Когда прочнейший металл устаёт

Вечером 15 ноября 1988 года Грэг Монк, оператор радиотелескопа обсерватории Грин-Бэнк (Западная Виргиния, США), заступил на очередное дежурство. Своей работой учёный гордился – ещё бы, ему повезло работать с самым большим в мире радиотелескопом с полностью подвижной антенной! Чудовищных размеров «тарелка» – диаметром с футбольное поле и высотой в 25-этажный дом – медленно разворачивалась для наведения на нужный участок звёздного неба. Монк включил приёмно-усилительную аппаратуру, заправил бумажные ленты в самописцы…

1.

Радиотелескоп Грин-Бэнк, 60-е годы
Когда прочнейший металл устаёт
Радиотелескоп Грин-Бэнк был построен в 1962 году в самом центре так называемой «Национальной зоны радиомолчания» в США. В этой местности строго запрещены любые мощные радиопередатчики; да что там радиопередатчики – даже беспроводные телефоны, микроволновые печи и вай-фай роутеры! Такая «радиотишина» нужна именно для работы телескопа, слушающего сигналы из самых далёких уголков Вселенной.

Именно исследования на телескопе Грин-Бэнк позволили определить форму и размеры нашей Галактики, а также выдвинуть гипотезу о существовании тёмной материи. К 1988 году телескоп морально устарел, но работал отлично. Прочнейшая стальная конструкция была рассчитана на ветер со скоростью 130 км/час и нагрузку до 400 тонн выпавшего снега!

Часы показывали 21 час 43 минуты. Внезапно оператор услышал громкий треск, а затем – низкий раскатистый грохот, «как будто прямо над головой пролетает реактивный самолёт». В лабораторию влетел неизвестно откуда взявшийся здоровенный кусок стали – подобно артиллерийскому снаряду, он разнёс вдребезги туалет, а затем и систему подачи электричества. Все приборы отключились. Потолок начал угрожающе прогибаться вниз.

Грэг Монк еле успел выскочить из помещения. Во дворе стояла машина учёного – её тоже прошило насквозь стальными обломками! На глазах у выбегающих сотрудников обсерватории 90-метровая антенна оседала, сминалась, скрючивалась, будто гигантский лопнувший гриб, «будто она была сделана не из стали, а из сахара» – как впоследствии вспоминал один из очевидцев. Через 5 минут на месте одного из лучших в мире радиотелескопов лежала бесформенная груда металлических конструкций…

2.

Вот где это произошло
Когда прочнейший металл устаёт
Что же произошло? Почему прочнейшая сталь вдруг «дала слабину»? Расследование показало: всему виной стала трещина в одной из стальных опорных пластин телескопа; причиной трещины стала так называемая «усталость металла». Да-да, металл тоже может уставать – под воздействием циклических нагрузок или вибраций его прочность медленно падает, а затем, в какой-то момент металл разламывается. Обрушение радиотелескопа Грин-Бэнк – далеко не единственная катастрофа, виной которой стала усталость металла; можно вспомнить и страшное крушение поезда в 1842 году во Франции, и катастрофу самолёта «Де Хэвилленд Комет» в 1954 году (он внезапно развалился в воздухе), и обрушение пешеходного моста в Пушкино в 1977 году, и аварию 2009 года на Саяно-Шушенской ГЭС…

3.

Руины антенны радиотелескопа в Грин-Бэнк
Когда прочнейший металл устаёт
Как «работает» усталость металла? Возьмите старую тонкую пластмассовую линейку. Если согнуть её в дугу, она не сломается; однако если мы согнём и разогнём её с десяток раз, а потом возьмём увеличительное стекло, то увидим на пластике крохотные «жилки» – трещинки. Согнём и разогнём линейку ещё раз 50 – и маленькие трещинки сольются в одну большую, по которой линейка развалится пополам. Сталь многократно прочнее пластмассы – однако механизм действия практически тот же самый: нагрузка то есть, то её нет, то снова есть – и так десятки тысяч раз подряд. Образуются микротрещины, их становится всё больше и больше, наконец, деталь не выдерживает и раскалывается.

4.

Новый радиотелескоп Грин-Бэнк
Когда прочнейший металл устаёт
История с телескопом Грин-Бэнк закончилась благополучно. Во-первых, при катастрофе никто не погиб. Во-вторых, власти США смогли найти необходимые средства, и в 2001 году в строй вступил новый радиотелескоп обсерватории Грин-Бэнк – тоже с полноповоротной антенной, только диаметром уже 100 метров. Однако катастрофы, связанные с усталостью металла, заканчиваются «хорошо» далеко не всегда…