Наш корреспондент встретился с одним из ведущих российских ученых, председателем Сибирского отделения РАН (2008-2017), директором Института физики полупроводников им. А. В. Ржанова СО РАН, иностранным член Национальной академии наук Беларуси, академиком РАН Александром АСЕЕВЫМ.
– Наш Новосибирский Академгородок специально строился подальше от остального мира. Там была сконцентрирована «оборонка», а расположение в центре Сибири связано с тем, чтобы вражеские самолеты не могли доставить туда ядерный заряд. Тогда в Сибири было построено огромное количество совершенно фантастических оборонных объектов. Так, под Красноярском на глубине более 200 метров создали уникальный объект – завод по производству оружейного плутония. Протяженность подземных выработок превышает протяженность всех линий московского метрополитена, вместе взятых. Сильное впечатление оставляет электричка с очередной рабочей сменой, входящая в гору. Первая остановка – цех такой-то, вторая – цех другой, дальше – заводоуправление. Целый город под землей.
Особенно потрясают воображение демпфирующие полости. В случае ядерной атаки должны закрываться все наружные ворота. Ясно, что атомный взрыв их мог бы выбить. И в непосредственной близости от ворот сделаны громадные расширения тоннелей – специальные полости, в которых взрывная волна должна была затухнуть. Их объем соизмерим с объемом Храма Христа Спасителя. Пирамида Хеопса рядом с этим подземным заводом – игрушка. Его постройка в кратчайший срок, всего за восемь лет, – величайший и незаслуженно забытый подвиг советского народа. Когда в заводском музее видишь отбойные молотки строителей, кажущиеся спичками на фоне огромных выработок в монолите скального грунта, начинаешь понимать, какой титанической энергией и какой силой духа обладает наш народ.
История белорусов в Сибири
– У Новосибирского Академгородка остались крепкие связи с научными организациями наших бывших республик – с Национальной академией наук Украины, с Национальной академией наук Беларуси и так далее. Беларусь сделала ставку на высокие технологии и развитие промышленности. Белорусы лидируют в мире по производству большегрузных автомобилей, в тракторостроении, в области технологий оборонно-промышленного комплекса, в химическом производстве, в производстве удобрений. По многим направлениям, которые требуют интеллекта и научных разработок высокого уровня. Поэтому с самого начала, хотя мы работаем и с Украиной, и с Казахстаном, и с Киргизией, взаимодействие с Беларусью, безусловно, выделялось как совершенно отдельное направление.
Правда, есть еще и субъективные факторы. Дело в том, что много лет председателем Сибирского отделения РАН был белорус – академик Валентин Коптюг. Наш выдающийся геолог Андрей Трофимук тоже был белорусом. Наши ведущие химики академики Валентин Пармон и Геннадий Сакович – тоже белорусы и так далее. По истории и археологии очень хорошие связки. У нас в Сибирском отделении под редакцией академика НАН Беларуси Михаила Костюка и члена-корреспондента РАН Владимира Ламина выпущена книга «Очерки истории белорусов в Сибири».
С Беларусью у нас идет постоянное взаимодействие и научный обмен. Сейчас формируется такое пока еще экзотическое направление – квантовые вычисления. В Беларуси в этом направлении работает хорошая группа под руководством члена-корреспондента НАН Беларуси Сергея Килина. Они работают на самом передовом крае науки, и мы с ними активно сотрудничаем. Но, безусловно, входная точка – Новосибирский Академгородок, потому что у нас обеспечена мультидисциплинарность исследований, сетевая организация работы и так далее.
Активное взаимодействие идет по химии, с выходом на фармацевтику. Беларусь на это направление делает ставку. В Беларуси очень хороший уровень физики. Одно из приоритетных направлений совместной работы – лазерная физика. И, конечно, самое плотное сотрудничество у нас в областях, связанных с энергетикой. Причем далеко не только с традиционной.
Термояд во времени и пространстве
Сейчас мы работаем с нашим выдающимся ученым Гелием Жеребцовым из иркутского Института солнечно-земной физики (ИСЗФ) СО РАН над большим проектом создания национального гелиогеофизического центра на базе ИСЗФ.
Все мы знаем о проблеме управляемой термоядерной реакции. После того как взорвали первые термоядерные бомбы, 25 апреля 1956 года академик Игорь Курчатов выступил в английском научно-исследовательском атомном центре в Харуэлле с докладами «Некоторые вопросы развития атомной энергетики в СССР» и «О возможности создания термоядерных реакций в газовом разряде». Это привело к рассекречиванию работ в области управляемого термоядерного синтеза и послужило толчком к развитию международного сотрудничества. Курчатов предложил ученым вместе строить реактор и вместе заниматься проблемами ядерной энергетики. Тогда считали, что до управляемого термояда – рукой подать, что после укрощения энергии расщепления урана, плутония и так далее наступит эпоха термоядерного синтеза, гораздо более чистого, не дающего радиоактивных отходов.
С тех пор прошло больше полувека, но термоядерной энергетики так и не появилось. Среди физиков на эту тему даже есть анекдот. Один из ведущих мировых специалистов в области ядерной энергетики в 60-е годы говорил, что термоядерная энергия появится где-то через 20–25 лет. Прошло четверть века. На очередном симпозиуме корреспонденты его спросили: «Когда все-таки появится термоядерная энергетика?». Он говорит: «Лет через 20–25». Ему говорят: «Вы уже это предсказывали 25 лет назад». «Вот, – говорит специалист, – вы можете убедиться, что я не меняю своего мнения».
За прошедшие десятилетия сделано очень много. Сейчас у всех на слуху проект ITER – международный термоядерный реактор, он строится во Франции, в Кадараше. В его основе – наша идея токамака (ТОроидальной КАмеры с МАгнитными Катушками), которая родилась в Институте атомной энергии – нынешнем Курчатовском научном центре, «Курчатнике». Это весьма затратный проект с многомиллиардным бюджетом. Тем не менее, декларируется, что первый образец будет не промышленный, а, скорее, исследовательский. То есть генерация энергии будет небольшой, не для практического использования, а основная цель проекта – чисто экспериментальная: убедиться в правильности выбранного пути, испытать предложенные инженерные решения, новые материалы и так далее.
Должно пройти лет 20–25, прежде чем появится еще один проект, который тоже будет, скорее всего, экспериментальным. Так что это сложное и долгоиграющее дело. Но оно заслуживает всяческой поддержки. Академик Евгений Велихов, академик-секретарь нашего Отделения нано- и информационных технологий РАН – один из инициаторов этого громадного и важного международного проекта, и мы понимаем, сколько усилий он затратил для его успешного старта. То, что проект реализуется, а Россия одна из главных его участников, – безусловно, выдающееся достижение. Но ясно, что путь предстоит долгий и очень сложный. И к чему он приведет, пока неочевидно.
Между тем потребление энергии человеком удваивается каждые 12–15 лет. И тут уже видны экологические ограничения. Особенно это чувствуется в Китае, который в последние десятилетия совершил технологический и промышленный рывок. Китаю требуется колоссальное количество энергии, а энергетика у них почти вся угольная. Когда над Китаем летишь, видишь бесчисленные дымовые шлейфы тепловых станций, сжигающих уголь.
10 мегаватт с гектара
В то же время Солнце – готовый естественный термоядерный реактор, который проработает еще много миллиардов лет. Мы о нем очень мало знаем, хотя живем исключительно благодаря его энергии. Все продукты фотосинтеза, образовавшие нефть, газ и уголь, – это законсервированная энергия Солнца. На каждый квадратный метр земной поверхности оно поставляет около киловатта тепловой энергии. На поверхность Земли ежегодно поступает около 1000 петаватт∙час, т.е. 10 в 18-й степени Вт∙ч. Во много тысяч раз больше того, что мы потребляем. Эта энергия почти даровая, ведь, по выражению академика Жореса Алферова, «Солнце невозможно приватизировать».
До Солнца от нас чуть меньше 150 млн километров. Все мы – дети Солнца, именно оно нас питает. Но главное: всё, что касается его поведения – влияет на нашу жизнь. Особенно известно влияние одиннадцатилетнего цикла солнечной активности, связанного с переполюсовкой его магнитного поля. Многолетними наблюдениями за активностью Солнца четко показано его влияние на климатические изменения, здоровье людей и историю человечества.
Солнце живет очень бурной жизнью. Происходят гигантские возмущения, выбросы энергии. При коронарных выбросах температура такая же, как в ядре, – миллионы градусов. Как следствие – колоссальные потоки элементарных частиц, солнечный ветер. Это сильно возмущает нашу ионосферу, вызывает полярные сияния, нарушает радиосвязь, оказывает влияние на самочувствие людей.
Недавно Президиум Российской Академии наук обсуждал проблему катастрофического амурского наводнения. Это тоже связано с космической и околоземной активностью Солнца – с постепенным изменением характера климатических процессов. Солнце определяет атмосферные процессы на Земле, о которых мы пока очень мало знаем. Этим и занимается Иркутский институт солнечной и земной физики СО РАН и другие институты Сибирского отделения РАН. Работы там идут по нескольким направлениям. Во-первых, это изучение непосредственно Солнца как звезды́, попытка понять, как именно оно работает. Далее, есть очень четкая связь между тем, что происходит на Земле, и тем, что делается на Солнце. В основном это касается ионосферы.
Иркутский институт насыщен громадными установками. Это вакуумный солнечный телескоп, система оптических телескопов, в том числе инфракрасный в Саянах, радиотелескопы, специальные телескопы для коронографов, радары когерентного и некогерентного рассеяния для изучения ионосферы. Хозяйственная деятельность человека выходит в ближний космос, и всё это сказывается на состоянии ионосферы. Включили двигатель – сразу появилась дыра в ионосфере. Очень много важного и интересного связано с космическим мусором и так далее.
Эта техника в основном создана в период Советского Союза. Она устаревает. В мире развитие идет довольно быстро. Все знают про HAARP на Аляске – грубо говоря, стенд для воздействия на ионосферу. Но первые такие установки появились еще в 30-е годы в СССР. В Нижегородской области построили комплекс «Сура», он мог оказывать влияние на состояние ионосферы. Тем самым можно было регулировать передачу сигналов в коротковолновом диапазоне.
Около десяти лет мы потратили на то, чтобы убедить научную общественность, Правительство России в необходимости обновления инфраструктуры ИСЗФ и создании на его базе гелиогеофизического центра. Только в 2012 году принято решение о начале финансирования работ по проектированию новых объектов в составе экспериментальной базы ИСЗФ. Институт получит новое развитие по всем направлениям. Это позволит работать на новом уровне и с Солнцем, и с солнечно-земными связями, и с околоземным пространством.
Наше Сибирское отделение РАН плотно работало с институтами NASA и Университетом штата Техас в США. Один из проектов, на который американское правительство выделило большие средства, нацелен на покрытие поверхности Луны солнечными батареями. В лунном грунте содержится реголит, в его составе – до 30% кремния. Американцы разработали роботизированный комплекс, он ползет по поверхности Луны, извлекает из реголита кремний, делает из него солнечные батареи и укладывает их на поверхность спутника. Стоимость комплекса – около 78 млн долларов. Не так дорого по сравнению с важностью задачи.
Вторая часть проекта посвящена проблеме передачи этой энергии на Землю. Тут два пути: передача энергии либо с помощью лазерного луча, либо с помощью направленного сверхвысокочастотного излучения. Пока звучит фантастически, но рано или поздно может стать реальностью. И наши институты, в том числе ИСЗФ, занимаются такими вопросами. Вообще, в космосе рассеяно безумно много энергии, нам надо просто научиться ее собирать. Земля получает от Солнца объем энергии, в тысячи раз превышающий потребности всего человечества.
Пока что мы берем ее часть самыми варварскими способами, загрязняя и уничтожая уникальную природу родной планеты. И в этих способах уже намечается тупик, связанный с ограниченностью запасов основного ресурса – углеводородного сырья. Надо искать новые пути. Сейчас часто критикуют сторонников нетрадиционных источников энергии, потому что сегодня проще сжигать нефть, газ, уголь, дрова. Но нам пора начать усиленно развивать более интеллектуальные способы утилизации солнечной энергии. Один из них – фотосинтез. Видимо, решение тут лежит на стыке физики и биологии. В этой области могут быть неожиданные решения. Нам надо ориентироваться на наш естественный термоядерный реактор, который будет работать еще миллиарды лет. Это может быть значительно проще и дешевле, чем строить искусственные термоядерные реакторы на Земле.
Подготовил Валерий ЧУМАКОВ
Фото: Валерий ЧУМАКОВ, wikipedia.org
Вам по нраву материал — подпишись на наш канал ➕
Чтоб и дальше было так — не забудь поставить знак 👍