Спартак Ахметов - Беседы о геммологии

Свидетель космической катастрофы.Некоторые ученые у нас в стране и за рубежом полагают, что много миллионов лет назад, в конце мелового и в начале палеогенового периодов, на поверхность Земли выпало большое количество космического вещества. Это обстоятельство доказывается удивительно высоким содержанием иридия в осадочных породах на границе мезозоя и кайнозоя. Космическое вещество могло выпасть во время прохождения Земли через облако космической пыли или в результате падения крупного космического тела. Иридиевую аномалию в породах Северной Америки и Западной Европы исследовал Б. Ф. Бохо. На многих кварцевых зернах он обнаружил следы ударного воздействия.

Изменение первоначального облика горных пород при действии на них ударной волны выражается в различных структурных преобразованиях, деформации кристаллической решетки некоторых минералов и в образовании новых химических соединений. К таковым могут быть отнесены сверхплотные разновидности оксида кремния — китит, коэсит, стишовит. Кроме того, в результате ударного воздействия в кристаллах кварца появляются так называемые планарные элементы, то есть параллельные системы оптических нарушений.

Сотрудник Института геохимии и аналитической химии имени В. И. Вернадского АН СССР Д. Д. Бадюков исследовал образцы кварца, взятые на Мангышлаке, в Копет-Даге и Малом Балхане, а также на месторождении Стивенс-Клинт в Дании. Возраст всех пород — меловой и палеогеновый. Они содержат аномально высокое количество иридия. Часть зерен кварца на пограничных отложениях содержит планарные элементы. В то же время более верхние и нижние слои совершенно не изменены. В институте были проведены эксперименты по воздействию ударных нагрузок на кристаллы кварца. Оказалось, что природные образцы действительно испытали короткие воздействия с силой 10–15 гигапаскалей.

Таким образом, проведенные исследования показывают, что во всех пограничных меловых и палеогеновых отложениях земного шара присутствуют ударно-метаморфические минералы. Их широкое распространение объясняется тем, что газово-пылевое облако, возникшее от метеоритного удара, попало в атмосферу и было затем рассеяно ветром. Находка зерен кварца с планарными элементами служит прямым минералогическим доказательством столкновения Земли с астероидом, ядром кометы или группой крупных метеоритов. Это произошло около 65 миллионов лет назад.

Возможны также и фантастические гипотезы, например, такая. Одна из ветвей меловых динозавров в результате локального похолодания эволюционировала быстрее других. Возникла цивилизация ящеров. Динозавры придумали утюги и примусы, а затем — атомную бомбу и ракеты. В результате конфронтации травоядных и плотоядных ящеров, взаимного недоверия и гонки вооружений разразилась термоядерная война. Атомные удары с силой 10–15 гигапаскалей обезобразили Землю кратерами. Гигантская волна в мировом океане за считанные часы обогнула земной шар. Горы, леса, города были сметены водяным валом. Гигантское облако пыли на долгие годы затмило солнце. Цивилизация неразумных динозавров погибла, оставив после себя лишь кристаллы кварца с планарными элементами…

Кремнезем и «Челенджер».Получилось так, что этот раздел писался в траурные для американского народа дни. 28 января 1986 года через 74 секунды после запуска на высоте 15 километров взорвался топливный бак космоплана «Челенджер». Погибли смелые люди и среди них две женщины — астронавт Джудит Резник и школьная учительница Шарон Криста Маколифф. Она планировала провести два телеурока из космоса для англоязычных школьников.

Несмотря на шоковое состояние, официальные лица США заявили, что выполнение космической программы с использованием орбитальной ступени системы «Спейс Шаттл» (космический челнок) будет продолжено. Группа поиска подобрала в океане обгорелые обломки, в том числе несколько керамических плиток, изготовленных из кремнезема.

Как известно, американские ученые, инженеры и рабочие спроектировали и построили пять космических кораблей многоразового использования. «Энтерпрайз» прошел испытания на земле и в воздухе. «Колумбия», «Челенджер» и «Дискавери» сравнительно благополучно совершили двадцать четыре космических рейса.

Выход космоплана на орбиту обеспечивают два симметрично расположенных стартовых ускорителя, работающих на твердом топливе, и жидкостно-реактивные двигатели. Большая часть стартового топлива для них помещается в гигантском топливном баке. Еще до выхода на орбиту космоплан освобождается от него и от стартовых ускорителей. Для возвращения на Землю пилот включает тормозные двигатели. Космоплан, словно метеор, врезается в плотные слои атмосферы, его носовая часть и треугольные крылья раскаляются почти до 1500 кельвинов. Этот страшный термический и механический удар принимают на себя керамические плитки.

Для защиты космоплана «Колумбия» применяются материалы на основе чистого кварцевого волокна. Плотность его составляет 144 и 352 килограмма на кубический метр (другими словами материал значительно легче воды). Керамические плитки изготавливают из штапельного стекловолокна с содержанием кремнезема 99,7 процента. Диаметр отдельных волоконцев 1,2–1,4 микрометра, длина — не более 64 миллиметров. Волокно предварительно прокаливают, очищают от неволокнистых включений (капель стекла) и примесей. Затем из него приготавливают суспензию, которая идет на отливку теплозащитных плиток. На этом этапе их плотность составляет 112 килограммов на кубический метр. После обжига при температуре 1560 кельвинов плитка готова к работе в космосе.

Первое испытание орбитальной ступени «Колумбия» прошло 12 апреля 1981 года. Экипаж состоял из опытного пилота Джона Янга и новичка Роберта Криппена, который затем совершил несколько челночных рейсов. После выхода на орбиту они с помощью бортовой телекамеры осмотрели поверхность космоплана. Было обнаружено, что на гондолах с двигателями маневрирования в хвостовой части «Колумбии» отвалилось несколько плиток. Это не помешало им успешно приземлиться на взлетно-посадочной полосе.

В дальнейшем плитки стали делать из кварцевого волокна без всяких добавок и с добавкой двадцати процентов алюмоборосиликатного волокна. Плотность плиток при этом уменьшилась до 128 и 192 килограммов на кубический метр. Основной размер — квадрат со стороной 150 миллиметров и толщиной 38–127 миллиметров. К точности размеров предъявляются высокие требования: отклонения не должны превышать 0,2 миллиметра. Это понятно. Жаропрочные плитки прилегают друг к другу и словно чешуя защищают космоплан.

По данным американской печати, применяемые на космопланах «Колумбия», «Челенджер» и «Дискавери» плитки прошли испытания на термическую устойчивость при температурах 1590, 1640 и 1700 кельвинов. Выдержка при заданном режиме составляла 15 часов. Плитки хорошо показали себя при многократных обдувах огненной плазмой. В гибели космоплана «Челенджер» их вины нет…