Kitobni o'qish: «Книга о людях, изменивших мир»

Name: Книга о людях, изменивших мир
Author: Ирина Белашева
ISBN: 978-5-00149-096-8

Ирина Белашева

Shrift:

Международная энергетическая премия «Глобальная энергия»

Редакция

А. Игнатов, О. Корнеева, Т. Лепеха, И. Лобовский, Н. Наумова

Генеральный менеджер проекта

Т. Лепеха

Оформление обложки

П. Бем, П. Гончаров

Редакция выражает благодарность академику РАН Эдуарду Сону, Ирику Имамутдинову, Алисе Веселковой за помощь в подготовке материалов

* * *

Предисловие

Дорогие друзья!

Мы хотим представить вам нашу книгу о выдающихся ученых, лауреатах Международной энергетической премии «Глобальная энергия».

Нашу премию с легкой руки журналистов многие стали называть «энергетическим «Нобелем». Неудивительно, ведь Альфред Нобель в 1896 году не мог предвидеть в своем завещании, что энергетика станет не менее важной отраслью, чем завещанные им премиальные дисциплины.

В 2018 году премии исполнилось шестнадцать лет и за это время лауреатами премии стали тридцать семь человек. И эта книга – о них. Если вы пролистаете несколько страниц, то у вас возникнет ощущение, что вы держите в своих руках не книгу об ученых, а справочник по технологиям будущего. Технологиям, которые уже производят в нашей жизни и мировой экономике потрясения, сравнимые с изобретением интернета.

Каждый из лауреатов «Глобальной энергии» – ученый с большой буквы. Каждый из лауреатов – личность с большой буквы. Каждое из открытий несет огромные возможности для всего человечества.

Все наши лауреаты совершили открытия, но на этом не остановились, а продолжили работать над их внедрением в реальную практику.

Мир на пороге очередной технологической революции и следующая ее волна связана именно с энергетикой. При масштабном росте населения планеты одним из основных факторов, определяющих дальнейшие судьбы цивилизации, становится обеспеченность людей энергией.

И именно поэтому Международная энергетическая премия «Глобальная энергия», поощряющая ученых, которые предлагают свои решения этой проблемы, будет все более и более значимой и авторитетной.

Родни Джон Аллам, председатель Международного комитета по присуждению премии «Глобальная энергия»

О Международной энергетической премии «Глобальная энергия»

Александр Игнатов, президент Ассоциации «Глобальная энергия»

В этой книге вы найдете 37 историй об ученых, ставших в течение последних 16 лет лауреатами Международной энергетической премии «Глобальная энергия», которая вручается за открытия, приносящие пользу всему человечеству.

Об ее учреждении объявил президент России Владимир Путин в 2002 году на саммите Евросоюза. Инициативу выдвинули российские ученые, а поддержали идею, оказали и оказывают финансовую поддержку ведущие энергетические компании России: ПАО «Газпром», ПАО «Сургутнефтегаз» и ПАО «ФСК ЕЭС».

«Глобальная энергия» сегодня, пожалуй, один из немногих российских проектов подобного масштаба, пользующийся известностью, уважением и авторитетом в мире.

Согласно данным Международной обсерватории IREG, премия «Глобальная энергия» входит в ТОП-99 самых престижных и значимых международных наград. Так же премия включена в официальный список Международного конгресса выдающихся наград ICDA. В его рейтинге престижа (ICDA prestige rating) «Глобальная энергия» находится в категории «мега премии» за ее благородные цели, образцовую практику и общий призовой фонд.

Процесс номинирования, выбора и присуждения награды абсолютно прозрачен и объективен. Самовыдвижение на премию невозможно – правом предлагать кандидата на премию обладают только эксперты, входящие в номинационный пул.

Международный комитет, в который входят 20 известных мировых ученых, принимает окончательное решение о том, кто станет лауреатом года, после профессиональной экспертизы работ. Объективность присуждения премии признана во всем мире.

Как награда премия «Глобальная энергия» не признает границ государств или научных дисциплин. Теплофизика и ядерная физика, геология и нетрадиционные источники энергии, импульсная энергетика, электрическая проводимость, конструкции энергетических установок… Именно поэтому ее с полным правом можно называть «глобальной» – это лучшие ученые, это прорывные открытия, это новые технологии.

Например, от литий-ионных аккумуляторов Акиры Йосино сейчас заряжается каждый мобильный телефон, на ракетных двигателях, созданием которым руководил Борис Каторгин, реализуется американская космическая программа, разработки в области катализаторов Валентина Пармона приносят колоссальный экономический эффект… Мартин Грин на протяжении более трёх десятилетий вносит революционный вклад в область кремниевой фотовольтаики и в течение многих лет является ведущим специалистом по монокристаллическим и поликристаллическим кремниевым элементам солнечной батареи в мире. Продажи солнечных батарей, использующих элементы PERC, изобретенные Грином, превысили в конце 2017 года 10 млрд долларов США.

Конечно, нельзя не вспомнить Артура Розенфельда – гуру в области энергосбережения и энергоэффективности. Никто не мог понять, почему крупный ученый-ядерщик оставил физику и занялся энергосбережением. Сейчас его идеи приносят миру более 100 млрд долларов экономии в год. Или Джаянта Балига, чье изобретение – биполярный транзистор с изолированным затвором – сейчас используется практически везде: в средствах управления бытовой техникой, в робототехнике, электрических машинах и сверхскоростных поездах…

Академический институт российского лауреата, физика Филиппа Рутберга продает не атомные реакторы, не космические корабли, а технологию заводов по переработке мусора, того, что валяется под ногами, в прямом смысле этого слова. Над ним подшучивали его коллеги-академики: «Филипп, ты занимаешься мусором, не позорься!» Но ему удалось превратить мусор в новый источник энергии – в «синтез-газ», с помощью которого можно генерировать электричество или использовать в качестве автомобильного топлива. Благодаря технологии Филиппа Рутберга маленький город с населением в 30 000 человек сможет обеспечить себя половиной необходимого ему электричества только переработкой мусора!

Путь к вершине науки и славы Сюдзи Накамура, японского ученого, работающего и живущего в США, был тернист. Его не понимали и не принимали, называя упрямцем. Но он победил, открыв синий светодиод. Его изобретение получило мировое признание: именно благодаря этой разработке в мире впоследствии появилось энергоффективное белое светодиодное освещение.

Такую же захватывающую историю можно рассказать о каждом из лауреатов премии «Глобальная энергия». Читайте об этом подробнее в нашей книге, которая не зря называется «Книга о людях, изменивших мир».

Геннадий Месяц
Человек, спрессовавший энергию

Лауреат премии «Глобальная энергия» 2003 года

Геннадий Месяц дал возможность людям приручить настоящую молнию

Статистика показывает: практически каждый год в каждый пассажирский самолет в полете попадает молния. И практически никогда это не приводит к аварии. Современные самолеты относятся к таким происшествиям довольно спокойно: они рассчитаны на встречу с атмосферным электричеством. Более того, каждый самолет в ходе заводских испытаний проходит тестирование на удар молнии. Но для таких испытаний нужна «прирученная молния». Лауреат премии «Глобальная энергия» Геннадий Месяц дал возможность людям приручить настоящую молнию. Недаром на церемонии вручения он упомянул именно это применение своего открытия.

В советское время происхождение будущего лауреата и академика считалось бы самым что ни на есть правильным: семья с Черниговщины, бабка и дед батрачили на местных помещиков, потом работали на шахтах на Донбассе. В 1908 году они уехали в Сибирь, в село Варламов-Падун Томской губернии. А в 1938 году отец Геннадия Андреевича, Андрей Романович был репрессирован – сыну было всего два года – и до конца войны был в лагерях на Дальнем Востоке.

Поэтому все то время, которое сильнее всего отпечатывается на личности человека, Геннадий Месяц провел только с матерью. Было очень трудно: как семью врага народа их выселили из жилья, мать лишилась работы. Мать, трое детей, война… Но это только закалило нашего героя и заставило хотеть быть сильнее и лучше всех. Вот как он сам говорит о детстве:

«Жизнь у меня была трудной. В 6-летнем возрасте я был главным поставщиком хлеба для семьи. Знал, что (надо) стоять в очереди хоть целый день, но хлеб принести домой. …[Так как] сын репрессированного всегда был изгоем, я старался доказать, что лучше всех. Был круглым отличником в школе и в институте». То, что с юных лет ему пришлось заботиться о куске хлеба, наложило отпечаток на характер будущего физика на всю жизнь. Когда он уже был академиком, его сын Вадим учился на физфаке Томского университета и «заболел» стихами. Не читал их, а писал. Много, запоем. И Месяц-старший попросил журналиста Валентина Лукьянина специально посмотреть стихи. «Мне хотелось бы, чтобы кто-то из литераторов посмотрел его опусы и вправил ему мозги». Литераторы посмотрели и вынесли вердикт: талант есть, надо печатать юношу. Тем не менее, отец поставил сыну условие: «Работаешь, заканчиваешь физический факультет, защищаешь диссертацию, а дальше – сам решишь, что будешь делать». Потому что считал, что нужно иметь профессию, которая прокормит – и не относил к таковой ремесло «так себе литератора». Сын пошел в отца, выполнил условие и стал кандидатом физических наук и литератором.

Забегая вперед, отметим, что Вадим Геннадьевич состоялся на поприще литературы – он обладатель многих литературных премий – премии им. П. П. Бажова (2002, роман «Лечение электричеством»), Бунинской премии (2005, книга рассказов «Вок-вок»); финалист премии «Русский Букер» (2002, роман «Лечение электричеством»), премии Союза российских писателей (2011, за книгу стихов «Цыганский хлеб»), американской премии New Voices in Poetry and Prose (1991) и др. Его творчество высоко оценили Иосиф Бродский, Александр Зиновьев, академики М. Л. Гаспаров и В. В. Иванов.

Когда отец Евгения Андреевича вернулся в семью, стало намного проще. Во-первых, закончилась война, и стало легче всем в стране. Во-вторых, он смог устроиться на работу – и семье стало полегче. Надо сказать, что, если бы не отец, а точнее, его судимость, Месяц бы не стал тем, кем он есть сейчас. Дело в том, что мечтал юный Геннадий о карьере радиотехника. И поступал он на радиотехнический факультет Томского политехнического института, и поступил, и отучился там почти два курса…

Потом его просто выгнали – как сына репрессированного, пусть и реабилитированного в 1954 году. Почему так произошло? Радиотехнический факультет все активнее занимался «закрытой» тематикой, и именно тогда, когда на нем учился Месяц, он стал «режимным». По счастью, ректор ТПИ, Александр Воробьев, как он сам говорил, «прибрал к рукам» талантливого студента и по документам Месяц просто «перевелся» на энергетический факультет, где у Воробьева была лаборатория. Впрочем, все равно если бы все шло так, как шло, не быть бы Геннадию Андреевичу физиком. Потому что готовил ТПИ – инженеров-энергетиков. По окончанию с таким дипломом можно было бы идти работать на электростанцию, или в электросети, или еще куда-нибудь. Но не в науку. Все изменилось на четвертом курсе.

Во второй половине 50-х годов в общежитие, где жили четверокурсники Томского политехнического, зашел молодой преподаватель, на тот момент еще только кандидат наук, Григорий Воробьев. Тогда он уже занимался электрическими импульсами и ему предложили возглавить лабораторию в создающемся при ТПИ Институте ядерной физики. Молодой преподаватель понимал, что сотрудники нужны такие же молодые, и брать их нужно «на вырост». Вот и предложил прямо в общежитии выбрать себе не учебную тему курсовой работы, а по-настоящему научную. Тут была и возможность, и риск: с одной стороны, можно было сразу окунуться в настоящую науку, а, с другой стороны, если бы исследование не удалось, был риск остаться вообще без курсовой работы, что в те годы было особо чревато.

Геннадий Месяц рискнул и выбрал себе тему получения наносекундных электрических импульсов высокой мощности. Как потом вспоминал Геннадий Андреевич, «предложение, сделанное тогда, определило всю мою дальнейшую жизнь». Кто же знал, что из студенческой работы вырастет совершенно новая область физики… В любом случае, на вопрос о начале научной карьеры, Месяц справедливо отвечает – курсовая работа четвертого курса. Именно она дала первый доступный наблюдению результат.

Потом академик Месяц описывал свою работу так: «Она была посвящена проблеме получения мощных наносекундных импульсов, то есть импульсов с высоким напряжением и большим током и очень маленькой, порядка миллиардной доли секунды продолжительностью. Напомню, что за одну наносекунду луч света проходит тридцать сантиметров. […] Задача состояла в том, чтобы измерить с высокой точностью скорость развития электрического разряда в твердом диэлектрике». Любопытная деталь: о студенческой работе, выполненной в конце 1950-х годов, с огромным интересом слушали почти полвека спустя и студенты, и преподаватели Техасского университета. Не каждый «курсовик» удостаивается такой чести.

Так получилось, что уже начиная с четвертого курса молодой физик начал работать на самом переднем крае науки. Иногда – за краем.

Месяц справился с курсовой, прошел преддипломную практику, где успел за два месяца поработать в четырех научных институтах, и где приобрел новые знания и идеи, а также важнейший опыт экспериментальной работы с высокими токами и плазмой. Впрочем, как вспоминал Месяц, все это могло дать только направление к мысли и опыт работы руками. Его область была абсолютно новой, а, значит, как и физики прошлых веков, они «сами себе и теоретики, и конструкторы необычных установок».

Практика переросла в диплом, а уже из диплома начала вырастать новая теория получения высоковольтных импульсов с наносекундным фронтом. Мощность такого импульса, за счет того, что очень большая энергия высвобождается в очень короткое время, может превышать мощность всех электростанций мира. Как шутит Месяц, он начал заниматься нанотехнологиями раньше всех, только работал не с нанометрами, а с наносекундами.

Сразу же за дипломом последовали два настоящих открытия – речь идет о зарегистрированных официально открытиях, редко кому из ученых удается такое. Явление взрывной электронной эмиссии – лавинообразное увеличение эмиссии электронов в результате взрыва анода сейчас называется эффектом Месяца. Он сумел в деталях рассмотреть, что происходит в тот момент, когда между катодом и анодом происходит разряд. Оказалось, что перед самим пробоем, той самой молнией, происходят микровзрывы крошечных неоднородностей в катоде, которые всегда присутствуют – и металл плавится, взрывается, выбрасывая расплавленную каплю. Так физики впервые увидели, как бьет рукотворная молния – и сумели приручить ее. Специальная подготовка неоднородностей на катоде позволила получать гораздо более мощные наносекундные импульсы.

Так молодой физик благодаря нестандартному взгляду на вещи сделал то, что не удавалось никому в мире. «Всё это стало окончательным доказательством того, что электрическая дуга – то процесс порционный, обусловленный взрывами струй жидкого металла. […] Почему ни у кого ничего не получалось? Все работали в классическом стиле: термоэмиссия, автоэмиссия, испарение твердого тела. А там нет твердого тела, там жидкое тело, жидкий металл», – рассказывает Геннадий Андреевич.

В 24 года он уже полноправный соавтор монографии вместе с Григорием Воробьевым. В 25 – защищает диссертацию «Разработка и исследование высоковольтных наносекундных импульсных устройств с искровыми разрядниками» и становится кандидатом наук. В 30 лет – доктор наук. И диссертации, и монография стали основой нового направления в науке.

Часто бывает так: сделаешь шаг в неизвестном направлении, и перед тобой открывается новый мир. Результаты шли один за другим.

Сейчас разработки Месяца используются в огромном количестве технических устройств. Тут и ускорители электронов, и мобильные установки для лечения рака, которые можно сложить в дорожную сумку, и мощнейшие источники энергии, средства связи, рентгеновские аппараты и рентгеновские лазеры, приборы для испытания грозовой устойчивости – не только пассажирских самолетов, но и военной техники, линий электропередач, очистка питьевой воды и дымовых труб электронными пучками, стерилизация лекарств и фармацевтических субстанций, источники энергии для мощных лазеров, в будущем – управляемая термоядерная реакция…

Взрывная электронная эмиссия, по словам Месяца, позволяет решить и еще одну важную проблему, касающуюся обороноспособности нашей страны: проблему атомных испытаний. При помощи установок, работающих на эффекте Месяца, можно моделировать условия ядерного взрыва не только на компьютере, но и в реальности – безо всякого радиоактивного заражения. Мы уже не говорим о способности вывести из строя электронику потенциального противника – здесь используется тот же принцип.

Даже в хранении сокровищ не обойтись, как оказалось, без электронной эмиссии. Для Гохрана Месяц с сотрудниками разработали прибор, который коротким электронным пучком «светит» в минерал и заставляет его люминесцировать, определяя по спектру, что это за камень. «Мы даже могли посветить в алмаз и определить, в каком месте он добыт. Правда, бывший начальник Гохрана сказал, что не его дело определять, откуда алмазы, и посоветовал обратиться к таможенникам», – шутит теперь Геннадий Андреевич.

Абсолютно неудивительно, что уже в возрасте 30 лет, в 1966 году, еще до защиты докторской, ему предложили руководить сектором высоковольтной наносекундной импульсной техники института, первым крупным научным учреждением, которое занялось разработкой тематики. Говорят, что партийные кураторы сильно возмутились, что столь молодой человек, только-только вышедший из возраста комсомольца, внезапно назначается руководителем на столь обширный фронт работ. Ситуацию спас глава обкома КПСС Егор Кузьмич Лигачев, по слухам, сказавший: «Месяц открыл это направление – вот пусть и руководит». Правда, в декабре того же года докторская диссертация была с блеском защищена и руководитель «уравнялся» со многими своими подчиненными.

Началась новая, не менее важная глава жизни Геннадия Андреевича, не менее яркая грань его таланта: Месяц – организатор науки. Он сам любит говорить: «Наиболее продуктивно ученые работают в молодом возрасте. Кто авторы, скажем, нынешней теоретической физики? Тридцатилетние Бор, Гейзенберг, Ландау. А раз так, надо обеспечить вхождение молодежи в науку». И он начал обеспечивать.

Карьера Месяца-организатора науки впечатляет не меньше, чем карьера ученого. Уже в 1977 году в Томске он организует новый институт, Институт сильноточной электроники Сибирского отделения АН СССР. Им он руководит девять лет, а затем переезжает в Екатеринбург, тогда Свердловск. Надо сказать, что Геннадий Андреевич не очень хотел переезжать. Хотя, как вспоминал потом, внутри осознавал, что «засиделся» в Томске. А в Свердловске нужно было развивать Уральский научный центр. Тем более, «перевез» и представил его местному научному бомонду сам создатель лазера, Александр Прохоров, нобелевский лауреат.

Потому и местного «сопротивления» особенно не возникло, хотя опасения, что будет саботаж «сибирского варяга» имелись. Но Месяц считал, что главное – увлечь всех новым делом. И сам развил кипучую деятельность. Результат: в 1986 году уже не Уральский научный центр, а Уральское отделение АН СССР, сам Месяц – его глава, с 1987 года – вице-президент АН СССР, а потом – РАН, которым он был четверть века. До 2004 года Геннадий Андреевич «обустраивал» и сохранял от развала науку в Свердловске, создал и здесь новый институт – Институт электрофизики Уральского отделения АН СССР. Оба эти института продолжали и продолжают сейчас разрабатывать открытую Месяцем область под его руководством.

Вот что сам Геннадий Андреевич говорит в недавнем докладе об одном из институтов: «На протяжении всех лет каждый год, когда мы подводим научные итоги, то достижения Института электрофизики обязательно звучат. Они звучат каждый год как рекордные характеристики. Каждый год какие-то новые рекорды: то рекорд по мощности, то рекорд по когерентности, то рекорд по длительности пучков и т. д.».

Причем, это пример очень гармоничного сочетания академической науки и прикладной. Например, есть завод гражданской авиации в Екатеринбурге, который использует достижения фундаментальных исследований Института электрофизики. И не только этот завод. На Урале мы знаем много предприятий, которые реализуют наши достижения».

Затем, после Сибири и Урала, Геннадий Андреевич на 11 лет принял руководство крупнейшим и старейшим физическим институтом нашей страны, знаменитым ФИАН. Сам Месяц любит отсчитывать его историю не с 1934 года, как гласит официальная история института, а с открытия физического кабинета в Кунсткамере в 1714 году, и себя он считает не шестым директором, а двадцать пятым.

Ситуация с ФИАН оказалась в корне другой, нежели в двух других институтах, руководителем которых он был: те он создавал «с нуля», сам подбирал в них команду, а ФИАН – институт, в котором и до него руководили великие, начиная с Сергея Вавилова. Впрочем, Месяц не скрывал того, что в решении согласиться стать директором, был не только научный интерес.

«Но есть, не хочу скрывать, и личный мотив. Да, мне очень дорог институт в Екатеринбурге – это самое крупное по размерам научное учреждение, построенное в постсоветское время: 20 тысяч квадратных метров, прекрасно оборудовано. Но я уже семь лет живу в Москве, и быть директором на расстоянии очень непросто. Ведь директор – это прежде всего текущая, регулярная работа», – признался вице-президент РАН. Хотя, конечно же, главным было – привести в институт молодёжь и обновить парк оборудования: закупки до его прихода не велись лет шесть.

В область тем, которыми он руководил как директор института, попадает уже почти вся Вселенная – чуть ли не единственный успешный научный космический проект постсоветской России – это космический радиотелескоп «Радиоастрон», работающий по сей день, научная программа которого разработана именно здесь.

И, конечно, же, бесконечные труды в Академии наук, попытки сохранить ее, уберечь от развала, искренне считая Академию главным достижением исчезнувшего Советского Союза. Ради этого он готов был вести публичные и очень жесткие дискуссии с любым человеком. Даже с коллегами – например, с другим академиком, бывшим вице-президентом РАН и тоже лауреатом премии «Глобальная энергия» Евгением Велиховым. Или с министром образования и науки Дмитрием Ливановым.

А ведь кроме дискуссий и кризисного управления, есть и та самая «регулярная работа». Все текущие должности этого энергичного человека не поддаются перечислению: он и член президиума РАН; член отделения и член президиума Уральского отделения РАН; научный руководитель Института электрофизики УрО РАН, заведующий лабораторией Физической электроники Института электрофизики УрО РАН, член Бюро Научно-издательского совета РАН; член экспертной комиссии РАН по присуждению Золотой медали имени С. И. Вавилова и многое другое.

Каждое из этих словосочетаний требует времени. И поэтому Месяц по-прежнему не тратит минуты на лишние раскланивания и дипломатические беседы ни о чем, а просто сразу переходит к делу.

При этом, что удивительно для современного организатора науки, научный поиск для него по-прежнему остается на первом месте. Он сам прекрасно понимает, что происходит с ученым, ставшим исключительно администратором:

«Если ученый погружается с головой в административную работу и порывает с наукой, он перестает понимать, что происходит. Это – с одной стороны. А с другой – рискует оказаться в положении подстреленной утки: закончилась административная карьера – и все, ты никому не нужен…».

Может быть, именно поэтому Геннадий Месяц очень гордится написанной им в одиночку объемной научной монографией «Импульсная энергетика и электроника» о своих последних научных разработках, вышедшей на пике его административной карьеры и получившей признание книги года на одной из международных выставок. То ли в шутку, то ли всерьез, он говорит, что там, вкратце, на семиста страницах, рассказано, за что он получил премию «Глобальная энергия».

Премия «Глобальная энергия» в 2003 году была вручена Геннадию Андреевичу за «разработку мощной импульсной энергетики и фундаментальные исследования в этой области». Все его работы неоднократно отмечались и мировым научным сообществом, он обладатель многих престижных премий.

Ник Холоньяк
«Магический прибор» и его изобретатель

Лауреат премии «Глобальная энергия» 2003 года

Светодиод Ника Холоньяка – прекрасный пример того, как талант и любознательность одного человека могут изменить целый мир

Включая утром кофеварку, проверяя почту в телефоне, нажимая кнопку вызова лифта, рассматривая рекламные вывески по дороге на работу – мы видим это великое изобретение везде и постоянно используем его в обыденной жизни. И этот свет так знаком и привычен, что большинство из нас даже не задумывается, а что, собственно, там светится?

Светодиод – прекрасный пример того, как талант и любознательность одного человека могут изменить целый мир. Всего 55 лет назад в руках профессора Ника Холоньяка впервые загорелся новейший источник света.

Академик РАН Борис Петрович Захарченя, рассказывая о своей встрече с Холоньяком, вспоминал: «Белоснежная рубашка, галстук-бабочка, короткая стрижка по моде 60-х годов и, наконец, спортивная фигура (он поднимал штангу) делали его типичным американцем. Это впечатление ещё более укреплялось, когда Ник говорил на своём родном американском языке. Но вдруг он переходил на язык своего отца, и от американского джентльмена ничего не оставалось. Это был не русский язык, но удивительная смесь русского с русинским (близким к украинскому), сдобренная солёными шахтёрскими шуточками и крепкими крестьянскими выражениями, усвоенными от родителей. При этом профессор Холоньяк очень заразительно смеялся, на глазах превращаясь в озорного русинского парня».

Холоньяка называют «человеком, превратившим науку в свет». Изобретатель светодиода и обладатель более 30 патентов. Среди них полупроводниковый лазер с красным излучением, обычно называемый лазерным диодом (используемый в CD и DVD-плеерах и сотовых телефонах), квантовый полупроводниковый лазер (используется в волоконной оптике) и короткозамкнутый эмиттерный pnpn-переключатель (используемый в световых диммерах и электроинструментах).

За свои открытия Ник Холоньяк был награжден президентами США Джорджем Бушем старшим, Джорджем Бушем младшим, императором Японии Акихито и российским президентом Владимиром Путиным. В 2003 году Ник Холоньяк стал одним из трех первых лауреатов премии «Глобальная энергия» «за изобретение первого полупроводникового светодиода видимого света и вклад в создание кремниевой силовой электроники».

А между тем, Ник и его сестра были первыми в семье, кто получил школьное образование.

Родители Холоньяка эмигрировали в США из Закарпатья, и, вспоминая их, он говорит, как удивительно, что родившись в одной части Европы, они встретились через многие мили в другой стране.

Семья жила бедно, отец много и тяжело работал на угольной шахте, мать вела домашнее хозяйство. Они были необразованными, но единодушно считали, что дети непременно должны учиться. В районе угольных шахт Южного Иллинойса тот, кому удавалось выучиться до уровня школьного учителя, адвоката или служителя церкви, считался счастливчиком. Отец даже хотел отправить Ника на каникулы в Россию, чтобы учить русский язык у священника.

Ника с детства привлекала наука, книги, которые он выбирал для своего чтения, были так или иначе с ней связаны, физика, математика и естественные науки казались ему очень логичными и естественными. Как настоящая жизнь, в которой всегда что-то создается. Он постоянно видел, как делаются руками разные вещи. Во дворе дома всегда что-то ремонтировалось, собиралось, разбиралось, отец пилил, забивал гвозди, чинил инструменты…

«Понимаете, это физический мир – делать вещи из дерева, из резины, из железа, из чего угодно, – рассказывал он много позже. – Это были бедные люди, они не нанимали плотника или кого-то еще. Они делали все для себя. Так что молоток, гвозди, другие инструменты для ремонта – и вы делаете это сами».

В шесть лет отец подарил Нику перочинный ножик со словами: «Если хочешь чего-то, просто сделай это». Холоньяк смеется, рассказывая, как сразу порезал себе почти все пальцы, но говорит, что эти слова он запомнил на всю жизнь.

«Я стремился к созиданию с детства, потому что знал, вы создаете и строите то, что вам нужно и чего вы хотите, – объяснял он. – Вы задумываете это. Вы видите это. Вы понимаете это. Вы видите способ сделать это, и вы делаете это».

Видя бедственное положение родителей, Ник чувствовал, что не имеет права тратить их деньги, и старался подработать, где только мог. Собирал мусор, сдавал макулатуру, стриг траву на лужайке ближайшего загородного клуба, а в 15 лет даже попытался устроиться на военную службу, солгав о своем возрасте, но не прошел проверку.

На железной дороге контроль был не таким строгим, да и работники были очень нужны, поэтому Ник проработал там три лета подряд – в 1944, 1945 и 1946 годах. 10 часов в день, 6 дней в неделю, 65 центов в час.

Однажды дорогу сильно размыло, и рабочим пришлось трудиться 33 часа подряд без обеда и перерыва. Вернувшись домой невероятно уставшим, Ник подумал, что это не жизнь, а выживание, и это совсем не то, чего он хочет в жизни.

И он задумался об Иллинойском университете, который как раз открывал свои двери в городе неподалеку. Все накопленные деньги Холоньяк потратил на обучение, но их все равно не хватало, и в первые годы учебы ему пришлось подрабатывать на сталелитейном заводе и помогать отцу с ремонтом окрестных домов.

В университете Иллинойса в Урбана-Шампейн Ник встретился с бешеной конкуренцией. Группы были переполнены, как и листы ожидания. Не соответствуешь определенным стандартам, не выдерживаешь темпа – и на твое место тут же приходит другой. Однако Ник с успехом проходил все необходимые курсы, и когда появилась возможность стать первым аспирантом Джона Бардина (дважды нобелевского лауреата в будущем), он совершенно не сомневался в себе. К тому же он считал, что учиться у изобретателя транзистора будет для него невероятно полезно, ведь это была как раз та сфера науки, где он хотел бы работать.

«Практические занятия в нашей группе не вызывали у меня никаких сложностей, – вспоминал он. – Поэтому, когда оказалось, что я могу перейти в лабораторию Бардина, у меня не было никаких опасений по этому поводу. Ему нужны были люди с исследовательскими способностями и лабораторным опытом, потому что мы собирались заниматься странными вещами. На самом деле мы начинали в голой комнате. Мы должны были построить все – стенды, всю аппаратуру. Но наша картина начиналась с чистого листа».

Джон Бардин был прекрасным руководителем, с «неформальной отцовской манерой», и Холоньяку было очень комфортно с ним работать. «Он каждый день приходил в лабораторию, чтобы посмотреть, что мы думаем, что делаем, – рассказывал доктор Холоньяк. – Интересовался, с какой идеей мы работаем, имеет ли она какой-либо смысл, имеет ли она какую-то ценность, какие проблемы мы пытаемся решить, над чем работаем, а также достаточно ли у нас средств, есть ли ассистенты и получили ли мы необходимые материалы».

Несмотря на то, что Бардин был теоретиком, он понимал, что мир состоит не только из символов и идей, не пренебрегал фактами и исследованиями, и это прекрасно сочеталось с умением Холоньяка работать в лаборатории.

Когда Ник получил степень магистра в 1951 году, в Иллинойском университете был запущен ILLIAC (ранний компьютер, построенный по договору с лабораторией баллистических исследований армии США), и его пригласили для работы с ним. В этот момент он и сделал окончательный выбор в пользу физики электронных устройств, оставшись в лаборатории Бардина.

«Это похоже на кусок дерева. А вы резчик, – о своей работе доктор Холоньяк рассказывает весьма поэтически. – И вы видите что-то в этом куске дерева, что не видят остальные, вы видите что-то, что собираетесь из него сделать. И когда я пришел к работе с полупроводниками, я подумал, что это место, где я могу что-то сделать новое, здесь есть шанс для изучения, и это большая возможность».

Доктор Холоньяк окончил университет с отличием и тремя предложениями о работе – от Texas Instruments, General Electric и Bell Labs. Несколько дней он раздумывал и менял свое мнение, но, в конце концов, принял решение в пользу Bell Labs.

Во всех своих интервью он называет этот шаг одним из самых правильных в своей жизни. Именно здесь началась его работа с кремнием. До этого доктор Холоньяк два года работал с германием в лаборатории Бардина, а кремний – новый материал, и для работы с ним нужны были новые методы и технологии. Именно то, что всегда привлекало его – творчество, создание чего-то нового, лучшего. Здесь началась его работа с Джоном Моллом, которого он называет героем и человеком, стоящим у самых истоков сегодняшней Кремниевой долины.

«Именно Джон Молл был капитаном, – вспоминает ученый. – Он сказал: «Эти должен быть кремний, мы можем это сделать, мы разработаем это».

Под руководством Молла группа работала над одним проектом, но каждый делал свое дело. И это действительно была очень плодотворная работа, в ходе которой они многие вещи делали первыми. Однако исследователи допустили ошибку, не опубликовав большую часть своих «лабораторных хитростей». Они были так сосредоточены на деле, что, как рассказывает доктор Холоньяк, и не подумали об этом: «Сегодня я уверен, что люди опубликуют большую часть того, что мы не опубликовали в то время. И потом, когда вы видите то, что делает кто-то другой, вы говорите: «Подождите минуту. Мы ведь уже проходили этой дорогой».

Да и в самой организации все было не так радужно. Еще студентом Ник Холоньяк боялся того, что в будущей работе ему придется исследовать не то, что он как ученый считает нужным и важным, а то, что перспективнее с точки зрения бизнеса. И вот он увидел это воочию. Новый начальник Джек Мортон оказался сложным человеком, считающим свое мнение единственно верным лишь потому, что это позволяла его должность: «Я никогда не видел такого в общении с Бардиным. Его реакция была: «Давай посмотрим, что можно сделать» и он никогда не вошел бы и не сказал: «Прекрати то, что ты делаешь». Джек мог зайти и сказать: «Оставь то, чем ты занят. Я хочу, чтобы ты занялся вот этим».

Несмотря на то, что Джон Молл все же отвоевал свой проект, Ник Холоньяк после возвращения из армии в 1957 году присоединился к другой исследовательской команде – в General Electric.

Новый босс оказался хорошим человеком, но совершенно далеким от науки, и первые несколько месяцев это очень беспокоило Холоньяка. Он паниковал от того, что ему приходилось работать с человеком, который знает гораздо меньше его самого, и боялся, что совершил величайшую ошибку, перейдя на новую работу. Но начальник оказался прекрасным менеджером, и очень облегчал взаимодействие исследовательской группы с другими людьми. Холоньяк с головой погрузился в работу, одно исследование перетекало в другое, и теперь он говорит о времени в General Electric как о лучших шести годах в своей жизни.

В то время ученые и инженеры компании уже работали над применением полупроводников и над созданием предшественников современных диодов, называемых тиристорами и выпрямителями. Дух соперничества заставил Холоньяка посмотреть на проблему с другой стороны. В то время как ученый компании Роберт Н. Холл работал над созданием полупроводникового лазера инфракрасного диапазона на основе арсенида галлия, Холоньяк трудился над созданием светодиода, излучающего свет в видимой части спектра на основе фосфида арсенида галлия. Холл использовал метод полирования для образования лазерных зеркал, в то время как Холоньяк пытался создать зеркала методом скалывания. «Если они смогли сделать лазер, я могу создать что-то лучше, чем лазер, так как я сделал структуру, излучающую в красном спектре. И я намеревался пойти дальше. А они застряли в изучении инфракрасного диапазона», – рассказывает он.

9 октября 1962 года Холоньяк стал первым человеком, который разработал полупроводниковый лазер видимого диапазона – прибор размером меньше мелкой монетки стал первым светоизлучающим диодом видимого свечения. – Это было невероятное открытие, и коллеги незамедлительно назвали светодиод «магическим прибором». Один из них написал это на крышке контейнера для пилюль, в которой Ник Холоньяк и сейчас хранит тот самый, первый светодиод.

Уже тогда, когда его «магический прибор» зажегся впервые, Холоньяк понял, что это изобретение – начало чего-то гораздо большего. Ему было чем гордиться: «Я знал, что находился в самом начале пути, и при этом осознавал, что полученный результат имеет очень мощную силу. Не было сомнений в том, что у этой технологии огромный потенциал».

И это правда. Сегодня светодиоды освещают наши дома и машины, смотрят на нас из монитора компьютера и экрана телефона. Их используют в оборудовании для микрохирургии. Маленькая лампочка превратилась в целые светодиодные системы, которые сейчас используют и для уличного освещения, и для создания огромных экранов на стадионах и площадях.

Масштаб применения светодиодов только увеличивается, ведь в сравнении с другими источниками света, например, лампами накаливания, они в десятки раз экономичнее и долговечнее, они надежны и не содержат веществ, вредных для экологии.

Это действительно «наука, превратившаяся в свет». И сегодня, спустя более 50 лет, профессор Холоньяк рассказывает об этом с таким же энтузиазмом и задором, с каким работал в то время: «Я не буду жить достаточно долго, чтобы увидеть, как светодиоды заменят все существующие источники света, но это происходит. И происходит в геометрической прогрессии».

Однако тогда, в 1962 году, многие не верили в перспективность изобретения доктора Холоньяка, и в 1963 он решил уйти из промышленности и вновь присоединиться к тому, кто всегда верил и поддерживал его – Джону Бардину, чтобы продолжить свои исследования вместе с ним в Иллинойском университете.

«Если вы спросите меня, что я считаю самым большим событием в Иллинойсе, я скажу – это то, что я был знаком с самыми лучшими, яркими молодыми людьми, которых вы могли бы себе представить, – рассказывает он. – Плюс те годы, которые я провел, работая вместе с Бардиным. Там были вещи еще более грандиозного масштаба. Были и другие вещи, обычная академическая политика и другая политическая чепуха, кому это нужно. Другими словами, это не чистое, идеальное, нетронутое место, даже не близко. Но это место, где можно было многое сделать».

После возвращения в Иллинойс у Холоньяка было много предложений из других университетов и причем гораздо более высокооплачиваемых. Но для него это никогда не было вопросом денег. Ему всегда было важнее стремиться к звездам и не быть ограниченным рамками бизнеса: «Меня это не волнует, я не разбогател от этого. Суть не в этом, а в том, чтобы делать то, что мы делаем, и пытаться сделать что-то новое и творческое, и чтобы это было весело».

Доктор Холоньяк прожил со своей женой Екатериной 51 год, и все эти годы она была ему надежной опорой. Друзья говорят, что он не смог бы добиться таких успехов в карьере без ее поддержки. Своих детей у них не было, но он называет детьми своих учеников. А их было 60!

Студенты тоже вспоминают его с теплотой и говорят о том, что обстановка в лаборатории была практически семейной: «Мы сделали бы все для Ника. И чувствовали, что он сделает все для нас».

Холоньяк был увлеченным учителем, он заражал своим энтузиазмом студентов, вдохновлял их, и никому не хотелось в 6 часов уходить домой, если не был закончен эксперимент. В отличие от многих других преподавателей, он любил студентов, задающих трудные вопросы, мыслящих инновационно и креативно. Профессор всегда говорил, что творчество начинается задолго до того, как студенты ступают в лабораторию, оно начинается с отказа от того, что вас останавливает, с решительного шага вперед: «Делайте какие-то заметки, диаграммы, делайте что-то. Если то, что вы делаете, вызывает вопросы, делайте это лучше, даже если это что-то элементарное, маленькое. Делайте что-то маленькое, потому что, если вы сделаете что-то маленькое, потом вы сможете делать больше, и больше, и больше».

Не меньше, чем своим научным талантом, Холоньяк удивлял окружающих своей отменной физической формой. Он поднимал штангу, мог пройти через весь теннисный зал на руках или легко взобраться по канату без помощи ног.

Но не только профессор удивлял своих учеников, в 1977 году они вместе удивили весь научный мир, объявив, что могут продемонстрировать первый полупроводниковый лазер с квантовыми ямами. Этот новый тип лазера излучал очень концентрированный свет при использовании минимума энергии, а его оптический сигнал был в 40 раз больше, чем у других лазеров.

Небольшая группа студентов сделала серьезный прорыв, который не смогли осуществить огромные, хорошо финансируемые корпорации. Коллеги из Bell Labs даже не удержались и навестили лабораторию Холоньяка в Иллинойском университете, и не могли поверить, что именно здесь можно было совершить такое открытие.

А профессор и его ученики продолжали постоянно одерживать маленькие победы, и каждый их новый лазер был более практичным и надежным.

Ник Холоньяк для своих студентов – действительно достойный пример, его имя даже стало нарицательным. Они говорят «путь Ника» (Nick way), когда имеют в виду его отношение и вдохновение, мир идей, который он открыл для них, его философию, его горячее желание изучать вещи и делать их лучше.

А сам профессор Холоньяк объясняет просто: «Я считаю, это важно. Если ты можешь делать что-то – делай это! Мы все счастливчики, что мы существуем на первом месте. Хотел ли я изменить что-то, чтобы моя жизнь была более интересной? Нет, я не мог бы, ни за что».

Сегодня профессор Холоньяк больше не преподает, но каждый его день занят исследованиями.

«Из-за ошибок, которые я совершил в жизни, мое тело говорит: «Ты не можешь делать то, что делал раньше», – рассказывает он. – Но мой разум все такой же беспокойный, как и раньше, он все еще видит проблемы и вещи, которые можно сделать. К счастью, эти молодые люди способны на многое с некоторыми инструментами, компьютерными методами, и вот этим всем. Но опыт, знания, воображение – это то, чем мы отличаемся друг от друга. Я никогда не перестану думать, что делать, мой мозг продолжает работать. Мое тело жалуется, но мой разум продолжает работать».

Наверное, в этом и заключается «путь Ника» – постоянно искать что-то новое, интересное, что можно изучить, понять и, начав с малого, превратить во что-то очень большое.

Ян Дуглас Смит
Генератор молний и золотая рыбка

Лауреат премии «Глобальная энергия» 2003 года

Ян Смит и заря импульсной энергетики

Импульсную энергетику называют энергетикой будущего, хотя исследования в этом направлении проводятся с середины прошлого века. Фантастическая мощность, сосредоточенная в электрическом «выстреле», создает множество возможностей, которые сейчас повсеместно изучаются и исследуются. И не случайно первыми лауреатами премии «Глобальная энергия» в 2003 году стали российский физик Геннадий Месяц и его коллега, американский ученый британского происхождения Ян Дуглас Смит, которые получили свои награды именно «за фундаментальные исследования и разработку мощной импульсной энергетики».

Ян Смит известен в мире как авторитетный специалист в области мощной импульсной и мегавольтной коммутационной энергетики, техники изоляции. К его заслугам относят анализ электрического пробоя больших пакетов вакуумных изоляторов, установление ряда закономерностей пробоя в масле, воде и твердых диэлектриках, разработке конструкции трансформаторов, позволяющих исключить потери в линиях электропередач. Под его руководством созданы многоканальные мегавольтные газовые и масляные переключатели и ряд систем сильноточной энергетики. Он также внес заметный вклад в технику генерирования наносекундных электрических импульсов многотераваттной мощности.

За этими скупыми строчками – яркая жизнь азартного исследователя, который проводил, по его признанию, дни и ночи не на конференциях или в библиотеках – а в лабораториях, где пробовал, изучал, не знал ответа, ошибался и добивался результата.

Ян Смит родился в Англии, в графстве Хэмпшир, и был самым младшим из троих детей. По его словам, у него не сохранилось никаких воспоминаний о предвоенных годах, до сентября 1939 года, и потому в детстве война казалась ему обычной жизнью. Он не помнил – как это жить без войны. Дом, где жила его семья, находился всего в нескольких сотнях метров от Королевского авиационного научного центра (Royal Aircraft Establishment), и впоследствии, уже в мирное время, это место прославилось одним из крупнейших в мире авиашоу. Но в войну жизнь поблизости от такой очевидной цели вражеских налетов означала много-много ночных бомбардировок, проведенных под столом в обеденном зале. «Настоящее бомбоубежище, – пишет Ян Смит, – на вкус нашей семьи, было слишком сырым и холодным».

Семье повезло, окрестности дома не пострадали, и больше всего в те годы семья волновалась по поводу старшего брата, который служил на флоте, пока он не вернулся домой в 1945 году.

Ян Смит признается, что трудности военного времени и нормирование продуктов были для семьи немного смягчены тем, что родители работали в продуктовом магазине. Однако жили голодно, и самые яркие послевоенные воспоминания – о бананах, мороженом и первых каникулах на море.

К морю семья и переехала, когда родители вышли на пенсию. Поселились в маленькой деревушке на восточном побережье. Яну было тогда тринадцать. После двух лет в гимназии Фарнборо для мальчиков, где курсанты занимались строевыми упражнениями и изучали винтовки и пистолеты, средняя школа округа Клактон, по его воспоминаниям, оказалась более приятным местом, потому что там учились и девушки.

Когда Ян подрос, основным увлечением вне школы стал спорт. Он рассказывал: «Я унаследовал любовь моего отца к спортивным играм, хотя и не его навыки – в свое время он завоевывал медали победителя Кубка любительской футбольной ассоциации, и, согласно нашей семейной легенде, завоевал сердце моей матери, выполняя хет-трик в матче по крикету». Ян же, по его самокритичному признанию, играл на гораздо более скромном уровне в футбольной команде зимой и в крикетной – летом. Тем не менее, обе команды занимали неплохие позиции в местных лигах. Его другие приятные воспоминания о школьных годах относятся к тому времени, которое он проводил в Лондоне в доме брата Брюса и его жены Сильвии. Вместе с ними он ходил на крикетные матчи, в музеи и на концерты. В подростковом возрасте полюбил классическую музыку, и эта любовь осталась на всю жизнь.

В школьные годы он много читал, и, благодаря чтению и отличным учителям, заинтересовался естественными предметами. А разговоры с лучшим другом Колином о звездах, которые мальчики рассматривали в телескоп, добавили к увлечениям еще и астрономию. Однако учителя его в этом не поощряли, потому что карьера астронома тогда не казалась многообещающей и захватывающей.

Семья Яна Смита жила скромно, и карманные деньги на свои нужды он зарабатывал, развозя продукты в корзинке «торгового велосипеда», но мать каким-то образом убедила отца поддержать сына, чтобы он продолжал учиться в старших классах, а затем попробовал поступить в университет.

Ян окончил школу в 1956 году и получил стипендию, которая позволила ему поступить в Колледж Св. Иоанна в Кембриджском университете. У «Св. Иоанна» тогда была хорошая научная репутация в науке, в то время там работали знаменитые ученые Пол Дирак и Фред Хойл.

В 1959 году он получил степень бакалавра по физике. Гораздо позже он посчитал свой выбор после Кембриджа удачным, тогда же он казался просто случайным. Астрономия отпала, хотя один их преподавателей, Мартин Райл, позднее Королевский астроном, был одним из тех, благодаря кому астрономия снова становилась захватывающим полем для исследований. Другой наставник попытался заинтересовать его прообразами компьютеров, но эта идея оставила равнодушной.

Большинство его друзей в колледже, как он вспоминает, тогда мечтали остаться в Кембридже и получить докторскую степень. В Кембридже в те дни на это требовалось всего два года. Но Ян почувствовал желание заняться практической деятельностью. Он прошел собеседование на должность сотрудника в лаборатории Калхэма (Culham Laboratory), и своими глазами видел, как строители роют котлован будущего здания для термоядерного реактора. Тем не менее, на работу его не взяли, хотя это было как раз удачей, потому что тот проект так и не был реализован.

Таким образом, его первой работой стала Научно-исследовательский центр по атомному оружию (AWRE) в Олдермастоне. Выбор был определен двумя вещами: там работал небольшой ускоритель, а в то время его уже заинтересовали ускорители, и он мог жить в Рединге, всего в 35 минутах езды на поезде из Лондона. В Рединг Ян переехал уже с семьей: незадолго до этого он женился на своей первой жене Маргарет Кемп.

«Мое первое задание на AWRE, – рассказывает он, – состояло в том, чтобы сфокусировать электронный луч с радиочастотным ускорителем на 35 MeV, чтобы получать высококачественные рентгенограммы внутри взрывоопасной камеры. Я решил адаптировать ядерное магнитно-резонансное устройство в качестве фокусирующей линзы первой ступени, и реализовал идею импульсной магнитной катушки для окончательной фокусировки. Я сам построил катушки и с помощью встроенного конденсаторного банка активировал импульс».

А вскоре состоялась встреча, которая станет одной из главных в его жизни. Выглядело, по его словам, это так: «Однажды человек в грязной футболке, которая не закрывала его большой живот, объяснил мне, что он собирается разрабатывать системы с использованием радикальных новых технологий, которые ускоряют электроны дешевле, чем радиочастотный ускоритель, и в 3000 раза интенсивнее рентгеновских лучей. Таким образом, я сначала придумал то, что мы теперь будем называть маленькой импульсной силовой системой, а затем встретил Чарли Мартина».

Кроме того, успешные опыты с ускорителями привели к первым контактам с американскими учеными. Одним из них был еще один Мартин – Дон Мартин, который работал в лаборатории Лоуренса в Ливерморе.

Следующие пять-шесть лет молодой ученый провел в группе Чарли Мартина, которая делала первые шаги в том, что позже было названо «импульсной энергетикой». «Мы шли за интуицией Чарли: он считал, что если бы мы могли найти способы генерации больших напряжений и чрезвычайно высокой мощности при очень коротких импульсах (по его подсчетам, около 30 наносекунд), мы могли бы применять импульсы для создания новых, очень мощных электронных пучков и рентгеновских установок. Под руководством Чарли мы разработали короткоимпульсные электрические генераторы с использованием новых технологий».

Первые годы в группе Чарли Мартина Ян Дуглас Смит называет «воспитательными»: он многому научился у Чарли и других своих коллег. Кроме того, тот факт, что группа изготовляла большую часть оборудования вручную, дарило просто физическое ощущение. «Если вы создаете импульсные генераторы с помощью ручных инструментов, вы можете чувствовать, как течет энергия, и когда вы делаете руками проводники и диэлектрики, вы интуитивно понимаете, будут ли они успешно изолировать или нет, – рассказывал он. – Даже некоторые из наших осциллографов были изготовлены нами вручную. Дисплейные трубки были куплены у Ferranti, а их двухвекторные двухлучевые дефлекторы с чувствительностью 2 кВ/см сделали нас относительно невосприимчивыми к электромагнитным шумам. Это было хорошо, потому что наши импульсные генераторы запускали мощные рассеянные электромагнитные сигналы. Я помню, как босс Чарли спускался из своего кабинета над моей лабораторией, чтобы сказать мне, что я заставил что-то на его столе искриться на некотором расстоянии от радиатора с горячей водой. Правда, он казался более впечатленным, чем обеспокоенным».

Люди работали азартно, заинтересованно и очень увлеченно. Сотрудничество сочеталось с соревнованием, как в работе, так и во многих играх, которые они изобретали. В обеденных перерывах, как вспоминает Ян Смит, они с коллегами плавали в новом резервуаре для пластиковых генераторов на пруду возле нашей лаборатории. На регулярных чаепитиях играли в дартс. Иногда игра и работа смешивались: «Однажды мы с Чарли решили повеселиться и построить рентгеновскую трубку с высоковольтным изолятором, сделанным изо льда, – пруд замерз в эту зиму. Чарли решил, что электродами должны служить ложка и вилка из столовой. Я обнаружил, что не получается достаточно вакуума внутри льда, но пластиковые нож и вилка работали достаточно хорошо, чтобы продемонстрировать директору AWRE, новые короткие импульсы – мы сделали мгновенный рентгеновский снимок его часов».

Эти годы были забавными и беспокойными. В 1962 и 1965 годах родились дети – Адриан и Аманда. После этого семейная жизнь стала основным увлечением ученого за пределами работы. Как он вспоминает, «он прошел единственный в жизни период занятий садоводством, но только съедобным. И виноделие (но никогда из винограда) стало хобби на некоторое время». Как и у родителей Яна, у них с женой тогда не было машины, и с работы, и на работу он ездил на автобусе, на велосипеде или на поезде.

Следующей отправной точкой стало создание импульсных генераторов, изготовленных из полиэтиленовых листов (диэлектрики), чередующихся с медными листами (проводниками). Эти листы составляли множество цепей формирования импульсов, которым они дали название «Блумлейны», по имени Алана Блумлейна, британского пионера радиолокационной и стереофонической записи. Группа впервые продемонстрировала эту «сложную технологию Блумлейн» на научной выставке в Лондоне. В воду, в которую был погружен генератор на миллион вольт, Чарли выпустил золотую рыбку – и она не пострадала.

Это была романтическая эпоха первых шагов, эмоций, личного участия: «Когда Отто Фриш, известный ученый, пионер исследований деления ядра, читал наш материал, я увидел, как на его лице появилась улыбка. «Могу я объяснить что-нибудь, профессор?» – спросил я. «Нет, спасибо, – ответил он, – я просто подумал, что это потрясающе, какие интересные вещи все еще можно делать с помощью грубой техники».

В начале 1960-х годов в работе группы Чарли Мартина произошли большие изменения. «Наша технология электрических импульсов стала востребована как самый передовой метод, позволяющий моделировать некоторые эффекты ядерного оружия, – рассказывал Ян Смит. – Так что эта «симуляция» неожиданно стала иметь большое значение как в Великобритании, так и в США. Даже Чарли этого не ожидал. Следствием этого в 1964 году стал мой первый визит в США. Я выступил с докладом о работе группы – в основном, о нашей новой конструкции вакуумных изоляторов, а также о наших генераторах – на первой конференции по вакуумному разрушению в Бостоне, штат Массачусетс. Но основной целью моей поездки была Сандия (Sandia), Национальная лаборатория в Альбукерке, где я помогал моему коллеге Томми Сторру установить один из новых импульсных генераторов, сделанный по нашей технологии. Этот генератор на тот момент был самым мощным в мире, и превосходил наш крупнейший генератор в Великобритании. Это дало примерно стократное увеличение уровня рентгеновского излучения по сравнению с тем, что было нам доступно, когда наша группа приступала к работе. Но наши машины были предназначены только для «случайной стрельбы»: чтобы получать рентгеновские снимки. Сделать надежными повторные операции еще было трудно». Так что в Сандии тогда назвали их машину «судорожной».

В этой поездке состоялась еще одна судьбоносная встреча: Ян Смит снова встретился с Доном Мартином, только теперь тот уже был сотрудником новой коммерческой компании «Физикс Интернэшнл» (Physics International). Эта компания также пыталась создавать и управлять генераторами конструкции AWRE, но Мартин тогда рассказал Яну Смиту, что они также работают над созданием генераторов новой конфигурации, более подходящих для бесперебойной работы. Он отказался раскрывать технологию, но сказал, что машина будет в пять раз мощнее той, которую англичане построили в Сандии. «Затем, по мере того, как мой скептицизм и беседа обострились, Дон сказал, что новая технология может быть увеличена до 500 рентген, затем до 5000 и, наконец, до 50 000. Все это было настолько невероятно, что я даже не стал сообщать об этом в AWRE. Кто бы мог подумать, что позже я буду работать над двумя последними генераторами в этой серии», – рассказывал Ян Смит.

«Физикс Интернэшнл» располагалась в Сан-Леандро. Дон Мартин в итоге показал Яну Смиту второй генератор в серии, и это так увлекло молодого ученого, что он захотел остаться. Поэтому он принял предложение работать на Дона, и в январе 1967 года прибыл в район залива Сан-Франциско с семьей.

«С тех пор я это место стало моим домом. Сейчас мне трудно представить, что я мог бы жить где-нибудь еще, – рассказывал он. – Благодаря друзьям в «Физикс Интернэшнл» эти перемены в жизни прошли для меня относительно легко, хотя я и помню, что мне пришлось изучать новый язык. Например, пытаясь помочь хозяйке «вымыться», я обнаружил, что для нее это означает не мытье посуды, а мытье лица».

Переход к крупномасштабной инженерии «Физикс Интернэшнл» стал для него еще одной большой переменой. В AWRE самой большой рентгеновской трубкой была та, которую могли поднять два человека. Но в свой первый день в «Физикс Интернэшнл» он сам оказался внутри рентгеновской трубки. И для того, чтобы поднять ее, был необходим специальный подъемник.

Последующие годы Ян Смит считает наиболее продуктивным в его карьере. Он проводил на работе долгие часы. Он участвовал в конструировании имитатора гамма-излучения «Аврора», огромного устройства около 100 футов в длину и 50 футов в ширину и высоту. «Устройство содержало 1,5 миллиона галлонов масла, я находился в грязных масляных баках в резиновых сапогах, руководя масштабными испытаниями новых технологических возможностей, и я был счастлив», – признавался он.

Затем была четырехмодульная «Аврора», построенная в сорока милях от Калифорнии, где Ян Смит провел много дней и ночей. Но он не задержался на Восточном побережье надолго, потому что окончанием строительства «Авроры» руководил его коллега Берни Бернштейн. Ученый рассказывал: «В памяти до сих пор сообщение по телефаксу о том, как он «выстрелил» полным напряжением и получил заданный рентгеновский выход – 50 000 рентген. «Где я слышал это число раньше?» – подумал я».

Ян Смит стал руководителем отдела импульсной энергетики компании «Физик Интернэшнл» Дона Мартина, но по-прежнему большую часть своего времени проводил в лаборатории. И в те годы, как он признавался, самое большое удовлетворение он получал, исследуя оборудование, которое обеспечивало новые возможности. «Аврора» и «Питон», один из первых многотераватных генераторов, были лучшими примерами.

Все это время он поддерживал тесный контакт и со своим учителем Чарли Мартином, и с другими бывшими коллегами в AWRE. Они с Чарли писали друг другу рукописные письма, исписывая по двадцати страниц, причем письма были не полностью техническими. Часто встречались семьями. «Все американское сообщество импульсной энергетики тоже очень любило Чарли, – рассказывал Ян Смит. – Он с энтузиазмом погрузился в технологию, разрабатываемую в США, и предложил много новых идей. Он посвятил много времени тому, чтобы склонить правительственные агентства США поверить в перспективы импульсной энергетики. А его потрясающая личность и изобретательные идеи делали его очень убедительным. Некоторые из проектов, над которыми я работал, возможно, никогда не состоялись без его усилий по их продвижению».

Поскольку масштабы импульсных энергетических проектов «Физикс Интернэшнл» росли, Ян Смит больше не проводил так много времени в лаборатории, и лет через десять почувствовал себя готовым попробовать себя в роли консультанта. В течение трех лет он был Ian Smith Inc., корпорацией с одним сотрудником. Он сотрудничал с несколькими национальными лабораториями и компаниями, помогал разрабатывать линейный индукционный ускоритель «FXR» в Лаборатории Лоуренса в Ливерморе и принимал участие в различных проектах в Сандиа, в Альбукерке. Как он рассказывал, он завел новых друзей и проводил много времени в Альбукерке, стал ценить Нью-Мексико, в том числе его острую пищу, конкурировавшую с индийской едой, которую он научился любить в Кембридже. Впрочем, это не вытеснило индийскую кухню с позиции самой им любимой.

Но в 1980 году приятная жизнь консультанта закончилась, когда Смит узнал, что его бывшие коллеги Сид Путнам и Фил Спенс покинули «Физикс Интернэшнл». Возможность создать новую компанию с ними была для него слишком хороша, чтобы упустить её. Новую компанию назвали PSI. Аббревиатура, впрочем, означала не обычные «фунты на квадратный дюйм», единицу измерения давления, а – Фила, Сида и Яна.

С большим юмором он рассказывает, как начиналась эта компания: «Тем не менее, сидя под моим лимонным деревом, вместе с офицером безопасности компании (а это была моя собака Полли), мы пытались найти более скромное имя для официальных коммуникаций. Остановились на «Pulse Sciences, Inc.». К нам вскоре присоединился еще один бывший коллега, Фил Чампни, который также прежде работал в группе Чарли. Мы запустили Pulse Sciences и поселились в здании собора, элегантном офисном здании в центре Окленда. Работать мы начали «на бумаге», но с прицелом на поиск возможностей для сборки оборудования».

Один из самых важных результатов деятельности PSI был далек от науки. К началу восьмидесятых семья Яна Смита распалась, и в 1981 году он разошелся со своей первой женой. В 1982 году, предприняв попытку найти того секретаря, который был бы способен разобрать его почерк, он случайно зашел в находящейся по соседству офис авиакомпании и познакомился с офис-менеджером Шери Дженнингс. В то время она училась на оперную певицу и подрабатывала в офисе.

Она разобрала его почерк, они стали вместе работать, а затем влюбились друг в друга. В 1983 году Шери сбила машина. И хотя удар по голове был смягчен рукописью важной статьи Смита, которая у нее была с собой, как он с юмором вспоминает, она пострадала в аварии. Ей стало тяжело подниматься по лестнице в свою квартиру, поэтому она переехала в квартиру Яна, где был лифт. Как оказалось – навсегда. Такова была эта история любви.

«Наши три десятка лет с Шерри – замечательные, – рассказывает он. – Наши интересы схожи. Самый большой из них – музыка. Но мы также играем в теннис, катаемся на лыжах. Мы путешествуем в разные уголки мира, но также любим близкие к нам холмы и парки, где мы гуляем вместе с нашими золотистыми ретриверами. Мы оба полюбили общество этих собак еще до того, как мы встретились. Шери больше не дает концертов, но поет дома. Сейчас она стала лайф-коучем, помощь людям – это то, что ей больше всего нравится. И, безусловно, она очень помогла мне».

Первые годы роста новой компании PSI стали еще одним периодом напряженной работы. Компания начала с разработки оборудования, затем стала его строить, переехала в лабораторию в Сан-Леандро и выросла до семидесяти человек.

В начале 1980-х годов рост того, что стало известно, как сообщество импульсной энергетики, благодаря конференции, впервые организованной Крисом Кристиансеном в Texas Tech, было признано Институтом инженеров по электротехнике и электронике IEEE. Была учреждена премия Эрвина Маркса в честь изобретателя «Генератора Маркса», разработанного в 1920-х годах. «Первая награда в 1981 году, конечно же, досталась Чарли Мартину, что было большим событием, а я стал первым американским лауреатом этой премии в 1983 году (в 1976 году я стал гражданином США), – рассказывает Ян Смит. – PSI внесла важный вклад в технологии импульсной энергетики. Мы создали значительное (и, я думаю, высококачественное) импульсное силовое оборудование, а также участвовали в создании новых импульсных энергосистем, в частности, в сотрудничестве с Сандия. Но их применение, в основном, приходилось на оборонную отрасль, а этот рынок сильно сократился в 1990-х годах. Поэтому Pulse Sciences искала и нашла дополнительные проекты в Европе. В результате я стал главным путешественником PSI по Европе. Теперь у нас с Шери много хороших друзей во Франции и Германии. Но даже без этой случайной выгоды я очень рад, что работы на оборону стало меньше. Появляется все больше и больше возможностей мирного применения импульсной энергетики».

Управленческая работа дала ему возможность находить и оценивать новые таланты и работать со многими людьми, которые могут делать то, чего он никогда не мог. Ведь технологии импульсной энергетики теперь разрабатываются с помощью очень сложных компьютерных вычислений.

В 2002 году с большим опозданием, по его мнению, он начал сокращать свою работу в импульсной энергетике и постепенно выходить на пенсию. Они с Шери увлеклись гольфом. «Я сознаю, что в моей жизни было недостаточно «досуга», и есть множество привлекательных способов провести время. Я больше не катаюсь на лыжах и играю только в маленький теннис, но мне очень нравится играть в сквош и гольф. Мы с Шери начали больше путешествовать. Я использую все возможности, чтобы посетить мою сестру Бренду и мою невестку Сильвию в Англии. Нами не изучены до сих пор многие увлекательные районы США. Дети, Адриан и Аманда, которая вместе с мужем украсила нашу жизнь двумя восхитительными внучками, живут близко от нас, как и мать Шери Барбара и ее младшая сестра Бекки с мужем и нашими двумя очаровательными племянниками. И в наши «ленивые» дни мы обнаруживаем, что холмы вокруг нашего дома и наши золотистые ретриверы так же красивы, как и всегда».

Александр Шейндлин
Мистер МГД

Лауреат премии «Глобальная энергия» 2004 года

Александр Шейндлин создал научный базис для современной тепловой энергетики

…В 1976 году правительство Норвегии заявило СССР протест по поводу испытания на Кольском полуострове ядерного оружия. Действительно, редкие случайные свидетели могли видеть странное зрелище, немного похожее на атомный взрыв в миниатюре: над морем поднималось грибовидное облако, грохотало, сейсмографы регистрировали слабые колебания. Но никакое ядерное оружие, да и никакое оружие вообще тогда не испытывалось. Так выглядел один из самых грандиозных научных экспериментов в истории: эксперимент «Хибины». Ток в 20 000 ампер (это очень много – больше, чем в некоторых ударах молнии) генерировался на протяжении восьми секунд, по двум мощным кабелям растекался по обе стороны перешейка полуострова Рыбачий и уходил в земную кору. Так впервые удалось получить данные об электрофизических свойствах и земной коры, и верхних слоев земной мантии на глубинах более 100 километров. Напомним, что находящаяся рядом Кольская сверхглубокая скважина с огромным трудом дошла до 12 километров 262 метров.

Огромный ток вырабатывался необычным устройством: магнитогидродинамическим генератором, который в те годы рассматривался как серьезный конкурент обычным тепловым электростанциям. Разработку теории этого способа получения электроэнергии в нашей стране вел удивительный человек Александр Ефимович Шейндлин, академик, Герой социалистического труда, создатель Института высоких температур РАН и лауреат премии «Глобальная энергия», которую он получил в 2004 году «за фундаментальные исследования теплофизических свойств веществ при предельно высоких температурах для энергетики».

Александр Ефимович Шейндлин родился за год до революции, в 1916 году. Его отца на самом деле звали не Ефим. Волька-Нехемья Нохимович Шейндлин был евреем и вырос в бедной семье в черте оседлости. Тем не менее, он смог самостоятельно подготовиться и попасть в те 5 процентов абитуриентов, которые выделялись Киевским университетом для евреев.

Правда, заканчивал он уже Киевский политехнический институт – в 1913 году. По словам Александра Ефремовича, он всегда хранил «помпезный свиток» – диплом отца, оформленный очень торжественно к юбилею Дома Романовых.

Вскоре семья Шейндлиных переехала в Самару, где отец участвовал в создании одного из первых в России трамваев. Увы, именно там жившую в благополучии семью настигла беда: болезнь в несколько дней унесла жизни трех детей из четырех. Саша остался единственным ребенком в семье. Благодаря тому, что отец был известным человеком в Самаре, их семья сравнительно легко пережила голод в Поволжье (но только сравнительно – Шейндлин до конца жизни вспоминал, что вместо чая приходилось заваривать струганую морковку). Тогда же пришлось впервые познать и зависть, и неприязнь других: за инженерскую фуражку отца дразнили «буржуем», а уж какие взгляды доставались одному из двух «Фордов» в Самаре – говорить не приходится.

Начались 30-е годы, Александр Шейндлин закончил семь классов. Зная весь жизненный путь будущего ученого с мировым именем, смешно слышать, что путь в науку начинался… с ФЗУ. Сейчас мало кто помнит эту аббревиатуру: фабрично-заводское училище. Но Шейндлин пошел именно туда, и два года проучился в ФЗУ при Саратовском станкостроительном заводе, получив специальность токаря 4-го разряда. До конца жизни Александр Ефимович хранил отличную характеристику его учебы, выданную им руководством ФЗУ. А вот в комсомол его тогда, в ФЗУ, сразу не приняли – учеба-учебой, но происхождение «из семьи служащего» подкачало.

В 1932 году Шейндлин поступает в Самарский строительный институт. Он проучился там всего три дня. После встречи отца с одним из ведущих дизелистов страны он перевелся в Средневолжский энергетический, а потом, через полтора года, когда отца перевели в Москву, в Московский энергетический институт. Так началась энергетическая карьера будущего академика.

Нужно сказать, что МЭИ был очень непростым вузом. С одной стороны, уровень обучения был очень серьезным, а с другой стороны, курс Шейндлина состоял из так называемых «парттысячников» – из людей, которые были отобраны партийными организациями «для прохождения учебы». Так что больше половины однокурсников Шейндлина были сорокалетними партийцами, которые могли встать посреди лекции выдающегося ученого и заявить: «Мы на партгруппе нашего курса решили, что вы плохо читаете свой курс, и мы просим вас прекратить чтение лекций».

Несмотря на эти странности, несмотря на то, что успевающим юным студентам приходилось брать шефство над такими «парттысячниками», Александр успешно окончил МЭИ и по предложению окончившего на два года раньше Зиновия Берлина пошел работать в создаваемое Берлиным конструкторское бюро на заводе 239. Там собралась молодая и бесшабашная команда бывших студентов, обсуждавших порой самые фантастические идеи. И специалисты были под стать – к примеру, одним из коллег Шейндлина был будущий великий вертолетостроитель Камов, строивший неклассические вертолеты соосной схемы (все знают сверхсовременный Ка-52 «Аллигатор»). Но в этом бюро занимались энергетикой, в том числе и двигателями для подводной лодки. Первую свою научную работу Шейндлин посвятил активным турбинам в судостроении.

В 1939 году появилась возможность поступить в аспирантуру МЭИ. Но перед молодым специалистом встала серьёзная проблема: экзамен по основам марксизма-ленинизма. Александру повезло: преподавателя не нашлось, и его экзаменовал руководитель отдела аспирантуры, знавший предмет точно так же, как и Шейндлин: то есть никак. «Мы быстро нашли с ним общий язык. Этим и завершилась экзаменационная стадия моего приема в аспирантуру», – вспоминал Александр Ефремович.

Итак, Шейндлин – аспирант. И одновременно уже – сотрудник Энергетического института имени Кржижановского, ЭНИНа (впрочем, тогда Кржижановский, друг Ленина, им еще руководил), где в 1939 году создалась новая лаборатория по изучению водяного пара. И здесь молодому ученому снова повезло: экспериментальными работами руководил очень талантливый ученый, профессор Дмитрий Львович Тимрот, самостоятельно освоивший специальности стеклодува, слесаря, электрика и сварщика. Именно Тимрота Шейндлин будет считать своим первым учителем.

Ну а потом случилась война. «Все, что происходило в моей долгой жизни, тесно связано с событиями у нас в стране», – замечал он впоследствии в своих воспоминаниях.

16 июля 1941 года 25-летний Александр, получив рекомендацию комсомольской организации МЭИ, отправился на стадион «Динамо», где был зачислен в бригаду особого назначения НКВД, предназначенную для спецопераций (десант, диверсии и так далее). Так получилось, что бригада, где служил Шейндлин, была в основном сформирована из будущих историков литературы и философии – студентов ИФЛИ. Боевыми товарищами Александра Ефимовича стали будущие знаменитые поэты Юрий Левитанский и Семен Гудзенко. Служил с ним и молодой инженер Лазарь Паперник, постоянно сетовавший на то, что он не храбр, и посмертно удостоенный звания Героя Советского Союза за то, что подорвал себя гранатой вместе с врагами.

Непосредственно в боевых действиях Александру поучаствовать не довелось – сначала его часть охраняла объекты в Москве, а затем на него пришла разнарядка на обучение в Ленинградскую военно-воздушную академию, эвакуированную в Йошкар-Олу. Впрочем, когда ученый добрался до учебного заведения, он сравнительно быстро превратился из слушателя в преподавателя, получил младший офицерский чин и стал читать курс термодинамики.

Преподавательское и офицерское звание давало огромное превосходство: спать можно было в кровати, а не на полу, а выдаваемое время от времени белье можно было не только носить. «Как-то раз полученные в офицерской каптерке кальсоны я смог сменять на кочан капусты», – пишет в своих воспоминаниях Шейндлин. Но еще в конце 1942 года, помимо преподавания в академии, он по памяти начал восстанавливать многое из диссертационной работы, которой начал заниматься еще в Москве перед самой войной. «Писал я по вечерам при свете коптилки, – вспоминал он. – После одобрения меня командировали в Москву для защиты ее в родном мне Московском энергетическом институте».

В 1943 году Александр Шейндлин побывал на передовой, полтора месяца работая в техническом обслуживании бомбардировочного авиационного полка. В соответствии с принятым в армии порядком, все военнослушатели и преподаватели Военно-воздушной академии должны были побывать в действующей армии. «Меня направили на Юго-Западный фронт, в 284-й бомбардировочный авиационный полк, где я служил полтора месяца инженер-капитаном эскадрильи, – пишет он в своей книге воспоминаний. – Полк располагался вблизи города Старобельска. Работа на аэродроме была очень тяжелой. Буквально за несколько дней до Курской битвы я был откомандирован обратно по основному месту службы – в Военно-воздушную академию». Кстати, в официальной характеристике, которую Александр Ефимович бережно хранил все мирные десятилетия, кроме обычной оценки его работы по техническому обслуживанию самолетов, есть и такая примечательная запись: «отличается исключительной вежливостью».

Он успешно закончил войну, демобилизовавшись перед Новым, 1946 годом. И сразу же вернулся в МЭИ, где начал читать курс термодинамики и одновременно продолжать занятия наукой, изучая теплоемкость пара. В начале 1953 года он, несмотря на «пятый пункт» и борьбу с космополитизмом, подал свою докторскую диссертацию к защите. И тут везение: умер Сталин, и защититься стало гораздо легче.

Те годы были связаны и со счастливыми переменами в личной жизни. В январе 1950 года друг и товарищ Борис Шумяцкий, с которым Александр дружил еще в студенческие годы в МЭИ, а потом и в аспирантуре, позвонил ему и «вытащил» его к себе домой, где и познакомил со своей двоюродной сестрой, приехавшей на несколько дней на зимние каникулы из Ленинграда. В мае этого же года Роза Григорьевна стала его женой, с которой он счастливо прожил всю свою дальнейшую жизнь. «Три года спустя, в мае 1953 года, после того, как остались позади диссертационные хлопоты, у нас родился сын. Итак, 1953 год я считаю этапным в своей жизни», – вспоминал Александр Ефимович.

И докторская диссертация, и многие последующие работы за пять лет, были посвящены изучению теплоемкости пара, за что Шейндлин одним из первых в стране получил Ленинскую премию в 1959 году.

А в самом конце 1950-начале 1960-х годов работы в области плазмы привели Александра Ефимовича к идеям по прямому преобразованию тепла в электричество – магнитогидродинамичнскому методу.

Что такое магнитогидродинамический генератор? Он позволяет напрямую превращать энергию тепла в электричество. Для этого используется принцип электромагнитной индукции: если проводник движется в магнитном поле, то в нем возникает электрический ток.

Тот же самый принцип заложен в работе гидроэлектростанций – падающая вода вращает лопатки турбины, которая вращает гидрогенератор, в котором движение металлического проводника в магнитном поле производит электрический ток.

Однако в магнитогидродинамическом генераторе (МГД) движется не металлический проводник, там течет газ. И здесь есть одна проблема: чтобы газ начал проводить ток, нужно разогреть его до огромных температур, выше 10 000 градусов и превратить в плазму. Но если добавить в него небольшое количество ионов щелочных металлов, эту температуру сразу же можно опустить до 2200–2700 градусов. Первый генератор МГД появился в США в 1959 году, и с тех пор во всем мире начался бум этого направления. Александр Ефимович стал главным теоретиком и практиком этого направления в стране. Да и не только у нас в стране: он пользовался авторитетом в мире, и американцы позже даже называли его «Мистер МГД».

Новое направление потребовало нового способа организации научного труда. И Александр Ефимович Шейндлин в 1960 году, еще не будучи даже членом-корреспондентом, сумел доказать и обосновать необходимость принятия Президиумом АН СССР постановления о создании в Академии отдельного подразделения – Лаборатории высоких температур АН СССР, а в Министерстве финансов – добиться ее финансирования. По воспоминаниям Шейндлина, единственный раз в жизни он прицепил к пиджаку значок лауреата Ленинской премии: для похода в Минфин, после чего все вопросы с численностью сотрудников лаборатории и их окладами решились мгновенно. Так, как хотел её будущий директор.

Через некоторое время лаборатория стала Институтом высоких температур АН СССР (ИВТАН). Сейчас это – Объединенный институт высоких температур РАН.

Его ученик и питомец, академик Владимир Фортов, так описывает это время: «Академик Шейндлин, создав империю ИВТАН, постоянно, как о своем ребенке, беспокоится о ее будущем. Не только материальном, но и идейном. Он все время ищет новые задачи, проекты, подходы. Поддерживает интересные идеи и гипотезы. С этой целью он организовал и много лет успешно вел научный семинар «без повестки» для обсуждения разнообразных, часто «ортогональных» традиционной научной тематике, а иногда и просто «завиральных» научных тем. Несколько раз там выступал и я. Самые острые, неожиданные и стимулирующие вопросы задавал именно шеф, и это было мощным стимулятором для работы. В результате – институт не стоял на месте. Возникали новые направления, привлекались яркие люди, часто со своими научными школами и необычными для ИВТАНа взглядами и подходами».

Все, кто с ним работал в те годы, вспоминают его удивительный дар, талант – не только ученого, администратора, организатора, но и «людоведа», как его называли. Человека, очень внимательного к людям, а потому способного гасить конфликты, видеть таланты во вчерашних студентах, мотивировать и поддерживать.

Александр Шейндлин – автор более 250 научных работ, но кроме того, он воспитал плеяду талантливых учеников, среди которых более 50 кандидатов и 30 докторов наук.

«Вы видели работу каждого научного сотрудника конкретно, – писал его ученик Станислав Медин. – Даже когда в ИВТАНе работало больше 1000 ученых, вы отслеживали продвижение каждого. Нас поражало то, что ключевые приказы Вы писали лично. Я храню вашу рукопись приказа о создании лаборатории № 40 и моем назначении заведующим, которую вы написали дома на нескольких страницах из тетради».

Тот безвестный командир в далеком сорок третьем не ошибался насчет «исключительной вежливости». Еще один его ученик В. М. Зайченко рассказывал: «Лучшего советчика, чем Александр Ефимович, представить невозможно. Причем в случае обращения к нему за консультацией, он ведет себя совсем не так, как когда он поручал что-то сделать. Первая фраза обычно: «Вы знаете, не совсем корректно спрашивать у меня, что Вам делать в этой ситуации. Я за Вас решать не могу. Может быть, я смог бы представить, что бы я делал в том случае, если бы был на Вашем месте. Это может быть не совсем правильно, но я бы в этом случае, наверное, поступил бы следующим образом…».

Казалось, он одним своим присутствием вселял уверенность, его мудрость умиротворяла, его редкая способность отделять главное от несущественного во многом определяла жизнь и научную судьбу его учеников. «Я много лет дружу с этим замечательным человеком, – академик Владимир Фортов писал это, уже будучи заслуженным, признанным, известным ученым. – Я видел его во многих непростых, часто критических деловых и жизненных ситуациях. Но я никогда не видел его расстроенным, огорченным, раздраженным и подавленным… В моей жизни я давно взял за правило всегда следовать советам академика Шейндлина, даже тогда, когда я их до конца не понимал. И почти всегда (на 95 %) прав оказывался Александр Ефимович».

Это, наверное, и есть признак большого ученого: не только научные статьи и разработки, но и создание среды, которая притягивает и развивает таланты, «энергетического поля», насыщенного идеями и проектами.

Способность оставаться не человеком науки, а просто человеком.

Федор Митенков
Атомный парус

Лауреат премии «Глобальная энергия» 2004 года

Уникальные реакторы Федора Митенкова работают под водой и на земле

Советская публика с детства гордилась ледоколом «Ленин», который был не просто первым атомным ледоколом, но и символом достижений науки и техники Советского Союза. Газеты с миллионными тиражами писали в те годы о строительстве уникальной АЭС будущего. В кинотеатрах показывали кино о подводниках и дальних походах. И все говорили о «мирном атоме», не особенно вдаваясь в подробности.

Он же – тот, кто имел к созданию этого самое прямое отношение – всю жизнь проработал на закрытом предприятии в закрытом городе, а его имя содержалось в секрете от широкой публики. Но отказ от личной славы для инженеров и ученых той эпохи они сами считали незначительной платой за возможность творчества и самореализации, о какой уже пару десятков лет спустя ученые не смогут даже и мечтать. Уже только принимать участие в реализации таких идей становилось смыслом и целью жизни. Его собственная слава была «зашита» в уникальности, масштабности и невероятной ценности этих проектов.

Но когда в 90-е после снятия «грифов секретности» эти проекты и решения в сопровождении представителей предприятия, где они увидели свет, стали появляться на публике, в том числе и за границей, самый большой интерес специалистов-посетителей был даже не к технике. А к незнакомому им Федору Митенкову – страшно засекреченному прежде генеральному конструктору судовых ядерных установок, быстрых реакторов, атомных станций теплоснабжения и других ЯЭУ.

У Федора Михайлович Митенкова жизнь сложилась насыщенная и творческая. И, несмотря на то, что большая ее часть прошла в стенах опытно-конструкторского бюро машиностроения (ОКБМ), сейчас – ОКБМ имени И. И. Африкантова, а почти тридцать лет он его и вовсе возглавлял, совмещая должности директора и генерального конструктора, сюжетов в его биографии хватит на большую книгу.

Родился Федор Михайлович в деревне, в Саратовской области. Семья была простая и очень бедная, еле сводила концы с концами. Но глава семьи, фельдшер, поставил цель дать своим детям высшее образование. Ради этого переехали в Саратов, ради этого во всем себе отказывали, да и время было голодное и трудное.

В своей книге воспоминаний Федор Михайлович потом напишет, как он уже взрослым оценил это, и «в который раз удивился самоотверженности, последовательности, упорству отца в достижении целей, которые он перед собой когда-то поставил, – дать своим детям высшее образование».

Это была не только благодарность, но и урок. В той же книге академик Митенков сформулировал и усвоенные от отца, как бы сказали сейчас, «правила жизни», которых он и сам придерживался всю свою жизнь:

• безвыходных ситуаций не бывает;

• если есть задача, то есть и её решение;

• дорогу осилит только идущий.

Когда в 1941 году Федора, которому тогда еще не исполнилось и 17, не взяли на фронт добровольцем, именно отец настоял на том, чтобы он в ожидании призыва поступил в университет и не терял времени, и именно на физико-математическом факультете, хотя сам Федор хотел пойти на гуманитарный историко-филологический. Поскольку Федор был отличник и медалист, то мог выбирать. Через год, после первого курса его всё-таки призвали, и он вернулся в Саратов только в 1946 году. Но, благодаря тому совету отца, не начинал с нуля, а восстановился на втором курсе своего физико-математического факультета.

Однако его уже тяготило то, что он не может обеспечить семью, и он пошел параллельно учиться во Всесоюзный заочный юридический институт, чтобы начать уже зарабатывать раньше. Закончил успешно и даже экстерном, но работать в прокуратуру не пошел – вовремя отговорили, за что он потом будет благодарен всю жизнь. Тем не менее, интенсивные занятия в двух вузах при стеснённом материальном положении семьи не прошли для него бесследно. В 1948 году у Федора обнаружился туберкулёз лёгких. Однако на учебе это никак не сказалось. «Я ни в коем случае не чувствовал себя инвалидом и не допускал мысли, что ко мне имеют отношение слова известного романса «Я чахоткою страдаю, скоро-скоро я умру…» Правда, по настоянию матери в моем ежедневном рационе появились такие новшества, как рыбий жир, черная редька, иногда – козье молоко».

Как бы шутливо он ни писал об этом полвека спустя, просто представим: бедная семья, серьезная болезнь, тяжёлые послевоенные годы. Но в университете у него уже появился учитель: лекции профессора Александра Давыдовича Степуховича, талантливые, увлекательные привлекали студентов. Научной специализацией профессора была химическая физика, и он предложил Федору Митенкову после окончания университета поступать к нему в аспирантуру. Тогда казалось, что заниматься наукой – это главная и единственная мечта. Впрочем, с аспирантурой возникли странные трудности и необъяснимые проволочки. Федор сдал вступительные экзамены, опубликовал несколько научных статей, но официальное зачисление почему-то всё откладывалось и откладывалось.

Тогда он еще не знал, что находился на одной из главных развилок своей жизни, и что выбор был уже сделан за него. И без него. И сейчас уже неважно, справедливым ли был добровольно-принудительный порядок того «выбора без выбора», или нет.

Как он узнал позже, накануне к ректору и декану из Москвы приезжала специальная комиссия. Члены комиссии, которых никто не видел, отбирали выпускников-физиков: изучали их анкеты, благонадежность, успеваемость. Причем никаких собеседований с ними не проводили и согласия самих студентов не спрашивали.

Вскоре из Москвы пришло распоряжение, в котором перечислялись фамилии выпускников, которых эта загадочная организация – Первое Главное управление (ПГУ) – забирала себе. В названии управления слово «первое» было вовсе не числительным. Так обозначалось тогда засекреченное атомное ведомство.

Как часто вызов судьбы кажется крахом всех мечтаний, впрочем, отличить такой вызов от просто препятствия и неудачи можно будет гораздо позже. Тогда Фёдор категорически не хотел уходить из университета. Его научный руководитель тоже очень хотел оставить его на кафедре. Они считали, что смогут противостоять мощной силе «первого управления», и даже сообща уговорили ректора оставить в аспирантуре талантливого студента вопреки указанию сверху. Казалось, всё разрешилось. И вдруг в ноябре 1950 года – более строгое распоряжение из Москвы, и уже с конкретным адресом: отправить Федора Митенкова в Горький. Немедленно! На знаменитый Артиллерийский завод им. И. В. Сталина в Особое конструкторское бюро (ОКБ). Завод во время войны выпустил сто тысяч пушек, и пока вновь прибывший растерянно ходил на работу в заводоуправление в ожидании решения своей участи, он совершенно не понимал, чем он может быть полезен артиллеристам со своими познаниями в химической физике.

Впрочем, и физика ли? Он много лет рассказывал о своем первом разговоре с руководителем Специального конструкторского бюро Анатолием Ивановичем Савиным. «Он меня спрашивает: «Вы чем любите заниматься – рисовать или рассчитывать?» Я испугался, так как понял его буквально: «рисовать» – то есть, чертить. Нет, отвечаю, лучше буду рассчитывать. И за мной закрепили обоснование гидродинамики проточных частей компрессоров диффузионных машин…»

В этот период ОКБ вместе с заводом выполняло большой объем научно-технических работ по созданию машин для заводов по обогащению естественного урана изотопом U-235. Существовавшие в начале 50-х годов производственные мощности давали по нескольку десятков килограммов урана 90 %-ного обогащения. Всего за период 1946–1957 годов в ОКБ было разработано 25 типов диффузионных машин, 12 из них выдержали комплексные приемные испытания, 9 запущены в серийное производство.

В ОКБ разрабатывались два варианта конструкции компрессора для этих машин: осевой сверхзвуковой компрессор профессора М. Д. Миллионщикова и центробежный сверхзвуковой компрессор – инициатива Горьковского ОКБ. Именно Ф. М. Митенков предложил сосредоточить усилия ОКБ на центробежном варианте компрессора и обосновал, почему. Предложение было принято. Впоследствии на базе накопленных материалов по центробежному варианту Ф. М. Митенков подготовил диссертацию на соискание ученой степени кандидата технических наук, которую и защитил в начале 1959 года. А профессор М. Д. Миллионщиков стал его научным руководителем.

К тому времени Федор Михайлович оставил свои попытки уйти в фундаментальную науку. Да и новое дело его очень увлекло. Тем более атмосфера в ОКБ (он впоследствии посвятит ей целую главу в своих воспоминаниях) была очень творческой. Люди знали, что делают сообща очень важную и значимую работу, и, наверное, осознание этой значимости мотивировало так, как никакие достижения из области «чистой» науки.

В ноябре 1953 года Правительство СССР приняло постановление о разработке мощного ледокола с ядерной энергетической установкой (ЯЭУ), предназначавшегося для проводки транспортных судов по Северному морскому пути и по высокоширотным трассам Арктики. Разработка проекта ЯЭУ была поручена ОКБ, где работал Ф. М. Митенков. А он сам в этом проекте занимался обоснованием геометрии проточной части главного циркуляционного насоса, подготовкой исходных данных для конструкторов, участвовал в расчете действующих нагрузок на подшипники и в самих испытаниях насоса.

Тогда это был только новый проект. Никто точно не мог знать до конца, что получится. Что благодаря этому атомоходу (слово тогда было неологизмом) слово «мирный атом» войдёт в наш лексикон. Что первый атомный ледокол «Ленин» станет легендой. Что его работа увеличит сроки навигации в западном районе Арктики с трех до одиннадцати месяцев. Что судно успешно прослужит людям более 30 лет, на пять лет, превысив расчетный срок эксплуатации. Что за эти годы ледокол пройдет более 654 тысяч морских миль (во льдах 563,6 тысяч), осуществив проводку через льды Арктики 3741 судна. Что он не останется сам по себе, а станет первым кораблём целого атомного флота, куда войдут атомные ледоколы «Сибирь», «Россия», «Арктика», «Советский Союз», «Таймыр», «Вайгач», «Ямал», контейнеровоз-лихтеровоз ледового класса «Севморпуть».

Первоначально на ледоколе «Ленин» были установлены три реактора типа ОК-150. В 1967 году взамен была смонтирована двухреакторная установка ОК-900, которой, с небольшими изменениями, впоследствии оснащались все атомоходы следующего поколения (типа «Арктика»).

Сохранились бесценные воспоминания о том, как это было. Бесценные – потому, что «атомщики» тогда предпочитали хранить секреты и не распространяться.

«Первый раз я увидел его (Ф. М. Митенкова – ред.) в 1965 году. В то время только-только начиналась разработка проекта атомного ледокола «Арктика»… И вот в один из дней в кабинете начальника-главного конструктора ЦКБ «Айсберг» собрался генералитет проекта 1052. Все с интересом смотрят на прибывшего для сообщения об этом, в общем-то малопонятном для большинства присутствующих научном исследовании, представителя ОКБМ – Федора Михайловича Митенкова. Против ожидаемого в соответствии с устоявшимся стереотипом солидного и импозантного научного исследователя и начальника подразделения перед нами предстал подтянутый, скорее молодой, чем средних лет, человек (позволю себе утверждение, что Ф.М. всегда выглядел моложе своих лет), с неброской, и да простится мне, «провинциальной» внешностью. С первого взгляда он, как говорится, не производил впечатления. Но уже несколько первых фраз привлекли все внимание присутствующих к нему и к тому предмету, о котором он говорил. После лекций не таких уж многочисленных (таланты – всегда редкость!) блестящих профессоров, которых я имел счастье слушать на «физмехе» Ленинградского политехнического института, я прекрасно понимал, какими знаниями, умением и даром свыше нужно обладать, чтобы представляемые вниманию даже неподготовленного слушателя или читателя сложнейшие вещи оказались бы для них понятными или даже очевидными. Не просто как пришедшие и растолкованные извне, а как те, которые они уже и сами «знали», они просто извлечены из их собственных глубин и открылись, обозначив неведомые им до этого горизонты сродни тому, что в русском языке именуется словами «озарение» и «прозрение»… Так было и здесь. За очень простыми (как оказалось!) кипением и теплофизикой реактора скромный представитель ОКБМ открыл перспективу совмещения несовместимого, или, если угодно, достижения невозможного – большая мощность в уменьшенных габаритах, интенсификация тепловых процессов не при повышенном, а при пониженном давлении, температуре, скорости…

Но ведь совмещение несовместимого требовалось не только для реактора. Не берусь утверждать, что именно на этом совещании, но уж точно оно было одним из тех, на которых формировалась уверенность в достижении того, что стало впоследствии ледоколом «Арктика» – в ограниченных размерах корпуса обеспечены неограниченная временем атомная мощь 75 000 лошадиных сил, ледовая прочность, требуемая морем надежность, комфорт экипажа, безопасность в отношении излучения.

Нет нужды упоминать, что в дальнейшем это самое кипение в активной зоне было использовано в проекте атомной паропроизводящей установки ОК-900». (В. К. Коваленко АО «Атомэнерго»).

Судовая ядерная энергетика начала свое развитие практически одновременно с появлением атомных электростанций. Атомная установка на судне позволяла увеличивать мощности движителей практически без ограничений, содержать любой потребный энергозапас в реакторе. Такое судно могло было совершенно свободно плавать без ограничений во времени и пространстве. Автономность – это бесценное качество, которое отличало его от судов на органическом топливе.

Эти качества имеют стратегическое значение, потому судовая ядерная энергетика незаменима не только для коммерческих судов, но и для кораблей военно-морского флота, особенно подводных лодок. Создание ядерной энергоустановки для первого поколения атомных подводных лодок началось практически одновременно с проектированием энергоустановки для первого атомного ледокола.

Автономные подводные атомоходы, подводные атомные крейсеры и подводные атомные ракетоносцы стали в 20 веке главными «дежурными», которые способны не заходить в порт по многу месяцев.

В течение 28 лет под непосредственным руководством Ф. М. Митенкова как главного, а с 1988 года – генерального конструктора по судовой тематике в ОКБМ были доведены до реализации следующие проекты: высокоэффективные атомные паропроизводящие установки атомных подводных лодок третьего поколения в одно- и двухреакторном исполнении; атомная паропроизводящая установка КН-3, примененная на тяжелых ракетных крейсерах ВМФ и в проекте атомного авианосца; атомные реакторы типа ОК-900А и КЛТ-40 нескольких модификаций с унифицированным оборудованием, примененные на атомных ледоколах, атомном лихтеровозе и специальном корабле ВМФ. Разработаны и созданы специальные комплексы оборудования для проведения перезарядок реакторов атомных подводных лодок трех поколений, крейсеров, ледоколов, а также создана ремонтная оснастка для оборудования реакторных установок.

Создание атомного флота – уже одно это могло стать делом жизни и основание для места в истории. Однако в историю освоения атома Федор Михайлович Митенков вошёл не только этим.

«В творческих организациях типа ОКБМ необходимым условием непрерывного роста квалификации специалистов и потребительских качеств создаваемой продукции является эффективная работа по созданию «задела», то есть поиск и формирование новых технических идей, реализация которых позволит совершить очередной скачок в потребительских качествах изделий, недостижимых в принципе на освоенных решениях, – писал он в своей книге воспоминаний. – Это в корне отличается от эволюционного совершенствования, которое имеет место в любой области техники и прерывается только с появлением качественно новых проектных решений, с которыми традиционные решения неконкурентоспособны… Поэтому для любой творческой организации работа над «заделом» должна быть не эпизодической, а постоянной плановой работой».

Еще тогда, в начале шестидесятых (звучит, как фантастика!) по инициативе Федора Митенкова ОКБ оснащается современными ЭВМ, что дало возможность создавать и использовать в практике проектирования новые, более сложные программы расчета ядерных реакторов. Отделы Митенкова пополнились программистами, математиками, специалистами ряда других профессий. Кроме текущего обслуживания конструкторских работ в отделах стали выполняться исследовательские работы на перспективу. Все большее место в планах стало занимать сопровождение пуско-наладочных работ на сооружаемых объектах атомной энергетики.

Такой же работой «на перспективу», таким «скачком» стало в 1960 году проектирование в ОКБ е первого крупного энергетического реактора на быстрых нейтронах – БН-350. Эксперимент, имевший практическое значение. Реактор предназначался для энергоснабжения города Шевченко (теперь это казахский Актау на берегу Каспийского моря) и проработал там с 1973 по 1988 год, на пять лет дольше проектного времени, в составе Мангышлакского энергетического комбината и завода опреснения морской воды.

Сложная технология натриевых контуров в реакторе БН-350 вызывала беспокойство, поскольку в случае их аварийной разгерметизации мог возникнуть пожар. Поэтому, не дожидаясь пуска реактора БН-350, в СССР началось проектирование более мощного быстрого реактора БН-600 интегральной конструкции, в котором натриевые трубопроводы большого диаметра отсутствовали и почти весь радиоактивный натрий первого контура был сосредоточен в корпусе реактора. Это позволило практически полностью исключить опасность разгерметизации первого натриевого контура, повысить уровень радиационной безопасности и надежности реактора.

Реакторная установка БН-600 теперь стала уже легендарной. Реактор надежно работает с 1980 года и до сих пор в составе третьего энергоблока Белоярской АЭС. Долгое время это был самый мощный из действующих в мире реакторов на быстрых нейтронах, который и сейчас служит источником уникального эксплуатационного опыта и базой для натурной отработки усовершенствованных конструкционных материалов и топлива.

Во всех последующих проектах реакторов этого типа в России, так же, как и в большинстве проектов коммерческих быстрых реакторов, разработанных за рубежом, используется интегральная конструкция.

По мнению ученого долговременная стратегия развития «большой» атомной энергетики и предполагает переход к прогрессивной технологии замкнутого топливного цикла, основанной на использовании «быстрых» ядерных реакторов и переработке топлива, выгруженного из реакторов атомных станций, для последующего возврата в энергетический цикл невыгоревших и вновь образовавшихся делящихся изотопов.

Нейтронно-физические особенности быстрого реактора таковы, что процесс образования в нем плутония может иметь характер расширенного воспроизводства, когда в реакторе образуется вторичного плутония больше, чем выгорает первоначально загруженного. Процесс образования избыточного количества делящихся изотопов в ядерном реакторе получил название «бридинг» (от англ. breed – размножать). С этим термином связано принятое в мире название быстрых реакторов с плутониевым топливом – реакторы-бридеры или размножители.

Процесс «бридинга» делает эти реакторы установками будущего, ведь он дает возможность практически полностью использовать природный уран и тем самым почти в сто раз увеличить «выход» энергии из каждой тонны добытого природного урана. Это открывает путь к практически неисчерпаемым топливным ресурсам атомной энергетики.

Создание и 24 года успешной работы реактора БН-600 и считается самым существенным достижением Федора Михайловича Митенкова и его коллег.

«Это была очень интересная и чрезвычайно трудная работа, – рассказывал Федор Михайлович впоследствии журналисту Владимиру Губареву. – К ней подступались американцы. Потерпев неудачу, прекращали исследования. Потом снова возвращались к ним и вновь отступали. Мы же настойчиво шли вперед, преодолевая один барьер за другим. Мы понимали, что за «быстрыми реакторами» – будущее. БН-350 проработал 25 лет. Ресурс БН-600 продлен до сорока лет. Понятно, что приобретен колоссальный опыт, которого ни у кого в мире нет. Не буду скрывать, мы постоянно сталкивались со сложнейшими научно-техническими проблемами. Подчас даже не знали, как к ним подступиться. В конце концов, находили оптимальные решения. Это была схватка с будущим, и мы ее выиграли. Реактор все время работает в натрии, там высокие температуры. Мы долго переживали за затворы: как они поведут себя? И только через 20 лет обнаружили проблемы. Потребовался небольшой ремонт. Мы его провели. Но повторяю: через 20 лет! Эта информация на вес золота, потому что все, кто намерен эксплуатировать «быстрый реактор» столкнуться с такой проблемой. И подобных задач множество».

Именно за разработку и внедрение такого реактора Ф. М. Митенков он в 2004 году и получил премию «Глобальная энергия. Премию эту он разделил с американским коллегой Леонардом Дж. Кохом. Американский ученый с нетерпением ждал встречи с российским академиком. Леонард Дж. Кох проводил успешные исследования в этой области, однако ученые работали независимо друг от друга и прежде никогда не встречались. Леонард Дж. Кох признался перед своим приездом в Москву: «В Америке реактор на быстрых нейтронах еще ни разу не использовали на практике. В России же действует два подобных реактора. Вот почему я с нетерпением жду встречи с российским коллегой».

На церемонию награждения академик Федор Митенков взял жену, дочь и единственного внука. Их поездка была подарком жене – Людмила Митенкова никогда не была в Северной столице, но всегда мечтала туда попасть. «Если бы не жена, вряд ли мне вообще удалось бы добиться в науке таких высот, – признался Федор Митенков. – Она ни разу ни в чем меня не упрекнула и всегда очень помогала. Поэтому все свободное время, которое появится у нас в Санкт-Петербурге, будет полностью посвящено ее желаниям. Она это заслужила».

Дочь академика также имеет непосредственное отношение к науке. Сейчас она возглавляет нейтронно-физическую лабораторию (ИБРАЕ) при Академии наук РФ. Внук прославился пока только в кругу семьи: он «разгромил» деда на корте и отбил тем самым у него охоту заниматься большим теннисом. Впрочем, Федор Михайлович не расстроен этим фактом, поскольку всегда считал себя заядлым лыжником. Семейная легенда гласит, что будущий академик сначала встал на лыжи, а потом уже научился ходить. Среди прочих увлечений ученого – историческая и философская литература, классическая и народная музыка.

Кстати, спустя два года Федор Митенков единогласно был избран председателем Международного комитета премии «Глобальная энергия» и провел на этом посту три года – с 2006-го по 2008-й. За это время лауреатами премии стали такие выдающиеся ученые, как академик Евгений Велихов, японский ученый Масаджи Йошикава и французский ученый Роберт Аймар. Он всегда ратовал за науку и как крупнейший советский и российский ученый, удостоенный высших наград страны, был готов добиваться от главы государства нужных, по его мнению, решений несмотря ни на что.

Федор Михайлович всю жизнь считал, что за ядерной энергетикой, «мирным атомом» – будущее. Жизнь меняется, энергия тепловых станций дорожает, запасы углеводородов исчерпаем. Небольшие атомные станции могли бы генерировать электроэнергию и тепло, что особенно актуально для России с ее труднодоступными районами и расстояниями. И для всего мира – в эпоху глобального потепления и ограниченных запасов углеводородов. Над проектом «атомной котельной» – атомной станции теплоснабжения (АСТ) в ОКБ начали работать еще в конце 70-х: в мае 1979 года технический проект такой котельной АСТ-500 был утвержден для рабочего проектирования. Вскоре после этого в постановлении правительства были обозначены 10 крупных городов, в которых должно было планироваться строительство атомных котельных. Однако до реализации этот проект не дошёл из-за распада СССР, аварии на Чернобыльской АЭС и больших перемен в России и в мире в 90-х годах.

Хотя Федор Михайлович всю жизнь был не просто уверен в безопасности «мирного атома», но и работал над этим.

«Существует такое понятие, как «вероятностный подход», – рассказывал он в интервью «Комсомольской правде». – Просчитывается, какова вероятность, что может случиться авария. И если цифра оказывается небольшой, идут на риск. Я считаю, что в атомной отрасли о вероятностном подходе необходимо забыть. Какой бы замечательной не была ядерная установка, мы имеем право использовать ее только в том случае, когда нет ни малейшего шанса для пресловутого человеческого фактора. Что если даже случится авария любого уровня, система безопасности сработает таким образом, что никакого радиационного переоблучения не произойдет».

И у него была драматическая возможность проверить свой «невероятностный» подход на деле. Когда в августе 2000 года произошла авария на подводной лодке «Курск», и лодка была разрушена, – единственное, что в ней уцелело, это ядерный реактор. Даже при страшной катастрофе утечки радиации не произошло.

Еще раньше лично Федору Михайловичу пришлось лично испытать все риски «мирного атома». Его семью они коснулись непосредственно. С июля 1986 по март 1987 года его сын руководил Отдельной группой радиационной разведки города Припяти, которая работала в «Рыжем лесу» и на других объектах 10-километровой зоны отчуждения. 23-летний юноша тогда только-только окончил физико-технический факультет Горьковского политехнического института по «семейной» специальности «Ядерные реакторы и энергетические установки». Он отправился в Чернобыль в первом составе группы-ликвидаторов и принимал участие в особо опасных работах по локализации высокоактивных источников излучений на кровле третьего энергоблока Чернобыльской АЭС.

Как вспоминает руководитель группы Василий Иванович Горохов, которого называют «первым «санитаром» первой зоны, дозиметрист Андрей Митенков «взял» тогда около 350 рентген. Прошли годы. Андрей тяжело болел, но восстановился. Он женился, в семье родился здоровый ребёнок. Андрей Федорович написал книгу «Четверть века» со своими воспоминаниями об истории Отдельной группы радиационной разведки. В предисловии он выразил признательность родителям, «несомненно, очень много пережившим в период моей чернобыльской командировки».

И мы можем только догадываться, какими были эти переживания у человека, который полностью отдавал себе отчет в происходившем тогда в Припяти.

…Когда в 2004 году в президиуме РАН обсуждали корабельные ядерные установки, академик А. А. Саркисов сказал: «Недавно вышла в свет научно-популярная книга Тома Кленси «Атомные подводные лодки». Это отнюдь не детектив, а сухой, обстоятельный технико-исторический обзор, который вместе с тем стал бестселлером, потому что американские граждане гордятся тем, что владеют мощным атомным подводным флотом. К сожалению, российское общество и государство до такого понимания значения выполненных в нашей стране работ и подвига, который совершили отечественные ученые и инженеры, не доросли».

Это и правда может стать сюжетом для захватывающей истории: война, туберкулез, секретные лаборатории, полёт мысли, который реализуется в невероятных проектах, автономные атомоходы и атомные котельные, реактор-множитель будущего и сын-сталкер, радиационный разведчик «Рыжего леса»…

И наш герой с негероической внешностью, который усвоил от отца, что безвыходных ситуаций не бывает (так же, как и задач без решений), надо только все время идти вперед.

Потому что дорогу осилит только идущий.

Леонард Дж. Кох
Полезное приключение на быстрых нейтронах

Лауреат премии «Глобальная энергия» 2004 года

Леонард Дж. Кох стоял у истоков создания «мирного атома»

В XX веке лучшие умы человечества упорно трудились сразу над двумя задачами: над созданием атомной бомбы, а также над тем, как можно использовать энергию атома в мирных целях.

Впервые цепная реакция ядерного распада была осуществлена под руководством Энрико Ферми 2 декабря 1942 году в Чикагском университете с использованием урана в качестве топлива и графита в качестве замедлителя нейтронов.

А первая электроэнергия из энергии ядерного распада была получена 20 декабря 1951 года в Национальной лаборатории Айдахо с помощью реактора на быстрых нейтронах EBR-I (Experimental Breeder Reactor-I). Произведённая мощность составляла около 100 кВт. Ее хватило на то, чтобы зажечь электрические лампочки, из которых складывалась надпись, свидетельствующая о том, что электроэнергия произведена в результате использования атомной энергии.

«Мы отпраздновали первую выработку электроэнергии из атомной энергии, и все присутствовавшие в тот день написали свои имена на стене над турбинным генератором», – вспоминает один из участников – американский инженер и физик Леонард Дж. Кох.

Выдающийся американский ученый в области ядерного машиностроения стоял у истоков создания «мирного атома». При создании EBR-2, второго реактора, ученые пошли еще дальше: отработанное топливо перерабатывалось и обратно подавалось в реактор. У Леонарда Дж. Коха, 24 года работавшего на ведущих позициях в Аргоннской национальной лаборатории было много должностей и научных званий, однако в истории науки он остался в качестве одного из первопроходцев ядерной энергетики XX века.

В Айдахо, где они с коллегами в 50-х годах прошлого века создавали экспериментальный EBR-I, в 1966 году был открыт национальный музей ядерной энергетики США.

Леонард Дж. Кох посвятил 35 лет своей жизни ядерной энергетике, хотя в детстве даже и не мечтал стать ученым. Как он сам вспоминает, «раннее детство было довольно обычным, и, хотя мы были бедны, я не знал об этом, потому что практически все наши друзья и родственники были так же бедны». Леонард учился в средней школе с 1933 по 1937 год, в очень сложный период в мире и Соединенных Штатах. Это были годы Великой депрессии, финансового кризиса, начавшегося в 1929 году и продолжавшегося до 1939 года.

Не было кредитов в колледже, было очень мало стипендий и очень мало рабочих мест. Учебные программы, на которые могли рассчитывать выпускники, варьировались от классов «школы торговли» до подготовительных программ колледжа. Леонард выбрал подготовку к колледжу, он хотел учиться, ему нравилось работать с цифрами, и он подумывал о бухгалтерском учете. Учебный план был непрост, но он еще в ранней юности научил его дисциплине, усидчивости и умению самостоятельно овладевать знаниями.

К счастью, в окружении Леонарда нашлись люди, которые увлекли его миром техники. У него появился большой интерес к двигателям внутреннего сгорания, и он сменил бухгалтерский профиль обучения на машиностроение. Тогда же появилась и «Программа сотрудничества», предлагаемая Технологическим институтом Брони (позже переименованным в Технологический институт штата Иллинойс). Эта пятилетняя программа обучения по окончании давала степень бакалавра наук в области машиностроения.

Университет не предоставлял рабочие места, но привлекал к сотрудничеству крупные компании. Леонард практиковался в Liquid Carbonic Corp., которая производила оборудование для розлива безалкогольных напитков и пива. Для выполнения учебных заданий пришлось знакомиться с работой литейного, механического цехов, собирать, монтировать по чертежам и испытывать вместе со старшими коллегами различные машины и устройства. Это была хорошая школа для будущего инженера. И он даже спустя много лет с благодарностью вспоминал тех людей, которые были готовы потратить время, чтобы объяснить ему какую-то техническую премудрость.

Учебные задания и труд на реальном производстве занимали все время. Но, к счастью, работа с техникой ему нравилась, а это значит, не была в тягость.

Еще одной хорошей школой, которая очень помогла ему в будущем, был, как ни странно… гольф. С 10 лет Леонарду пришлось работать: он доставлял газеты, подрабатывал, как и где мог. В 13 лет ему повезло получить работу кэдди, помощника игрока в гольф, который носит за игроком его клюшки. В процессе он и сам научился играть, а эта сложная игра требует полного внимания, точности, хорошей спортивной формы и умения контролировать свои силы. Эти навыки ему очень пригодились впоследствии, а гольф остался любовью на всю жизнь. В качестве кэдди он зарабатывал 75 центов за 4 часа работы, позже его начальная заработная плата научного сотрудника составляла 45 центов в час. Это были трудные времена, но это была важная часть его «реального» образования.

Гольф, игра истинных джентльменов с тщательно оберегаемыми традициями, игра, требующая хороших манер, уважительного отношения к партнерам и соперникам, поддержания порядка на полях, давал ему в дальнейшем превосходную возможность отдыхать от «трудов ядерных».

Время обучения в институте ознаменовались еще одним важным событием. В те годы он встретил Розмари – женщину, которая стала его женой, его избранницей на всю жизнь и подарила ему сына. Вернее, впервые они встретились еще в раннем детстве, их родители были знакомы, и спустя много лет вновь столкнулись на свадьбе общих знакомых, начали общаться и через несколько лет поженились.

Свою книгу «EBR-2. Комплексная экспериментальная реакторная атомная электростанция» Леонард Дж. Кох посвятил Розмари, своей жене, поддержка и терпение которой на протяжении более, чем 60 лет, помогали ему добиваться успехов в его непростой профессиональной деятельности.

После окончания Иллинойского технологического университета в 1943 году Кох работал в области разработок двигателей внутреннего сгорания. Семья пережила несколько переездов по стране. Но, еще работая в Tucker Motor Car Co, он услышал об Аргоннской национальной лаборатории, исследовательском центре Министерства энергетики США, и о том, что там работают над новым, атомным источником энергии.

Много позже доктор Кох с юмором вспоминал, что тогда об этих исследованиях он знал только от Бака Роджерса, персонажа комиксов тех лет, повествующих о покорении космоса и научных открытиях. И его вдохновила мысль, что он сам сможет быть причастен к созданию нового источника энергии.

Работа лаборатории координировалась Чикагским университетом, и в библиотеке университета в 1948 году и произошла его первая встреча и собеседование с руководителем лаборатории доктором Уолтером Зинном.

Уолтер Зинн был директором лаборатории, но также руководил специальным проектом, предусматривающим разработку новой концепции энергетического реактора. После тестирования его знаний и навыков и получения разрешения для доступа к работе, Леонард был приглашен в этот проект. За время, отпущенное на эту подготовительную работу, он не упустил возможности пополнить свои знания в сфере ядерной физики.

Доктор Зинн и его сотрудники разработали научную концепцию реактора-размножителя EBR, и идея уже находилась в процессе превращения в технологию для практической реализации. Леонард Дж. Кох с головой погрузился в этот процесс. Инженерная фирма занималась разработкой строительного проекта, а сотрудники EBR разрабатывали ядерную «начинку». Лаборатория готовила, закупала и собирала ядерные компоненты.

В 1950 году EBR со своими девятью сотрудников переехала в Айдахо, где к ним присоединились местные специалисты, и таким образом сложилась общая группа из 15 человек. Уже много позже, оглядываясь назад, ученый признавался, что в то время они даже не осознавали значения события, к которому оказались причастны, и когда реактор заработал, празднование было довольно скромным.

Идею реактора на быстрых нейтронах в 1942 году предложил Энрико Ферми, в 1951 году она была реализована группой EBR Аргоннской национальной лаборатории. В основе любого реактора лежит деление тяжелых ядер под действием нейтронов. Но в тепловых реакторах уран-235 делится под действием низкоэнергетических тепловых нейтронов, при этом образуются осколки деления и новые нейтроны, имеющие высокую энергию (так называемые быстрые нейтроны). Вероятность поглощения ядром урана-235 (с последующим делением) теплового нейтрона гораздо выше, чем быстрого, поэтому нейтроны нужно замедлить. Это делается с помощью замедлителей-веществ, при столкновениях с ядрами которых нейтроны теряют энергию.

Топливом для тепловых реакторов обычно служит уран невысокого обогащения, в качестве замедлителя используются графит, легкая или тяжелая вода, а теплоносителем является обычная вода. Именно по этому принципу работает большинство современных АЭС.

Быстрые нейтроны, образующиеся в результате вынужденного деления ядер, можно использовать и без какого-либо замедления. Схема такова: быстрые нейтроны, образовавшиеся при делении ядер урана-235 или плутония-239, поглощаются ураном-238 с образованием (после двух бета-распадов) плутония-239. Причем на 100 разделившихся ядер урана-235 или плутония-239 образуется 120−140 ядер плутония-239. Правда, поскольку вероятность деления ядер быстрыми нейтронами меньше, чем тепловыми, топливо должно быть обогащенным в большей степени, чем для тепловых реакторов. Кроме того, отводить тепло с помощью воды здесь нельзя (вода – замедлитель), так что приходится использовать другие теплоносители: обычно это жидкие металлы и сплавы, от весьма экзотических вариантов типа ртути или свинцово висмутовых сплавов до жидкого натрия (самый распространенный в промышленных энергетических реакторах вариант).

Реакторы на быстрых нейтронах с замкнутым топливным циклом позволяют почти в 100 раз повысить эффективность использования естественного урана и, тем самым, снять ограничения на развитие атомной энергетики со стороны природных ресурсов ядерного топлива. И в этом их главная «фишка», их перспективность.

Когда Леонард Дж. Кох вернулся в Чикаго, он обнаружил, что в лаборатории уже рассматривают различные варианты обеспечения рециркуляции топлива в реакторе и, причем, рассматривают с большим оптимизмом. Сложностей связанных с разработкой технологий было множество, но под его руководством концепция экспериментального реактора EBR-II начала развиваться.

Проект был секретным, но 8 декабря 1953 года президент США Дуайт Эйзенхауэр выступил на Генеральной Ассамблее Организации Объединенных Наций в Нью-Йорке с исторической речью «Атом для мира». В тот период был разгар холодной войны и гонки ядерных вооружений. Однако вместо того, чтобы сосредоточиться исключительно на угрозе атомной войны, Эйзенхауэр подчеркнул выгоды гражданского применения ядерной энергии в сельском хозяйстве, медицине и энергетике. Он предложил создать «международное агентство по атомной энергии», которое будет содействовать мирному использованию ядерной энергии «на благо всего человечества».

Соединенные Штаты вели переговоры о создании МАГАТЭ с Канадой и Соединенным Королевством, а также с Австралией, Бельгией, Португалией, Францией и Южной Африкой. В ходе переговоров был подготовлен первый проект устава нового агентства, в основу которого легли положения речи Эйзенхауэра «Атом для мира». Глобальные усилия: группа участников переговоров расширяется». Хотя фактические переговоры проходили вне рамок Организации Объединенных Наций, Генеральная Ассамблея ООН в 1954 году поддержала и одобрила работу государств, которые в них участвовали. Она призвала также провести международную конференцию по мирному использованию ядерной энергии.

В августе 1955 года эта конференция состоялась в штаб-квартире Организации Объединенных Наций в Женеве, и в ней приняло участие самое большое число ученых за всю мировую историю. Впервые после окончания второй мировой войны был частично приподнят покров ядерной секретности, и физики с Востока и Запада начали восстанавливать научный обмен. После конференции группа участников переговоров о создании МАГАТЭ была расширена, и в ее состав вошли Бразилия, Индия, Советский Союз и Чехословакия.

Самое активное участие в этом процессе принимал Леонард Дж. Кох. Он выступал на конференции 1955 года с докладом-презентацией об EBR-II и, как он вспоминает, очень нервничал, обращаясь к огромной международной аудитории. Это был огромный стимул – обсуждать ядерную мощь с людьми из других стран и наблюдать за их энтузиазмом. У профессора были очень интересные дискуссии с коллегами из Советского Союза, Англии и Франции, Индии, где разрабатывались подобные программы. В дальнейшем ему представилась возможность побывать на многих подобных мероприятиях, но то, первое, осталось самым памятным.

Тем временем, к 1956 году концепция EBR-II была разработана до такой степени, что было принято решение о продолжении проектирования и строительства. Проект на общую сумму свыше 29 млн долларов США был санкционирован Комиссией по атомной энергии. Это была крупнейшая экспериментальная разработка в истории Аргоннской лаборатории, и Леонард Дж. Кох был ведущим менеджером проекта. Разработка концепции и ее совершенствование продолжались одновременно с проектированием и строительством. Это был чрезвычайно интересный и сложный опыт.

EBR-II был введен в эксплуатацию в 1964 году и успешно работал в течение 30 лет. Непосредственное участие в EBR-II для Л. Дж. Коха завершилось официальной передачей ответственности за операцию отделению лаборатории в Айдахо. Они отвечали за подготовку эксплуатационных процедур и руководств, а также подготовку персонала. Он по-прежнему технически был связан с проектом в качестве директора отдела инженеров реакторов, предоставляя техническую поддержку и разработку экспериментов, включенных в рабочую программу.

Кох покинул лабораторию в 1972 году, потому что пришел к выводу, что ответственность за такой вид деятельности, как развитие ядерных реакторов, перешла от ученых к промышленности. Тем не менее, когда его пригласили на работу в Иллинойскую энергетическую компанию, которая рассматривала вопрос о «ядерной проблеме», он согласился и в свои 53 года стал менеджером по ядерным проектам. Он разрабатывал инженерные и операционные проекты по ядерной энергетике. Был избран вице-президентом компании. Основал операционный отдел ядерной энергетики и инженерный факультет. Это был новый и захватывающий опыт, но, к сожалению, авария на станции «Три Майл Айленд» в США в 1979 году, и возникшие вследствие этого панические настроения в стране свели на нет перспективы дальнейшего строительства АЭС.

35 лет своей жизни Леонард Дж. Кох посвятил атомной энергетике. И он не хотел, чтобы все это закончилось на негативной ноте. Он попросил «досрочного выхода на пенсию» и ушел в отставку в 1983 году.

Выход на пенсию не стал тупиком, а стал началом нового плодотворного периода в жизни. Вместе с женой они решили подыскать место для постоянного места жительства с более теплым климатом, чем в штате Иллинойс, остановили свой выбор на городе Тусон, в штате Аризона, и переехали туда в 1985 году. Появилось время для гольфа и для путешествий. Хотя по роду деятельности ученому и до того приходилось немало времени проводить в поездках, и жена частенько сопровождала его, но теперь они сами могли выбирать места для путешествий. Они объехали большую часть Соединенных Штатов, многие страны Европы, Центральной Америки. Но выход на пенсию не уменьшил его энтузиазма в отношении ядерной энергетики и, в частности, в отношении перспектив реакторов на быстрых нейтронах. Он убежден, что за ними – будущее.

В 2004 году Леонард Дж. Кох стал лауреатом премии «Глобальная энергия» «за разработку физико-технических основ и создание энергетических реакторов на быстрых нейтронах» вместе со своим российским коллегой Федором Митенковым, с которым они все эти годы шли «параллельными курсами», но никогда не встречались. И, кстати, американский ученый признался, что это первая крупная международная награда в его научной биографии.

«В 1948 году я участвовал в семинаре, проводимом Энрико Ферми, на котором он предсказал, что если использовать всю энергию, содержащуюся в уране и тории, то ядерная энергетика позволит легко выработать столько электроэнергии, сколько необходимо, чтобы обеспечивать все мировые потребности в течение 200 лет, – писал Леонард Дж. Кох в одной из своих статей. – Ферми считал, что потребуется преобразовать нерасщепляемый уран в расщепляемый плутоний, из которого затем и выделить энергию. Применение быстрых нейтронов, по мнению Ферми, позволит получить больше плутония, чем потребуется. Его идеи и породили концепцию реактора на быстрых нейтронах (бридера). Ферми объяснял, что для полной утилизации урана этот процесс потребует многократного повторного использования ядерного топлива. Это довольно сложный и трудный процесс. Аналогичная возможность представляется при использовании нерасщепляемого тория-232, который преобразуется в расщепляемый уран-233. Мнение доктора Ферми основывалось на весьма консервативных для того времени оценках мировых запасов. Сегодня я сделаю более радикальный прогноз: если использовать всю энергию, содержащуюся в этих ресурсах, включая топливо, которое расходуется сейчас и будет израсходовано в будущем, истощенный уран, а также все имеющиеся и будущие ресурсы урана и тория, то ядерная энергетика сможет обеспечить производство всей необходимой электроэнергии на следующее тысячелетие. Поскольку делать прогнозы на такое отдаленное будущее затруднительно, я не могу гарантировать результат. Но я достаточно оптимистично настроен, чтобы предложить попробовать…».

Доктор Кох знает, о каком потенциале говорит, ведь вторичное использование ядерного топлива – это принцип действия его детища – EBR-II. «В то время как 1 фунт угля может произвести приблизительно 3 киловатт часа тепловой энергии, 1 фунт урана может произвести больше чем 10 миллионов киловатт-часов. Фактически, все электростанции, которые теперь работают в мире, извлекают меньше одного процента этой потенциальной энергии… Это, конечно, является намного большим количеством энергии, чем мы извлекаем из фунта угля, но мы «тратим впустую» приблизительно 9 900 000 киловатт-часов энергетического потенциала в каждом фунте урана. Использование рециркуляции топлива на месте, как это делается в EBR-II, исключает возвращение облученного материала, что делает его гораздо менее доступным и уменьшает возможность кражи или незаконного присвоения. Отсутствие потребности в отгрузке через общественное пространство устраняет проблемы общественной безопасности в отношении доставки высокорадиоактивных или токсичных материалов. Это также отчасти снимает и проблемы хранения радиоактивных отходов».

Леонард Дж. Кох считает, что разработки новых технологий на базе ядерных реакторов быстрых нейтронов должны быть продолжены. Согласно оценкам, сделанным Международным агентством по атомной энергии (МАГАТЭ) в 2005 году, общий объем разведанных запасов урана, расходы на добычу которого не превышают $130 за килограмм, составляет примерно 4,7 млн тонн. Согласно оценкам МАГАТЭ, этих запасов хватит на 85 лет. Содержание изотопа 235, который «сжигают» в тепловых реакторах, в природном уране – всего 0,72 %, остальное составляет «бесполезный» для тепловых реакторов уран-238. Однако, если перейти к использованию реакторов на быстрых нейтронах, способных «сжигать» уран-238, этих же запасов хватит более чем на 500 лет!

«Оглядываясь назад, – пишет Леонард Дж. Кох, – могу сказать, что моя жизнь была полезным приключением. Мне очень повезло, что я разделил ее с замечательной женщиной. Профессионально мне посчастливилось «оказаться в нужном месте в нужное время» несколько раз. Каждый такой случай обеспечивал возможность учиться и достигать нового. Большинство из этих возможностей произошло потому, что в моей жизни были доктор Ферми и доктор Зинн, которые меня вдохновляли. И главный итог жизни – осознание того, что мир обладает атомной энергией. Он получил этот невероятный новый источник энергии, которая так нужна человечеству».

Жорес Алферов
Идеальная пара

Лауреат премии «Глобальная энергия» 2005 года

Полупроводниковые гетероструктуры, открытые Жоресом Алферовым сделали возможным технологический прорыв второй половины XX века

Двадцатый век стал временем множества революций: социальных потрясений и научных открытий, невероятных технических достижений, которые, казалось, пришли со страниц фантастических книг, и радикальных перемен в самих взглядах людей на окружающий мир.

Одним из таких прорывов сквозь привычное стал информационный взрыв XX века, раз и навсегда безвозвратно нарушивший неторопливый образ жизни людей предыдущего времени. Новые занятия, новые технологии, новые профессии, новое обучение, новое мышление – все эти, уже привычные нам приметы XXI века были бы невозможны без компьютеров, баз данных, машинной обработки информации.

А создание компьютеров стало реальностью после изобретения полупроводников. Так что ученые называют ещё одну революцию – полупроводниковую. И ее исполнителей-физиков – героев полупроводниковой электроники.

Исследования в этой области во второй половине двадцатого века шли и в США, и в Великобритании, и в СССР. Один из первых ученых этой великой эпопеи – наш соотечественник Жорес Алфёров, получивший в 2000 году Нобелевскую премию за «основополагающие работы в области коммуникационных и информационных технологий». А уже в 2005 он стал лауреатом премии «Глобальная энергия» за «фундаментальные исследования и значительный вклад в создание полупроводниковых преобразователей для солнечной и электроэнергетики».

Его коллега, ещё один выдающийся советский и российский физик, доктор физико-математических наук Сергей Капица, писал: «Значение указанной области науки и техники можно определить с помощью мысленного опыта. Представьте себе, что все приложения, связанные с ядерной физикой, вдруг исчезли. Первыми остановятся ядерные электростанции, и мир лишится около 10 % всей производимой энергии. От того, что замрут ядерные подводные лодки, станет только лучше, а от того, что пропадет ядерное оружие, мир в целом станет гораздо безопаснее, да и богаче. Заметим, что при этом вся другая техника останется вполне работоспособной. Но если внезапно исчезнет все, связанное с физикой полупроводников, то наша цивилизация просто рухнет. Этот поучительный опыт можно подтвердить ранжированием 20 главных достижений техники в XX в., недавно проведенным на основе экспертного опроса Американским союзом инженеров: 1. Электрификация. 2. Автомобиль. 3. Самолет. 4. Водоснабжение. 5. Электроника. 6. Радио и телевидение. 7. Механизация сельского хозяйства. 8. Компьютеры. 9. Телефон. 10. Холодильники. 11. Дороги. 12. Космическая техника. 13. Интернет. 14. Обработка изображений. 15. Механизация быта. 16. Медицинская техника. 17. Нефтегазовая промышленность. 18. Лазеры и оптоволокно. 19. Ядерная технология. 20. Современные материалы.

В этом перечне, где курсивом выделены области, непосредственно связанные с открытиями и изобретениями по приложению полупроводников, видно, какое место в реальном мире занимают электричество и полупроводники и все связанные с ними отрасли техники».

И далее он замечает: «Жизнь Алферова, как и многих ученых его поколения, сложилась счастливо. Он вырос и работал в замечательном институте, как ученого и гражданина его воспитала академическая среда, он жил, всецело посвящая себя любимому делу. Ведь Жорес Иванович удачлив и в том, что не попал в «золотую клетку»… Более того, он с молодости был связан с мировой наукой обширными личными контактами, испытал на себе влияние самых крупных зарубежных и отечественных ученых…».

Добавим ещё к этому тот факт, что у исследователя была счастливая возможность увидеть, как результаты его фундаментальных исследований реализуются на практике в технологиях, продуктах и даже потребительских товарах. И об этом звонит сегодня каждый мобильный телефон – ведь полупроводниковые гетероструктуры, открытые Жоресом Алферовым и его коллегами, применяются в спутниковой связи, мобильных телефонах, оптических системах хранения данных, таких, как проигрыватели для компакт-дисков, модули нанесения штрих- и лазерных кодов.

Впрочем, если говорить не только о научной биографии, но и о жизни вообще, то биография Жореса Алферова – яркий пример судьбы советского человека со всеми лишениями, трудностями, потерями и возможностями, которые в наше время иногда кажутся невероятными.

Об этом говорит даже само его имя. Его отец, Иван Карпович, в годы Первой мировой войны гусар, унтер-офицер, в сентябре 1917 года вступил в РСДРП (б) и во время гражданской войны командовал кавалерийским полком в Красной Армии. Отец всей душой воспринял новый мир и новый строй и дал сыновьям имена людей, которые его вдохновляли – Маркс Иванович и Жорес Иванович. Младшего, который родился 15 марта 1930 года в Витебске, он назвал в честь Жана Жореса, харизматичного и очень популярного в те годы лидера французской социалистической партии и основателя газеты L’Humanite.

После гражданской войны Иван Карпович занялся мирными делами: стал восстанавливать и строить хозяйство молодой республики в тех местах, куда посылала партия. Довоенные детские годы Алферова прошли в Сталинграде, Новосибирске, Барнауле и Сясьстрое под Ленинградом. Там работал его отец после того, как в 1935 году закончил Промакадемию. Великая Отечественная война застала семью Алферовых в городе Туринске Свердловской области, куда глава семьи был направлен директором завода по производству пороховой целлюлозы.

Старший сын Маркс закончил школу в 1941 году. Он поступил на энергетический факультет Уральского индустриального института, но уже через несколько недель ушел на фронт. В 1944 году 20-летний гвардии младший лейтенант Маркс Алферов погиб во время кровопролитной Корсунь-Шевченковской операции.

Сразу после окончания войны отец получил новое назначение, и семья переехала в Минск. Там, в единственной сохранившейся в полуразрушенном городе русской мужской средней школе № 42 у Жореса произошла встреча, которую можно назвать судьбоносной.

«В послевоенном Минске, – вспоминал Жорес Иванович, – у нас в школе не было не то, что кабинета физики, но и никаких приборов, пособий! Но учитель физики Яков Борисович Мельцерзон настолько любил свой предмет, так увлекательно читал свои лекции, что у его учеников всегда были хорошие оценки по результатам контрольных в конце четверти. Вот за одну из таких контрольных я получил три с плюсом… Это была первая моя тройка, и, естественно, меня это расстроило. К тому же я был уверен, что заслуживаю лучшую оценку, и этим поделился с мамой. Она со мной согласилась и на родительском собрании поговорила об этом с учителем физики. И он на следующем уроке вызвал меня и спрашивал по всем темам до звонка на перерыв, после чего поставил четыре с плюсом. На следующем уроке он снова вызвал меня и уже спрашивал по программе 8 класса, где я и поплыл, но Яков Борисович предложил заниматься со мной дополнительно. Так физика стала моим любимым предметом, и я решил заниматься ею всю жизнь».

Но кроме физики, Жорес активно занимался в кружке самодеятельности, куда поступил по настоянию родителей, и выступал в клубе. Вспоминая детство, Жорес Алферов цитирует рассказ Зощенко «Аристократка»: «Я, братцы мои, не люблю баб…». И продолжает: «Представляете, пацан со сцены рассказывает, что и чулочки на ней фильдекосовые». Эта история до сих пор производит впечатление на слушателей.

Жорес Алферов окончил школу с золотой медалью. После школы он поехал в Ленинград и без вступительных экзаменов был зачислен на факультет электронной техники Ленинградского электротехнического института имени В. И. Ульянова (ЛЭТИ). На выбор института тоже повлиял учитель физики: будущий нобелевский лауреат был «поражён», как он выразился, рассказом Якова Борисовича о работе катодного осциллографа и принципах радиолокации.

ЛЭТИ был ведущим институтом страны в области радиотехники и электроники, советским вузом с великими еще с дореволюционных лет традициями и вписанными в историю именами его профессоров А. С. Попова, М. Шателена, А. И. Берга, С. Я. Соколова, многих других учёных. Уже на третьем курсе Жорес Алферов пошёл работать в вакуумную лабораторию профессора Б. П. Козырева. Как он писал в своей автобиографии, «математика и теоретические дисциплины давались мне очень легко, и поэтому меня привлекала работа руками». Свою тогдашнюю научную руководительницу он неизменно называет среди своих главных учителей (и людей, которые много определили в его жизни). Именно она привила ему интерес к полупроводникам. Это была Наталья Николаевна Созина, которая исследовала полупроводниковые фотоприёмники в ИК-области спектра. А первой проштудированной им монографией по физике полупроводников стала книга Ф. Ф. Волькенштейна «Электропроводность полупроводников», написанная во время блокады Ленинграда.

Еще на последних курсах Жорес Алфёров мечтал о Физтехе, возглавляемом легендарным Абрамом Фёдоровичем Иоффе, чья монография «Основные представления современной физики» стала для него настольной книгой. При распределении были три вакансии в этом институте, и одна досталась ему. Позже он напишет, что его счастливая жизнь в науке была предопределена именно этим удачным распределением. В письме родителям в Минск он сообщил о выпавшем ему огромном счастье работать в институте Иоффе. Жорес тогда ещё не знал, что Абрама Фёдоровича за два месяца до этого вынудили уйти из созданного им института, где он директорствовал более 30 лет. Однако созданная им атмосфера осталась, и молодые ученые сразу включались в исследовательскую деятельность.

Небольшой коллектив под руководством заведующего сектором В. М. Тучкевича, куда он попал сразу после института, решал очень важную задачу – создание первых отечественных германиевых диодов и триодов (транзисторов) с p-n-переходами.

Этот термин, это пространство, эта среда – p-n-переходы, и стали главным делом его жизни. «Открытие американскими физиками Д. Бардином и У. Браттейном в 1948 году транзисторного эффекта вызвало у физиков и радиоинженеров всего мира необычайный интерес. Эта работа и последовавшее затем создание p-n-переходов в монокристаллах германия и их теории стимулировали лавинное нарастание исследований по физике и технологии полупроводников, что в конечном счете привело к технической революции в области радиоэлектроники и электротехники, значение которой, по-видимому, ничуть не меньше, чем открытие ядерной энергии для энергетики, – писал Жорес Алферов в своей книге «Физика и жизнь». – Блестящий успех полупроводникам обеспечили уникальные физические свойства p-n-перехода – искусственно созданного в полупроводниковом монокристалле распределения примесей, при котором в одной части кристалла носителями отрицательного заряда являются электроны, а в другой носителями положительного заряда – квазичастицы, получившие название «дырок». Благодаря p-n-переходу в кристаллах удалось осуществить инжекцию электронов и дырок, а простая комбинация двух p-n-переходов позволила реализовать кристаллические усилители с высокими параметрами.

Гетеропереходы в полупроводниках – контакты двух различных по химическому составу полупроводников. В таком контакте происходит не только изменение ширины запрещенной зоны, меняются обычно и другие фундаментальные свойства: зонная структура, эффективные массы носителей тока, их подвижности, физико-химические и оптические свойства… В идеальном гетеропереходе на границе раздела перехода отсутствуют дефекты и граничные состояния. Комбинация нескольких гетеропереходов, p-n-переходов в одной монокристаллической структуре, обычно составляющей часть полупроводникового прибора, называется гетероструктурой».

В природе гетероструктур не существует, поэтому их называют кристаллами, сделанными человеком (man-made crystals), в отличие от гомоструктур, «созданных Богом» (God-made crystals).

В 1961 году Алферов защитил кандидатскую диссертацию, которая была посвящена однородным (гомо-) и состоящим из одного химического элемента полупроводникам – германию и кремнию. Однако в начале 1950-х годов Нина Горюнова и Анатолий Регель (и одновременно с ними Велькер в США) открыли полупроводниковые свойства соединения элементов третьей и пятой групп таблицы Менделеева, известных с тех пор как AIII BV. Вскоре появилась идея использовать неоднородные по составу (гетеро-) полупроводники.

Его друг в жизни и науке, товарищ по Физтеху, советский и российский физик, академик РАН Борис Захарченя в своём эссе «Небольшая сага о Жоресе Алферове», прекрасно описал атмосферу и вдохновение, царившие в лаборатории в то время: «После того как Жорес с командой своих сотрудников сделал первый лазер на гетеропереходе, он говорил мне: «Боря, я гетеропереходирую всю полупроводниковую микроэлектронику!»

Начинать пришлось с азов. Алферов попросил теоретика Рудольфа Казаринова прочесть ему лекцию о принципах работы лазера. В результате обсуждения ими 30 марта 1963 года была подана заявка на изобретение полупроводникового лазера на основе гетеропереходов, и в 1966 году было получено авторское свидетельство. Несмотря на простоту и прозрачность идеи, ее практическая реализация была сопряжена с очень большими трудностями.

«Первоначально наши попытки создать ДГС (двойную гетероструктуру) были связаны с решеточно-несогласованной системой галлий-мышьяк-фосфор. Мы успешно изготовили первые лазеры на основе ДГС в этой системе методом газофазной эпитаксии (ГФЭ). Однако из-за несоответствия параметров решетки лазерная генерация, как и в лазерах на гомопереходах, могла осуществляться только при температуре жидкого гелия», – вспоминал Жорес Иванович в нобелевской лекции в 2000 году.

Предстояло искать идеальную гетеропару. «Я хорошо помню эти поиски, – писал далее Борис Захарченя в своей «небольшой саге», – они отдаленно напоминали мне любимую мной в юности повесть Стефана Цвейга «Подвиги Магеллана». Когда я заходил к Алферову в его маленькую рабочую комнату, она вся была завалена рулонами миллиметровой бумаги, на которой неутомимый Жорес с утра до вечера чертил диаграммы в поисках сопрягающихся кристаллических решеток… Поиски были трудными. Более всего подходили полупроводники группы AIIIBV, представляющие собой химические соединения III и V групп таблицы Менделеева. Для идеального гетероперехода подходили арсенид галлия (GaAs – известнейшее в полупроводниковом мире соединение) и арсенид алюминия (AlAs), но последний мгновенно окислялся на воздухе, и о его использовании, казалось, не могло быть и речи. Однако природа щедра на неожиданные подарки…».

Группа Алфёрова (Дмитрий Третьяков, Дмитрий Гарбузов, Ефим Портной, Владимир Корольков и Вячеслав Андреев) несколько лет билась над поиском подходящего для реализации материала, пытаясь изготовить его самостоятельно, но нашли подходящий сложный трехкомпонентный полупроводник почти случайно в соседней лаборатории Н. А. Горюновой. Однако это была «неслучайная» случайность – поиск перспективных полупроводниковых соединений Нина Александровна Горюнова вела направленно, а в вышедшей в 1968 году монографии сформулировала идею «периодической системы полупроводниковых соединений».

Полупроводниковое соединение, созданное в ее лаборатории, обладало необходимой для генерации стабильностью, что определило успех «предприятия».

«И уже в 1968 году на одном из этажей «полимерного» корпуса Физтеха, где в эти годы располагалась лаборатория Тучкевича, вспыхнул (физики говорят «загенерил») первый в мире гетеролазер. А через два года Жорес Алферов и его сотрудники создали первый полупроводниковый гетеролазер, работающий в непрерывном режиме при комнатной температуре. Большой вклад в понимание электронных процессов в гетеролазерах внес теоретик Рудольф Казаринов, – пишет далее Захарченя. – Один из учеников Горюновой, Дмитрий Третьяков, работал непосредственно с Жоресом. Этот самый Дима сказал Жоресу, что неустойчивый сам по себе арсенид алюминия абсолютно устойчив в тройном соединении алюминий-галлий-арсеникум (AIGaAs) в так называемом твердом растворе. Свидетельством этому были давно выращенные Александром Борщевским, тоже учеником Горюновой, кристаллы этого твердого раствора, хранившиеся у него в столе уже несколько лет».

И далее соратник и очевидец вспоминает: «Первый лазер работал недолго – он быстро деградировал. Жорес признавался, что времени его работы хватило ровно настолько, чтобы измерить параметры, необходимые для написания статьи. Продление срока службы лазеров было делом довольно трудным, но оно было успешно решено усилиями физиков и технологов. Теперь обладатели плейеров с компакт-дисками имеют эти лазеры у себя дома и, я уверен, в большинстве своем не знают, что звуковая и видеоинформация считывается полупроводниковым гетеролазером, и тем более ничего не знают об истории его создания. Надо сказать, что такие лазеры используются во многих оптоэлектронных устройствах, но в первую очередь в волоконно-оптической связи».

«Наблюдая успех Жореса, я часто задумывался: «Что было бы, если бы первый гетеролазер создал не он, а кто-нибудь другой; смог бы этот человек с такой же стремительностью развить успех и удерживать высокий уровень исследований много лет?». Думаю, что такого дублера найти очень трудно…, – замечает Борис Захарченя. – Для меня главное в Жоресе – его любовь к науке, понимание ее красоты и умение видеть основное в замышляемом и свершенном. Найденная им гетеропара привела к созданию не только лазера и новых электронных приборов, но во многом стимулировала развитие так называемых молекулярно-лучевых эпитаксиальных технологий, с помощью которых создаются новые квантовые структуры, чьи свойства задаются человеком. Такие структуры называются квантовыми ямами, квантовыми проволоками и квантовыми точками. Эти объекты определили не только прогресс современной микроэлектроники, но родили новую область физики – исследование квантоворазмерных структур, созданных человеком».

Гетеролазер был создан в канун 1969 года, а приоритетной датой на уровне обнаружения лазерного эффекта является 13 сентября 1967 года. «Когда мы опубликовали первую работу на эту тему, мы были счастливы считать себя первыми, кто обнаружил уникальную, фактически идеальную, решеточно-согласованную систему для GaAs, но, как это часто случается, одновременно и независимо такие же результаты были получены Рупрехтом и Вудолом в Исследовательском центре Уотсона корпорации IBM», – говорил Жорес Алферов в своей нобелевской речи.

Следующим промежуточным финишем был непрерывный режим лазерной генерации при комнатной температуре. Группа Алферова сообщила об этом результате в мае 1970 года. Ицуо Хаяши и Мортон Паниш опубликовали статью на месяц позже. Позже это назовут «полупроводниковой гонкой».

И уже начиная с 1968 года, советские ученые были равноправными участниками этого творческого соревнования со своими зарубежными коллегами, прежде всего учеными из трех лабораторий крупнейших американских фирм – Bell Telephone, IBM и RCA. В 1968–1969 годах были практически реализованы все основные идеи управления электронными и световыми потоками в классических гетероструктурах на основе системы арсенид галлия – арсенид алюминия (GaAs-AlAs): односторонняя эффективная инжекция, эффект «сверхинжекции», диагональное туннелирование, электронное и оптическое ограничения в двойной гетероструктуре. Кроме того, советским физикам удалось практически реализовать основные преимущества использования гетероструктур в полупроводниковых приборах – лазерах, светодиодах, солнечных батареях, динисторах и транзисторах.

В 1970 году Алферов защитил докторскую диссертацию, в которой обобщил исследования гетеропереходов в полупроводниках. По мнению экспертов, благодаря Алферову фактически был создано новое направление – физика гетероструктур, электроника и оптоэлектроника на их основе.

Впоследствии компоненты, основанные на гетероструктурах, стали использоваться во многих современных устройствах: светодиодах и волоконно-оптических линиях связи, мобильных телефонах и солнечных батареях.

Вся научная деятельность Жореса Ивановича оказалась связана с ленинградским Физико-техническим институтом, который потом стал носить имя А. Ф. Иоффе. В 1972 году Алфёров стал профессором, а через год – заведующим базовой кафедрой оптоэлектроники ЛЭТИ, открытой на факультете электронной техники Физтеха. В 1987 году он стал директором института, а в 1988 году – еще и деканом открытого им физико-технического факультета Ленинградского политехнического института (ЛПИ). В результате возникла мощная научно-образовательная база, в которую вошли кафедра оптоэлектроники ЛЭТИ, физико-технический факультет ЛПИ и физико-технический лицей, открытый Алферовым при Физтехе. В 2003 году Алферов покинул пост главы Физтеха, оставшись научным руководителем института.

С начала 1990-х годов учёный занимался исследованием свойств наноструктур пониженной размерности: квантовых проволок и квантовых точек. В 1993–1994 годах им и его коллегами впервые в мире были созданы гетеролазеры на основе структур с квантовыми точками – «искусственными атомами», а в 1995 году был продемонстрирован инжекционный гетеролазер на квантовых точках, работавший в непрерывном режиме при комнатной температуре. Исследования Алферова заложили основы принципиально новой электроники на основе гетероструктур с очень широким диапазоном применения, получившей название «зонная инженерия». Были разработаны технологии нового поколения квантоворазмерных лазеров на короткопериодных сверхрешетках с рекордно низкой величиной пороговой плотности тока; созданы концепции получения полупроводниковых наноструктур с размерным квантованием в двух и трех измерениях; осуществлена демонстрация уникальных физических свойств структур на основе квантовых точек, созданы на их базе инжекционные лазеры. По мнению экспертов, эти исследования приведут к появлению нового поколения техники, которая при своих сверхмалых размерах сможет передавать значительно больший объем информации.

Еще одна очень заметная страница в его биографии – это общественная деятельность. В 1989 Жорес Иванович был избран народным депутатом последнего Верховного Совета СССР и оставался им до 1992 конца. В 1995 вновь избран депутатом – на этот раз Государственной думы Федерального собрания РФ второго созыва. В 1999–2003 он – депутат Государственной думы Федерального собрания РФ третьего созыва от КПРФ, член комитета по образованию и науке. В 2003–2007 – депутат Государственной думы Федерального собрания РФ четвертого созыва от партии КПРФ. Он верен ценностям своего прошлого. «Мне повезло, что после окончания факультета электронной техники Ленинградского электротехнического института я попал в Физико-технический институт имени А. Ф. Иоффе в лабораторию Тучкевича и мне, младшему научному сотруднику, доверили принимать участие в разработке первых отечественных транзисторов и силовых германиевых приборов, – говорил он. – Сейчас люди, исходя из реалий времени, стали прагматичны и боятся рисковать. Я вырос на принципах, когда главное – «наше», а потом уже «мое» и был одержим идеей, чтобы сделать что-то полезное для страны, забывая о своих потребностях. Настоящий патриот-ученый думает о том, как наука освобождает человечество, а не о собственной прибыли». Он всегда оставался гражданином и патриотом, и своей любимой шуткой называет «Мы – страна оптимистов. Все пессимисты уже уехали».

На встрече со студентами Санкт-Петербургского Гуманитарного университета профсоюзов на вопрос из зала, мешала ли работа его личной жизни, он ответил так: «Думаю, нет, потому что основное в моей жизни, конечно, работа. Физические исследования – это безумно увлекательно. Может быть, поэтому я женился довольно поздно, когда мне было уже 37 лет. Вспоминаю, как один из выдающихся физиков нашего времени, физтеховец Исаак Константинович Кикоин, говорил, что мы хорошо воспитали своих жен: они прекрасно понимали, что главное в жизни – это работа, и помогали в этой работе. В общем, я никогда не чувствовал, что моя супруга Тамара Георгиевна Дарская на меня в обиде. Ей часто приходилось оставаться дома одной, ждать, но она всегда знала, что это для нашего общего счастья, всегда понимала, что главное в моей жизни – это Физтех и лаборатория». С Тамарой Георгиевной они прожили вместе более полувека, у него трое детей.

Его жизненным девизом, с тех пор, как десятилетним мальчиком он прочитал замечательную книгу Каверина «Два капитана», остается принцип Сани Григорьева, которому он всю жизнь следовал: «Бороться и искать, найти и не сдаваться». Он даже процитировал эти слова в своей Нобелевской речи. «Правда, – обычно добавляет он, – очень важно при этом понимать, за что ты борешься».

С учёным связана одна история, которую можно назвать символической. Сейчас во всех мобильных телефонах используются гетероструктурные полупроводники, но у него самого долгое время не было мобильного телефона. По его статусу ему был необходим стационарный телефон не только дома и на работе, но и в автомобиле. И когда пришло известие о присуждении ему Нобелевской премии, в машине (он тогда направлялся в аэропорт) раздался звонок. Секретарь сказала, что на другом конце – спецсвязь президента России. «Я беру трубку, – рассказывал он, – а дальше получается так, что я его слышу, а он меня – нет. Девушка объяснила, что у меня плохо работает телефон, и по приезде в аэропорт в депутатской комнате она соединила меня с Путиным. Приехал в аэропорт и меня снова позвали к телефону. Тут произошло все наоборот: теперь он меня слышал, а я его – нет. Тогда девушка мне сказала: «Знаете, он в Бишкеке, и там, наверное, плохо связь работает. Так что он свяжется с вами завтра». На следующий день президент связался со мной, пригласил в Кремль…».

Наверное, это еще одна иллюстрация того, как новые технологии не просто сократили время и расстояния, но и радикально изменили нашу жизнь, которая после информационной революции XX века уже никогда не будет прежней.

Клаус Ридле
На всех парах

Лауреат премии «Глобальная энергия» 2005 года

Самые совершенные на Земле устройства преобразования паровой энергии в механическую работу разработал Клаус Ридле

Электростанции – это «сердце и кровь» нашей цивилизации. Когда в конце XIX века зарождалась современная электроэнергетика, основным двигателем для привода электрогенераторов была паровая машина. Но очень скоро, в первое десятилетие следующего столетия, на новых тепловых электростанциях паровая машина была практически полностью вытеснена паровой турбиной. Этот новый двигатель при выработке электроэнергии обладал перед паровой машиной неоспоримыми преимуществами.

С тех пор и почти до конца XX столетия паротурбинные установки (ПТУ) господствовали на всех тепловых электростанциях мира, с той поры и по сей день тепловые электростанции – основной производитель электроэнергии, на котором утвердилась современная цивилизация (доля гидроэнергетики никогда не была выше 15–20 %).

Только в области малых и средних мощностей, да в автономной энергетике и в так называемой децентрализованной энергетике, оставалась ниша, уверенно занимаемая тепловыми электростанциями с двигателями внутреннего сгорания.

В середине столетия возник принципиально новый вид тепловых электростанций – атомные электростанции, но и на них также стали использовать паротурбинные установки для привода электрогенераторов.

За сто лет паротурбинные установки достигли высокого уровня технического совершенства и надежности; их к.п.д. увеличился с 20 % примерно до 42–44 %; единичная мощность серийных ПТУ возросла от 1 МВт (в 1900 году) до 500–800 МВт, а мощность отдельных образцов превысила 1500 МВт.

«Ситуация резко меняется в конце XX века, когда также, практически за одно десятилетие, происходит смена приоритетов. В наращивании энергетических мощностей электростанций главенствующая роль переходит к газотурбинным установкам (ГТУ) и, главное, к созданным в результате прогресса ГТУ парогазовым установкам (ПГУ), – пишет Л. В. Зысин. – Так, на электростанциях США с начала 90-х годов XX века более 60 % вводимых и модернизируемых мощностей уже составляют ПГУ, а в некоторых странах в отдельные годы их доля достигала 90 %».

Уже в ту пору стало ясно: генеральный путь развития теплоэнергетики связан именно с парогазовыми технологиями.

Однако для их успешной реализации потребовались надежные и высокоэффективные газотурбинные установки. Именно существенный прогресс газотурбостроения определил качественный скачок теплоэнергетики, свидетелями которого мы являемся.

Одним из тех, благодаря кому это произошло, был Клаус Ридле, долгое время работавший в знаменитом концерне «Siemens». Учёный, инженер и управленец в одном лице, в 2005 году был награждён премией «Глобальная энергия» «за разработку мощных высокотемпературных газовых турбин для парогазовых энергетических установок».

Именно под его руководством были разработаны последние поколения высокоэффективных газовых турбин фирмы Siemens. Технология машин серии 3А Siemens уже на протяжении десяти лет считается ведущей в мире, с 99 %-ной степенью надежности. Академик Владимир Фортов, объявлявший имена лауреатов премии «Глобальная энергия» в 2005 году, назвал эти машины «самыми совершенными на Земле устройствами преобразования паровой энергии в механическую работу».

Ученый принимал участие в проектах разработки систем Вестингауз W 501FD и W 501G, на основе которых в 1999 году на электростанции во Флориде, США была запущена самая крупная в мире машина на 60 Гц 501G.

Клаус Ридле внедрил в производство турбин новые материалы и технологии, среди которых монокристаллические суперсплавы, системы охлаждения с помощью пленочного слоя и термические изоляционные покрытия для направляющих и рабочих лопаток энергетических газовых турбин.

Лопатка, или другими словами, лопасть – это самый критичный элемент турбины. Работая в компании «Siemens», Клаус Ридле и его коллеги сначала обсуждали вариант изготовления лопаток из керамики, однако этот материал плохо выдерживает температурные удары. При выключении газовой турбины, температура лопаток может снизиться с 1400 до 300 °C за считанные секунды. И керамика просто треснет. Изобретения профессора Ридле сняли эту проблему.

Ну, и, наконец, он стал создателем усовершенствованных высокотемпературных газовых турбин большой мощности серии 8000H.

Эти турбины опробованы во всем мире, испытаны, надежны, имеют массу преимуществ. Более того – выступают законодателями экологически чистой технологии, о чем свидетельствует ежегодное снижение выбросов СO2 на 40 000 тонн по сравнению со станциями, работающими на другом оборудовании.

Клаус Ридле родился в австрийском Инсбруке 12 августа 1941 года, и, как он сам говорит, вырос в довольно скромных условиях. Небольшой бизнес его отца был связан с сантехникой, и, чтобы прокормить семью, он много работал. В Инсбруке Клаус пошел в начальную и затем в среднюю школу. Учение давалось ему легко, и потому очень прилежным учеником он не был. Присоединившись к католической молодежной группе, играл в футбол, настольный теннис, ходил в походы, но более важным для него стала большая библиотека группы, где было прочитано море книг… Как он признается, чтение и по сей день – одно из любимейших его занятий.

Спортсменом он не стал, но вот горы и альпинизм навсегда вошли в его жизнь. Федеральную землю Тироль, где расположен Инсбрук, часто называют «Сердцем Альп». Здесь насчитывается более 600 вершин «трехтысячников», 5 крупных ледников и бессчетное количество мелких, здесь расположены тысячи и тысячи живописных зеленых пастбищ и сотни старых горных городков, чистейшие горные реки и зеленые долины. Инсбрук – редкий город, которому дважды довелось принимать зимние Олимпийские игры, в 1964 и 1976 годах. Но во времена тирольского детства Клауса главным видом спорта был, естественно, альпинизм. И горные прогулки стали, наряду с чтением, его увлечением на всю жизнь.

В интервью и на своих лекциях для молодежи профессор часто говорит и о том уроке, что преподали ему горы. Чтобы подняться на вершину, приходится напрягаться, собрать все свои силы в один кулак. Чтобы победить высоту, надо в чем-то преодолеть самого себя. Это умение не раз пригодилось ему в жизни.

Отец с раннего возраста привил ему любовь к технике. У него была впечатляющая способность объяснять, как работает техника – от автомобиля, радио до электричества. Одним из самых ярких детских впечатлений Клауса осталась самодельная игрушечная лодка, которая работала по динамическому принципу испаряющейся жидкости, как кофеварка.

Единственный раз, вспоминает Ридле, его отец не смог ответить на вопрос, который они с братом задали ему. Вопрос был связан с ядерной физикой. Это осталось в памяти мальчика, подстегнуло его интерес к этой науке. Еще одно подтверждение тому, что все мы приходим из детства – интерес вылился потом в 35 лет, отданных атомной энергетике.

Если от отца Клаус с братом унаследовал интерес к технике, то от матери – любовь к книгам, музыке, театру. Поэтому конфликт лириков и физиков для Клауса Ридле никогда не был понятен, интерес к книгам и театру вполне гармонично у него до сих пор сочетается с его научной работой.

И когда его спрашивают, как же он пришел к выбору своей профессии, как ему удалось сделать такую успешную карьеру, Клаус Ридле отвечает, что у него просто было счастливое детство. Чтобы верно выбрать свой путь, надо иметь любящих родителей и хорошее образование. А еще для формирования личности желательно – большую библиотеку, и обязательно – понимание того, что вам придется напрягать себя, если вы хотите чего-то достичь в жизни. А еще он считает важным изучать и практиковать иностранные языки.

А тогда, в юные годы, у него не было четкой картины, кем бы он хотел стать. Ориентировался на отца, ведь у него мальчик работал в качестве ученика в течение всех его школьных каникул, начиная с 12 лет. От этой работы остались навыки на всю жизнь – господин Ридле до сих пор удивляет своих детей и внуков тем, что может починить много вещей в доме.

Отцовский бизнес позже продолжил его брат, а Клаус поступил в Мюнхенский технический университет, и так начался его путь в науку.

Основанный в 1868 году Мюнхенский университет – один из самых элитных и значительных высших учебных заведений в Германии, в нем обучают 132 профессиям. После маленькой провинциальной школы университет произвел на юношу большое впечатление. Курсы по математике и физике продвигались довольно быстро, Клаус записывал все лекции и учился очень прилежно. Он вспоминает, что многие его сокурсники, лучше одетые и с большими деньгами, утверждали, что уже знают эти темы, и подшучивали над «зубрилой». Первая же экзаменационная сессия расставила все и всех по местам.

Клаус закончил обучение в 1964 году в 23 года с приличными оценками и был сразу после окончания университета приглашен в аспирантуру. Свою первую зарплату он получил в качестве ассистента преподавателя в престижном Институте Термодинамики. На свои скромные средства он купил старый фольксваген-«жук». Обязанностей (за исключением, конечно, работы над диссертацией), у него было немного. И доктор Ридле вспоминает это время, как самые беззаботные пять лет своей взрослой жизни.

Работу над темой безопасности ядерных реакторов сдерживало незнание английского, так как вся литература была написана на этом языке. В школе он учил французский, итальянский, латынь. И тогда Клаус поступил в вечернюю школу с английским языком. Чтобы попасть в языковую среду, провел месяц в университете Глазго.

Защитив кандидатскую диссертацию в 1969 году, молодой ученый в поисках работы отправил письма примерно в 50 университетов США. В числе нескольких других претендентов получил предложение из Университета Карнеги-Меллона в Питтсбурге, штат Пенсильвания, и отправился за океан. Работа в другой стране тоже стала неплохим жизненным уроком для молодого человека.

Но довольно скоро, несмотря на предложение продолжить работу, он вместе с женой (свадьба состоялась после первого курса в Питтсбурге) вернулся в Европу и принял предложение от подразделения компании Siemens в Эрлангене, специализирующегося на безопасности ядерных реакторов.

Клаус Ридле начал работать в компании «Siemens» 1 октября 1971 года, спустя несколько недель после своего 30-летия. Через два года он стал начальником небольшой лаборатории, а потом и ответственным в целом за это направление – создание наиболее надежных и безопасных атомных станций.

В середине 80-х Ридле переключил внимание на электростанции, работающие на ископаемом топливе. Руководителем Департамента научных разработок высокотемпературных энергетических турбин компании «Siemens» он проработал до 2006 года. Это было время напряженного, созидательного труда и постоянного преодоления – к успеху вел тернистый путь.

«Чтобы находить ответы на самые сложные вопросы современности, нам нужны сотрудники, которые их задают, любознательные и открытые новым идеям, обладающие глубоким пониманием мира, в котором мы живем. Целеустремленные люди, которые хотят найти ответы. Люди, которые стремятся изменить мир к лучшему», – так определяют свое основное требование к сотрудникам в немецком концерне «Siemens», имеющем более чем 170-летнюю историю, подарившем миру много вещей, начиная с трамваев и троллейбусов и заканчивая современными разработками в области энергетики, связи и медицины.

Эти принципы жизни и самого Клауса Ридле. Общаясь с молодежью, он всегда говорит: «При взгляде на профессию, карьеру, попытайтесь определить, что вы хотите сделать, что вы можете дать обществу, о чем вы хотели бы с гордостью рассказать своим будущим детям? И всегда оставайтесь любознательными и открытыми для изменений!»

С 2010 года он возглавлял отдел научных разработок «Siemens» по высокотемпературным турбинам. Подход Ридле к исследованиям и разработкам описывается коллегами как характеризующийся терпением и умением делить совершенствование сложных систем на отдельные задачи, всегда ориентируя совокупные эффекты на производительность и надежность.

Газовые турбины, разработанные Клаусом Ридле, уже давно работают на Северо-Западной ТЭЦ под Санкт-Петербургом, а вот сам ученый никогда не посещал Россию до 2005 года, года, когда он стал лауреатом премии «Глобальная энергия».

Присуждение премии «Глобальная энергия» доктор Ридле назвал «самым волнующим моментом в его жизни, ощущением, что он сделал что-то, что заставило его радоваться – и немного гордиться». Премия позволила ему почувствовать, что труд в области безопасного и надежного энергоснабжения, которому были отданы годы жизни, получил общественное признание. А в одном из интервью уже после вручения премии добавил, что рад и горд получить награду еще и потому, что это признание не только его научных заслуг в обществе, но еще и достижений перед его семьей: «Когда ты получаешь такую премию, твоя семья, которая это пережила, думает: он сделал больше, чем просто проводил время в офисе!»

Со своей большой семьей – с женой, двумя дочерями и сыном, он тогда и прилетел в Россию. Помимо участия в церемонии и общения с коллегами-учеными, доктору Ридле хотелось погулять по Северной Пальмире, познакомиться с ее уникальной архитектурой и историей.

Он тогда решил показать детям неведомую Россию и это посчитал лучшим подарком, чем деньги. От денежной части награды отказался: профессор Ридле решил истратить эти деньги не на личные нужды и даже не на продолжение собственных исследований, а на укрепление российско-германского научного сотрудничества.

«Я решил не покупать своим детям Porsche, а потратить деньги на создание программы академических обменов между Россией и Германией», – сказал он в те дни во время посещения Московского энергетического института.

Доктор Ридле успешно реализовал свою идею – Фонд, носящий его имя, был создан уже в 2006 году. Фонд выделяет деньги студентам Московского энергетического института (МЭИ) на поездки в Эрланген, в Университет Фридриха-Александра, а также дает стипендии на работу в России. По условиям программы студенты, которых отбирает лично Ридле, проводят в Германии шесть месяцев, за которые под руководством немецких профессоров готовят материалы для диплома. Сам диплом защищается в России. Второе направление поддержки – выплата лучшим российским студентам-энергетикам в течение семестра повышенной стипендии.

Фонд уже поддержал немало молодых специалистов, для них участие в программе стало началом будущей карьеры, не важно, научной или производственной. Практически все выпускники программы работают в России, в профильных организациях – ОКБ «Гидропресс», R&D-отделах «Siemens», НИКИЭТ, компаниях по пусконаладке оборудования электростанций, и, конечно, в самом МЭИ. И этот проект сейчас стал таким же известным детищем профессора, как и его турбины.

Во многих своих интервью учёный говорит о своей педагогической жилке, о том, что он «любит учить». Духовное наставничество, помощь молодым талантам – это потребности зрелого ума и широкой души.

Но здесь не только наставничество.

Профессор Ридле, как никто другой, понимает, что энергетика никогда не будет «частным делом» отдельно взятой страны. Энергетические проблемы могут быть решены только всеми вместе: государственными деятелями, учеными, политиками, инженерами, предпринимателями. Он считает, что самый большой стресс энергетики находится в экономических аспектах. Уровень жизни и сила экономики любой страны тесно коррелирует с использованием энергии на душу населения.

Bepul matn qismi tugad.

Книга о людях, изменивших мир

Ирина Белашева

5,0

5 baho

Izoh qoldirish

Parchani o`qish

27 251,29 s`om

Janrlar va teglar

Energetika texnologiyalari

Tarjimai hol va xotiralar

Yosh cheklamasi:

12+

Litresda chiqarilgan sana:

24 iyun 2019

Yozilgan sana:

2019

Hajm:

463 Sahifa 39 illyustratsiayalar

ISBN:

978-5-00149-096-8

Mualliflik huquqi egasi:

Эдитус

Yuklab olish formati:

epub, fb2, fb3, ios.epub, mobi, pdf, txt, zip

Kitobni o'qish: «Книга о людях, изменивших мир»

* * *

Предисловие

О Международной энергетической премии «Глобальная энергия»

Геннадий Месяц
Человек, спрессовавший энергию

Геннадий Месяц дал возможность людям приручить настоящую молнию

Ник Холоньяк
«Магический прибор» и его изобретатель

Светодиод Ника Холоньяка – прекрасный пример того, как талант и любознательность одного человека могут изменить целый мир

Ян Дуглас Смит
Генератор молний и золотая рыбка

Ян Смит и заря импульсной энергетики

Александр Шейндлин
Мистер МГД

Александр Шейндлин создал научный базис для современной тепловой энергетики

Федор Митенков
Атомный парус

Уникальные реакторы Федора Митенкова работают под водой и на земле

Леонард Дж. Кох
Полезное приключение на быстрых нейтронах

Леонард Дж. Кох стоял у истоков создания «мирного атома»

Жорес Алферов
Идеальная пара

Полупроводниковые гетероструктуры, открытые Жоресом Алферовым сделали возможным технологический прорыв второй половины XX века

Клаус Ридле
На всех парах

Самые совершенные на Земле устройства преобразования паровой энергии в механическую работу разработал Клаус Ридле

Janrlar va teglar

Ushbu kitob bilan o'qiladi

O'xshash kitoblar

Muallifning boshqa kitoblari

Kitobni o'qish: «Книга о людях, изменивших мир»

* * *

Предисловие

О Международной энергетической премии «Глобальная энергия»

Геннадий МесяцЧеловек, спрессовавший энергию

Геннадий Месяц дал возможность людям приручить настоящую молнию

Ник Холоньяк«Магический прибор» и его изобретатель

Светодиод Ника Холоньяка – прекрасный пример того, как талант и любознательность одного человека могут изменить целый мир

Ян Дуглас СмитГенератор молний и золотая рыбка

Ян Смит и заря импульсной энергетики

Александр ШейндлинМистер МГД

Александр Шейндлин создал научный базис для современной тепловой энергетики

Федор МитенковАтомный парус

Уникальные реакторы Федора Митенкова работают под водой и на земле

Леонард Дж. КохПолезное приключение на быстрых нейтронах

Леонард Дж. Кох стоял у истоков создания «мирного атома»

Жорес АлферовИдеальная пара

Полупроводниковые гетероструктуры, открытые Жоресом Алферовым сделали возможным технологический прорыв второй половины XX века

Клаус РидлеНа всех парах

Самые совершенные на Земле устройства преобразования паровой энергии в механическую работу разработал Клаус Ридле

Janrlar va teglar

Ushbu kitob bilan o'qiladi

O'xshash kitoblar

Muallifning boshqa kitoblari

Геннадий Месяц
Человек, спрессовавший энергию

Ник Холоньяк
«Магический прибор» и его изобретатель

Ян Дуглас Смит
Генератор молний и золотая рыбка

Александр Шейндлин
Мистер МГД

Федор Митенков
Атомный парус

Леонард Дж. Кох
Полезное приключение на быстрых нейтронах

Жорес Алферов
Идеальная пара

Клаус Ридле
На всех парах