Технологии, приблизившие победу во Второй мировой войне

Немецкие шифровальные машины «Энигма» применялись с 20-х годов прошлого века, однако широкое распространение получили с началом Второй мировой войны. В 1932 году польские специалисты раскрыли шифр машины с помощью механизма, который получил название «криптологическая бомба».

«Энигма». Всего было выпущено более 100 тыс. экземпляров этих машин различных модификаций. Фото: Connie Ma / Flickr / CC BY-SA 2.0

Но немцы спустя шесть лет разработали новую версию «Энигмы» - более сложную и защищенную. В ответ на это английские инженеры создали машину Turing Bombe, которая сыграла решающую роль в победе над гитлеровской коалицией. А в 1940 году (также в Англии) на электромеханических реле построили машину «Робинсон», которая могла ещё быстрее расшифровывать сообщения, обработанные «Энигмой».

Turing Bombe. Машина позволяла дешифровать сообщения, обработанные "Энигмой". Фото: Andy Armstrong / Flickr / CC BY-SA 2.0

Turing Bombe и «Робинсон» решали узкий спектр задач, а потребность в быстрых вычислениях с каждым днем росла. В 1943 году Уоррен Маккуллох и Уолтер Питц написали фундаментальную работу об основах применения нейронных сетей, а спустя несколько месяцев Норберт Винер и его коллеги ввели в обращение термин «кибернетика».

В 1944 году Говард Айкен создал первый американский программируемый компьютер Mark I на основе работ Чарльза Бэббиджа. В 1945 году в США была построена машина ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer — Электронный числовой интегратор и вычислитель) – первый в истории программируемый компьютер на вакуумных лампах, который считается нулевым поколением ЭВМ. ENIAC использовал десятиразрядную систему счисления. Он занимал около 200 квадратных метров площади, весил 30 тонн и требовал 175 киловатт энергии. Быстродействие машины составляло 0,1 MIPS (миллион инструкций в секунду).

ENIAC. Некоторые детали устройства сегодня можно увидеть в Национальном музее американской истории в Вашингтоне. Фото: Andrew Mager / Flickr / CC BY-SA 2.0

Развитие технологий в годы Второй мировой войны обусловило дальнейший технический прогресс. Так, универсальная машина Тьюринга была описана математиком и криптографом в 1936 году, а первый британский компьютер ACE (англ. Automatic Computing Engine — Автоматическая вычислительная машина) по проекту Алана Тьюринга построили спустя десять лет – уже после победы над Гитлером и его союзниками.

Первый советской компьютер создали в 1950 году под руководством академика Сергея Лебедева

Устройство называлось МЭСМ (Модель или Малая Электронная вычислительная машина) и стало третьей в мире и первой в континентальной Европе полностью электронной вычислительной машиной.

МЭСМ могла бы появиться и раньше, но из-за необходимости решения оборонных задач разработки свернули. Впрочем, в годы войны Лебедев совместно с коллегами создал специальные вычислительные элементы для аналоговых машин, которые легли в основу системы стабилизации танкового орудия – она позволяла стрелять без остановки танка.

Немецкий инженер Вернер фон Браун – «отец» V-2 (Фау-2), или первой в мире баллистической ракеты Aggregat. Её разработка началась в 1939 году, а впервые V-2 применили для бомбежки Англии в 1944 году, когда война уже была проиграна.

После этого (и до капитуляции Германии) фон Браун с коллегами сдались США. В итоге они стали основателями американской космической программы.

Советский ученый Сергей Королев использовал наработки фон Брауна для создания советских баллистических ракет в 1950-х годах. Первые крылатые ракеты он создал в 1930-х годах, однако в 1938 году был арестован по обвинению во вредительстве и репрессирован – ему дали 10 лет лагерей. Но страна решила, что в войну талантливый инженер ей пригодится, и с Колымы Королева забрали в ЦКБ-29 НКВД, известную как «Туполевская шарага». Именно здесь были созданы бомбардировщики Пе-2 и Ту-2 (названы в честь авиаконструкторов Владимира Петлякова и Андрея Туполева).

Двухмоторный дневной бомбардировщик ТУ-2. Разрабатывался для поражения кораблей, однако в годы Второй мировой войны был задействован для бомбардировки наземных целей и разведки. Фото: Flavio Mucia / Flickr / CC BY 2.0

Для обнаружения вражеской авиации необходимы были средства посерьезнее биноклей. Разработка технологий радиолокации в СССР стартовала в 1932 году, и уже спустя два года специалисты Ленинградского электрофизического института (ЛЭФИ) под руководством А. А. Чернышева обнаруживали цель, которая летела на высоте 150 м, на расстоянии 600 м от радара. В 1936 году появилась установка «Буря» - она работала на сантиметровом диапазоне волн и засекала самолет на расстоянии до 10 км.

В 1941 году в распоряжении советских войск были «радиоулавливатели самолетов» РУС-1 «Ревень» и РУС-2 «Редут» с дальностью обнаружения целей до 150 км. Комплекс РЛС «РУС-2», расположенный в Подмосковье, 22 июня 1941 года смог обнаружить приближение 200 немецких бомбардировщиков, в результате ПВО отбили первый воздушный налет на Москву. В тот же день была отражена атака на базу Черноморского флота в Севастополе – РЛС была расположена на крейсере «Молотов».

«Молотов». Советский легкий крейсер водоизмещением 8882 т и длиной 191,4 м. Был введен в эксплуатацию 14 июня 1941 года, использовался для размещения РЛС и огневых налетов, эвакуации раненых и разгрузки пехотных частей. Фото:

Работали в этом направлении и в других странах антигитлеровской коалиции. Из-за высокой секретности нельзя точно сказать, где именно была изобретена радиолокация.

Однако военные разработки положительно повлияли и на гражданский сектор: появились эффективные фильтры и системы шумоподавления, стала повсеместно использоваться теория устойчивого приема. Впоследствии технологии нашли применения в Wi-Fi и Bluetooth, GPS и ГЛОНАСС.

Атом урана был впервые расщеплен в 1938 году немецкими физиками Отто Ганом и Фрицем Штрассманом. В дальнейшем над проблемой контролируемой ядерной реакции трудились физики из многих стран мира, и итальянец Энрико Ферми в 1942 году построил первый пробный атомный котел на кортах для игры в сквош Чикагского университета (США). Ферми состоял в фашистской партии, но был женат на еврейке. Для получения Нобелевской премии в 1939 году он выехал в Стокгольм вместе с семьей, а затем из-за нетерпимости Германии к евреям эмигрировал в США.

В США в 1943 году запустили «Манхэттенский проект» по созданию ядерного оружия. В нем участвовало более 130 тысяч человек, в том числе Энрико Ферми, Роберт Оппенгеймер, Альберт Эйнштейн, Нильс Бор. В рамках проекта создали три бомбы: плутониевую «Штучку» (Gadget), которую взорвали на испытании «Тринити» 16 июля 1945 года в штате Нью-Мексико, урановый «Малыш» (Little Boy, взорвана в Хиросиме 6 августа 1945 года) и плутониевый «Толстяк» (Fat Man, сброшен на Нагасаки 9 августа 1945 года).

Макет бомбы «Толстяк», которая была сброшена на Нагасаки, в результате погибло около 74 тыс. людей, было разрушено более 51 тыс. зданий. Фото: QuartzMMN / Flickr / CC BY 3.0

Разведка сделала часть данных «Манхэттенского проекта» доступной советским ученым. Исследования активно велись в Радиевом институте в Ленинграде и ряде других закрытых учреждений, а практические работы по созданию атомной бомбы стартовали в 1943 году под руководством академика Курчатова. Но за годы войны создать оружие не успели, и в 1945 году по приказу Сталина сотни немецких инженеров, имевших отношение к атомной программе, привезли в СССР для продолжения работ.

Первые успешные испытания советской атомной бомбы были проведены 29 августа 1949 года на полигоне в Семипалатинской области Казахстана

Строительство первого в Советском Союзе опытного ядерного реактора Ф-1 выполнялось в Лаборатории No 2 АН СССР, и он был успешно запущен 25 декабря 1946 года. Первая АЭС, спроектированная академиками Курчатовым и Доллежалем, была запущена в Обнинске в 1954 году.