В понедельник, 14 октября, исполняется 30 лет со дня смерти Феодосия Федченко — одного из выдающихся советских инженеров. Он родился в простой крестьянской семье, стал учителем, а в 1941-м одним из первых стал сражаться с нацистами, попал в плен, бежал из него, прятался на оккупированной территории. После освобождения стал танкистом и завершение войны встретил в Китае, пройдя перед этим Румынию, Венгрию и Чехословакию.
Но прославился Федченко как создатель часов, завершивших эволюцию маятниковых приборов времени.
Нужда заставила
Гринвичская королевская обсерватория — место, через которое проходит нулевой меридиан. До 1972 года именно среднее солнечное время этого меридиана было точкой отсчета времени в других часовых поясах. Сейчас здесь музей. Прогуливаясь по его залам посетитель из бывшего СССР наверняка обратит внимание на циферблат под которым находится металлическая коробка с надписью на русском языке.
«Блок управления АЧФ-3», — гласит надпись.
Подпись на английском языке сообщает нам, что выставленный в музее экспонат создан Феодосием Федченко в Москве. Любопытному посетителю, который захочет узнать, что же это за советский часовщик, плоды трудов которого демонстрируются в Гринвиче, и что означает аббревиатура АЧФ, предстоит череда удивительных открытий.
Родился Федченко 16 апреля 1911 года в бедной крестьянской семье в селе Боровица в Чигиринском уезде Киевской губернии (сейчас это Черкасская область). Это старинное село, которое особо отметилось в украинской истории: здесь гремели бои казаков и поляков, подписывались соглашения между ними, после не единожды вспыхивали восстания против власти, будь она польской или российской.
К моменту рождения Федченко село находилось на оживленном торговом пути и процветало. Однако через шесть лет после рождения мальчика Российской империи уже не было. Родина Федченко вступила в полосу революций и гражданских войн. Советская власть установилась в селе лишь в 1922 году. До этого кто там только не правил — село входило даже в Холодноярскую республику.
Федченко же пережил бурные революционные годы и, окончив семилетнюю школу и сельскохозяйственный техникум (по другим данным — рабфак), поступил в 1930 году на физико-математический факультета Криворожского педагогического института. После окончания обучения в 1934 году Федченко стал работать учителем в соседней с его селом Медведовке.
Тут-то и пригодились навыки, полученные в студенческие годы, когда Федченко в мастерских института изготавливал приборы для шахт и железных дорог. В сельской школе, где Федченко преподавал физику и математику, он, чтобы объяснить любознательным детям законы природы, начал создавать различные приборы. Со временем к этой работе он подключил и учеников, создав мастерскую, в которой те помогали с ремонтом техники местному колхозу и чинили часы для односельчан. Как утверждается в украинских источниках, тогда же Федченко сконструировал и свои первые часы, соединив их механизм со школьным звонком.
Но через шесть лет ученикам сельской школы пришлось прощаться с учителем: в 1940 году Федченко призвали на службу в Красную Армию. Служил он во Львовской области. Его дивизия одной из первых приняла на себя удары нацистов. 21 сентября 1941 года Федченко попал в плен, из которого сбежал месяц спустя. Прятался в родной Боровице у отца. После освобождения родной земли Федченко присоединился к Красной Армии и снова стал сражаться с нацистами. Он попал в 6-ю танковую армию, с которой прошел Румынию, Австрию, и завершил Великую Отечественную Войну в Праге. Неизвестно, видел ли Федченко знаменитый Староместский орлой — Пражские куранты, однако точно известно другое: на этом война для талантливого механика не закончилась.
Его армия, к тому времени ставшая гвардейской, была передислоцирована в Монгольскую народную республику, где вступила в бои с японцами и в конце концов разгромила Квантунскую армию. 23 августа 1945 года вместе со своими сослуживцами Федченко, должно быть, любовался видом Тихого океана в районе Порт-Артура и Дальнего (сейчас это китайский Далянь), к которому вышла 6-я гвардейская танковая армия.
В мае 1946 года талантливого механика после демобилизации направили на работу в Харьковский государственный институт мер и измерительных приборов на должность научного сотрудника электрофизической лаборатории. Спустя три года он стал инженером в лаборатории времени. В Харькове перед Федченко встала очень сложная задача.
Завершить дело Галилея
За два месяца до прибытия Федченко в Харьков далеко за океаном — в Вестминстерском колледже в американском Фултоне лидер британской оппозиции, бывший премьер-министр Великобритании Уинстон Черчилль произнес свою речь «Сухожилия мира», ознаменовавшую начало холодной войны.
И хотя СССР и Великобритания продолжили сотрудничать, а старые договоренности действовать — так, Советский Союз в 1949 году, как и договаривались, вернул британцам их супердрендоут, взамен получив итальянский линкор «Джулио Чезаре», перед советской властью снова встал вопрос об уходе от зависимости в ряде сфер от бывших союзников.
Одной из таких сфер была метрология — наука об измерениях. К тому времени в «Колыбели революции» — Ленинграде — в Пулковской обсерватории использовали астрономические часы британца Уильяма Шорта, изобретенные в 1921 году. Их СССР приобрел за золото. В 30-ых годах ХХ века на создание советского аналога часов Шорта были брошены силы талантливых метрологов, среди которых выделялся механик Иван Кванберг, трудившийся в обсерватории еще при Дмитрии Менделееве. После его смерти работу над этими часами продолжил его сын Константин и механики Эйлер и Анисимовьш. По их чертежам завод «Эталон» выпустил восемь аналогов часов Шорта. Регулировка механизмов была сложной, а исследования в этой отрасли прервала война.
За обслуживание же пулковских часов Шорта приходилось платить британцам. Когда Федченко начал работать в лаборатории времени в 1949 году там, среди прочих научных тем, была записана и такая: «Изыскание возможности увеличения точности хода часов со свободным маятником типа «Шорт». Этой проблемой и занялся талантливый изобретатель.
В отличие от Шорта, который поместил один из двух маятников своих электромеханических часов в колбу с разряженной атмосферой, Федченко обратил внимание на «Трактат о часах» Христиана Гюйгенса, который еще в XVII веке описал, что необходимо, чтобы колебания маятника были изохронными — не зависящими от амплитуды. Впрочем, помогли Федченко труды не только Гюйгенса, но и представителя того народа, с которым всего несколько лет назад он боролся с оружием в руках.
«Среди разных трудов попалась одна статья, которая меня просто поразила. Написал ее немецкий астроном Хойн, и рассказывал в ней он, как исследовал подвесы маятников. Подвес, надо вам сказать, это одна из сложнейших деталей, хотя внешне она очень проста. Стальная полоска или две полоски, зажатые по концам металлическими щечками. Один конец подвеса прикрепляется тем или иным образом к корпусу часов, к другому концу подвешивается маятник. Вот и все. Маятник качается, пружина (или пружины) изгибается, — потери на трение минимальны, а это для астрономических часов только и требуется. Так вот, была с пружинным подвесом связана одна легенда: считалось, что он способствует изохронности маятника, то есть делает период его колебаний менее зависимым от амплитуды. Мол, сопротивление пружины как бы отталкивает маятник назад, к положению равновесия, и чем больше отклонение, тем значительнее усилие. Это якобы должно улучшать изохронность. Так думали, и Хойн так думал. Однако если пружины подвеса действительно помогают изохронности, то более толстые должны оказывать и большее действие. Между тем все у него получилось наоборот: подвес с двумя тонкими пружинами у Хойна не только обеспечил полную изохронность, но даже перегнул палку, так сказать, в другую сторону: при увеличении амплитуды период уменьшался! Выходит, можно подбором пружин добиться полной изохронности маятника? Я не поверил Хойну и стал повторять его эксперименты», — рассказывал позже сам Федченко.
Во время своей работы он проделал тысячи опытов и перепробовал практически все типы пружин, пока с ним не произошел один случай. Однажды один из подвесов оказался, как и писал Хойн, перекомпенсированным. Маятник совершал изохронные колебания! Федченко машинально проверил винты подвеса и они оказались не затянутыми до конца.
В итоге Федченко решил сделать подвес не из двух пружин, а из трех: двух коротких и длинной между ними. Этот подвес можно будет настроить, чтобы качание маятника проходило по циклоиде, что и нужно для точности часов, как то и обосновал Гюйгенс. Полученный Федченко маятник оказался изохронным: при изменении амплитуды с 30 до 150 угловых минут его период оставался неизменным. Снабженные им часы показали вариацию хода в 1-2 десятитысячные секунды, в то время, как в тех же условиях астрономические часы показывали результаты в 50-100 раз худшие.
В 1955 году — 18 марта — на изобретенный Феодосием Михайловичем Федченко трехпружинный подвес было выдано авторское свидетельство №100085.А спустя два года — в 1957 году Федченко получил авторское свидетельство на изобретение электромеханических астрономических часов и был переведен во Всесоюзный научно-исследовательский институт физико-технических и радиотехнических измерений, который находился в поселке Менделеево, что под Москвой. Еще через два года Федченко получил удостоверение о регистрации нового типа маятниковых астрономических часов. Так появились часы АЧФ-1 и АЧФ-2 (АЧФ — астрономические часы Федченко). А в 1962 году появились и АЧФ-3. Именно они давали сигнал точного времени на все каналы Останкинской башни.
Патенты на изобретения Федченко приобрели Великобритания, где находится Гринвич, славящаяся своими часовыми мастерами Швейцария, ФРГ, США, Япония.
В 1970 году Федченко создал вторичные часы нового типа с анкерным приводом. Их использовали в обсерваториях, телевидении и много где еще. Они отличались надежностью и обеспечивали за равномерность срабатывания электромагнитного механизма и устройства перемещения стрелок на часах. Иными словами, они точно показывали время. Кстати, именно экземпляр, произведенный в 1970 году, и хранится в Гринвиче.
Даже после появления кварцевых и атомных астрономических часов, часы Федченко не утратили своей актуальности. Напротив, благодаря кварцевым и атомным астрономическим часам часы Федченко можно использовать для гравитационных измерений.
В конце XVI века молодой Галилео Галилей открыл законы колебания маятника. Гораздо позже он же придумал использовать маятник в часах. С тех пор прошло более, чем три с половиной века. И вот в СССР уроженец Киевской губернии Российской империи поставил точку в истории маятниковых часов.
Чтобы поближе познакомиться с многими изобретениями Федченко не нужно ехать в далекий Гринвич. Достаточно прийти в «Открытую коллекцию» Политехнического музея в Москве. Там можно найти даже то, чего не найдешь в Лондоне (районом которого и является сегодня Гринвич): уникальные документы, свидетельствующие о жизни и научных подвигах Федченко.
В любой другой стране таким изобретателем бы гордились: в его честь проводили бы научные конференции, его именем назвали бы учреждения. На Украине же Федченко незаслуженно забыт. Хотя свои главные изобретения он сделал в нынешней России, первые шаги в изобретательстве он все же сделал на землях, ныне входящих в состав Украины. Впрочем, там сейчас совсем другие герои.