым проходили дороги к местам выработок. По мере углубления выработок края дорог становились все более крутыми, а поэтому происходили частые обвалы. Мелким промышлен¬ никам не под силу было бороться с такими катастрофами. Слишком дорого стоили и отвал пустой породы, и откачивание подпочвенных вод. Поэтому крупные предприниматели, соединив свои участки, орга¬ низовали в 1880 году капиталистическое объединение — акционерное общество «Де Бирс». Возглавил его Сесиль Родс. Новая фирма быстро поглотила незадачливых мелких промышлен¬ ников с их примитивной техникой добычи алмазов. Слившись с другим подобным объединением,, «Де Бирс» превращается в крупнейшего по¬ ставщика алмазов на мировом рынке.
51 Алмазные разработки в Кимберли. С гравюры XIX век«* Сесиль Родс становится самым богатым человеком. В среде про¬ мышленников он получает прозвище алмазного короля. В 1880 году Сесиль Родс назначается на пост министра финансов, а в 1890 году становится премьер-министром Капской колонии. Те¬ перь все нити управления английскими колониальными войсками со¬ 4*
$2 средоточиваются в его руках. Стремясь приумножать свои капиталы, он организовывает захват богатой полезными ископаемыми громадной территории в Южной Африке, по своей площади вдвое превышающей территорию современной Франции, впоследствии названной его име¬ нем — Родезией. Между тем фирма «Де Бирс» продолжала процветать. В 1892 году на ее основе организовывается крупная монополия английских капи¬ талистов «Алмазный синдикат», вступивший в борьбу со всеми алмаз¬ ными компаниями, появившимися в странах Африки. Позже почти все конкурирующие фирмы присоединились к синди¬ кату или заключили с ним соглашения. Щупальца алмазного синдиката потянулись по всему миру. Круп¬ ные алмазные рынки в Нью-Йорке, Лондоне, Антверпене, Кимберли оказались целиком в его власти. Развеялся ореол романтики, окружающий первых алмазоискате- лей. Мистер Симеон, некогда удачливый промышленник, уныло сидел у стойки бара. Расплатившись за стакан виски, он тщательно пересчи¬ тывал сдачу: скромный бюджет мелкого служащего алмазного синди¬ ката позволял ему только изредка доставлять себе такое удовольствие. Лишь немногие старожилы вспоминали, какие кутежи он здесь устраи¬ вал в дни расцвета старателей-одиночек. Баснословные прибыли делили между собой заправилы алмазного синдиката — придворные алмазного короля. Для того чтобы под¬ держивать высокие цены на ювелирные алмазы, синдикат временно закрывал отдельные месторождения или ограничивал добычу. После организации синдиката почти треть рабочих, занимающихся огран¬ кой алмазов в Амстердаме, осталась без работы. Распространив свое влияние на весь мир, заправилы алмазного синдиката не были полными хозяевами у себя «дома» — в республиках Оранжевая и Трансвааль, где были сосредоточены в то время почти все основные алмазные разработки Африки. Сам факт существования этих независимых бурских республик угрожал гегемонии алмазного син¬ диката. В 1895 году по указанию С. Родса отряд английских колониальных солдат вторгается в Трансвааль. Но, встретив отпор буров, захватчики вынуждены были ретироваться. Это наглое вторжение вызвало возму¬ щение во всем мире, и С. Родсу пришлось уйти в отставку с поста премьер-министра Капской колонии.
53 Но участь бурских республик была предрешена. В преддверии XX века вспыхивает англо-бурская война — одна из первых войн эпохи империализма. Позже В. И. Ленин назовет С. Родса главным виновником этой войны. Военные действия начались 11 октября 1899 года. Благодаря превосходству в вооружении и тактике, буры в первые месяцы войны добились определенных успехов. Они взяли ряд горо¬ дов и наконец осадили резиденцию алмазного короля С. Родса, город Кимберли. ... Когда клетка захлопнулась, то оказалось, что в ней сидит жар-птица. Наступление бурских войск было неожиданным для Родса, и он не успел покинуть город до того, как цепь окружения замкнулась. Число осаждающих не превышало трех тысяч человек, но они занимали чрезвычайно выгодную позицию. Расположенный на рав¬ нине и окаймленный со всех сторон холмами, город был как на ладони. Заняв все господствующие над городом возвышенности, буры огра¬ ничивались обстрелом города из нескольких орудий. Стрельба велась безо всякой периодичности, с перерывами на еду и послеобеденный отдых и не причиняла особого вреда жителям, укрывавшимся в алмаз¬ ных копях. Между тем англичане сумели укрепить свои оборонительные ру¬ бежи. Ряды защитников города пополнились добровольцами из ме¬ стных жителей. Механические мастерские алмазной компании «Де Бирс» переключились на изготовление вооружения, и вскоре по осаж¬ дающим ударило изготовленное в этих мастерских дальнобойное орудие «Длинный Сесиль», названное так в честь Родса. Между тем Родс невпопад, вмешивался в распоряжения комендан¬ та города и своими указаниями вносил лишь смуту. В то время как рацион солдат был урезан в несколько раз, а мирные жители вынужде¬ ны были довольствоваться мясом собак, он почти ежедневно задавал роскошные пиры, заставлял выполнять и другие свои прихоти. Выведенный из терпения, комендант города полковник Кикевич принужден был незадолго до конца осады послать по гелиографу (световому телеграфу) депешу в главную квартиру с просьбой оказать
54 воздействие на архимиллиардера. В ответ он получил следующее предписание: «Посадите Родса под арест. Лорд Китченер, начальник штаба». Разумеется, эта гелиограмма была лишь милой шуткой, свидетель¬ ствующей о том, что английского лорда не покидало чувство юмора даже в самые трудные минуты. Он ясно давал понять незадачливо¬ му коменданту, чтобы тот не вмешивался не в свое дело. Ибо крупный капиталист С. Родс продолжал оставаться подлинным хозяином этих марионеток в военных мундирах. Пока буры «медленно спешили», топчась вокруг да около осажден¬ ных городов, на африканскую землю высаживались все новые контин¬ генты английских войск. Подавляя противника своим численным пре¬ восходством, англичане перешли в наступление. 15 февраля 1900 года буры вынуждены были снять блокаду Кимберли, а вскоре были дебло¬ кированы остальные города, осажденные бурами. Далее события развивались стремительными темпами. В марте па¬ ла столица Оранжевой республики город Блумфонтейн, а в июне 1900 года англичане вступили в столицу Трансвааля — Претонию, завершив захват бурских республик. Алмазному королю Сесилю Родсу не суждено было стать свидете¬ лем своего триумфа. Он скончался незадолго до полной капитуляции буров. А алмазное королевство продолжало расширяться. Вскоре бога¬ тейшие алмазные россыпи были открыты в Центральной Африке, в Конго. «Преступление в Конго» — так назвал одну из своих книг, опуб¬ ликованную в 1909 году, популярный английский писатель А. Конан- Дойль. Однако если вы раскроете эту книгу в надежде еще раз встре¬ титься с знаменитым сыщиком Шерлоком Холмсом — непревзойден¬ ным мастером раскрывать самые запутанные преступления, то очень скоро убедитесь в своей ошибке. Писателю не пришлось придумывать литературного героя для разоблачения реальных преступников. Леденящая душу картина описана в этом документальном произве¬ дении. Человеческому воображению трудно представить чудовищную жестокость колонизаторов. «Цивилизованные» варвары доходили до того, что отрубали кисти рук и ступни ног у порабощенного местно¬ го населения. За время господства колонизаторов численность населе¬ ния Конго уменьшилась в шесть раз.
55 Бесчеловечная эксплуатация коренного населения закабаленных стран — вот основа процветания существующего и поныне Алмазного синдиката. Этот крупный империалистический хищник перед второй мировой войной контролировал 95 процентов добычи и сбыта алмазов в капиталистических странах. Ну, а в наши дни? Что изменилось за сто с лишним лет, прошедщих с начала разработки африканских месторождений алмазов? Капиталисты не жалеют затрат на приобретение самого совершен¬ ного оборудования. Скоростные подъемники, автоматизированные кон¬ вейерные системы, электронные сортировщики, управляемые компью¬ тером, — все это можно встретить на современных алмазных приисках. Буржуазный журналист, которому недавно удалось побывать на действующих и ныне алмазных приисках в Кимберли, свидетельствует о том, что рабочих здесь содержат как в тюрьме. В течение всего срока договора они не имеют права и шага сделать из своих мрачных обще- житий-бараков. Один раз в неделю их могут навещать жены, но с ними они должны разговаривать только группами, на расстоянии в несколь¬ ко метров, под наблюдением охраны. Рабочие подвергаются унижаю¬ щим человеческое достоинство осмотрам и промыванию желудка. Для негров предусмотрены гораздо более жестокие наказания, чем для белых. Но заправилы Алмазного синдиката с тревогой смотрят на карту Африканского континента, на долю которого приходится примерно 98 процентов мировой добычи алмазов (без СССР). Один за другим его многострадальные народы сбрасывают иго империализма. Страны Африканского континента, ставшие на путь самостоятель¬ ного развития, создают собственную алмазную промышленность. Минуя сейфы алмазного синдиката, поступают на мировой рынок алмазы Ганы,освободившейся от колониального гнета; национализиро¬ ваны алмазные прииски в Гвинейской Республике. Обрела независи¬ мость богатая алмазами Ангола. «Если СССР освоит промышленную добычу алмазов в крае вечной мерзлоты, то не раньше, чем в XXI веке» — так комментировала зару¬ бежная пресса сообщение об открытии якутских кимберлитов. Для доказательства достоверности этого утверждения его авторы напоминали, с какими трудностями было связано начало разработки южноафриканских кимберлитовых трубок. А ведь там первые алмазы лежали чуть ли не под ногами в выжженных солнцем песках саванны.
56 ... В те дни, когда подобные пессимистические предсказания о судь¬ бе якутских алмазов появлялись на страницах периодических изда¬ ний капиталистических стран, на затерявшемся в снежной пустыне, словно остров Робинзона и Пятницы в безбрежном океане, клочке зем¬ ли царило необычное для этих мест оживление. Колонна автомашин, совершив многодневный и трудный пере¬ ход по уже начавшему оттаивать «зимнику», доставила сюда обору¬ дование обогатительной фабрики и строительные материалы для жилищ. — Где управление треста «Якуталмаз»? — спросил начальник колонны у одного из встречающих. Тот указал на ряды палаток, примостившихся на сбегающем к реке пологом склоне. ... Легкий ветерок слегка колышет брезентовые стенки палатки. Небольшой деревянный стол, сколоченный на скорую руку из слегка обструганных деревянных досок, несколько простых сосновых ска¬ меек. .. На маленькой железной печурке греется закопченный алюми¬ ниевый чайник... — Главное и основное сейчас у нас — строительство и еще раз строительство, — рассказывает управляющий трестом. — Сразу будем строить капитально, никаких времянок. Вот почему мы пока все на¬ ходимся в палатках. Он указывает на карту будущего города. Многоэтажные каменные дома, которые предстоит воздвигнуть на вечной мерзлоте... Дворец культуры, кинотеатр, современная гостиница... Целый квартал, отве¬ денный под медицинские учреждения... Зеленая зона, отделяющая жилой массив от промышленных участков... Сдав накладные на привезенные материалы, начальник колонны решил осмотреть территорию стройки. Кругом заснеженные просторы тайги. Только вглядевшись, можно рассмотреть узкую просеку, расколовшую девственный лес пополам и где-то вдали сливающуюся с тайгой. Несколько десятков людей снуют по просеке, расчищая от бревен будущую городскую улицу. Визг пил, грохот тракторов и бульдозеров ворвались в извечную тиши¬ ну этих мест. На стволе высокой лиственницы прибита деревянная дощечка с надписью: «Ленинградский проспект». Она указывает направление одной из центральных городских магистралей. Легко доедаться, что
57 здесь трудятся ленинградцы. Чуть пониже вторая табличка: «Москов¬ ский проспект». Эту просеку прорубили посланцы столицы нашей Родины. Ближе к реке, в широком логу вгрызаются в неподатливую почву буры. Кругом поднятая на-гора голубовато-зеленая порода: геологи бурят последние шурфы, готовясь сдать в эксплуатацию коренное ме¬ сторождение алмазов. В воздухе клубится облако кимберлитовой пыли. Трубка «Мир» начинает дымиться. На стройку прибывает все новое и новое пополнение. У палатки, занимаемой отделом кадров, собралась молодежь. Но можно встретить и людей пожилого возраста. Часто сюда приезжают целыми семьями. Каждые семь человек получают отдельную палатку. — Печку получите на складе. Кровати и постельные принадлеж¬ ности там же, — говорит комендант. Ежедневно почтальон приносит сюда десятки и сотни писем со всех концов Советского Союза. Адреса на конвертах написаны по-разному: «Якутия, начальнику алмазной стройки», «Поселок Мирный, Якут¬ ской АССР», «Якутия, начальнику алмазных месторождений». Но содержание каждого из писем можно выразить одной фразой: стрем¬ ление быть там, где твой труд принесет пользу Родине. С таким же патриотическим подъемом ехали советские люди на ударные стройки Комсомольска-на-Амуре и Магнитки, Днепрогэса, на целину. И вскоре на карте нашей Родины появилось новое название: город Мирный. Ночь пути, и колеса шасси воздушного лайнера серебристого красав¬ ца ИЛ-18 касаются бетонного поля мирненского аэродрома. Чтобы преодолеть примерно такой же путь, царскому стольнику П. П. Голо¬ вину — первому якутскому воеводе — понадобилось три года. Выехав из Москвы 6 августа 1638 года, он прибыл на реку Лену летом 1641 года. Такси за несколько минут доставит вас из аэропорта в городскую гостиницу. Машина плавно катит по бетонной мостовой. С обеих сторон тя¬ нутся четырехэтажные белокаменные дома. Это Ленинградский про-
58 Алмазные разработки в Якутии. спект, выросший на месте первой прорубленной просеки в необжитой тайге. — Помню время, — рассказывает водитель, — когда здесь была не¬ пролазная грязь. После того как главный инженер треста, пытаясь перейти улицу, оставил в жидком месиве свои сапоги, через мостовую был перекинут временный мост. Разворачивая путевой дневник, рука машинально выводит привыч¬ ную фразу: «Словно по волшебству в дремучей тайге возник город». И тут же тщательно вымарываю этот литературный штамп. Не волшебство, а повседневный труд, полный творческих исканий, умноженный на энтузиазм советских людей, заложен в фундамент го¬ рода алмазников. Конечно, человека, не знакомого с условиями Севера, не удивишь многоэтажными зданиями. В современных городах они растут бук¬ вально на глазах. Иное дело в крае вечной мерзлоты. Даже в столице Якутской АССР, в городе Якутске, до сравнительно недавнего времени многоэтажных зданий не строили. Якутск был приземистым городом. Объясняется
59 Раздробленной взрывом кимберлитовой породе предстоит совершить путешествие на обогатительную фабрику. это тем, что зимой, когда дома усиленно отапливаются, почва под ни¬ ми оттаивает и фундамент здания начинает оседать. Поэтому здания в Мирном устанавливаются на железобетонных столбах-сваях. Нижний конец каждой сваи упирается в слой вечной мерзлоты, и между поверхностью земли и основанием здания обра¬ зуется теплоизоляционная воздушная подушка. А по тонким сваям много тепла не может передаться. Сейчас в Мирном строятся здания не ниже четырех этажей. По¬ явились и северные «небоскребы»: в девять и больше этажей. По своей высоте они не могут соперничать разве только с телевизион¬ ной башней, словно упирающейся в небесный свод. Теперь голу¬ бые огоньки телевизоров зажглись почти во всех квартирах города в тайге. Невдалеке от города раскинулся карьер трубки «Мир». Здесь день и ночь шумят механизмы. Экскаваторы опускают свои ковши, и мощные бульдозеры подводят к ковшам кучи и глыбы раздробленной взрывом алмазоносной породы. Сутулые самосвалы, сорокатонные «БелАЗы», отвозят породу на обогатительные фабрики.
ЛЕГКИЕ ЧАСТИЦЫ 60 В отсадочном аппарате зерна алмазов и других тяжелых минералов отделя¬ ются от легких частиц. Наблюдая за процессом обогащения, уместно вспом¬ нить старую сказку о челове¬ ке, который купил корову. Ко¬ рову он сменил на овцу, овцу еще на что-то и тому подобное. В результате всех этих обме¬ нов, в его руках осталась... иголка. Процесс обогащения внеш¬ не напоминает действия тако¬ го незадачливого менялы. На обогатительных фабри¬ ках кимберлит сначала разма¬ лывают на специальных мель¬ ницах. Размолотый материал поступает в промывочные ма¬ шины, где смываются легкие частицы. Оставшийся матери¬ ал разделяется на несколько классов по величине частиц. Этот процесс осуществляется с помощью больших сит. Тяжелые частицы породы, перемешиваясь в ситах, созда¬ ют сильный шум и грохот. По¬ этому такие установки назы¬ ваются грохотами, а сам про¬ цесс получил название грохо¬ чения. Из грохотов материал по¬ ступает в отсадочные аппара¬ ты, где происходит дальней¬ шее обогащение. Отсадочный аппарат пред¬ ставляет собой большой конус, заполненный жидкостью плот¬ ностью от 2,8 до 3,1, то есть АЛМАЗОНОСНЫЕ ЧАСТИЦЫ ►►СЖАТЫЙ ВОЗДУХ
меньшей, чем плотность ал¬ маза. Для этого используют, например, суспензию тонко¬ го феррокремниевого порош¬ ка в воде. Кристаллы алмаза и другие тяжелые минералы опускаются на дно сосуда, а более легкие частицы, напри¬ мер песок, всплывают вверх, и их удаляют. Чтобы ускорить этот процесс, суспензию непре¬ рывно перемешивают. Объем получаемого в ре¬ зультате этих операций про¬ дукта, так называемого кон¬ центрата, значительно меньше объема исходного материала. Для извлечения алмазов из концентрата применяются раз¬ личные способы, в том числе жировой, электростатический, рентгенолюминесцентный, о котором уже рассказывалось, и другие. Наиболее распространен¬ ным и самым давним спосо¬ бом является жировой. Если верить старинным легендам, то он применялся еще во вре¬ мена глубокой древности. В одной из сказок «1001 ночи» повествуется о таинст¬ венной долине, дно которой сплошь усеяно алмазами. Не¬ приступные скалы, окружаю¬ щие долину, и кишащие ядо¬ витые змеи надежно охраняли сокровища. Но алчные, пред- 61 Схема установки для электростатического обогащения алмазов. Поступающие из пи¬ тающего бункера 1 зерна концентрата про¬ ходят между роликами 2, 3. Ролик 2 заря¬ жен положительно, а ролик 3 заземлен. Алмаз является прекрасным изолятором. Поэтому алмазные зерна не взаимодейст¬ вуют с электрическим полем, образующим¬ ся в пространстве между роликами, и па¬ дают в приемный лоток для алмазов 4. Зерна других минералов, заряжаясь в элек¬ трическом поле, притягиваются к положи¬ тельно заряженному ролику и, отклоняясь, попадают в приемный лоток для отхо¬ дов 5.
62 Схема автоматической установки для обогащения алмазов жировым способом. Концентрат подается на ленточный конвейер 1 из бункера 2. Алмазы прилипают к покрытой жиром ленте конвейера, а отходы сбрасываются с конвейера на транс¬ портер для отходов 3. Жир с прилипшими алмазами снимается с помощью ножа 4 и попадает в приемник 5, где алмазы освобождаются от жира. Обезжиренные алмазы поступают на транспортер 6. приимчивые купцы все же нашли способ овладения алмазами. Они бросали в долину большие куски мяса. Алмазы прилипали к мясу, а могучие орлы, гнездящиеся в окрестностях, уносили эти куски мяса в свои гнезда. Затем находчивые искатели сокровищ забирались в гнезда и извлекали оттуда драгоценные камни. На обогатительной фабрике жировой способ извлечения алмазов выглядит не так эффектно, как в старой сказке. Представьте себе вибрирующий наклонный стол, поверхность кото¬ рого покрыта слоем жира толщиной примерно в шесть миллиметров. Поток воды, содержащий концентрат, направляется на поверхность стола. Алмазы, содержащиеся в концентрате, прилипают к жиру,
63 а большинство зерен других минералов уносится водой. Жир соскабли¬ вают с поверхности стола и помещают в подогреваемые сосуды. Жир тает, освобождая налипшие на него алмазы. На современных обогатительных фабриках этот процесс автомати¬ зирован. Вместо вибрирующего стола используется наклонный ленточ¬ ный транспортер. Жир, с прилипшими алмазами, снимается с поверх¬ ности транспортера с помощью специального нагретого ножа, а све¬ жий жир подается автоматически. Это позволяет проводить процесс обогащения непрерывно. Чтобы окончательно очистить извлеченные из концентрата кри¬ сталлы алмаза от посторонних веществ, их кипятят в растворах хими¬ ческих реактивов, промывают и сушат. Заключительная операция — сортировка алмазов по чистоте (прозрачности), окраске и прочим свойствам, определяющим их стои¬ мость и применение. На сортировочном столе окончательно определяется судьба того или иного кристалла алмаза. Сиять ли ему всеми цветами радуги в причуд¬ ливом украшении, надеть ли ему рабочую спецовку и трудиться на промышленном предприятии, либо из-за обилия дефектов быть ему стертым в порошок, в буквальном смысле этого слова. Обогатительные фабрики карьера «Мир» перерабатывают породу, извлеченную из кимберлитовой трубки. А по реке Ирелях курсирует драга — плавучая обогатительная фабрика, добывающая со дна реки алмазоносный песок, чтобы извлечь из него драгоценные камни. В подернутом туманом воздухе еще издали различим серебристый, обтянутый алюминием, громадный корпус драги, покоящейся на ши¬ роких плечах понтонов, начиненный отсадочными машинами, грохо¬ тами и другим технологическим оборудованием. Объемистые ковши черпаковой цепи драги поднимают с глубины в несколько метров тем¬ но-серую алмазоносную массу и направляют ее словно в пасть гигант¬ ской рыбы. Капитан драги, молодой инженер, стоя у пульта управления, с увлечением рассказывает о том, что процесс обогащения будет скоро почти полностью автоматизирован. Слушая молодого капитана, как не вспомнить добрым словом «пахарь» — плот с лопатой, некогда бороздивший эту реку, «дедуш¬ ку» современной драги — одного из первопроходчиков алмазного потока.
64 ПЛАВУЧАЯ ДРАГА Вечером на улицах Мирного царит оживление. Куда спешат эти люди? Кто в кинотеатр «Якутск» на премьеру широкоформатного фильма, который в Москве еще не демонстрировался, а кто на сеанс одновременной шахматной игры, который дает здесь чемпион мира Анатолий Карпов. Якутяне издавна считаются прекрасными шахма¬ тистами, и на этот раз трое из мирнинцев сыграли вничью с чемпио¬ ном мира. Мирный — прежде всего город алмазников. Заметно ли это на его облике? В центре города, на площади Ленина, красочно оформленная доска Почета. На ней не первый год висит портрет одного из самых извест¬
6$ ных и уважаемых людей в городе, чемпиона бурения Салима Фархиах- матовича Фархиахматова. На конкурсе бурильщиков он занял первое место. Рядом портреты местных «миллионеров». Каждый из них с эки¬ пажем своего экскаватора отгрузил за год свыше одного миллиона кубометров породы. Таких миллионеров здесь уже насчитываются десятки. На доске Почета знатные бульдозеристы, водители самосва¬ лов, геологоразведчики, научные сотрудники института «Якутниипро- алмаз»... Да, здесь идет счет на тысячи и миллионы. Тысячи и десятки тысяч метров пробуренных скважин, миллионы кубометров поднятой по¬ роды. .. Салим Фархиахматович Фархиахматов — знатный бурильщик, один из ветеранов нового города, приехал сюда со своей семьей, еще в 1959 году из Башкирии. — Что представлял собой старый буровой станок: лебедка, мачта да подвешенная на тросе ударная штанга с долотом — вот и вся тех¬ ника, — вспоминает Салим, — и никакой кабины. Вот и крутишься на стальном пятачке между рычагами лебедки и тормоза. Чуть вете¬ рок, так мороз до костей пробирает. Всю смену находишься в напря¬ женном внимании: чуть зазеваешься — и, считай, пропала скважина, а вместе с ней дорогой снаряд. Часто думаю: почему не сбежал от та¬ кой адовой работы? Сам себе отвечаю: выручила товарищеская спайка. Кое-кто испугался трудностей, но основной костяк остался. В 1964 году, — продолжает он рассказ, — пришли новые бурильные станки, прототип этих, на которых мы сейчас работаем. Смотрю, всё на электричестве, гидравлике да пневматике. Мы такой техники в гла¬ за не видели. А как управлять ею? С утра приходим на полигон и смотрим, как наш механик (он только-только окончил институт, с Украины приехал) над схемами колдует. И что вы думаете, до всего докопался парень. Сначала сам несколько дней работал на станке, испытывая его на всех режимах. Для нас, бурильщиков, на карье¬ ре были организованы технические курсы. И как видите, справля¬ емся. .. Салим Фархиахматов бурит за год свыше 60 тысяч погонных мет¬ ров взрывных скважин. Его трудовой подвиг отмечен высокими пра¬ вительственными наградами: орденами Ленина и Трудового Красного Знамени. За бригадой Салима следуют их друзья-соперники — комсо¬ мольско-молодежные бригады. 5 Царь камней
66 В алмазном краю, как и на других стройках нашей страны, рабо¬ тают русские и якуты, украинцы и армяне, белорусы и казахи... Литературному объединению «Кимберлит» в Мирном может, по¬ жалуй, позавидовать другой, более крупный по численности населения город. Участники этого объединения желанные гости в клубах и крас¬ ных уголках. Вот одно из стихотворений поэтессы М. Софианиди из Мирного. ТРУБКА «МИР» Тишина взорвана, Пыль — столбом, Бьется земля О землю лбом. Рвется земля На сто частей — Воздух рвется Вместе с ней Ухают взрывы, Все гремит. Гарью и дымом Карьер залит. .. .«Вновь тишина», — доносит эфир. Мирно клубится трубка «Мир». У самого Полярного круга находится другое месторожде¬ ние алмазов — трубка «Удач¬ ная». А рядом с ней растет новый город. БУРОВАЯ УСТАНОВКА
67 Первая очередь города — комплекс из восьми пятиэтажных жилых домов, рассчитанных на пять тысяч жителей. Жители комплекса, не выходя наружу, могут по теплым переходам-галереям попасть в об¬ щественный центр. В этом центре находятся: зал для торжественных собраний, клуб на 400 мест со сценой, спортивный зал, плавательный бассейн. Здесь же расположены продовольственный и промтоварный магазины. Пройдя через общественный центр, дети попадают в здание школы. В комплексе имеются также детские сады и ясли, медицинские учреждения. Сто километров езды на автобусе из Мирного по укатанной доро¬ ге, петляющей среди щетинистых сопок, и вы попадаете в посе¬ лок Чернышевский, названный так по имени «вилюйского узника», великого русского революционного демократа, мыслителя и уче¬ ного Н. Г. Чернышевского, некогда томившегося в этих местах в ссылке. Теперь здесь царство электрических огней. На великой якут¬ ской реке за невиданно короткий срок построена первая гидроэлектро¬ станция на вечной мерзлоте, Вилюйская ГЭС. В огромном, высотой с девятиэтажный дом, машинном зале ГЭС вы не увидите обслуживающего персонала. Пуск и остановка каждого агрегата осуществляется командными импульсами с пульта управле¬ ния, а режим работы этих больших машин поддерживается автомати¬ чески. Также автоматизировано вспомогательное оборудование: компрессоры, масляные и водяные насосы. ... Когда на мировом рынке появились первые якутские алмазы, один из заправил Алмазного синдиката, Чарльз Тулливер, заявил на пресс-конференции в Претории, столице. Южно-Африканской Респуб¬ лики, примерно следующее: — От Иркутска до Мирного полторы тысячи километров дикой тайги и болот. Может быть, что-то удастся там построить—я не знаю? чему равйы физические возможности человека, умноженные на рус¬ ский фанатизм. Но если оттуда людей н& изгонит годод продоволь¬ ственный, то голод энергетический остановит обогатительные фабрики. Как инженер я привык иметь дело с фактами: откуда русские возьмут электрическую энергию в глухой тайге? 5*
68 В это же время в «глухой тайге», в бассейне реки Вилюй, выше зна¬ менитого порога Улахан-хан («Большая беда») закладывался фунда¬ мент будущей Главной электростанции алмазного края. Советским энергетикам — творцам днепровских, волжских, сибир¬ ских электростанций — предстояло решить задачу, равной по слож¬ ности которой не было в отечественной и зарубежной практике. Надо было построить электростанцию в крае вечной мерзлоты, же¬ стоких морозов, среди диабазовых скал—породы, которая по твердости уступает только алмазу. Трезвый инженерный расчет дополнился трудовым энтузиазмом и смекалкой строителей. 7 октября 1967 года дал промышленный ток городам и поселкам алмазного края первый агрегат Вилюйской ГЭС. А в сентябре 1970 года Государственная комиссия подписала акт о приемке в эксплуатацию первой очереди Вилюйской ГЭС. Главная электростанция алмазного края питает энергией не только алмазную промышленность, но и многие развивающиеся вместе с ней отрасли народного хозяйства Севера. В этих местах раньше не было крупных совхозов и колхозов. С ростом населения алмазного края стало развиваться и сельское хозяйство. Оказалось, что здесь можно выращивать почти все те же сельскохозяйственные культуры, что и в средней полосе и именно бла¬ годаря. .. вечной мерзлоте. Лето в Якутии засушливое. Но слой вечной мерзлоты не дает уйти в землю накопившейся за зиму влаге. А влага — эликсир жизни для растений. Картофель, лук, огурцы, морковь и другие овощи здесь уже возде¬ лывают. — Мечтаем о том, чтобы выращивать апельсины и бананы, — полу¬ шутя говорят местные садоводы-энтузиасты. Страна, где издавна основными занятиями жителей были охота и животноводство, уверенно встала на путь индустриального развития. Увеличивается добыча каменного угля, олова, слюды и других ископаемых, которыми богата якутская земля. Введено в эксплуата¬ цию крупное месторождение газа. Входят в строй новые предприятия по производству строительных материалов... Царь камней в фантастически короткий срок чудесным образом преобразил этот край вечной мерзлоты, вдохнул в него новую жизнь.
69 Лето в Якутии короткое, но жаркое. В выходной день на пляжах, расположенных на живописных берегах реки Ботуобия, любимом месте отдыха мирнинцев, очень оживленно, как на черноморском курорте. Люди стараются впитать в себя каждый луч солнца корот¬ кого полярного лета. Своеобразна и по-своему прекрасна северная природа. Хорош таежный лиственный лес летом, в особенности весной, своей нежной хвоей кристально чистого светло-зеленого цвета и осенью, когда хвоя приобретает золотистый лимонно-оранжевый оттенок. Величаво текут голубые реки между крутых берегов, обрамленных нежной зеленью лиственниц. Багровым зрачком глядит в зеркало темно-синих омутов заходящее солнце. А какое здесь приволье для охотников и рыболовов. В лесах обилие пернатых — рябчиков, тетеревов, куропаток... Весной уток на водоемах тьма-тьмущая, а зайцев хоть руками лови. В реках водятся таймени выше человеческого роста, громадные чиры, сиги, а более мелкая рыба тут и не в счет. И разве можно назвать другое явление природы, сопоставимое по своей неописуемой красоте с северным сиянием. Все это надо увидеть собственными глазами, чтобы понять, почему люди, прибывшие сюда из различных уголков нашей необъятной Ро¬ дины, оказались влюбленными в северную природу и остаются здесь на всю жизнь.
СИЗИФОВ ТРУД О создании искусственных алмазов люди мечтали давно. Еще средневековые алхимики пытались делать алмазы, не зная ничего о природе их, И позже немало шарлатанов убеждали легковерных людей в том, что овладели секретом изготовления алма¬ зов. Вспомните известного в XVIII веке авантюриста Сен Жермена, упомянутого в повести А. С. Пушкина «Пиковая дама», в связи с «тайной трех карт». Сен Жермен был не только картежником. Он славился «искусством» получать крупные алмазы из мелких путем сплавления. Нетрудно догадаться, что ловкий мошенник выдавал простые стекла за алмазы. После того как в конце XVIII века было установлено, что алмаз состоит из атомов углерода, созданием искусственных алмазов за¬ нялись серьезные исследователи. По-видимому, первым ученым, получившим в 1823 году при сжи¬ гании угля кристаллы, похожие на алмаз, был видный русский об¬ щественный деятель, основатель Харьковского университета В. Н. Ка- разин. По всей вероятности, он получил вещество, относящееся к груп¬ пе углеводородов, то есть соединений углерода с водородом. Это твер¬ дые и тугоплавкие вещества. По утверждению великого русского химика Д. И. Менделеева, свойства этих веществ близки к свойствам алмаза. Через несколько лет эксперимент русского ученого повторили французские исследователи Каньяр Латур и Ганналь. Полученные ими кристаллы также не были алмазами, а лишь чуть походили на них. Идея алмазотворения захватила многих ученых, в том числе и известного химика, члена Парижской Академии наук Анри Муассана. Академик был подготовлен к решению этой проблемы значитель¬ но лучше своих предшественников. В то время в Южной Африке уже были открыты коренные место¬ рождения алмазов — кимберлитовые трубки. Для создания искус-
72 ственных алмазов, рассуждал химик, требуются условия, подобные тем, при которых формировались природные алмазы, то есть высокая температура и большое давление. Муассан сконструировал мощный источник длительного и сильного нагрева — электрическую дуговую печь. Чтобы получить высокое давление, Муассан нагревал расплав железа до температуры 2000° С, насытив его углеродом. Получен¬ ную таким образом массу углеродистого железа он вылил в лохань с ледяной водой. На поверхности массы, быстро охлажденной снаружи, образовалась твердая оболочка— «корка», с колоссальной силой да¬ вившая на ее внутреннюю часть. В результате давление внутри массы резко возросло. Большое давление и высокая температура создали условия, при которых углерод должен был выкристаллизироваться в виде алмаза. Так рассуждал ученый. Растворив в кислотах закристаллизировав- шийся сплав (этот процесс продолжался несколько месяцев), Муассан обнаружил небольшое количество мелких крупинок, не поддававших¬ ся действию кислот. Размер самой большой из них был 0,7 миллиметра. Этими крупинками можно было царапать рубин и даже корунд. Кру¬ пинки почти полностью сгорали в кислороде. Приняв крупинки за алмазы, Муассан не замедлил оповестить уче¬ ные круги в 1893 году о своем открытии. Вскоре сенсационное сооб¬ щение французского академика обошло весь мир. В том же 1893 году, совершенно независимо от Муассана, профес¬ сор минералогии Петербургской медицинской академии Константин Дмитриевич Хрущев получил путем кристаллизации углерода в рас¬ плавленном серебре мелкие кристаллики, по своей твердости и другим свойствам не уступающие «алмазам» Муассана. Впрочем, позднее было установлено, что Муассан и Хрущев по¬ лучили не чистые алмазы, а соединения углерода с металлом — кар¬ биды. Одним из первых ученых, усомнившихся в открытии Муассана, был видный русский минералог Петр Николаевич Чирвинский. Свои доводы и обоснования он изложил в написанной им в 1907 году брошюре «Трактат по минеральной химии Муассана с минералоги¬ ческой точки зрения». Редакция журнала «Бюллетень Французского химического общества» отказалась опубликовать основные положения брошюры, объясняя тем, что это будет неприятно президенту обще¬
73 ства Муассану. Аналогичный ответ был получен из редакции нью-. Йоркского научного журнала. Сотрудник Муассана — Гофман многократно повторяет экспери¬ мент своего патрона. Полученные кристаллы он тщательно исследует и выясняет, что показатель преломления света у полученных кристал¬ лов иной, чем у алмаза. Более того, этот показатель оказался равным показателю преломления карбида кремния. Пятьдесят раз повторил опыты Муассана немецкий инженер Леон Франк. Но... алмазов так и не получил. «А не поискать ли алмазы в обычной стали, изготовленной на металлургических заводах?» — думает Франк. Действительно, в доменных печах всегда имеется избыток углерода, а окисление полученного чугуна может происходить при различных условиях, в том числе и при таких, которые необходимы для кристал¬ лизации алмаза. Франк растворяет в кислотах кусок стали, отлитый на одном из люксембургских заводов, и получает разной величины «алма¬ зы». Это сенсационное сообщение он публикует в немецком журнале «Сталь и железо». Металлурги устремляются к домнам в поисках драгоценного камня. Сообщения о счастливых находках в металлургических печах печа¬ таются одно за другим. В 1909 году Иогансон скупает большое количество «металлурги¬ ческих алмазов» и тщательно их проверяет. Кристаллы оказываются обыкновенным корундом. Вспомнили и о предшественнике Муассана, английском ученом Геннее, занимавшемся алмазотворением еще в 1880 году. Он брал смесь, состоящую из 90 процентов легких углеводородов и 10 про¬ центов костяного масла. Туда добавляли 4 грамма лития, и вся эта масса помещалась в толстостенную стальную трубу, конец которой заваривался кузнечным способом. Затем трубу помещали в печь, где она нагревалась до темно-красного каления в течение 14 часов. Из 34 труб это тяжелое испытание выдержали только четыре. Остальные взорвались. При вскрытии уцелевших труб в трех из них были обнаружены мелкие кристаллики, высокожаростойкие, очень плотные и твердые, которые долгое время хранились в Британском музее под названием «искусственных алмазов Геннея». Видный английский инженер и предприниматель Чарлз Алдже¬
74 рнон Парсонс — изобретатель многоступенчатой паровой реактивной турбины — пытался воспроизвести опыты своего соотечественника. Крупный заводчик не жалел средств. Но, увы, алмазов он не обна¬ ружил. Неудачи не обескуражили экспериментатора. Он предпринимает еще одну отчаянную попытку. В исходное вещество, помещенное в ствол ружья, он стрелял со стороны дула пулей. Давление и темпе¬ ратура при этом резко возрастали. Но и этот выстрел оказался хо¬ лостым: алмазов не получилось. Видный ученый — английский физик и химик, член Лондонского королевского общества Уильям Крукс пытался получить алмазы, взрывая углеродистую смесь в стальной бомбе. Полагают, что темпе¬ ратура при этом достигла 5000 градусов Цельсия, а давление 10 ООО ат¬ мосфер. Патентные ведомства разных стран не успевали рассматривать за¬ явки на способы изготовления алмазов. Так германская фирма «ИГ Фарбен» запатентовала в начале три¬ дцатых годов нынешнего века изобретение некого Карабачека. Приведенный в патенте рецепт изготовления алмазов был достаточ¬ но прост: «Взять 60—90% опилок, 5—25% доменного шлака, 5—15% аморф¬ ного углерода или графита. Добавить твердую углекислоту и сжижен¬ ную окись углерода. Все это положить в автоклав, сдавить до 5000 ат¬ мосфер, нагреть до 900—1100° С. Еще раз повысить давление — до 15 000 атмосфер. Подождать полминуты. Постепенно снизить давление и температуру до комнатной». Для получения крупных алмазов, по утверждению изобретателя, этот процесс необходимо повторить несколько раз. Но увы! Ни в то время, ни много лет спустя никому не довелось увидеть искусственные алмазы фирмы «ИГ Фарбен». В «игру», целью которой являлось получение искусственных алма¬ зов, включались все новые партнеры. Но несмотря на все ухищре¬ ния, к которым они прибегали, скопировать царя камней никому не удавалось. К числу подобных неудачников можно отнести и автора книги. Я учился в университете одного из южных городов. Мой однокурсник — высокий, слегка сутулый юноша, известный
75 среди студентов под именем «Веселого стекольщика», отнюдь не бли¬ стал в учебе, зато отличался изрядной предприимчивостью. Достав где-то нехитрый инструмент бродячих стекольщиков для резки стекла — небольшой заостренный кристалл алмаза, вправлен¬ ный в рукоятку, он в свободное от занятий время, а порой используя и лекционные часы (сейчас, за давностью, я могу со спокойной со¬ вестью открыть этот секрет), вставлял в домах оконные стекла, чтобы заработать какие-то деньги. Но однажды его алмаз пропал. Рассказывая об этом происшествии с присущим ему юмором, он заявил: — Новый алмаз сделаю сам. Разумеется, мы, его товарищи, приняли это за очередную шутку. Через некоторое время Веселый стекольщик вполне серьезно предложил нам принять вместе с ним участие в изготовлении алмазов. Мы подняли его на смех. Но он сумел увлечь нас этой идеей. В самом деле, аппаратура, применяемая в то время для «изготовле¬ ния» алмазов, была доступна почти каждому... Железные трубы при известной предприимчивости можно было достать. А собрать ду¬ говую электрическую печь для студентов, прошедших физический практикум, тоже было нетрудно. Но где найти помещение для «лаборатории»? Отец одного из студентов предложил нам в прибрежном районе «дачу» — на скорую руку сколоченный домик из кусков железа, досок, разобранных ящи¬ ков и прочего подсобного материала, который он любезно предоставил в наше распоряжение до начала летнего сезона. Сначала мы решили повторить опыт Муассана. В то время все были уверены, что французскому академику действи¬ тельно удалось получить искусственные алмазы. И вот в огнестойком тигле, установленном в печи, кипит расплав¬ ленный чугун, туда опущен стерженек углерода, полученный путем сухой перегонки сахара— «сахарный уголь». Посередине комнаты на табурете стоит лохань с «ледяной» водой из ближайшего родника. Схватив щипцами тигель, Веселый стекольщик вылил расплавлен¬ ную массу в лохань с водой. Раздался удар, гейзером взвился фонтан воды, из окон вылетели все стекла, и на наших глазах хлипкое дачное сооружение рассыпа¬ лось, словно карточный домик. Легко представить себе состояние хозяина дачи, который, прибыв
76 сюда на подводе вместе с домочадцами и домашним скарбом в пред¬ вкушении блаженного летнего отдыха, застал лишь груду еще тлею¬ щих головешек. На этом окончилась наша попытка изготовить искусственные алма¬ зы. Веселого стекольщика увлекла другая идея, и наш «творческий коллектив» распался. Прошло несколько лет. Окончив университет, я работал в Москве в одной из заводских лабораторий. О своем юношеском увлечении алмазотворением я постепенно стал забывать, но все-таки продолжал следить за информацией, которая появлялась в научно-технических журналах. Однажды, раскрыв пахнувший свежей типографской краской сен¬ тябрьский выпуск за 1939 год журнала «Успехи химии», я натолкнулся на статью «Об искусственных алмазах». Сколько статей с подобными названиями мне довелось ранее прочитать! Под заголовком стояла неизвестная еще тогда широкому кругу фамилия: О. И. Лейпунский. Я внимательно прочел статью от начала до конца. Вряд ли тогда кто-либо мог предположить, что появление этой статьи знаменует по¬ воротный момент в решении проблемы получения искусственных алмазов. Позже мне довелось познакомиться с ее автором. Овсею Ильичу Лейпунскому в то время было тридцать лет, но вы¬ глядел он гораздо моложе. Я узнал, что он является выпускником Ле¬ нинградского политехнического института. Окончив физико-механиче- ский факультет, он поступил на работу в Институт химической физики Академии наук СССР. Большинство предшественников молодого ученого подвергали углеродистые соединения действию высоких температур и высоких давлений, глубоко не задумываясь над тем, для чего это нужно. Они не вникали в физический смысл процесса. Первые шаги О. И. Лейпун¬ ский сделал тоже по этому же пути. Но убедился в бесплодности таких попыток. Тогда ученый решил вычислить алмаз, то есть определить: какие давление и температура, а также другие условия необходимы для того, чтобы превратить графит в алмаз. Алмаз и графит, принцесса и золушка, — два обличил одного и того же элемента углерода.
После того как во втором десятиле¬ тии нынешнего века с помощью рентге¬ новских лучей можно было «увидеть» атомные структуры алмаза и графита, стало ясно, что графит является наибо¬ лее перспективным сырьем для изготов¬ ления алмазов. Оказалось, что при длительном нагре¬ вании алмаза, без доступа кислорода, до температуры примерно 2 000К* осу¬ ществляется полная перестройка его атомов и алмаз превращается в графит. Однако обратный путь графит — алмаз, то есть превращение «золушки» в «прин¬ цессу», оказался гораздо более трудным. Природные процессы идут в направ¬ лении от более упорядоченного состоя¬ ния к менее упорядоченному. Это можно пояснить таким простым примером. Представьте сосуд, заполненный на¬ половину синим, наполовину белым пес¬ ком, как это показано на рис. «а». Возь¬ мите палочку и перемешайте содержи¬ мое сосуда, вращая палочку по часовой стрелке. Получится смесь голубоватого цвета. Первоначальный порядок с рез¬ кой границей между синим и белым песком при этом нарушится. Крупинки песка расположатся беспорядочно, и нельзя будет определить, где синий, а где белый песок (рис.«б»). * К — кельвин (старое обозначение °К) — единица температуры в Международной системе единиц. По размеру К равен одному градусу Цельсия. Соотношение между температурой, выраженной в градусах Цельсия, и температу¬ рой по шкале Кельвина следующее: ТК =Ь°С + 273,15 К. Опыты с белым и синим порошком.
78 А теперь попробуйте восстановить порядок, вращая палочку против часовой стрелки. Сколько бы вы ни перемешивали песок, первоначаль¬ ный порядок восстановить не удастся (рис.«в»). А вот и другой пример, на этот раз из атомно-молекулярного мира. Если бросить в стакан с водой кусок сахара, то сахар через не¬ которое время растворится в воде, иными словами — его молекулы распределятся по всему объему стакана. Однако вы можете ждать сколь угодно долго, но раствор сам по себе не разделится на са¬ хар и воду. Атомы в кристалле графита находятся в менее упорядоченном состоянии, чем в кристалле алмаза. Но почему же тогда бриллианты сами по себе не превращаются в графит? Каждый атом решетки кристалла окружен некоторым энергети¬ ческим барьером. Чтобы преодолеть этот барьер, то есть переместиться с одного места на другое, атом должен обладать достаточно высокой кинетической энергией. Из физики известно, что кинетическая энергия атома увеличивается с повышением температуры. Значит, атомы углерода в решетке алмаза могут перемещаться с места на место только при достаточно высокой температуре. При комнатной температуре атомы углерода такой подвижностью не обладают: они находятся, как говорят физики, в замороженном со¬ стоянии. Однако стоило разморозить атомы углерода в кристалле алмаза (для этого, как уже рассказывалось, понадобилась температура порядка 2000 К), как он превратился в графит. Что же получится, если разморозить атомы углерода графита? При сжигании одного грамма алмаза выделяется больше тепла, чем при сжигании одного грамма графита. Следовательно, на созда¬ ние одного грамма графита природа расходует меньше энергии, чем на создание одного грамма алмаза. Атомы углерода алмаза и атомы углерода графита находятся, как говорят физики, на различных энергетических уровнях. В этом смыс¬ ле если представить себе некую гору, то атомы углерода алмаза на¬ ходятся на вершине этой горы, а атомы углерода графита у ее под¬ ножия. Камень, находящийся на склоне горы, легко скатывается вниз. Но
79 вверх без посторонней помощи ему никогда не подняться: в природе все процессы сами по себе идут в сторону уменьшения энергии, а чем выше поднято тело, тем большей потенциальной энергией оно обладает. Древнегреческий миф повествует о царе Коринфа — Сизифе, приго¬ воренном за обман богов к тяжелейшему наказанию. Он должен был вкатывать на гору камень, который, достигая вершины, скатывал¬ ся вниз. Отсюда выражение «сизифов труд» — тяжелая бесплодная работа. Так, может быть, попытки перевести атомы углерода из положения «графит» в положение «алмаз» и есть сизифов труд? Представьте себе пологую площадку, находящуюся на вершине горы. Если бы герою древнегреческого мифа удалось докатить камень до этой площадки, то камень мог бы находиться на ней в устой¬ чивом состоянии сколь угодно продолжительное время и скорбный труд узника богов не пропал бы даром. Размороженные атомы углерода и располагаются на склонах горы. Естественно, они стремятся «скатиться» к подножию горы в область устойчивого состояния графита. Для того чтобы поднять размороженные атомы углерода на «пло¬ щадку, расположенную на вершине горы», то есть в область устойчиво¬ го состояния алмаза, надо затратить определенную работу. Практи¬ чески это можно осуществить, подвергнув графит действию достаточно большого внешнего давления. Все это было известно в общих чертах еще до О. И. Лейпунского. Его выдающееся достижение заключается в том, что он придал этим рассуждениям числовую форму: построил так называемую фазовую диаграмму углерода. Такая диаграмма представляет собой график, по оси абсцисс кото¬ рого отложены числовые величины давлений, а по оси ординат — тем¬ ператур. Кривая на графике представляет границу между областью устойчивости графита и областью устойчивости алмаза. Как пользоваться таким графиком? Прежде всего надо уяснить, что переход границы разрешен не везде, а только начиная с темпера¬ туры, при которой атомы углерода могут переходить с места на место. Температура известна. Она равна 2000К. Отложив эту точку на графи¬ ке, мы сразу находим требуемое давление 60 ООО атмосфер. Эти величи¬ ны О. И. Лейпунский и назвал минимальными для осуществления
Эта диаграмма является путеводителем в чудесную страну искусственных алмазов. синтеза алмаза. Разумеется, не возбраняется переходить границу при более высоких давлениях и температурах. О. И. Лейпунский установил, что подвижность атомов углерода можно обеспечить не только нагреванием графита, но и растворив его в какой-либо жидкой среде (расплавленном железе, никеле, минера¬ лах), так как в жидкости атомы обладают большей подвижностью, чем в твердом теле. «С принципиальной точки зрения, в железе можно выкристаллизо¬ вать алмазы... при температуре 1500 — 1700°К, для чего потребуется давление порядка 45 000 — 50 000 атмосфер», — писал О. И. Лей¬ пунский в своей статье. После опубликования работы О. И. Лейпунского стали ясными при¬ чины неудач всех предшествующих попыток получить искусственные алмазы. Температуру в 2000 К и большую получал каждый эксперимента¬ ДАВАЕНИЕ В АТМОСФЕРАХ ТЕМПЕРАТУРА К
81 тор. А давление.., Давление они использовали в несколько, а по¬ рой в десятки раз меньшее. Вот почему никому из них не удавалось до¬ стигнуть вершины «горы». Это был действительно сизифов труд! Существующая в то время аппаратура не позволяла получать дав¬ ление, необходимое для синтеза алмазов.
РУКОТВОРНЫЙ АЛМАЗ Когда «отец богов и людей» Зевс разгневался на титана Ат¬ ланта, он заставил его дерйсать на своих плечах небесный свод. Тяжела ли эта ноша? Если принять за «небесный свод» окружающую нас ат¬ мосферу, то легко сообразить, что на плечи титана действо¬ вало давление примерно в один килограмм на квадратный сантиметр или в одну атмосферу. Словом, великий Зевс явно просчитался. Ведь такую нагрузку легко выдерживает любой. А вот для того, чтобы получить искусственные алмазы, требуется давление, по крайней мере, в пятьдесят тысяч раз большее атмосферного. Наиболее простой установкой для создания высокого давления, известной с незапамятных времен, является цилиндр с поршнем. Внешнее усилие, создаваемое человеческой рукой или мощным гид¬ равлическим прессом, передается через поршень на сжимаемую сре¬ ду: жидкость, газ или пластичное твердое тело. При этом возникает давление, равное отношению действующей силы к площади поршня (разумеется, если пренебречь силой трения). Теоретически с помощью системы цилиндр — поршень можно раз¬ вить сколь угодно большое давление. Во время работы на внутренней поверхности цилиндра возни¬ кают растягивающие усилия, или, выражаясь инженерным языком, растягивающие напряжения, стремящиеся, по мере повышения давле¬ ния, разорвать цилиндр. Чтобы цилиндр сделать более прочным, в современной технике используют способ компенсации растягивающих напряжений внутри цилиндра, создавая сжимающее напряжение на его внешней поверх¬ ности. С помощью различных усовершенствований и использования са¬ мых прочных из существующих материалов удалось создать в системе цилиндр — поршень давление 40 тысяч атмосфер. Согласно теорети- 6*
84 ческим расчетам, такого давления недостаточно для синтеза алмазов. Кроме того, при больших температурах система цилиндр — поршень вовсе отказывает в работе. Для того чтобы перейти к более высоким давлениям, да еще в со¬ четании с большими температурами, требовалось найти принципиаль¬ но новое техническое решение. И оно было найдено! Существенный порок системы цилиндр — поршень заключается в том, что ее основные элементы как бы тянут в разные стороны. А если заставить все элементы действовать в одну сторону, то есть работать на сжатие, осуществляя тем самым взаимную поддержку? Одной из установок, основанных на этом принципе, является каме¬ ра типа «белт». В ней «взаимную поддержку» осуществляют два кони¬ ческих поршня, приводимые в действие мощными гидравлическими цилиндрами и перемещающиеся навстречу друг другу в кольцеобраз- ГИДРАВАИЧЁСКИЙ ЦИЛИНДР ПОЯС — АМПУЛА С ГРАФИТОМ И МЕТАЛЛОМ ПЛАСТИЧНЫЙ МАТЕРИАЛ Схема установки типа «белт». Конические поршни, приводимые в действие мощ¬ ными гидравлическими цилиндрами, с колоссальной силой сжимают пластичный материал, зажатый сверхпрочным поясом, словно кольцами гигантского питона.
85 ной матрице, сжимая пластичный материал. Эта матрица состоит из насаженных одно на другое с большим натяжением колец, как бы образующих туго натянутый пояс («белт» по-английски—«пояс»). Просто решена здесь проблема уплотнения: пластичный материал, заполняя зазоры между поршнями и матрицей, осуществляет герме¬ тизацию камеры высокого давления. Установка белт рассчитана на давление до 200 ООО атмосфер. Давление на дне океана в самом глубоком месте составляет 1500 ат¬ мосфер, а в недрах земли примерно в 550 километрах от ее поверх¬ ности — около 200 000 атмосфер. Так был преодолен последний перевал на пути к искусственному алмазу — давление. «Вычисленный» советским ученым О.И.Лейпунским искусствен¬ ный алмаз должен был непременно появиться — такова неумолимая логика технического прогресса. В марте 1955 года американская фирма «Дженерал электрик» сооб¬ щила, что ею получены искусственные алмазы. Тщательные рентгенографические исследования подтвердили, что невзрачные на вид темные кристаллики необычайной твердости дейст¬ вительно были алмазами. Но еще до этого, в феврале 1953 года, синтез алмазов был осу¬ ществлен в шведском городе Упсала. Шведы решили хранить в тайне свое открытие. Однако американцы смогли не только повторить откры¬ тие шведов. Они создали такие конструкции и технологию, которые дали им возможность обогнать скандинавов. В Швеции еще проводили лабораторные опыты, а фирма «Джене¬ рал электрик» уже в октябре 1957 года рекламировала изготовлен¬ ные ею мелкие порошки искусственных алмазов. Когда в печати появились сведения о технологии изготовления первых искусственных алмазов, то оказалось, что фирма «Дженерал электрик» использовала при синтезе давление и температуру, вычислен¬ ные О. И. Лейпунским. Более того, в соответствии с рекомендацией советского ученого, приведенной в его статье, исходный материал син¬ теза содержал в качестве растворителя металл (хром, никель, литий или другой). Первые советские искусственные алмазы были получены вскоре
86 после открытия коренных месторождений природных алмазов в Якутии, Кое-кто из читателей может задать вопрос: зачем нам искусствен¬ ные алмазы, если у нас есть природные алмазы? Однако так могут рассуждать только весьма недальновидные люди. Ведь запасы алма¬ зов в природе не безграничны. До Великой Октябрьской революции в России не было ни одной лаборатории, занимающейся изучением природы высокого давления. Л за рубежом такие исследования начали проводить чуть ли не в XVIII веке. И в том, что в Советском Союзе был освоен промышлен¬ ный выпуск синтетических алмазов почти одновременно с Америкой, немалая заслуга большой группы ученых и инженеров во главе со старейшиной советского алмазотворения академиком Леонидом Федо¬ ровичем Верещагиным. Чтобы освоить производство синтетических алмазов, надо было разработать уникальную аппаратуру для создания высоких давлений и больших температур. Нужны были новые приборы для измерения температуры и давления внутри камеры высокого давления (темпера¬ тура там достигает двух-трех тысяч градусов Цельсия, а давление ста тысяч атмосфер!) и передачи этой информации оператору. Предстояло решить и ряд других задач. Творческий коллектив советских ученых и инженеров не только создал отечественные синтетические алмазы, но и разработал техно¬ логию, которая дала возможность быстро перейти к освоению промыш¬ ленного производства синтетических алмазов. Первая опытно-промышленная партия отечественных искусствен¬ ных алмазов была изготовлена в подарок XXII съезду Коммунисти¬ ческой партии Советского Союза. А вскоре посетители павильона Академии наук СССР на ВДНХ могли увидеть установку, на которой впервые в СССР был осуществлен синтез алмазов. Эта установка состоит из шести симметрично расположенных кони¬ ческих поршней, между конечными гранями которых образуется не¬ большая кубическая камера, куда закладывается кубик из пластично¬ го материала. Размеры этого кубика несколько больше размеров ка¬ меры. В качестве пластичного материала используется глинистое вещество, похожее на тальк — пирофиллит. В массе пирофиллита вы¬ сверливается отверстие, куда закладывается небольшой контейнер,
ПУАНСОНЫ Схема установки, в которой впервые в СССР был осуществлен синтез алмазов. похожий на слоистый пирог с чередующимися слоями графита и металла-растворителя. С помощью мощных гидравлических цилинд¬ ров поршни сдвигаются в одну точку, сжимая кубик. При этом пиро¬ филлит, частично вытекая в зазоры между поршнями, герметизирует камеру. Для создания внутри камеры высокого давления, необходимой тем¬ пературы через два противоположных поршня, между которыми на¬ ходится контейнер с массой, подвергаемой синтезу, пропускается электрический ток. Так как пирофиллит очень плохой проводник и тепла и электричества, контейнер сравнительно быстро нагревается до температуры 2000° С. Между тем поршни продолжают с чудовищной силой сжимать кубик. ПЛАСТИЧНЫЙ КОНТЕЙНЕР АМПУЛА С ГРАФИТОМ И МЕТАЛЛОМ
88 Но вот стрелки приборов замерли на красных отметках. Заданные давление и температура достигнуты. .. Проходят десятки секунд, и в спекшейся массе рождаются кристаллики твердейшего в мире ми¬ нерала. Чудесное превращение свершилось. Теперь важно, чтобы «прин¬ цесса», как в сказке, опять не превратилась в «золушку». Чтобы алмаз снова не перешел в графит по окончании процесса синтеза, сначала снижают температуру до комнатной и только по¬ том снимают давление. При низкой температуре атомы углерода за¬ мораживаются, и алмаз остается алмазом даже при снижении дав¬ ления. Но вот оператор разгружает установку и уже руками можно по¬ трогать спекшийся брикет, напоминающий кусок кимберлитовой по¬ роды. Действительно, как и в природном кимберлите, здесь кристаллы алмаза находятся в компании со своими «спутниками», присутствую¬ щими при их рождении. Тут и невыкристаллизовавшийся графит и металл-растворитель, уже сыгравший свою роль. Теперь предстоит освободить алмаз из тесных объятий его спут¬ ников. Сначала брикеты дробятся в специальных дробилках. Затем раз¬ дробленная масса обрабатывается химическими реактивами, в том числе царской водкой. Так химики называют «царицу» всех кислот — смесь одного объема концентрированной азотной кислоты и трех объе¬ мов концентрированной соляной кислоты. Только царь камней — алмаз выдерживает действие «царского напитка», а все его спутники начисто растворяются в химических реак¬ тивах. Наконец «новорожденных» купают — промывают водой, чтобы уда¬ лить остатки кислот, и просушивают. Теперь наши чудесные «младенцы» готовы немедленно присту¬ пить к работе. А сейчас нам предстоит познакомиться с весьма любопытным экспонатом. Впрочем, он сам вам представится. «Я первый в мире робот, — начинает наш новый знакомый свой рассказ слегка хрипловатым голосом, — изготавливающий алмазы. В моей правой руке находится камера высокого давления, снаряжен¬ ная реакционной смесью графита и растворителя.
89 Я сжимаю камеру, — продолжает робот, мигая разноцветными гла¬ зами-лампочками, — своими мощными челюстями, развивающими усилие в сто тысяч килограммов, и нагреваю смесь до температуры около 2000° С. В результате углерод растворяется, а затем кристал¬ лизируется в виде алмаза. Внимание! Приступаю к синтезу алмаза. Создаю давление в каме¬ ре. Не легкая эта работа. Еще одно усилие! Уф... Заданное давление достигнуто. Включаю нагрев. Кристаллизация алмаза началась. Не верите? Смотрите, как падает стрелка амперметра. Это потому, что при превращении графита в алмаз происходит резкое повышение сопротивления реакционной смеси. Включаю нагрев. Снимаю давле¬ ние. Процесс закончен. Получайте алмазы». Этот робот выставлен в демонстрационном зале одного из киевских институтов. Он охотно раскроет вам тайну синтеза алмазов. Современные установки для синтеза алмазов по своему внешнему виду мало отличаются от обычного заводского оборудования. Непосвя¬ щенному человеку трудно догадаться, что эти машины делают алмазы. Их «простота» — плод творческих исканий инженерной мысли. Еще сравнительно недавно на некоторых производственных уча¬ стках предпочитали применять только природные алмазы. Теперь син¬ тетический алмаз успешно конкурирует со своим природным собратом почти во всех технологических процессах. А можно ли превратить синтетический алмаз в сияющий всеми цветами радуги бриллиант? В то время, когда были получены первые неказистые на вид кри¬ сталлики искусственного алмаза, такая мысль представлялась фан¬ тастичной. Сегодня в специальных камерах высокого давления ученые осваи¬ вают синтез алмазов «чистой воды», пригодных и для ювелирных изделий. Искусственные алмазы человек изготавливает сам. Это рукотвор¬ ные алмазы. Варьируя условия синтеза (температуру и давление), а также йродолжительность синтеза, можно изготавливать алмазы с заранее за¬ данными свойствами. Так, для некоторых технологических процессов требуются алмазы игольчатой формы, в других инструментах хорошо
90 ведут себя пластинчатые алмазы, и их изготовить не составляет боль¬ шого труда. Монокристаллов алмаза большого размера мы пока не научились изготавливать. А вот освоение синтеза достаточно крупных поли¬ кристаллов типа карбонадо и баллассов (весом в десятки каратов, а если нужно, то и больше) уже пройденный этап. Примененные в буровых инструментах вместо природных искус¬ ственные поликристаллические алмазы типа карбонадо оказались в три раза более стойкими и гораздо более дешевыми. Алмазы типа карбонадо уже давно хорошо зарекомендовали себя в горном деле. А в природе они встречаются очень редко. Заводы искусственных алмазов могут обеспечить карбонадо буровиков, а также и другие отрасли промышленности. Сейчас открываются все новые области применения этого замеча¬ тельного материала. Так оказалось, что оси и подшипники, изготовлен¬ ные из искусственного карбонадо, могут работать без смазки в самых разнообразных условиях: в вакууме, песке, в жидком азоте... С успехом применяются в промышленности вместо природных алмазов и синтетические баллассы. Известно, что алмаз боится очень высоких температур. При нагре¬ вании сверх 800°С он начинает переходить в графит, что в известной мере ограничивает его применение. Но если человек сумел сделать искусственный алмаз, то почему бы ему не создать вещество, которое обладало бы всеми свойствами алма¬ за да еще и устойчивостью к высокой температуре? В Периодической системе элементов Менделеева ближайшими сосе¬ дями углерода, находящимися с ним в одном ряду, являются бор и азот. Химическое соединение азота и бора — нитрид бора — известно давно. Оно имеет структуру, сходную со структурой графита.
91 Если графит при высоких давлениях и температурах переходит в алмаз, то что же произойдет при таких же условиях с нитридом бора? Как и ожидалось, в аппаратуре с высокими давлением и темпера¬ турой нитрид бора превратился в вещество со структурой, похожей на структуру алмаза, — кубический нитрид бора. Это созданное человеком существенно новое вещество (в природе оно не встречается) известно у нас под благозвучным названием «эльбор», которое расшифровывается так: эЛь — бор, то есть Ле- нинград-бор. Дано оно в честь города Ленина, где на заводе «Ильич» успешно освоено его промышленное производство. Эльбор имеет твердость, примерно одинаковую с твердостью царй камней. Но он может выдерживать температуру до 1200°С, то есть значительно большую, чем алмаз. Более того, он способен выполнять задачи и вовсе непосильные для его именитого брата. Обрабатывать сталь, чугун и сплавы, содержащие железо, алмазны¬ ми резцами нельзя, так как при высоких температурах, образующих¬ ся в зоне резания, алмаз, взаимодействуя с железом, частично пере¬ ходит в карбиды железа. Эльбор «не боится» железа, так как он не способен вступать с ним во взаимодействие. Это свойство эльбора в сочетании с высокой теплоустойчивостью позволило создать на основе эльбора новые виды инструментов, обла¬ дающих хорошими режущими свойствами и высокой износоустой¬ чивостью. Авторами еще одного выдающегося открытия в области синтеза алмазов является группа советских ученых, возглавляемая членом- корреспондентом Академии наук СССР Борисом Владимировичем Дерягиным. Если поместить кристалл алмаза в среду, где есть «лишние» ато¬ мы углерода, то эти атомы под влиянием силового поля кристалли¬ ческой решетки будут стремиться укладываться так, чтобы продолжить уже существующую структуру кристалла. В установке, разработанной советскими учеными, в специальном реакторе кристалл алмаза находится в среде с избыточной концентра¬ цией атомов углерода (например, в метане или ацетилене). При этом на таком заправочном кристалле наращивается «ус» в виде нитевидно¬ го монокристалла алмаза, обладающего совершенной структурой и феноменальной твердостью. Пока «усы» удалось наращивать только в
92 длину, их максимальная ширина не превышает 20 — 40 микрометров, то есть они тоньше человеческого волоса. Но и сейчас этот способ находит практическое применение в микрорадиоэлектронике для на¬ ращивания алмазных пленок на различные основания. Другой метод синтеза алмазов основан на использовании энергии взрыва. С этой целью плоский заряд взрывчатки размещается таким обра¬ зом, чтобы фронт взрывной волны был направлен вдоль оси контейне¬ ра, содержащего графит. В результате действия ударных волн атомы графита перестраива¬ ются и происходит прямое превращение графита в алмаз. Уже давно известно, что при высоких давлениях свойства вещества изменяются. Воздействуя высокими и сверхвысокими давлениями, мож¬ но менять свойства вещества в желательном направлении. Макси¬ мальное давление, которое удается получить в существующих ка,- мерах на основе карбида вольфрама, составляет 500 тысяч атмосфер. В наше время из синтетического карбонадо построена камера типа так называемой наковальни Бриджмена, рассчитанная на давление в 2,5 миллиона атмосфер. Какие перспективы открывает перед наукой такая камера? При давлении в один миллион атмосфер алмаз хорошо проводит электрический ток. Дальнейшее повышение давления до двух — четырех миллионов атмосфер приведет к осуществлению давнишней мечты ученых — получению металлического водорода. Может ли вообще существовать металлический водород? Современная наука дает однозначный ответ на этот вопрос. Каждое вещество, подвергаемое действию всевозрастающего давления, должно в конце концов перейти в металлическое состояние. Но почему особый интерес вызвал именно металлический водород? Атом водорода является простейшим из всех существующих атомов. Модель твердого тела на основе водородных атомов наиболее легко поддается расчетам. А если ученые получат для экспериментальной проверки этих расчетов твердый водород, то появятся возможности для открытия неизвестных ранее закономерностей в таком важном разделе современной науки, как физика твердого тела. С помощью металлического водорода может быть практически ре¬ шена проблема сверхпроводимости, имеющая важное значение для энергетики.
93 Известно, что при очень низких температурах, приближающихся к абсолютному нулю (— 273, 16°С), многие металлы и сплавы приобре¬ тают свойство сверхпроводимости, то есть полного отсутствия электри¬ ческого сопротивления постоянному току. Металлический водород должен быть сверхпроводником при температуре значительно более высокой, чем все известные сверхпроводники. Металлический водород — это легкий металл, значительно более твердый, чем алмаз. В СССР построен самый крупный в мире пресс для эксперимен¬ тальной установки сверхвысокого давления, способный развить усилие в 50 000 тонн. Искусственный алмаз карбонадо является одной из основных час¬ тей камеры, рассчитанной на давление в несколько миллионов ат¬ мосфер, с помощью которой ученые надеются получить металлический водород. Проникновение в область столь высоких давлений должно привести к целому ряду новых открытий и позволит синтезировать новые ве¬ щества с уникальными свойствами. Освоение синтеза крупных поликристаллов типа карбонадо, баллас- сов и поликристаллов на основе кубического нитрида бора дает воз¬ можность не только коренного усовершенствования целого ряда произ¬ водственных процессов, но и открывает путь к созданию новых уста¬ новок, рассчитанных на немыслимое ранее очень высокое давление.
две тысячи ПРОФЕССИЙ ЦАРЯ КАМНЕЙ Перед вами деталь, только что снятая со станка. Ее поверх¬ ность кажется гладкой и ровной. Но вот вам показывают фотографию этой поверхности. Сколько там углублений, бугров, трещин! Легко представить ваше удивление. Примерно в та¬ ком состоянии должен был находиться Гулливер, когда во время своего пребывания в стране великанов, он смог рассмотреть вблизи лицо одной из обитательниц этого мира гигантов. Вот как Дж. Свифт описывает впечатление своего героя: «Унимая ребенка, кормилица присела на низенький табурет так близко от меня, что я мог подробно рассмотреть ее лицо. Признаюсь, это было неприятное зрелище. Вся кожа была испещрена какими-то буграми, пятнами и огромными волосами. А между тем издали она показалась мне довольно миловидной. Это навело меня на размышле¬ ния по поводу нежности и белизны кожи наших английских дам. Они кажутся нам такими красивыми только потому, что они одинакового роста с нами: мы не замечаем на их лицах мелких изъянов. Только лупа может нам показать, как, в сущности, груба, толста и скверно окрашена самая нежная и белая кожа». Однако даже самая сильная лупа или совершенный микроскоп не могут точно оценить чистоту обработки детали. На помощь приходит так называемый профилограф-профилометр. Главной частью этого прибора является алмазная игла со сферическим концом диаметром от 0,1 до 0,2 миллиметра. Микрометр за микрометром ощупывает алмазная игла поверхность детали. Сигналы, возбуждаемые перемещениями иглы, в тысячи и де¬ сятки тысяч раз усиленные с помощью электронного устройства, при¬ водят в действие перо самописца, вычерчивающего кривую, воспроиз-
96 водящую контур поверхности. Величины пиков на этой кривой являют¬ ся точной мерой чистоты обработки поверхности. Алмазная игла дает информацию о чистоте обработки отверстий диаметром от 8 до 45 миллиметров и глубиной от 10 до 125 милли¬ метров. Строгий и беспристрастный контролер производственных процес¬ сов — одна из многочисленных профессий царя камней. В настоящее время в нашей стране выпускается свыше двух тысяч типов алмазных инструментов, начиная от «карликов», размером в де¬ сятые доли миллиметра, до «гигантов» величиной в 2500 миллиметров. Содержание в этих приборах алмазов колеблется от 0,1 до 1400 каратов. Ежегодное увеличение потребления алмазов во всем мире (кроме СССР) составляет примерно 10 процентов. А в нашей стране внедрение алмазов в технику и промышленность происходит сейчас значитель¬ но более быстрыми темпами. Синтетический алмаз теснит своего природного собрата. На каждые 100 каратов алмазов, используемых у нас для технических нужд, 90 каратов — искусственные. Советскими алмазами и алмазными инструментами оснащается промышленность социалистических стран. Наши алмазные инструмен¬ ты экспортируются в десятки стран мира. Каждый карат алмазов, используемых в промышленности, — это десятки, а иногда и сотни рублей экономии. Подсчитано, что для осуществления всех возможных операций ал¬ мазной обработки материалов на каждый миллион тонн стали необхо¬ димо затратить 400 000 каратов алмазов. Следовательно, применение алмазной обработки дает экономию, исчисляемую в миллионы и десятки миллионов рублей на каждый миллион тонн стали. А ведь в нашей стране ежегодно производят сотни миллионов тонн стали, чугуна, проката и цветных металлов! Одним из простейших режущих инструментов является обыкновен¬ ный столовый нож. Ножи со временем тупятся, их нужно периодиче¬ ски точить или, выражаясь техническим языком, править.
97 «Точу ножи, кому точить ножи!..» Люди старшего поколения еще помнят бродячих точильщиков, которые часто появлялись во дворах домов. Быстро вращается наждачный круг, только искры из-под ножей сыплются. Проходят одна, две минуты и... Получай, хозяйка, свой нож, еще острее, чем был раньше. Давно отжила свой век профессия бродячего точильщика. Теперь нехитрые приспособления для точки ножей имеются почти в каждом додое. А вот править режущие инструменты, применяемые на производ¬ стве, более сложно. Без шлифовальных кругов, с помощью которых шлифуются по¬ верхности деталей, редко обходится какая-либо операция в машино¬ строении. Шлифовальные круги изготавливаются из сцементирован¬ ных острых и очень твердых кристаллов шлифующего вещества (обыч¬ но корунда или карбида кремния). В процессе работы эти зерна при¬ тупляются, и тогда круг выходит из строя. Поэтому шлифовальный круг периодически правят, то есть снимают с него отработанный слой. Чтобы снять равномерно тонкий слой со шлифовального круг$ ну¬ жен инструмент из материала более твердого, чем зерна корунда или карбида кремния. Таким материалом является только алмаз. Представьте себе небольшой кристалл алмаза, заключенный в специальную оправу. Он так и называется: алмаз в оправе. Заостренный конец алмаза подводится к вращающемуся шлифо¬ вальному кругу и «сбривает» его затупившийся внешний слой, да так чисто, что даже опытный специалист не может отличить правленый шлифовальный круг от нового. Другой инструмент для алмазной правки шлифовальных кругов — алмазно-металлический карандаш. По принципу действия он и в са¬ мом деле напоминает обыкновенный карандаш, в котором роль грифе¬ ля выполняют множество мелких кристалликов алмаза, прочно сце¬ ментированных специальным сплавом, имеющим почти такой же коэффициент теплового расширения, как и алмаз. Карандаш прижимается к вращающемуся шлифовальному кругу, и по мере его «исписывания» вступают в действие все новые кри¬ сталлики. Еще одна разновидность алмаза в оправе — небольшой кристалл алмаза с гладкими гранями и острой режущей кромкой, впаянный ла- 7 Царь камней
98 тунью в специальный держатель. Станки, оснащенные такими алмаз¬ ными резцами, работают почти с космической скоростью — до трех тысяч метров в минуту. Они отличаются высокой производительностью и обеспечивают высокую точность и чистоту поверхностей обрабаты¬ ваемых деталей. Раньше с помощью алмазных резцов обрабатывались цветные ме¬ таллы, бронзовые, алюминиевые и другие специальные сплавы, а так¬ же неметаллы: каучук, пластмассы, искусственные смолы и т. п. Млад¬ ший брат алмаза эльбор оказался надежным помощником царя камней. Резцы с эльбором прекрасно обрабатывают сталь, чугун и сплавы, содержащие железо, то есть материалы, имеющие самое широкое рас¬ пространение в современной технике. Сколько раз в день вы поглядываете на свои ручные часы? А ведь без алмазного инструмента немыслимо современное часовое производ¬ ство. Раньше наиболее трудоемкими операциями при изготовлении дета¬ лей часов считались шлифование и полировка. Теперь эти операции производят с помощью специальных алмазных резцов. После обра¬ ботки таким инструментом детали приобретают зеркальную поверх¬ ность, соответствующую самому высокому классу чистоты, и их можно сразу хромировать и золотить. А теперь не поленитесь и взгляните на обратную сторону ваших ча¬ сов. Здесь иногда указывается количество содержащихся в них кам¬ ней: 7; 11; 15; 18 и даже 23. Камни эти — трудноистираемые опоры для часовых осей — изготавливаются из рубина, сапфира, агата, яшмы. От них зависит точность хода часового механизма. Обработка часовых камней и сверление в них тончайших отверстий осуществляют¬ ся с помощью алмазного инструмента. Было бы несправедливым йе упомянуть и один из самых давних способов использования алмазов — резку стекла с помощью алмазно¬ го стеклореза. И до настоящего времени не нашлось материала, кото¬ рый мог бы на этом поприще заменить алмаз; кристаллом весом в один карат можно разрезать столько стекла, что общая линия разре¬ за превысит расстояние от Земли до Луны. Сейчас с помощью алмазного стеклореза выполняются и более тон¬ кие работы, например, нанесение тончайших делений на стеклянные шкалы точнейших оптических приборов или изготовление дифрак¬ ционных решеток для спектрального анализа. Одна из таких решеток
99 представляет собой стеклянную пластинку размером с крышку папи¬ росной коробки, содержащую 200 тысяч штрихов. Расстояние между штрихами составляет половину микрометра, а глубина вдвое меньше. Существенно расширилась и область применения самого стекла. Появились стеклопластики — пластические массы, содержащие стек- лонаполнитель,— новый легкий материал, стойкий к действию тепло¬ ты и химических реагентов, по прочности не уступающий некоторым металлам. Стеклопластики применяются в авиационной промышлен¬ ности, судостроении и многих других отраслях техники. Так, например, в Англии спущен на воду береговой минный траль¬ щик «Вильтон» длиной 46,6 метра, водоизмещением в 450 тонн, по¬ строенный целиком из стеклопластика. Этот корабль отличается лег¬ костью хода, цожаробезопасностью. Он не подвержен действию маг¬ нитных мин. Обработать предметы из стеклопластика невозможно без приме¬ нения алмазных инструментов. Алмаз и... музыка. Казалось, что может быть между ними общего. Между тем царь камней отличился и на этом поприще. Сейчас я включаю проигрыватель. Обратите внимание, какой чи¬ стый звук, словно сидишь в концертном зале. А ведь я давным-давно не менял иголку. Вы не замечаете в ней ничего необычного? Если посмотреть эту иголку под микроскопом, то на ее кончике заметен небольшой кристаллик алмаза. Это алмазная игла. Она долго¬ вечнее обычной, и воспроизводит более чисто звук, а пластинка изна¬ шивается меньше. Алмазы применяются и при изготовлении музыкально-духовых инструментов. Алмазными резцами растачивают клапанные части саксофона. Строго калиброванное отверстие обеспечивает равномерное прохождение воздуха при игре. Такая расточка придает саксофонам особое «алмазное» звучание. В популярной литературе, посвященной царю камней, обычно при¬ водятся «биографии» именитых ювелирных алмазов. Но не менее увлекательные истории связаны с алмазом-тружеником. Вот одна из них. В начале второй половины XIX века была предпринята исключи¬ тельно дерзкая для того времени попытка — проложить железнодо¬ рожный туннель через Швейцарские Альпы. 7*
100 Альпы, одна из величайших в мире систем горных массивов, издав¬ на привлекали внимание человека разнообразием и красотой горных ландшафтов, а покрытые вечным снегом и ледниками, казалось, не¬ приступные альпийские вершины манили смелых духом и отважных людей. Негостеприимно встречали седые горы незваных гостей, стремив¬ шихся проникнуть в их заоблачные выси, осыпая грудами камней и покрывая снежными лавинами. Но горные вершины покорялись людям. В 1786 году швейцарский крестьянин Ж. Бальма и врач Паккар впервые достигли вершины самой высокой альпийской горы Монблан. Прошло несколько десятков лет, и человек решил свершить то, что не было дано даже сказочному герою — пройти сквозь горы. Люди, собравшиеся в те дни у подножия горного массива, имели необычный для здешних мест вид. Они не были облачены в штормо¬ вые костюмы альпинистов, у них отсутствовало снаряжение покорите¬ лей заоблачных высот. Надсадно пыхтели паровые буровые установки. Но изготовленные из высококачественной стали буры, вгрызаясь в неподатливую горную породу, ломались, словно сухие деревянные лучины. Шли недели, ме¬ сяцы, а ощутимых результатов не было. Георг Лешо метался в своем рабочем кабинете и проклинал тот мо¬ мент, когда сменил свою спокойную профессию часовых дел мастера и согласился взять на себя руководство работами по бурению взрывных скважин на строительстве туннеля через Альпы. Он подошел к окну. Внизу в штольнях копошились люди. Всюду валялись обломки стальных буров. Двумя резкими движениями руки он прошелся по оконному стеклу, словно ставя крест на всей работе. Ну, что это? На стекле появились две пересекающиеся борозды, оставленные одетым на его мизинец бриллиантовым перстнем. Мгновенно наступило озарение. Непобедимый камень сможет одолеть упрямую горную породу. Не медля ни минуты, он бросился в дирекцию. Там долго не могли понять взъерошенного человека. Не лишился ли механик рассудка. Фирма накануне банкротства, а он бредит драгоценными камнями. С трудом удалось Лешо доказать целесообразность приобретения ста каратов алмазов. Из них было изготовлено десять алмазных буров. Буровой станок, сконструированный и построенный сыном часовщи¬
101 ка Рудольфом Лешо совместно с механиком Пине, представлял собой трубу с закрепленными на ее торце кристаллами алмаза. Труба через систему передач соединялась с металлической пустотелой штангой, вращаемой паровой машиной. С помощью массивной чугунной чушки на штангу передавалась осевая нагрузка, достигающая нескольких сот килограммов. Очистка забоя от породы осуществлялась с помощью струи воды, нагнетаемой в скважину насосом сквозь полую штангу. Технические идеи, заложенные в станок Лешо — Пине, используют и в современных установках алмазного бурения. С появлением этих станков сразу ожило строительство туннеля. Многократным эхом отражали близлежащие горы мощные взрывы. В то время как стальные буры ломались каждые час-два, алмазные коронки устойчиво работали по двое суток и более. Они пробурили де¬ сятки километров взрывных скважин. После успешного завершения прокладки туннеля через Альпы алмазные буровые станки были использованы на мраморном карьере Вермон. Наступила эра алмазного бурения... Бурение скважин в горных породах, слагающих земную кору, при¬ меняется при разведке месторождений. Буровые скважины исполь¬ зуются для добычи жидких и газообразных полезных ископаемых: нефти, горючих газов, минеральных вод. Без буровых скважин немыс¬ лимы и взрывные работы. В США ежегодный расход алмазов для бурения составляет 12—15 миллионов каратов, то есть 2,5—3 тонны! В Советском Союзе размах работ по поиску и разведке полезных ископаемых достиг невиданных в мире размеров. Масштабы геолого¬ разведочных работ у нас непрерывно растут из года в год. Ускорение процессов бурения и снижение их стоимости имеют ог¬ ромное народнохозяйственное значение. Алмазное бурение высокотзердых горных пород повышает ско¬ рость прохождения буровых скважин почти вдвое, а стоимость сни¬ жается на 40—60 процентов. Для бурения подходят не всякие алмазы. Крупные монокристаллы не годятся: они легко раскалываются по плоскостям. Поэтому исполь¬ зуют поликристаллы, имеющие мелкозернистое плотное строение.
102 АЛМАЗНАЯ БУРОВАЯ К ним относятся некоторые типы карбонадо, а также баллассы, имею¬ щие большую крепость благодаря наружной твердой оболочке. Применяют в буровых установках и искусственно округленные, так называемые овализованные алмазы. В разработанной в нашей стране установке для овализации алма¬ зов быстрый поток воздуха подхватывает камни и заставляет их вращаться. Возникающая при этом центробежная сила отбрасывает камни к стенкам камеры и заставляет их ударяться друг о друга. От такого взаимодействия алмазы округляются, их поверхность полируется, а наименее прочные из них раздробляются. У овализованных алмазов коэффициент трения о породу значитель¬ но ниже, их стойкость повышается, они способны выдерживать боль¬ шие осевые нагрузки и лучше разрушают породу. АЛМАЗНОЕ ВЫГЛАЖИВАНИЕ АЛМАЗНЫЙ резец СТЕКЛОРЕЗ
103 ОБРАБОТКА КОРПУСА РУЧНЫХ ЧАСОВ Современная алмазная буровая коронка представляет собой полое цилиндрическое тело, на торце которого закреплены алмазы. Коронка навинчивается на полую металлическую трубу, приводимую в быстрое вращение двигателем бурового аппарата при помощи штанг, выходя¬ щих на поверхность. Вращающаяся коронка давит на породу, и алмазы высверливают в камне кольцеобразное отверстие. По мере продвижения коронки вниз, столбик породы входит внутрь коронки, а затем поднимается вверх по трубе. Перед тем как коронка с трубой поднимается на поверхность, столбик породы отрывается от нижележащих каменных масс специ¬ альным устройством, которое так и называется «рватель». Для бурения глубоких скважин применяются полые штацги диа- ААМАЗНЫЕ СВЕРЛА ДЛЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОНА
104 метром от 40 до 150 миллиметров. В коронках обычно содержится 6—12 алмазов весом от половины до двух каратов. При проходке скважин сплошным забоем, а также при глубо¬ ком бурении нефтяных и других скважин применяется алмазное до¬ лото. Алмазное долото — массивная стальная коронка с очень сложной поверхностью рабочей части, спиралевидной или вогнутой формы, по¬ хожей на шляпку гриба. На поверхности коронки выступают алмазы. В одном долоте содержится тысяча и более каратов алмаза. Одним ал¬ мазным долотом можно пробурить 274-метровую скважину. Для этой цели понадобилось бы 7—8 тысяч твердосплавных долот! В Советском Союзе идет подготовка к бурению скважин на глубину в 15 километ¬ ров. Совершенствуя алмазный бур, человек сможет проникнуть еще глубже в недра земли. И кто знает, может быть, не далек уже тот час, когда царь камней приведет нас в свое подземное царство, где сверши¬ лось таинство его рождения. Едва ли кто-нибудь испытывал приятное ощущение, когда ему сверлили или обтачивали зуб! Однако и тут на помощь человеку при¬ шел царь камней. Алмазные буры и диски теперь широко использу¬ ются в зубоврачебном деле. Они работают при повышенной скорости до 5000 оборотов в секунду. При этом давление на зуб существенно уменьшается, и болевые ощущения почти исчезают. В зубопротезном деле алмазы применяются для вытачивания из пластмасс искусственных зубов и коронок. Новоселы знают, как трудно просверлить дырки в стенке панель¬ ного дома, если нужно повесить картину или другую какую-нибудь вещь. А вот алмазное сверло нового пневматического инструмента, вращающееся со скоростью 8000 оборотов в минуту, проникает в же¬ лезобетон, словно в мягкое тесто. Этот алмазный инструмент призван способствовать значительному повышению производительности труда строителей. А как вам нравится профессия гладильщика? Разумеется, царю камней не приходится гладить, скажем, сорочки или брюки. С этой работой люди вполне справляются и без него. А вот выглаживание деталей машин — это его работа. Известно, что в любой трущейся детали работает лишь тонкий по¬ верхностный слой. И от того, как такая деталь «выглажена», то есть от чистоты ее поверхности, в значительной степени зависит ее работо¬
105 способность. Вот почему на современном производстве процесс выгла¬ живания приобретает особо большое значение. Алмазный «утюжок» представляет собой кристалл алмаза раз¬ мером от половины до одного карата. Его рабочая поверхность имеет форму полусферы радиусом 3,2 миллиметра. Этот кристалл закреплен либо в жесткой, либо в пружинистой оправе. Кристалл с оправой при¬ жимают к вращающейся детали с силой в три—шесть килограммов. «Утюжок» перемещается вперед-назад, вперед-назад, как в руках у заправского гладильщика, пока деталь не выглаживается до зеркаль¬ ного состояния. При этом величина шероховатости уменьшается в двадцать—сорок раз. Какой эффект дает алмазное выглаживание? Например, невыглаженный поршневой палец после пробега авто¬ машины в 43 тысячи километров изнашивается на 7,5 микрометров, а выглаженный только на 5 микрометров. Выглаживание повышает на 20—25 процентов так называемую уста¬ лостную прочность изделия, удлиняет его срок службы. В современной технике работают не только «целые» алмазы. До 80 процентов технических алмазов применяется в дробленом виде, в форме порошков и паст. Но об этом в следующем разделе.
ПОРОШКИ и ПАСТЫ «Стереть в порошок». Когда так говорят в обыденной жизни, то подразумевается, что какую-то вещь хотят уничто¬ жить. В пылу спора между людьми также можно неред¬ ко услышать выражение: «Я тебя сотру в порошок». Как же получилось, что царю камней оказалась уготовлена столь незавидная на первый взгляд участь? Но так ли это плохо (в данном, конкретном случае) быть стертым в порошок? Представьте себе шар, поверхность которого вам надо определить. Это нетрудно сделать, воспользовавшись хорошо известной из геомет¬ рии формулой. Ну, а если разрезать шар на две половины, то легко убедиться, что его поверхность увеличится: к поверхности шара те¬ перь прибавятся поверхности мест разреза. Если затем обе половины опять разрезать, то суммарная поверхность снова увеличится и т. п. А если раздробить алмаз? Суммарная поверхность образовавшихся частиц значительно увеличится по сравнению с исходным кристаллом, а следовательно, повысится режущая (абразивная) способность алмаза. Вот почему в ряде случаев производственники предпочитают использо¬ вать не целый алмаз, а раздробленный, в виде порошка. До появления синтетических алмазов сырьем для получения по¬ рошков служили природные алмазы. 75 процентов природных алма¬ зов использовались в промышленности и технике в дробленом виде. Сейчас основная масса порошков изготавливается из синтетиче¬ ских алмазов. Выходит, искусственный алмаз, в буквальном смысле этого слова, спас своего природного собрата. Из природных алмазов сейчас «стирают в порошок» только образцы, содержащие большое количество различного рода дефектов, а поэтому совершенно непригодные для использования в целом виде. Еще во времена глубокой древности дробленый алмаз применялся для огранки и шлифовки драгоценных и полудрагоценных камней. Хорезмский ученый-энциклопедист Биру ни, живший в X—XI веке нашей эры, писал, что «алмаз обвертывают в кусок свинца и осторож-
108 но бьют по нему, пока сила ударов не одолеет его и он, ослабев, пере¬ стает сопротивляться ударам». Алмазный порошок, разведенный в оливковом масле, втирался в поверхность металлического диска. Этот диск приводился во враще¬ ние, и к нему прижимался обрабатываемый камень. Подобный способ обработки драгоценных камней используется и в наши дни. Разумеется, в настоящее время применяются более совершенные ме¬ тоды дробления алмазов. В цехах современных заводов алмазного инструмента можно уви¬ деть механические ступки и электромагнитные шаровые мельницы. В этих мельницах стальные шары, перемещаясь под действием элек¬ тромагнитных и центробежных сил, истирают, дробят и толкут ал¬ мазы. Чтобы алмазную массу очистить от загрязнений и посторонних примесей, ее подвергают тепловой и химической обработке. Измельченные алмазы представляют собой механическую смесь зерен различной величины — от десятых долей миллиметра до деся¬ тых долей микрометра. В одном алмазном инструменте используются зерна примерно одинакового размера. Важной операцией при изготовлении алмазных порошков являет¬ ся сортировка зерен по размерам. Этот процесс осуществляется с по¬ мощью механических встряхивающихся сит. Представьте себе этакую «этажерку», состоящую из набора рас¬ положенных одно над другим сит с квадратными ячейками, то есть отверстиями, размеры которых постепенно уменьшаются в направле¬ нии от верхних к нижним ситам. Порошок насыпается в верхнее сито. С помощью специального механизма «этажерка» непрерывно встряхи¬ вается. Крупные зерна задерживаются в верхних ситах. Более мелкие зерна проваливаются в нижние сита. В каждом сите остаются порошки определенной зернистости. Так, например, если мы говорим, что зер¬ нистость порошка 500/400, то это значит, что его зерна проходят через сито со стороной ячейки 500 микрометров и задерживаются в сите со стороной ячейки 400 микрометров. Этим способом достаточно хорошо классифицируются порошки с зернами размером от 40 до 630 микрометров. Такие порошки назы¬ ваются шлифовальными. В технике и в промышленности находят широкое применение и
109 порошки с размерами зерен до одного микрометра и мельче, так на¬ зываемые микропорошки. Они ситовой классификации не поддаются, так как сит с такими маленькими отверстиями не существует. ... Если бросить в сосуд с водой щепотку порошка, то можно заме¬ тить, что зерна большого размера быстрее пойдут ко дну, чем зерна меньшего размера. Если навстречу порошку направить ^восходящий поток жидкости, то зерна, падающие с большей скоростью, чем ско¬ рость встречного потока, по-прежнему пойдут ко дну, а зерна, движу¬ щиеся со скоростью меньшей, чем скорость встречного потока, подни¬ мутся вверх. На этом принципе основан аппарат для гидравлической класси¬ фикации алмазных порошков. Этот аппарат имеет форму конуса, в который загружается алмазный порошок, смешанный с водой с не¬ большой примесью желатина (алмазная суспензия). Через патрубок, расположенный в нижней части конуса, непрерывно подается вода в таком количестве, чтобы восходящий поток имел скорость, достаточ¬ ную для выноса самых мелких зерен, которые попадают в приемник, расположенный в верхней части конуса. После выделения первых, са¬ мых мелких зерен, скорость потока увеличивается и выделяются бо¬ лее крупные. Но аппараты эти малопроизводительные.- На одном из заводов алмазных инструментов установлен более со¬ вершенный аппарат непрерывной гидравлической классификации алмазных микропорошков, созданный советскими учеными и инжене¬ рами. Своим внешним видом этот аппарат напоминает производственную установку лжеартели «Реванш», описанную в романе И. Ильфа и Е. Петрова «Золотой теленок». Так же как и там, здесь «деловито урча» бежит жидкость по «тонкой клистирной трубке» из верхнего сосуда в нижний. Точно так же, после того как вся жидкость перехо¬ дит из верхнего сосуда в нижний, «мальчик» взбирается на антресоли и снова заполняет верхний сосуд. Но, кроме верхнего сосуда на «антре¬ соли» и самого нижнего, установлено еще три или четыре промежу¬ точных сосуда, расположенные на различных уровнях. Все эти со¬ единенные друг с другом сосуды имеют форму конусов с различной, последовательно увеличивающейся площадью поперечного сечения. «Жидкость», а точнее, алмазная суспензия проходит через все сосу¬ ды так, что она входит в нижнюю, а выходит из верхней части каждо¬ го конуса.
110 Схема аппарата для классификации алмазных порошков: 1 — мешалка, 2, 3, 4, 5 — отстойники, 6 — сборник для самых мелких зерен. Первь*й конус имеет наименьшую площадь сечения, а поэтому ско¬ рость восходящего потока здесь наибольшая, и на его дне осаждается самый крупный порошок. В следующем конусе, где площадь сечения большая, а, следовательно, скорость восходящего потока меньшая, вы¬ деляется более мелкая зернистость. В последнем конусе осаждаются самые мелкие зерна. На этом аппарате одновременно сортируются зерна разных разме¬ ров. Поэтому он отличается высокой производительностью. Дробленые алмазы теряют свою кристаллическую форму и превра¬ щаются в осколки неправильной конфигурации. Чтобы «облагородить» алмазные зерна, им достаточно принять ванну. Только не простую, а ультразвуковую. Ультразвуковая ванна для обработки алмазных порошков пред¬ ставляет собой небольшой резервуар из нержавеющей стали с гермети¬
111 чески закрываемой крышкой. Этот резервуар, в который загружает¬ ся алмазный порошок, заполняется водой. С помощью специального генератора в ванне возбуждаются ультразвуковые колебания, обра¬ зующие ударные волны. Получается как бы «буря в стакане воды». Однако если перед штормом в открытом океане атмосферное давление понижается, давление внутри ванны искусственно повышается: сюда подается сжатый воздух или другой газ (например, азот) под давлени¬ ем в пять-шесть атмосфер. Под действием ударных волн и повышенного давления, а также ударяясь друг о друга, зерна шлифуются и приобретают округлую форму, наиболее пригодную для использования в алмазных инстру¬ ментах. Не все зерна способны выдержать такое испытание. Наименее проч¬ ные зерна разрушаются, и из них образуются менее крупные, зато более твердые частицы. В результате средняя прочность порошка повы¬ шается. Из этого краткого описания технологического процесса следует, что совсем не простое дело «стереть в порошок» царя камней. После окончательной сортировки по размерам порошки фасуют порциями от 10 до 5000 каратов в стеклянные или пластмассовые флакончики, похожие на аптекарские, закрываемые пробками и до¬ полнительно алюминиевыми колпачками или навинчиваемые крыш¬ ками. Итак, «джинн» оказался заключенным в бутылку. Что же может сделать этот «джинн»? С помощью одного карата алмаза можно осуществить одну из операций: — провести доводку 500 твердосплавных режущих инструментов; — изготовить 3000 рубиновых камней для часовой и приборо¬ строительной промышленности; — пройти двухметровую скважину в самой твердой горной породе; — заправить 70—100 тысяч абразивных кругов; — разрезать миллион квадратных метров оконного стекла; — протянуть сквозь волоку 100—150 тысяч километров микро¬ провода; — разрезать 80 000 рубиновых плиток. Сколько зерен содержится в одном карате алмазного порошка?
112 При размере зерен 500 микрометров — 1,6 тысячи, при размере 30 микрометров — два миллиона, при размере 14 микрометров — более 200 миллионов, а при размере в 1 микрометр — 150 миллиардов зерен. Это значит, что если, например, захотеть подсчитать сколько зерен размером в 1 микрометр содержится в одном карате алмазного порош¬ ка, перебирая под микроскопом зерно за зерном, и принять, что за одну секунду можно сделать два отсчета, то такой подсчет длился бы около двух тысяч лет, если считать без перерывов на сон и отдых! Крупный порошок обычно используется для грубых, обдирочных работ, порошок помельче — для шлифования, а самый мелкий — для чистовой, окончательной обработки. Большая часть алмазного порошка используется не в свободном, а в связанном состоянии, то есть в различного рода алмазных инстру¬ ментах. Половина всех алмазных порошков используется для изготовления алмазных шлифовальных кругов. В США, например, для этой цели расходуется 12—15 миллионов каратов синтетических алмазов. Алмазный круг представляет собой металлическое или пластмас¬ совое тело вращения, на внешней кромке которого имеется тонкое кольцо, содержащее алмазный порошок. Сам круг может иметь диа¬ метр несколько десятков сантиметров, а толщина кольца алмазного слоя редко превышает два-три миллиметра. В процессе обработки детали алмазный круг вращается с большой скоростью: до 40 метров в секунду. Центробежные силы громадной ве¬ личины, развивающиеся при быстром вращении алмазного круга, стремятся разбросать их в разные стороны. Поэтому алмазоносный слой содержит также вещество, крепко связывающее алмазные зерна друг с другом. Вещество так и называется — связка. На заре развития советской алмазной промышленности группа со¬ ветских специалистов посетила завод алмазных инструментов в Ам¬ стердаме. Хозяин фирмы охотно знакомил гостей со второстепенными деталями производства. Но на вопрос о связке он, хитро прищурив¬ шись, ответил: — О, это самая большая тайна фирмы! Но советские ученые и инженеры сумели разгадать «тайну» связ¬ ки. У нас в стране разработано несколько типов связок, надежно це¬ ментирующих алмазные зерна в шлифовальных кругах, работающих
113 в самых разнообразных производственных условиях. Эти изделия очень высоко ценятся на мировом рынке. Так называемая металлическая связка содержит порошок различ¬ ных металлов: меди, цинка, олова и т. п. ... Если вам доведется посетить цех, где изготавливаются алмазные круги, вы обратите внимание на... пьяную бочку. Только не подумай¬ те, что это название — плод фантазии автора. Его можно встретить и в серьезной технической литературе. Представьте себе бочкообразное цилиндрическое тело, ось вращения которого находится не в середине, как обычно, а расположена по диаго¬ нали. Такое тело, вращаясь, одновременно совершает колебательные движения, словно пьяница. Отсюда и произошло это название. В пьяную бочку загружаются исходные материалы алмазоносного слоя: строго дозированные количества алмазного порошка и метал¬ лического порошка. Сложное движение, совершаемое пьяной бочкой, способствует хорошему перемешиванию этих материалов, имеющих различный удельный вес. В пресс-форме, сдавливаемой мощным прессом, алмазоносный слой уплотняется, а в электрической печи он спекается. В результате полу¬ чается очень прочный «сплав». Советские ученые и инженеры построили специальные установки, где каждое зерно алмазного порошка обволакивается слоем металла заданной толщины. Служат такие металлизированные алмазные зерна в два и даже в три раза дольше. Алмазные шлифовальные круги имеют разнообразную форму: плоскую, как диск легкоатлета, или фасонную, в виде чашек, тарелок и т. п. Различны и их размеры. Самый маленький из них легко помещает¬ ся в спичечной коробке, а самый большой, диаметром в полметра, с тру¬ дом может поднять рекордсмен мира в тяжелом весе. Такая пестрота форм и размеров обусловлена многообразием техно¬ логических процессов, в которых принимают участие алмазные шли¬ фовальные круги. Одной из важнейших областей применения алмазных шлифоваль¬ ных кругов является заточка и доводка твердосплавных режущих ин¬ струментов (резцов, сверл, фрез, метчиков и т. п.) и штампов. При заточке таких инструментов Обычные шлифовальные круги 8 Царь камней
114 Алмазные шлифовальные круги выпускают разнообразных типов и размеров. Среди них есть и гиганты и карлики. разогреваются и теряют свои абразивные режущие свойства. Кроме того, на поверхности обрабатываемого инструмента часто образуются трещины, и его приходится перетачивать. Алмазные шлифовальные круги гораздо более стойкие, чем круги из карбида кремния, и обеспечивают идеальную чистоту режущих по¬ верхностей при доводке инструмента. С появлением синтетических алмазов, когда наша промышленность смогла получить алмазные шлифовальные круги в нужном количестве, срок службы режущих инструментов увеличился в два раза. Среди алмазных шлифовальных кругов есть свои «чемпионы». С помощью одного шлифовального круга, содержащего четыре тысячи каратов синтетических алмазов, автоматизирована заточка твердо-
115 сплавных штырей для буровых долот. При этом производительность труда возросла в тринадцать раз. Один круг-гигант заменил 400 кругов из карбида бора общим весом в 15 тонн. Мало кто знает, что в изготовлении нашей обуви, при отделке каб¬ луков применяются твердосплавные фасонные фрезы. Если такую фре¬ зу заточить и довести алмазным шлифовальным кругом, то она дер¬ жится десять рабочих смен, на протяжении которых можно изготовить от 30 тысяч до 150 тысяч пар модельной обуви. С фрезой из быстроре¬ жущей стали за это время можно изготовить лишь 500 пар обуви. Алмазные шлифовальные круги применяются не только для заточ¬ ки и доводки режущих инструментов. Без них немыслима обработка таких важнейших материалов для современной техники, как метал¬ локерамические сплавы, синтетический корунд, электро- и радиоке¬ рамика, ферриты, стеклопластики, кремний, титан и многие другие. Ими обрабатывают драгоценные и полудрагоценные камни. Один карат синтетических алмазов способен сошлифовать два с половиной карата природных. Чашечные алмазные круги больших размеров выравнивают бе¬ тонные плиты взлетно-посадочных полос на аэродромах США. Житель современного большого города, спустившись по эскалатору в подземную станцию метро, попадает в царство гранита, мрамора и других облицовочных материалов. Природный камень широко использовался и при строительстве Дворца Съездов в Кремле, Московского университета на Ленинских го¬ рах и других монументальных зданий. Большинство исторических памятников тоже выполнено из при¬ родного камня. Наши общественные и жилые здания становятся все красивее, они украшаются облицовочными материалами. Обработка гранита, мрамора и других природных камней произво¬ дится сейчас почти всегда с помощью алмазных инструментов. Для резки природных камней применяются алмазные отрезные круги (алмазные пилы). По своему внешнему виду этот инструмент напоминает алмазный шлифовальный круг, но толщина его значитель¬ но меньше. Вращаясь со скоростью семь—десять тысяч оборотов в ми¬ нуту, алмазная пила проникает в гранит с такой же легкостью, как нож в масло. 8*
116 Для распиловки больших каменных плит применяются продоль¬ ные алмазные пилы длиной от 2,6 до 4,5 метра. Применение алмазных пил увеличивает производительность обра¬ ботки в три раза, уменьшает ширину реза в два-три раза, сокращает расход электроэнергии в пять-шесть раз. Стоимость одного квадратно¬ го метра гранита снижается в три раза, а мрамора и известняка в че¬ тыре раза. Алмазные пилы в 60—100 раз изнашиваются меньше, чем корборундовые. Алмазные пилы являются незаменимым инструментом и для рез¬ ки полупроводниковых материалов — кристаллов кремния, германия и др. Только такой твердый материал, как алмаз, не оставляет после об¬ работки на полупроводниках никаких следов. С помощью алмазных пил осуществляется, например, нарезка кристаллов германия на пластинки толщиной 0,25—0,38 миллимет¬ ра для транзисторов. Герой одной из пьес Мольера очень удивился, когда узнал, что он всю жизнь говорил прозой. Не менее он поразился бы, узнав, что, начи¬ ная с раннего детства, он ежедневно пользовался... абразивным мате¬ риалом. Ведь зубной порошок и зубная паста — это своего рода абра¬ зивный материал, с помощью которого мы чистим зубы. Разумеется, зубная паста по своим абразивным свойствам несопоставима с алмаз¬ ной пастой (хотя, к слову сказать, оболочка зуба — эмаль — по твер¬ дости близка к кварцу). Алмазная паста изготавливается из алмазного микропорошка. Его растирают вместе с минеральными маслами, парафином и другими веществами. Для притирки и доводки измерительного инструмента, пресс-форм, клапанов, деталей топливной аппаратуры используются алмазные пасты. Они применяются для обработки твердых сплавов, керамики, кварца, полупроводниковых материалов. Применяются они и в меди¬ цине: скальпели и иглы, обработанные алмазными пастами, становят¬ ся более гладкими и легче проходят сквозь ткани и сосуды при опе¬ рациях. Включая экран своего телевизора, не забывайте, что поверхность его кинескопа также обработана алмазной пастой. Какие еще «обличил» принимает царь камней? Можно было рас¬ сказать о хонинговальных брусках, с помощью которых самые глубо¬
117 кие отверстия в деталях обрабатываются до идеальной чистоты, об алмазной шкурке — гибкой нейлоновой ленте с нанесенным на ее поверхность алмазным порошком, способной обрабатывать самые труд¬ нодоступные детали. Однако есть еще одна, сравнительно молодая область применения алмазов...
ТРАНЗИСТОРЫ. счетчики и... холодильники Ученый еще раз тщательно проверил схему и внимательно осмотрел каждый прибор. Затем он взял в руки кристалл алмаза, повертел его и опять установил между зажимами измерительной установки. Он снова и снова производил измерения, но результат получался один и тот же. Что за наваждение! У этого голу¬ боватого камня электрическое сопротивление в миллионы миллионов раз меньше, чем обычно у алмаза, являющегося прекрасным изоля¬ тором. Так, в 1952 году был открыт полупроводниковый алмаз. Как же получилось так, что одно и то же вещество в одних случаях является изолятором, а в других полупроводником? Рисунок, на котором изображена элементарная кубическая ячейка структуры алмаза, приведенный в начале книги, я однажды пока¬ зал трем людям, работающим в различных отраслях промышлен¬ ности. — Это алмаз,— сказал один. — Это кремний, — возразил второй. — Это германий, — уверенно произнес третий. И все они оказались правы. Структуры этих трех веществ совер¬ шенно аналогичны. Отличаются они атомами, входящими в состав этих структур (в первом случае — углерода, во втором — кремния, в третьем — германия), междуатомными расстояниями и длиной реб¬ ра элементарной ячейки. По современным представлениям принципиальной разницы между изолятором и полупроводником нет. Известно, что в металлах, то есть проводниках, имеется множество
120 свободных электронов, за счет которых возбуждается электрический ток. В изоляторах и полупроводниках все электроны находятся в свя¬ занном состоянии. Чтобы эти электроны могли принять участие в возбуждении элек¬ трического тока, то есть превратились в электроны проводимости, их надо освободить из тесных объятий соседей, затратив на это соответ¬ ствующую энергию, достаточно большую, если это изолятор, и относи¬ тельно маленькую, если это полупроводник. Вот почему изоляторы имеют значительно более высокое электрическое сопротивление, чем полупроводники. Известно, что на величину электропроводности полупроводника сильнейшим образом воздействует введение в его решетку атомов неко¬ торых других элементов. Так, например, достаточно ввести один атом индия на сто миллионов атомов германия, как электропроводность германия заметно увеличивается. Проведенный учеными анализ полупроводниковых алмазов показал, что их низкое электрическое сопротивление обусловлено наличием атомов алюминия или бора. Здесь у читателя, естественно, может возникнуть недоумение. Что это за новые атомы и как они очутились в решетке алмаза? Ведь рань¬ ше речь шла о том, что алмаз состоит из чистого углерода. Установлено, что электроны в решетке алмаза расположены край¬ не неравномерно. Большинство из них группируется в направлениях связей между соседними атомами, образуя своеобразные «электронные мостики». Плотность электронов в пространстве между этими мостика¬ ми очень маленькая, и через такие «коридоры» в кристалл алмаза, в процессе его формирования, легко проникают атомы других эле¬ ментов. Эти незваные гости, или, как их называют ученые, примесные ато¬ мы, ведут себя в решетке алмаза по-разному. Одни из них скромно раз¬ мещаются между «хозяевами», другие настроены более агрессивно. Они вытесняют атомы углерода, занимая их места. Особенно бесцеремонно ведут себя атомы азота — ближайшего со¬ седа углерода по Периодической системе элементов Менделеева. Они внедряются во все без исключения кристаллы природных алмазов, располагаясь там «как дома», и без стеснения выдворяют отдельные атомы углерода с их мест и даже образуют собственные «колонии» в форме прослоек.
Пятый валентный электрон азота оказался лишним в решетке алмаза. Атом азота, занявший место четырехвалентного атома углерода в решетке алмаза, содержит пять валентных электронов. Из них четы¬ ре заняты в связях с четырьмя ближайшими соседними атомами угле¬ рода, а пятый... Вопреки известному выражению «третий лишний», здесь лишним является... пятый! Эти «лишние» электроны нарушают строгий порядок, присущий идеальному кристаллу, и оказывают опре¬ деленное влияние на некоторые его физические свойства. Сколько атомов азота может содержаться в кристаллах алмаза? В большинстве из них концентрация азота относительно большая (до 0,25 процента), они так и называются «азотные», а алмазы, содер¬ жащие сравнительно небольшое количество азота (менее 0,05 процен¬ та), принято называть «безазотными». В среднем из каждых ста алма¬ зов, встречающихся в природе, 98 азотных и только два безазотных. Азотные и безазотные алмазы отличаются друг от друга спектрами оптического поглощения, фотопроводимостью и некоторыми другими физическими свойствами. Безазотные алмазы имеют большую тепло¬ проводность, чем азотные. Другие примеси (об этом уже говорилось) оказывают влияние на электропроводность алмаза.
122 Наблюдая за стрелкой амперметра, легко убедиться в том, что с повыше¬ нием температуры удельное электриче¬ ское сопротивление алмаза умень¬ шается. Примеси в кристаллы алмаза в природных условиях попадают самопроизвольно, случайно. Ве¬ роятность того, что в решетку алмаза могут внедриться имен¬ но такие примеси и в таких ко¬ личествах, которые нужны для повышения его электропровод¬ ности, очень мала. Полупровод¬ никовые алмазы встречаются в природе чрезвычайно редко, и найти такой алмаз все равно, что отгадать шесть «счастливых» но¬ меров в «Спортлото». Советские ученые получили алмазы с полупроводниковыми свойствами путем бомбардиров¬ ки природных алмазов ионами лития и бора. Путем добавления небольших количеств бора, алю¬ миния и бериллия к соответ¬ ствующей смеси углерода и раст¬ ворителя в процессе синтеза алмазов удалось получить ис¬ кусственные полупроводниковые алмазы. Сейчас наша промышленность может изготовлять полупровод¬ никовых алмазов столько, сколь¬ ко потребуется. Почему полупроводниковые алмазы вызвали большой инте¬ рес у работников электронной промышленности:? Один из основных недостат¬ ков классических полупровод¬ никовых приборов заключается в том, что их свойства зависят
123 от температуры. Так, германиевые триоды и диоды оказываются прак¬ тически непригодными для использования в электронных схемах при температуре выше 60°С. Полупроводниковые приборы на основе алмаза могут работать при более высоких температурах. Ценность алмаза как сырья для электронной промышленности обусловливается также его уникальной твердостью, высокой тепло¬ проводностью, малой теплоемкостью и устойчивостью свойств даже при высоких температурах. В современной технике для измерения температуры часто приме¬ няются так называемые терморезисторы — полупроводниковые сопро¬ тивления, чувствительные к изменению температуры. Так, повышение температуры на каждый градус изменяет сопротивление полупровод¬ ника на 3—6 процентов, тогда как Металла только на 0,4 процента. Если обычные терморезисторы могут быть использованы только до температуры 200°С, то алмазные терморезисторы рассчитаны на тем¬ пературу до 700°С. Более сложная задача — создание полупроводниковых триодов- транзисторов на основе алмаза. Но и эта проблема успешно решается учеными. Умеет ли алмаз считать? Оказывается, это далеко не праздный вопрос. Разумеется, никто не собирается заставить алмаз решать элемен¬ тарные арифметические задачи. А вот «сосчитать» ядерное излуче¬ ние — это работа, вполне достойная царя камней. Изучая действие на алмаз радиоактивного излучения, физики уста¬ новили, что под воздействием заряженных частиц происходит иони¬ зация атомов кристалла алмаза. Если такой облученный кристалл на¬ ходится в электрическом поле, то носители разноименных зарядов, образующихся в результате ионизации, перемещаются в противопо¬ ложные стороны и возникают импульсы электрического тока (импуль¬ сы проводимости). Количество этих импульсов служит мерой ядер- ного излучения. На таком принципе основан алмазный счетчик проводимости. Он способен считать даже при комнатной температуре, в то время как многие другие кристаллы обладают такой способностью только при очень низкой температуре. А благодаря небольшим размерам его мож¬ но использовать в качестве точечного счетчика.
124 Электронная плотность алмаза в три тысячи раз больше плотно¬ сти воздуха и близка к электронной плотности человеческого тела. Следовательно, проникающая способность радиации по отношению к алмазу и к человеческому телу одинакова. Небольшие по размеру алмазные счетчики могут быть использованы в медицине для внутри- полостных исследований. При прохождении через кристалл алмаза заряженной частицы возбуждается кратковременная световая вспышка, или, как ее назы¬ вают физики, сцинтилляция (от латинского — мерцание). Длится эта вспышка миллионные доли секунды, а иногда и того меньше. Но и этого оказывается достаточно, чтобы ее мог уловить чувствительный фотоприемник — фотоэлектронный умножитель и преобразовать в электрический импульс. На этом принципе основан алмазный сцин- тилляционный счетчик — очень чувствительный прибор для исследо¬ вания в ядерной физике. Мы привыкли к тому, что если вещество хорошо проводит электри¬ ческий ток, то оно обладает и высокой теплопроводностью. Так, медь является и прекрасным материалом для передачи электрического тока и хорошо проводит тепло. Изоляторы, наоборот, отличаются плохой теплопроводностью. А в алмазе объединились два, казалось бы, взаимоисключающих свойства: высокая изоляционная способность, поставившая его на одно из первых мест среди изоляторов, и прекрасная теплопроводность, превосходящая теплопроводность всех металлов и вообще всех веществ. Возникла идея: использовать алмаз в качестве... холодильника. Полупроводниковые приборы для работы нуждаются в непрерыв¬ ном отводе тепла. При использовании для этой цели медных тепло¬ отводов неизбежны большие потери мощности, так как у меди высокая электропроводность. Оказалось, что непревзойденным материалом для теплоотводов полупроводниковых приборов является алмаз. Для алмазных теплоотводов используются безазотные кристаллы алмаза размером от 0,05 до 0,2 карата. В одном случае была получена от кремниевого диода, смонтирован¬ ного на кристалле алмаза, мощность около 3 ватт, превышающая в че¬ тыре раза максимальную мощность, которую можно получить от ана¬ логичного диода, смонтированного на медном теплоотводе. В другом
125 случае диодный лазер из арменида галлия, смонтированный на кри¬ сталле алмаза, работал в режиме непрерывного излучения при темпе¬ ратуре теплоотвода —68° С. При монтаже диодного лазера на медном теплоотводе температуру теплоотвода для аналогичной операции пришлось понизить до —123° С. Таким образом, лазер с алмазным теплоотводом может быть охлажден сухим льдом, а не жидким азотом, который требуется для медного теплоотвода. Применение алмазов в качестве теплоотводов позволяет разраба¬ тывать мощные радиопередатчики, помещающиеся в кармане. Издавна применяя алмаз для резки оконного стекла, люди не ду¬ мали,что он сам может превратиться в... окно для приемников инфра¬ красного излучения в точных оптических приборах. Обычное стекло здесь не годится, оно поглощает инфракрасное излучение. Алмаз практически единственное вещество, пропускающее излучение в широкой области от 0,3 до 1000 микрометров. Но исполь¬ зуются для этого не все алмазы, а только безазотные, так как азотные алмазы поглощают на некоторых участках инфракрасное излучение. Алмазы начали применяться в электронной промышленности срав¬ нительно недавно, и еще не все описанные в этой главе приборы нашли широкое применение. Однако есть все основания надеяться, что и здесь царь камней оправдает возлагаемые на него надежды.
ЦАРЬ КАМНЕЙ ВО ВСЕЙ КРАСЕ До сих пор на страницах этой книги рассказывалось об алмазе, одетом в рабочую спецовку. А где ж его «краса неописуемая», приводившая в восторг человека начи¬ ная с древних времен. Неужели он поблек, огрубел, вы¬ полняя «черную» работу? Нет, в обличии бриллианта он по-прежнему сияет всеми цветами радуги, услаждая людские взоры. Чув¬ ство прекрасного присуще человеку всех времен. Итак, прежде всего о радуге... Для описания этого явления приро¬ ды каждый поэт находит свои слова... Физик же на вопрос «что такое радуга» ответит вполне однозначно: «Это оптическое явление, возни¬ кающее в результате разложения лучей солнца под влиянием опреде¬ ленных атмосферных условий». Действительно, луч белого света представляет собой смесь световых лучей различных цветов. Поэтому «формулу» белого света можно за¬ писать так: Белый = фиолетовый + синий + голубой + зеленый + + желтый + оранжевый + красный. Можно создать и искусственную радугу, независимо от определен¬ ных атмосферных условий. Для этого надо прежде всего иметь веще¬ ство, способное разлагать белый свет на его составные части. Лучи света, попадая из воздуха в другую среду, преломляются, то есть отклоняются, по-разному, в зависимости от длины их волн, а следовательно, от их цвета. Физики называют это явление диспер¬ сией (рассеянием) света. Оно присуще всем веществам, но наиболее ярко выражено у алмаза. У этого камня разность показателей преломления лучей красного и фиолетового цветов, занимающих крайние места в спектре, в два раза больше, чем у кварца и в пять раз больше, чем у воды. Вот почему алмаз способен сравнительно четко разделить пучок белого света на его цветовые составляющие.
128 Огранка драгоценных камней в Индии (X век). Если на пути каждого цветного луча поставить маленькое зеркаль¬ це, то лучи, отразившись от такой системы зеркал, засияют всеми цвета¬ ми радуги. Вы скажете, вряд ли найдется человек, который согласился бы но¬ сить в качестве украшения алмаз, коль скоро рядом с ним необходи¬ мо установить целую оптическую систему. Цо роль системы зеркал выполняет сам алмаз, вернее, его грани, если они расположены таким образом, чтобы разноцветные лучи, мно¬ гократно отразившись от внутренних поверхностей граней, вернулись обратно. Тогда мы и увидим яркие отблески выходящих из алмаза лучей, играющих при повороте камня всеми цветами радуги. В природе встречаются алмазы самой разнообразной формы. По¬ верхность их граней часто матовая и шероховатая, иногда покрыта ко¬ рочкой («рубашкой») постороннего вещества. «Сырые», необработанные алмазы, по утверждению одного из зна¬ токов драгоценных камней, «похожи на кусочки гуммиарабика; най¬ дя у себя на столе такой кусочек, вы брезгливо сбросите его на пол». Трудно предположить, что природа специально изготовляла алмй- ПРОХОЖДЕНИЕ СВЕТА ЧЕРЕЗ БРИЛЛИАНТ
129 зы, которые можно было бы сразу использовать в качестве украше¬ ний. Однако чем больше существует вариантов решения какой-либо за¬ дачи, тем большая вероятность того, что одно из решений может ока¬ заться правильным. Точно так же и в природе: изредка встречаются алмазы с сочетанием, благоприят¬ ным для отражения рассеянного света. Но и такие камни нуждают¬ ся в тщательной обработке. В начале книги уже рассказыва¬ лось, что способ обработки алмаза с помощью самого алмаза был из¬ вестен в Индии еще в первых веках нашей эры. В XIV веке искусство обработки (огранки) алмазов было завезено из Индии в Венецию, а за¬ тем в Париж, Антверпен и другие европейские города. Долгое время огранка алмазов проводилась вручную. Первые гра¬ нильщики в основном выполняли шлифовку уже существующих у природных алмазов граней. В 1456 году в Голландии был изобретен станок для огранки алма¬ зов. Основная рабочая часть этого станка — вращающийся металличе¬ ский диск, заправленный алмаз¬ ным порошком. Наиболее распространены два типа огранки ювелирных алмазов: собственно бриллиантовая огранка и огранка розой. Бриллиантовая огранка выпол¬ няется в виде двух усеченных пира- 9 Царь камней БРИЛЛИАНТОВАЯ ОГРАН КА ВИДЫ ОГРАНКИ АЛМАЗОВ О ГРАНКА РОЗОЙ
130 мидок, сложенных своими основаниями. Верхняя пирамидка носит название коронки, а нижняя — павильона. Ободок, по которому корон¬ ка соединена с павильоном, называется рундистом. Боковые грани пирамидок расположены в виде ярусов (рядов). К одному такому ярусу относятся все грани, одинаково наклоненные по отношению к верти¬ кальной оси камня и симметрично расположенные вокруг нее. В верх¬ ней части бриллианта — до трех, а в нижней части — пять-шесть яру¬ сов. Такой камень напоминает причудливый по своей архитектуре миниатюрный дворец. Грани коронки, отражая лучи, сверкают так называемым алмазным блеском, в то время как грани павильона при полном внутреннем от¬ ражении лучей кажутся как бы посеребренными и отливают металли¬ ческим блеском. Совокупность алмазного блеска верхних граней и металлического нижних граней создает неповторимую игру бриллианта. В классической бриллиантовой огранке предусмотрено 56 граней. Однако количество граней может быть увеличено до 240 и больше. Поэтому такой вид огранки применяется на относительно крупных алмазах. Алмазы весом от одного до двух каратов обычно гранятся в виде «розы», или «розетты». В этом типе огранки нижняя пирамида отсут¬ ствует: она заменяется плоским основанием. Верхняя часть состоит из 24 граней, расположенных так, что они напоминают бутон розы. Иногда огранку упрощают, уменьшая число граней до восьми и даже до шести. Поэтому алмазы одинакового веса, ограненные «розой», в несколько раз Дешевле алмазов с бриллиантовой огранкой. Применяются и другие типы огранки. Гранильщик, работая над огранкой очень крупных алмазов, дол¬ жен приложить максимум усилий к тому, чтобы по возможности со¬ хранить величину камня (потеря веса при обработке крупных алмазов достигает иногда половины и более их первоначального веса). Обра¬ ботка такого камня длится недели, а иногда и месяцы. Известно, например, что алмаз «Империал» весом 457 каратов, най¬ денный в Южной Африке, обрабатывался целый год. Но и огранка мелких алмазов тоже трудоемкий процесс. На кро¬ хотные алмазики, иногда весом не более 0,05 карата, то есть разме¬ ром меньше пшеничного зерна, приходится наносить два-три десятка граней!
131 Для изготовления бриллиантов отбирают наиболее прозрачные алмазы, имеющие ми¬ нимальное количество дефектов. Алмаз высшего качества должен быть со¬ вершенно прозрачным, без каких-либо оттен¬ ков и мутных участков. Такой камень назы¬ вают «алмазом чистейшей воды». Соответ¬ ственно различают алмазы первой, второй и третьей «воды». Алмазы с красивой зеленой, синей и красноватой окраской встречаются в природе редко, поэтому и ценятся очень высоко. Первый, кому удалось искусственно окра¬ сить алмаз путем воздействия на него радио¬ активного излучения, был английский физик Уильям Крукс. Источником излучения ему служил радий. Предприимчивые ювелиры нашли способ практического использования этого открытия. Алмазы выдерживались в резервуаре, содер¬ жащем соли радия, в течение одного-двух месяцев. После такой обработки алмазы при¬ обретали красивый зеленый цвет, и их хорошо раскупали. Но окрашенные так алмазы не удалось полностью очистить от радиоактив¬ ных загрязнений. Один из таких алмазов Крукс в 1916 году подарил Британскому музею. Даже через 34 го¬ да радиоактивное излучение алмаза остава¬ лось опасным для окружающих. Чтобы представить, как оцениваются ал¬ мазы, достаточно вспомнить старинную прит¬ чу об изобретателе шахматной игры, претен¬ довавшем на следующее вознаграждение: только одно зерно пшеницы за первую клетку шахматной доски, два зерна за вторую клет¬ ку, четыре за третью и так все время удваи¬ вая, вплоть до последней 64 клетки. Бриллианты в нату¬ ральную величину (числа в каратах). 9*
132 Алмаз «Куллинан» до огранки, и круп¬ нейшие бриллианты, полученные из него (3/4 натуральной величины). Когда был произведен под¬ счет, то оказалось, что для удовлетворения « скромного » требования изобретателя не хватило бы всех запасов пше¬ ницы, имевшихся на земном шаре. Похожий метод прогрес¬ сивного возрастания стоимо¬ сти применяется и для оценки ювелирных алмазов: условная цена одного карата умножает¬ ся на квадрат веса камня (в каратах). Однако и при таком способе оценки стоимость очень больших алмазов чрезвычай¬ но высокая. Так, не нашлось ни одного человека во всем мире, который имел достаточ¬ но средств, чтобы приобрести «чемпиона» больших алмазов «Куллинана», весом 3106 ка¬ ратов, найденного в 1905 году на руднике «Премьер» в Юж¬ ной Африке и получившего свое название по имени одно¬ го из владельцев рудника. Ка¬ мень пришлось расколоть на части. После обработки из «Кул¬ линана» вышли два очень крупных и 103 мелких брил¬ лианта. Наиболее крупный из них, известный под названием «Куллинан I», или «Звезда Африки», имеет форму капли и весит 530,2 карата. «Кулли¬ нан II» представляет собой
133 квадратный бриллиант весом 317,4 карата. Полный вес полученных бриллиантов равнялся 1063,65 карата, что составляет 34,25 процента веса первоначального камня. Раскалывание алмаза — одна из наиболее ответственных опера¬ ций его обработки. Надо уметь точно определить плоскости спайно¬ сти, по которым должен проходить раскол, к предугадать, чтобы трещины и другие дефекты приходились на плоскость раскола. Одно неверное движение, и стоимость ценнейшего камня может умень¬ шиться в десятки раз. В древности случалось так, что ювелиру, неумело расколовшему алмаз, отрубали голову. Однажды одному из мастеров ювелирного дела в Амстердаме при¬ несли для обработки крупный ювелирный алмаз сложной формы. Стоимость камня оценивалась в несколько миллионов долларов. До этого ни один из ювелиров не решался обработать столь ценный камень. Ювелир долго рассматривал удивительный алмаз, поворачивая его так и сяк, беззвучно шевеля при этом губами. Наконец он принял решение. Однако, к ужасу владельца замечательного камня, он не стал колоть алмаз сам, а поручил эту работу... мальчику, своему ученику. Позже мастер так объяснил свой поступок: — Я знал подлинную ценность этого уникального камня и боялся, что у меня от волнения дрогнет рука при ударе. Ну, а мальчик, мой ученик, был психологически подготовлен к выполнению этой работы лучше, чем я. Ведь он не имел представления о настоящей цене этого алмаза. Поэтому он действовал без боязни и, точно выполнив все мои указания, расколол камень так, как это было задумано. Каждый именитый алмаз имеет свою историю. Передаваясь от по¬ коления к поколению, история нередко обрастала различными фанта¬ стическими подробностями, и порой трудно отличить правду от до¬ мысла. Но есть алмаз, ранняя история которого запечатлена на нем самом. Безукоризненно прозрачный алмаз «Шах» имеет форму октаэд¬ ра, сильно вытянутого вдоль одного ребра. Вес 88,7, карата. При огранке часть его природных граней осталась нетронутой, а другая
134 Многовековая история этого удивительного камня запечатлена на его гранях. часть отшлифована. На трех отполированных площадках выгравиро¬ ваны надписи на персидском языке. Самая старая надпись гласит: «Бурхан-Низам-Шах второй. 1000 г.» (по нашему летосчислению 1591 г.). На второй отшлифованной грани значится: «Сын Джахангир Шаха-Джахан-Шах. 1051 г.» (по наше¬ му летосчислению 1641 г.). Наконец, текст третьей надписи таков: «Владыка Каджар-Фах-Али-Шах Султан. 1242 г.» (по нашему лето¬ счислению 1824 г.). Чтобы сделать надписи на таком твердом камне, как алмаз, тре¬ буется искусство мастера. Во всей мировой практике можно назвать только два-три подобных случая. «Шах» был найден в Индии в конце XVI столетия. Он попал в ру¬ ки владетеля Ахмаднагара, одного из деканских государств на юге Индии, чье имя увековечила первая надпись на камне. Феодальными междоусобицами лихорадило юг Индии. Правители деканских государств вели между собой нескончаемый спор из-за границ. Плелись дворцовые интриги, феодалы уничтожали друг друга. Воспользовавшись этой сумятицей, моголы напали на самое слабое из деканских государств Ахмаднагар и в 1621 г. захватили столицу.
135 «Шах» в числе других военных трофеев переходит в руки главы Мо- гольской империи Джахангир-Шаха. После смерти Джахангира на престол вступил его сын Джахан- Шах. В ознаменование этого события сделана вторая надпись на кам¬ не. Чтобы избавиться от соперников, Джахан-Шах приказал убить всех своих ближайших родственников. Преемник Джахан-Шаха, его сын Аурангзеб, подарил этот уникаль¬ ный алмаз одному из своих военачальников — Афзал-хану. Уверовав в чудодейственную силу камня, могол спрятал его в свой тюрбан, который никогда не снимал. В то время могольскому государству противостояло индусское пле¬ мя маратхов. Воины этого племени под водительством Шивадзе перио¬ дически совершали набеги на владения моголов, нанося существен¬ ный урон захватчикам. Аурангзеб решил расправиться с «горными крысами», так презрительно он называл маратхов, и послал против них войско под началом Афзал-хана. Обе армии встретились в узком ущелье. Понимая, что в этих усло¬ виях его войска не смогут развернуться, Афзал-хан решил прибег¬ нуть к хитрости. Он пригласил Шивадзе якобы на дружескую встречу на вершине холма. Туда должны были подняться только оба полковод¬ ца, без оружия. Вероломный Афзал-хан спрятал в своей одежде кинжал, которым ударил Шивадзе, делая вид, что обнимает его. Кинжал только скольз¬ нул по кольчуге, в которую был одет вождь маратхов, не причинив ему никакого вреда. Зато Шивадзе, обнимая Афзал-хана, вонзил в его тело спрятанные в рукавах железные когти. Затем по зову вождя на холм взобрались маратхские воины и один из них ловким ударом меча обезглавил могольского полководца. Когда отделенная от туловища голова ударилась об землю, из тюрба¬ на вывалился алмаз. Обагрившись свежей человеческой кровью, он покатился к ногам вождя маратхов, вышедшего победителем. Остав¬ шееся без полководца, могольское войско потерпело сокрушительное поражение. Каковы были дальнейшие приключения камня? Он переходил из рук в руки феодалов, уничтожавших друг друга в борьбе за власть. Он украшал трон жестокого и вероломного персид¬ ского шаха Надира, вторгнувшегося в 1739 году в Индию и разграбив¬ шего Дели.
136 В 1829 году, после вероломного убийства А. С. Грибоедова в Теге¬ ране, персидский принц Хосрев-Мирза отправил этот камень в пода¬ рок русскому царю. По мнению тогдашних правителей Персии, цена камня окупала смерть выдающегося русского писателя и дипломата. Примечательна история и другого именитого алмаза «Орлов». Этот прекрасный прозрачный камень с едва заметным зеленовато-синева- тым оттенком был найден в Голконде (Индия) в начале XVII столетия. Его первоначальный вес — примерно 400 каратов, причем он представ¬ лял собой осколок большого кристалла. После огранки он весил 194,8 карата. По преданию, этот алмаз сиял в виде глаза в голове индийского идола и назывался он в то время «Дерианур» («Море света»). Парным камнем ему служил другой*известный алмаз «Койнур» («Гора света»). В 1739 году «Дерианур» и «Коинур» были вставлены в трон шаха Надира. После завоевания англичанами Персии «Дерианур» был похищен и каким-то образом попал в Амстердам, где был приобретен армянским купцом Лазаревым. Рассказывают, что по поручению последнего некий кавказский житель врезал камень в ногу, и таким образом алмаз был переправлен через Кавказские горы в Петербург. В 1773 году граф Гри¬ горий Орлов купил камень у Лазарева за 400 ООО рублей. Кроме того, предприимчивому купцу была пожалована ежегодная пенсия в 4500 рублей и дворянская грамота. Позже Орлов подарил этот алмаз Екатерине II. Алмаз так и стал называться «Орлов». Много других легенд и преданий связано со знаменитыми брил¬ лиантами. В начале XVIII столетия в Байрейте (Бавария) царствовал марк¬ граф, известный своей жестокостью и прозванный диким. Наследный принц бранденбург-аншпахский и байрейтский основал в 1712 году орден Красного орла. Маркграф решил послать первый крест этого ордена английскому королю Георгу II. Придворному ювелиру Шперлингу было поручено отделать орден личными бриллиантами маркграфа. Шперлинг послал орден Георгу II, но заменил настоящие бриллианты поддельными. Георг II небрежно принял этот орден из поддельных камней и не послал даже благодарность маркграфу. Маркграф, узнав, что Георг II получил фальшивые бриллианты, посадил Шперлинга на стул и при¬ вязал. Послав за палачом, он повелел обезглавить ювелира.
137 Палач стал позади Шперлинга и вынул меч. Несчастный от ужаса вскочил и побежал вместе со стулом. Палач за ним. Увидев это, марк¬ граф засмеялся. Надежда затеплилась в душе Шперлинга. Он подбе¬ жал к маркграфу и хотел броситься перед ним на колени. Но поме¬ шал стул, и ювелир покатился по земле. Кое-как поднявшись, он по¬ следовал за маркграфом, не перестававшим хохотать. Испуганный Шперлинг пробовал сам рассмеяться, чтобы растрогать принца. При¬ нужденный смех на мертвенно-бледном лице был комически страшен. Маркграф от хохота повалился на кресло. Наконец он дал знак, и че¬ тыре солдата, тоже смеясь, подняли Шперлинга со стула и держали его.' Палач опустил меч, и голова несчастного покатилась к ногам смеющегося маркграфа. Похищенные бриллианты нашли в доме Шперлинга, и по велению маркграфа сделали новый орден, в середину которого был вставлен самый большой бриллиант. Когда орден принесли маркграфу и тот прикоснулся к этому кам¬ ню пальцем, бриллиант на глазах у присутствующих, словно налив¬ шись кровью, окрасился в красный цвет. Камень сменили, но и второй бриллиант при прикосновении к нему кровавого маркграфа приобрел красный оттенок. Георг II, получив этот подарок и узнав его историю, поспешил от не¬ го избавиться, даровав его одному из своих приближенных. Затем след ордена потерялся. Те немногие, кому довелось его увидеть, поражались необычному виду крупного бриллианта, находящегося в середине ор-
138 дена. Будучи абсолютно прозрачным, он отсвечивал кроваво-красным цветом. В этом старинном предании историческая правда переплелась с до¬ мыслом. Но в самом деле, что произошло бы, обладай алмаз способностью краснеть? Тогда налились бы красным цветом все «исторические» алма¬ зы. С каждым из них связано не одно кровавое преступление. На предыдущих страницах вы прочли о нескольких исторических камнях. Но каждый из вас, побывав в Москве, может увидеть некоторые из описанных алмазов и другие не менее замечательные исторические камни на выставке Алмазного фонда СССР. Алмазный фонд СССР является собранием драгоценных камней и ювелирных изделий, имеющих большую историческую, художествен¬ ную и материальную ценность. Разумеется, на выставке невозможно показать сокровища Алмаз¬ ного фонда в полном объеме. Поэтому здесь представлены наиболее характерные образцы, отображающие многообразие этого собрания сокровищ. Вот большая императорская корона, изготовленная в 1762 году к коронации Екатерины II ювелиром И. Позье. Она состоит из двух округлых половинок, соединенных обручем, усеянных крупными и мелкими бриллиантами. Верхние края обеих половинок обрамлены крупными жемчужинами, заключенными в бриллиантовые обручи. Обе Части короны разделены широкой гирляндой из крупных брил¬ лиантов. Большим красочным пятном среди моря переливающихся всеми цветами радуги бриллиантов и матового мерцания жемчуга выделяет¬ ся громадная шпинель, венчающая корону. Эта шпинель, весом око¬ ло 400 каратов, была куплена по указу царя Алексея Михайловича у китайского богдыхана Кан Хи в 1676 году. Она является одним из семи исторических камней Алмазного фонда СССР. Общее количество бриллиантов на короне 4936 штук, весом 2858 каратов. Эта корона, инкрустированная первосортными индий¬ скими бриллиантами, не имеет равной в Европе. Другой исторический камень Алмазного фонда СССР — знамени¬ тый «Орлов», к оправе которого прикреплен герб Российской импе-
139 «Большой букет». рии, — венчает императорский скипетр, состоящий из трех массивных золотых стержней, разделенных между собой парными бриллианто¬ выми поясками. Этот скипетр также принадлежал Екатерине II. Тут же экспонируется упомянутый ранее алмаз «Шах», удивитель¬ ную историю которого вы можете прочесть на самом камне. В следующей витрине распустился «Большой букет» (шпилька на корсаж) высотой в 20 сантиметров. Стебли и листья цветов выполнены из золота и выстланы плоскими изумрудами. Цветы образованы брил¬ лиантами различной величины, обрамленными цветной фольгой. Все части букета закреплены подвижно, отчего камни переливаются все¬ ми цветами при малейшем движении. Это одно из самых выдающихся произведений не только русского, но и мирового ювелирного искусства конца XVIII века. Достойным украшением «бриллиантовой оранжереи» служит и бу¬ кет из нарциссов, стебли и листья цветов которого выполнены из массивного золота, покрытого зеленой эмалью. Лепестки цветов на
140 пружинах — «трясульках» — осыпаны белыми бриллиантами, а серд¬ цевины — желтыми бриллиантами. Бриллиантовые серьги в виде цветов и пчел и в форме стеблей с плодами и листьями; уникальная брошь из изумруда ступенчатой огранки весом 136 каратов в изумительной красоты оправе из брил¬ лиантовых виноградных' листьев, бриллиантовая шпилька в виде рога изобилия; причудливых узоров бриллиантовые нашивши для кафтанов и камзолов*.. Разве может посетитель выставки пройти равнодушно мимо этих и многих других шедевров русского ювелирного искусства, которые стали национальным достоянием. Среди сказочного великолепия царских регалий и украшений знат¬ ных особ давно минувшего времени не меркнет сияние северных ал¬ мазов. В витринах на фоне черного бархата светятся изнутри, переливаясь всеми цветами радуги, сотни и тысячи якутских ювелирных алмазов первозданной чистоты. В дни празднования 50-летия Октября, к кото¬ рым было приурочено открытие выставки, «чемпионом» среди них был алмаз «Мария», весом 105,98 карата, названный в честь обнаружив¬ шей его труженицы алмазоносного края Марии Марковны Коненки- ной. Но недолго суждено было этому камню удерживать первенство. Коллекция советских именитых алмазов непрерывно пополняется. Алмаз «Звезда Якутии» весит 232,1 карата. По своему качеству он не уступает лучшим ювелирным камням. Лишь не намного меньше, 171,15 карата, весит другой изумительный по форме и красоте алмаз «Революционер Иван Бабушкин». По мере разработки алмазных месторождений крупные алмазы про¬ должают попадаться. «Скоро у нас будут свои «Куллинаны», — надеются якутские ал¬ мазодобытчики. Пройдет время, и советские именитые алмазы станут «историче¬ скими». Но не войны и кровавые преступления будут вспоминать гря¬ дущие поколения, созерцая эти удивительные явления' природы. Найденные в дни полетов советских космических кораблей, уни¬ кальные алмазы «Юрий Гагарин», «Восход-2», «Валентина Терешко¬ ва» призваны увековечить подвиги отважных покорителей космоса. Вкладу молодежи в освоение алмазных недр нашей страны посвящены алмазы «Комсомольский», «Комсомольско-молодежный», «Пионер¬ ский». События большого всемирно-исторического значения отражены
141 в именах замечательных камней: «Октябрьский», «50 лет СССР», «XXV съезд КПСС». Играют грани бриллиантов. Они отличаются безукоризненной огранкой, а выполненные из них ювелирные изделия—кольца, серьги, брошки способны удовлетворить самым утонченным требованиям лю¬ бителей прекрасного. У нас теперь есть алмазы и для техни¬ ческих нужд и для украшений. Большим спросом пользуются совет¬ ские бриллианты и на мировом рынке. История царя камней алмаза — это цепь удивительных превра¬ щений. Великосветский бездельник сделался неутомимым и безотказным тружеником. Раньше он был символом богатства. Теперь стал, в первую очередь, символом технического прогресса. Недаром среди камней ему присвоен царский сан. Не существует на земле другого минерала, в котором сочетаются столь разнообразные свойства. Вместе с тем история царя камней — еще одна яркая иллюстрация творческих возможностей человека. В один ряд с такими выдающими¬ ся достижениями нынешнего века, как овладение атомной энергией и освоение космоса, можно поставить и синтез алмазов. Заканчивая эту книжку, можно пожелать ее «герою» еще много веков счастливого царствования на благо человечества.
СОДЕРЖАНИЕ Царь камней 7 Все началось с ... канители 19 Трубка «Мир» 27 Две столицы 47 Сизифов труд 71 Рукотворный алмаз 83 Две тысячи профессий царя камней .... 95 Порошки и пасты 107 Транзисторы, счетчики и... холодильники 119 Царь камней во всей красе ....... 127
К ЧИТАТЕЛЯМ Отзывы об этой книге просим при¬ сылать по адресу: 125047, Москва, А-47, ул. Горького, 43. Дом детской книги. Генрих Самойлович Бурмин царь камней ИБ № 2895 Ответственный редактор Г. В. Малькова. Художественный редактор О. К. Кондакова. Технический редактор Н. И. Лукова. Корректоры К. И. Каревская и Н. Е. Кошелева. Сдано в набор 19.10.78. Подписано к печати 23.03.79. А 06689. Формат 70ХЮ01/1 ®. Бум. офс. № 1. Шрифт школьный. Печать офсетная. Уел. печ. л. 11,7. Уч.-изд. л. 8,64. Тираж 100 000 экз. Заказ № 624. Цена 60 коп. Ордена Трудового Красного Знамени издательство «Детская литература». Москва, Центр, М. Черкасский пер., 1. Фабрика «Детская книга» № 2 Рос- главполиграфпрома Государственного комитета Совета Министров РСФСР по делам издательств, полиграфии и книжной торговли, Ленинград, 2-я Со¬ ветская ул., 7.
Бурмин Г. Б 91 Царь камней: Научно-художественная лит-ра/ Рис. М. Трубковича. — М.: Дет. лит., 1979.— 142 с., ил. В пер.: 60 к. Книга об алмазе—минерале, играющем большую роль в материальной жизни общества. Читатель получит представление об алмазных месторожде¬ ниях, о производстве искусственных алмазов, о том, как используется этот удивительный камень в технике и промышленности. 70803— 247 Б -403—79 М101(03)79 ББК 26.303 552