Книга о людях, изменивших мир

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

© Ассоциация «Глобальная энергия».

© Издательство «Эдитус», 2019

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.

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

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.