Suvirinimo sistemų genijaus Gasparo Kazlausko Lietuva nežino, ir panašu, kad net nežinojo. Jo sukurto ir užpatentuoto suvirinimo įrankio dėka pagaminti radioizotopų termoelektriniai generatoriai (RTG) su „Apollo“ 12, 14, 15, 16, 17 buvo nuskraidinti ir visam laikui palikti Mėnulio paviršiuje. „Apollo 13“ į Mėnulį taip pat skraidino analogišką generatorių, tačiau misija buvo nesėkminga, nes skrydžio metu susprogo deguonies bakas ir astronautai nebegalėjo nusileisti Mėnulio paviršiuje, todėl avariniu būdu grįžo atgal į Žemę. Pagalbinis Mėnulio modulis, kuriame buvo RTG, nukrito į Tonga įdubą Ramiajame vandenyne, į pietus nuo Fidži salos, kur iki šiol guli maždaug 6,9 km gylyje tiksliai nenustatytoje vietoje.
Pasaulyje populiariame tinklalapyje „Atsakymų skrynia“ (angl. answerbag) galima rasti tokį klausimą: „Kas išrado orbitalinį vamzdžių suvirinimą?“ (Tai automatizuoto lankinio suvirinimo metodas, kurio metu suvirinimo lankas juda ratu aplink apvalų suvirinimo objektą, o pats suvirinimo objektas išlieka nejudrus. Tokiu metodu virinami vamzdžiai, kurių skersmuo yra nuo kelių milimetrų iki kelių centimetrų.)
Ten pat pateikiamas ir atsakymas: „Orbitalinio vamzdžių suvirinimo galvutės išradėjas yra Gasparas Kazlauskas. 1960 metais, išradimo sukūrimo metu jis dirbo vyresniuoju mechanikos dizaino inžinieriumi „Šiaurės Amerikos aviacijos“ kompanijoje. Jo sukurtas suvirinimo įrankis buvo naudojamas „Papildomo atominio elektros šaltinio sistemos“ (angl. System for Nuclear Auxiliary Power, SNAP) projekte“. (Aut. pastaba: kai kuriuose literatūros šaltiniuose naudojama sąvoka Space Nuclear Auxiliary Power.)
Gasparo Kazlausko biografija
G. Kazlauskas gimė 1922 m. gruodžio 10 dieną, gyveno bei dirbo Los Andžele, Kalifornijoje, kur mirė 2009 m. gegužės 24 dieną. Deja, beveik visuotinai skaitmeniniame amžiuje G. Kazlausko nuotraukos internete man rasti nepavyko.
G. Kazlauskas dirbo „Šiaurės Amerikos aviacijos“ (angl. North American Aviation, NAA) kompanijoje vyresniuoju mechanikos dizaino inžinieriumi ir užsiiminėjo kontaktiniu suvirinimu. NAA buvo pagrindinė aerokosminės technikos gamintoja JAV, pagaminusi ne vieną istorinį lėktuvą: treniruočių lėktuvą Teksaso T-6, naikintuvą „Mustang P-51“, naikintuvą-bombonešį „Mitchell B-25“, reaktyvinį naikintuvą „Sabre F-86“, lėktuvą su raketos varikliu X-15, branduoline energija varomą bombonešį XB-70, taip pat „Apollo“ valdymo ir pagalbinius modulius, raketos „Saturnas-V“ antrąją pakopą, daugkartinį kosminio skraidymo erdvėlaivį (angl. Space Shuttle) ir bombonešį B-1 „Lancer“. Kompanijos istorija vėliau klostėsi taip, kad ji perėjo „Rockwell International“ žinion, o dabar yra „Boeing“ dalis.
Dirbant NAA G. Kazlauskui buvo pavesta sukurti suvirinimo įrenginį, reikalingą „Papildomo atominio elektros šaltinio sistemos“ arba SNAP 1/2 projektui. Reikėjo pagaminti glaudžiai suspaustų D-formos skerspjūvio vamzdelių ryšulį. Vamzdelių skersmuo viršutinėje dalyje buvo 71,12 cm, apatinėje – 35,56 cm, o ilgis – 3,048 metro. Aplinkos, kur vamzdelių viduje buvo +426°C karštumo natris, o išorėje laikėsi –240°C kosminis šaltis, sandūroje prasidėdavo reakcija, kurios metu buvo gaunama elektra.
G. Kazlausko išrasto įrenginio pagalba buvo galima suvirinti vamzdelius tiesiog ryšulyje. Vėliau inžinierius buvo paskirtas dirbti branduoline energija varomo bombonešio XB-70 programoje. 1958 m. buvo numatyta pagaminti 60 šių aparatų, vėliau jų skaičius buvo sumažintas iki 11, o 1960 m. tebuvo reikalingi du. Pirmojo bombonešio XB-70 „Valkyrie“ skrydis įvyko 1964 m. rugsėjo 21 dieną, o 1965 m. spalio 14 d. buvo pasiektas tris kartus didesnis už garso greitis. Antrasis bombonešis pirmą kartą skrido 1965 m. liepos 17 dieną, tačiau dėl NASA persekiojimo (chase) lėktuvo F-104N bendrų skraidymų metu 1966 birželio 8 d. padarytos klaidos „Valkyrie“ patyrė katastrofą.
NASA kurį laiką dar vykdė eksperimentinius skrydžius su pirmuoju bombonešiu, tačiau 1969 m. vasario 4 d. jis buvo perkeltas į muziejų. Vienintelį išlikusį bombonešį XB-70 galima pamatyti Nacionaliniame JAV karinių oro pajėgų muziejuje Deitone, Raito Petersono karinių oro pajėgų bazėje Ohajo valstijoje.
Nepaisant XB-70 programos sumažinimo, G. Kazlauskas ir toliau tobulino orbitalinio suvirinimo techniką. Jis sumažino įrangą taip, kad buvo sukurta šiandien visame pasaulyje žinoma orbitalinio suvirinimo galvutė.
Tinklalapio „Suvirinimo istorija“ (weldinghistory.org) skyriuje „Didieji pasaulio suvirintojai“ greta pasaulinio lygio garsenybių – metalurgijos istorijos studijų knygos ir pirotechnikos autoriaus (1540 m.) italo V. Biringučio (Vannoccio Vincenzio Austino Luca Biringuccio), suvirinimo aparato išradėjo (XIX a. vid.) ukrainiečio N. Benardos (Nikolai Nikolaevich Benardos), kontaktinio suvirinimo išradėjo (1885 m.) anglo E. Tomsono (Elihu Thomson), termitinio suvirinimo išradėjo (1899 m.) vokiečio J. Goldšmidto (Johann Wilhelm Goldschmidt), lankinio suvirinimo išradėjo (1942 m.) amerikiečio R. Meredito (Russell Meredith), nikelio litavimo (1951 m.) tėvu vadinamo amerikiečio R. Pyzlio (Robert Peaslee) – pateikta ir orbitalinio suvirinimo galvutės išradėjo (XX a. 6-asis dešimtmetis), lietuvišką pavardę turinčio amerikiečio G. Kazlausko, biografija.
Amerikos suvirintojų draugijos 2010 m. išleistame apdovanojimų kataloge nurodoma, kad išradėjui G. Kazlauskui 1972 ir 1973 metais buvo įteikti AIRCO suvirinimo apdovanojimai, kasmet skiriami už naujų produktų originalumą ir inovacijas taikant suvirinimo techniką.
Orbitalinis suvirinimas, RTG ir SNAP
Iki 1960 m. egzistavusios suvirinimo priemonės netenkino viršgarsinių lėktuvų hidraulinių sistemų sujungimo kokybės reikalavimų lėktuvuose, skraidančiuose garso greičiu. Buvo nuolat aptinkami defektai. Suvirinimo priemonės, virinančios ratu ar apskritimu, buvo labai didelės, stacionariai įrengtos patalpose, jų nebuvo galima naudoti už fabriko ribų. Elektrodai turėjo keletą kartų liesti ir kaitinti suvirinimo siūlę. Visa tai privertė aeronautikos ir kosmoso pramonę pateikti užsakymą sukurti efektyvesnį – orbitalinį – suvirinimą. Nuolatiniai patobulinimai, vykdyti apie 1960 metus, pramonei davė kompaktišką, portatyvinį, automatizuotą, vienu lietimu virinantį orbitalinio suvirinimo įtaisą. Nuo tada orbitalinis suvirinimas naudojamas įrengimų ir medžiagų gamybai, kurios taikomos aeronautikos ir kosmoso, laivų statybos, automobilių, biotechnologijos, chemijos technologijų, farmacijos ir maisto pramonei. Orbitalinis suvirinimas naudojamas puslaidininkių pramonėje „švarių patalpų“ komponentų gamybai, taip pat sunkiosios pramonės įrengimų, kuriuose yra metaliniai vamzdžiai ir vamzdeliai, gamyboje.
1955 m. buvo pradėti rimti branduolinės energijos panaudojimo kosmose moksliniai tyrimai. Šių pastangų dėka atsirado pirmieji radioizotopiniai termoelektriniai generatoriai (RTG), iš esmės atominės elektrinės, specialiai sukonstruotos kosmoso ir specialios paskirties užduotims Žemėje vykdyti. Radioizotopiniuose termoelektriniuose generatoriuose iš natūraliai vykstančio radioaktyvaus skilimo gaunama šiluma paverčiama į elektros energiją. RTG funkcionuoja pagal termoelektros principą, kai šiluma tiesiogiai paverčiama į elektrą. Šį principą 1821 m. atrado vokiečių mokslininkas Tomas Zebekas (Thomas Johann Seebeck).
Jis pastebėjo, kad uždarame kontūre, kai dviejų skirtingų metalų sandūroje yra palaikoma skirtinga temperatūra, atsiranda elektros srovė. Tokios metalų poros yra vadinamos termoelektrinėmis poromis arba termoelementais. 1960 m. JAV pradėjo vykdyti „Papildomo atominio elektros šaltinio sistemos“ programą, kurią sudarė eksperimentiniai radioizotopiniai termoelektriniai generatoriai ir kosminiai branduoliniai reaktoriai. Nelyginiais numeriais JAV yra numeruojami radioizotopiniai termoelektriniai generatoriai, o lyginiais – kompaktiški branduoliniai reaktoriai. Jau minėjome, kad prie pirmųjų SNAP-1 ir 2 atsiradimo prisidėjo ir G. Kazlausko išradimas (SNAP-1 nebuvo išplėtotas ir dėl to neįdiegtas kosminiuose aparatuose).
Renkino cikle (Garo mašinos teorinis termodinaminis ciklas, susidedantis iš keturių pagrindinių operacijų: skysčio išgaravimo, esant aukštam slėgiui, garų išsiplėtimo, garų kondensacijos, skysčio slėgio padidėjimo iki pradinės reikšmės) buvo naudojamas ceris-144, gyvsidabris – kaip šilumos pernešimo skystis, kuris sėkmingai veikė 2500 valandų. Bandomasis reaktorius SNAP-2 buvo antrasis pagamintas SNAP grupės reaktorius. Šio prietaiso kuras buvo urano-cirkonio hidridas, reaktoriaus projektinė galia – 55 kilovatai. Tai buvo pirmas modelis, naudojamas skrydžio valdymo bloke, bandymai vyko nuo 1961 m. balandžio iki 1962 m. gruodžio. 1961 m. pirmą kartą RTG buvo įdiegtas JAV karinio jūrų laivyno tranzito navigacijos palydove. Šio RTG, kuriam buvo suteiktas SNAP-3 pavadinimas, elektrinis galingumas tesiekė 2,7 vato. Tačiau svarbiausia šioje istorijoje buvo tai, kad RTG dar veikė 15 metų. Po SNAP-3 paleidimo RTG tapo neatskiriama JAV kosmoso programos dalimi.
Be RTG dar yra naudojami radioizotopiniai šildytuvai (radioisotope heater units, RHU). Jie buvo naudoti „Apollo 11“ misijoje, „Pioneer 10/11“, „Voyager 1/2“, „Galileo“ ir „Cassini“ laivuose. Trys maži RHU buvo įdiegti į NASA kosminį aparatą „Mars Pathfinder“, kuris 1996 m. gruodžio 4 d. paleistas į Marsą.
Mažos galios RTG buvo skirti papildyti kosminių aparatų pagrindinius nebranduolinius maitinimo šaltinius, bet, technologijai patobulėjus, jie pradėjo atlikti pagrindinio maitinimo šaltinio funkciją. Šiandien erdvėlaiviai, kuriuose yra įdiegti RTG, skrieja aplink Saulę ir Žemę, tyrinėja planetas už Saulės sistemos ribų. RTG taip pat yra nuleisti Marse ir Mėnulyje (5 vienetai).
„Apollo“ eksperimentai Mėnulio paviršiuje
Pirmasis radioizotopinis prietaisas Mėnulio misijose buvo radioizotopinis šildytuvas, įdiegtas pirmalaikių Apollo mokslinių eksperimentų komplekte (angl. Early Apollo Surface Experiments Package, EASEP), kurį darbui paruošė ir visam laikui Mėnulyje paliko Apollo 11 astronautas Bazas Oldrinas (Buzz Aldrin). Šildytuvą Apollo 11 misijai pagamino kompanija „Bendix“ dar 1966 m. lapkričio 5 dieną. Jis buvo naudojamas seisminių eksperimentų prietaiso elektronikos dalims apšildyti. Per 340 valandų trunkančią Mėnulio naktį temperatūra nukrisdavo iki –173°C, todėl 15 vatų (W) šildytuvas palaikydavo –54°C, t. y. minimalią minusinę temperatūrą, kuriai esant elektronika dar galėjo veikti. Šildytuvo skersmuo buvo 7,6 cm, aukštis – 7,6 cm, jis svėrė 57 gramus, įskaitant apsauginių medžiagų šarvą. Seismografas svėrė 45 kilogramus. Beje, jis veikė tik 21 dieną, nes karštą saulėtą dieną atsijungė dėl perkaitimo. Įdomumo dėlei reikėtų pasakyti, kad nesudėtingos konstrukcijos seismografas buvo toks jautrus, jog galėjo fiksuoti miegančio Neilo Armstrongo judesius.
G. Kazlauskas yra 25 patentų autorius, iš jų 23 priklauso B23K technologijų grupei „Litavimas ar atlitavimas; suvirinimas; plakiravimas arba padengimas litavimo ar suvirinimo būdu; pjovimas kaitinimu vietoje, pvz., pjovimas liepsna; metalo apdirbimas lazerio spinduliu“. Žymiausiu ir reikšmingiausiu G. Kazlausko patentu laikomas 1968 m. liepos 30 d. išduotas patentas Nr. US 3395262 „Kazlausko išorinio suvirinimo galvutė“. Taip pat labai vertingas yra 1968 m. rugsėjo 3 d. išduotas patentas Nr. US 3400237 „Kazlausko suvirinimo galvutė“, kuriame aprašoma autogeninio suvirinimo (angl. melt-through) technika.
Iš viso G. Kazlausko patentais pasinaudojo tokios pasaulyje žinomos kompanijos, kaip „Astro-Arc“, „Boeing“, BASF, „Cajon“, ESAB, „Delphi“, „D. L. Ricci“, „Eisenmann“, „Framatome“ („Areva“ ir „Siemens“), „General Electric“, „Kobe steel“, „Magna“, „Magnatech“, „Mantra“, „Minesota Mining and manufacturing“ (dabar 3M), NASA, „Norsk Hydro“, „O. J. Pipelines“, „Saipem“, „Swagelok“, „Tri Tool“, „United technologies“, „Westinghouse Electric“ ir kitos.
Vien tik 1983 m. vasario 8 d. G. Kazlauskui išduotu patentu Nr. US 4373125 „Vamzdžių suvirinimo aparatas“ pasinaudojo 33 pasaulinio garso korporacijos iš Indijos, Italijos, Jungtinės Karalystės, Japonijos, JAV, Kanados, Norvegijos, Olandijos, Pietų Korėjos, Švedijos, Šveicarijos ir kitos.
G. Kazlausko patentai kituose autorystės dokumentuose yra cituojami beveik 200 kartų.
Po vieną bendrą patentą su G. Kazlausku turi trys lietuvių kilmės amerikiečiai – Vytautas J. Jusionis, Eugene P. Vilkas ir Mindaugas E. Gedgaudas, o ketvirtasis – Linas A. Martinėnas – savo patente „Mažų matmenų vamzdelių suvirinimo aparatas“ (Nr. US 5841089, 1998-11-24) rėmėsi trimis G. Kazlausko patentais. Beje, M. E. Gedgaudas yra automatinio orbitalinio suvirinimo srities lyderės „Arc Machines Inc.“ (AMI) prezidentas. Jo kompanijos suvirinimo įrengimais buvo suvirinamos JAV erdvėlaivių kuro talpos, už tai kompanija AMI yra gavusi „Lockheed Martin“ padėką. AMI yra suvirinusi Brazilijos-Kinijos Žemės resursų stebėjimo palydovo CBER-2 kuro tiekimo sistemą. Pažymėtina, kad kompanija atlieka greičiausio verslo klasės lėktuvo Citation X („Cessna Aircraft Co.“) hidraulinių ir kuro tiekimo sistemų iš titano vamzdelių suvirinimo darbus.
Inžinieriaus G. Kazlausko istorija yra tikras pavyzdys. Kuriant instrumentą tarpplanetinių kosminių skrydžių įrangai pagaminti, išradėjo atlikti darbai vėliau pasitarnavo ne tik kosmoso pramonei, karinių ir civilinių lėktuvų kūrimui ir gamybai, bet ir daugybei kitų pramonės sričių. Ateityje tokių istorijų žurnalo skaitytojams pateiksime dar ne vieną. Inžinieriaus G. Kazlausko istorija yra labai pamokanti, kaip kuriant instrumentą tarpplanetinių kosminių skrydžių įrangai pagaminti išradėjo darbai vėliau pasitarnavo ne tik kosmoso pramonei, karinių ir civilinių lėktuvų kūrimui bei gamybai, bet ir daugybei kitų pramonės sričių. Ateityje tokių istorijų žurnalo skaitytojams pateiksime dar ne vieną.
Literatūra
Steven Aftergood, Background on Space Nuclear Power, Science &Global Security, 1989, vol. 1, pp. 93-107 George D. Cremer, ALSEP SNAP-27 RTG Beryllium assembly (Apollo 12), San Diego, California The role of Nuclear Power and Nuclear Propulsion in the Peaceful Exploration of Space, IEAA, Vienna, 2005
