Во время недавнего визита в Пермь Министр науки и высшего образования РФ В.Н. Фальков ознакомился с работой Института механики сплошных сред УрО РАН. Министр осмотрел лабораторию Технологической гидродинамики. Здесь ему показали Натриевый испытательный стенд, на котором проводятся приемочные испытания аппаратов для Белоярской АЭС и продемонстрировали результаты работ с жидкими металлами. Достижения пермских ученых были высоко оценены. Наш рассказ — о развитии и становлении в Перми магнитной гидродинамики
КОМПАС ВРАТЬ НЕ БУДЕТ
205 лет назад, зимой 1820 года, профессор Копенгагенского университета Ханс Кристиан Эрстед демонстрировал студентам нагрев проволоки электричеством от «вольтова столба». Один из проводов гальванической цепи проходил поверх крышки морского компаса, который среди всего прочего находился на демонстрационном столе. Что случилось дальше - покрыто мраком неизвестности.
В тот момент, когда Эрстед замкнул цепь, кто-то (кто именно - в этом и таится неопределенность) заметил, что магнитная стрелка компаса отклонилась. Говорят, что это был аспирант («Але, шеф! Тут стрелка прыгает!»). Говорят, что это был просто студент. Самое смелое предположение - университетский швейцар, помогавший профессору.
Кто бы он ни был, а честь открытия взаимосвязи между электрическими и магнитными явлениями принадлежит не ему, а Эрстеду.
Для начала Эрстед повторил свой демонстрационный опыт, затем стал его видоизменять. Он установил, что с увеличением расстояния между стрелкой и проводом ее отклонение становится меньше, что если провод расположить вертикально, то стрелка будет указывать не на него, а расположится по касательной к окружности, центром которой является провод, и что стрелки, расположенные на противоположных концах диаметра этой окружности, будут направлены в разные стороны. Наконец, он сформулировал правило, позволяющее определить направление действия магнитных сил.
Опубликованные результаты были признаны всем научным миром. Единица измерения магнитной индукции в действовавшей тогда системе измерений СГС (сантиметр-грамм-секунда) - Эрстед - была названа в честь его вклада в науку электромагнетизма.
Взволнованные этим открытием, теоретики и экспериментаторы того времени занялись его изучением. В частности, заменили твердый проводник жидким - вода, растворы солей, ртуть, расплавы металлов.
В один из дней 1832 г. лондонцы, оказавшиеся на мосту Ватерлоо, были заинтересованы необычным зрелищем (Петрушин А.А., Альперович К.Д.). Группа людей, среди которых можно было увидеть знаменитого физика Фарадея, занималась тем, что погружала в воду Темзы два медных листа, подключенных проводами к гальванометру.
Фарадей считал, что если воды реки, текущей с запада на восток, пересекают, хотя бы частично, линии магнитного поля Земли, то они подобны проводникам, пересекающим магнитное поле магнита. А в этом случае, как доказал сам Фарадей, в проводнике возникает электрический ток. Медные листы, между которыми текла вода Темзы, должны были соединить эти водяные проводники с гальванометром и передать на него возникающий ток. Однако, опыт не удался. Тем не менее, 1832 год, когда Фарадей задумал и обосновал этот опыт, с полным основанием стали считать годом рождения магнитогидродинамического генератора. Название этого генератора состоит из трех слов - магнит, гидро (вода) и динамика (движение) - и означает получение электричества при движении воды в магнитном поле.
Опыт Фарадея не удался прежде всего потому, что вода Темзы оказалась не таким уж хорошим проводником электричества, а также были использованы приборы с низкой чувствительностью. А разность потенциалов действительно существовала.
Однако в научном обороте термин «магнитная гидродинамика» (МГД) впервые появился лишь спустя сотню лет, в сороковых годах прошлого века. Ввел его шведский физик Ханнес Альфвен, занимавшийся исследованиями влияния магнитных полей на процессы, происходящие в Космосе. Он впервые сформулировал основные понятия этой науки и в 1970 году был удостоен за это Нобелевской премии.
ГЕРШУНИ, ЖУХОВИЦКИЙ И ПОСЛЕДОВАТЕЛИ
В Перми школа гидродинамики, породившая впоследствии и магнитогидродинамический раздел этой науки, образовалась в середине прошлого века.
Считается, что из всего того, что вышло из Пермского государственного университета (если точнее, физического факультета) гидродинамика - один из самых успешных проектов.
Сложилось так, что в 1945 году оказался на физфаке Георгий Андреевич Остроумов. До этого, в 1938 году, он, уже известный ученый, получил пять лет за контрреволюционную агитацию, в 1943 году по окончании срока заключения был освобожден, но оставлен на работе в лагере, затем был откомандирован в трест «Сталинуголь», где работал начальником электромеханического цеха. С помощью ректора Романа Викторовича Мерцлина он был переведен в Пермский университет, где возглавил кафедру общей физики. В 1948 году Остроумов получил степень доктора физико-математических наук, став первым доктором на физфаке. Стоит отметить, что на защите диссертации на Совете Физического института Академии наук СССР (ФИАН) одним из оппонентов соискателя стал академик Лев Ландау.
В это же время в Пермь приехал молодой и очень активный профессор Иван Григорьевич Шапошников В 1949 году им была создана кафедра теоретической физики, которой он и заведовал, став впоследствии последним деканом физико-математического факультета и создателем и первым деканом физического факультета Пермского госуниверситета.
Первые гидродинамические работы в Пермском университете принадлежат Остроумову. В 1952 году в центральном издательстве он опубликовал монографию «Свободная конвекция в условиях внутренней задачи», обобщив в ней результаты проводимых в университете экспериментов по конвекции (перенос тепла течением жидкости, образованным из-за разности температур).Таким образом, он положил начало новому научному направлению Пермского университета - физической гидродинамике.
В это же время появился в университете молодой ассистент кафедры теоретической физики Григорий Зиновьевич Гершуни. В 1944 году в возрасте 15 лет он поступил в университет и блестяще закончил его в 1949 году.
- Вот, собственно, тогда пермская гидродинамическая школа и началась, - говорит заведующий Отделом физической гидродинамики Института механики сплошных сред (ИМСС) УрО РАН доктор физико-математических наук профессор Петр Готлобович Фрик. - Гершуни в паре с Ефимом Михайловичем Жуховицким (красный диплом ПГУ в 1952 году) организовал гидродинамический семинар. Он начинался с того, что они поручали друг другу почитать статьи, которые они находили в научных журналах, и друг другу же их пересказывали и обсуждали. Постепенно семинар набирал обороты, круг участников расширялся. Вокруг Гершуни и Жуховицкого сформировался большой коллектив молодых исследователей.
Пермская гидродинамическая школа специализировалась на проблемах конвекции в жидкостях и постепенно стала знаменитой работами по конвективной устойчивости. Появилась монография Гершуни и Жуховицкого «Устойчивость конвективных течений».
В 1963 году упомянутый выше семинар был преобразован в Пермский городской гидродинамический семинар, его сопредседателями стали Григорий Зиновьевич Гершуни и Ефим Михайлович Жуховицкий. «И, собственно, эти два человека, формально работающие в разных учебных заведениях (Е.М Жуховицкий перешел в Пермский педагогический институт, где впоследствии возглавил кафедру теоретической физики), создавали некое сообщество, которое было, безусловно, очень важно, как для Перми, так и для всего гидродинамического сообщества страны, - вспоминали на семинаре в Пермском педуниверситете, посвященном памяти Е.М. Жуховицкого. - Пройти тестирование своей работы или рассказать о каких-то новых публикациях на гидродинамическом семинаре было высшим событием в жизни любого человека, который мог считать себя причастным к этой школе. Ефим Михайлович в основном вместе с Григорием Зиновьевичем, выпустили сотни великолепных работ. Им принадлежат совершенно пионерские вещи, в частности, вибрационная конвекция в условиях микрогравитации, которой сейчас занимаются многие ученые. Это работы 1979 года, которые создали целое направление. Безусловно эти два человека в значительной степени сформировали и оформили в виде трех классических книг теорию конвективной устойчивости, которая всегда будет связана с их именами и с Пермской школой».
Что касается семинара, то он существует и по сей день, проводят его ученики и последователи этих двух талантливых людей, 11 апреля 2025 года состоялось очередное заседание под номером 1597.
- То есть, это была серьезная научная школа, - продолжает П.Г. Фрик. - Школа фундаментальная, теоретическая. - Чего только ей не хватало, так это прикладной направленности, то есть, использования полученных научных знаний и достижений для практических целей.
АКАДЕМИК КАК ВОЗМУТИТЕЛЬ СПОКОЙСТВИЯ [1]
Спокойное и плавное (ламинарное) течение теоретической мысли было взбудоражено появлением в 1972 году в Перми академика Латвийской Академии наук Игоря Михайловича Кирко, единственного тогда академика в городе. С его появлением связывают возникновение магнитной гидродинамики в Перми.
В свое время, в конце 40-х годов, И.М. Кирко организовал с нуля и возглавил Институт физики АН Латвийской ССР, был одним из создателей и редактором журнала «Магнитная гидродинамика», авторитетнейшего в этой области науки издания в СССР. Однако после какой-то заграничной командировки по рапорту сопровождавшего делегацию «гидродинамика в штатском» попал в суровую опалу, лишился руководящих должностей и работал в качестве преподавателя в Латвийском университете и Рижском военном училище. В Перми в это время создавалось первое в городе академическое научное учреждение - Отдел физики полимеров Уральского научного центра АН СССР (впоследствии - ИМСС). По приглашению пермяков Игорь Михайлович возглавил созданную в рамках Отдела лабораторию физической гидродинамики.
Лабораторию предстояло создавать. Не было помещений, оборудования, простейших инструментов. Начал Игорь Михайлович с того, что организационно выделил в лаборатории несколько групп: прикладная, теоретическая, группа конвекции под руководством Валерия Дмитриевича Зимина, конструкторская группа. Отдельная группа располагалась в Березниках на территории титано-магниевого комбината и занималась проблемами, связанными с восстановлением титана. Руководить этим коллективом И.М. Кирко пригласил ученого из Донецка Эдуарда Адамовича Йодко.
- Когда Кирко приехал, - продолжает рассказ П.Г. Фрик, - он, что было совершенно нетипично для физиков университета, сразу настроился на контакты с предприятиями и на поиск каких-то прикладных задач. Он стал объезжать основные промышленные предприятия региона в поисках технических/технологических задач, требующих научного подхода к их решению.
Был и забавный, но характерный случай на гидродинамическом семинаре у Гершуни, рассказывает П.Г. Фрик. Кирко внимательно прослушал все выступления и привел в изумление углубленных в фундаментальность теоретиков вопросом: «Вот вы тут рассуждаете о тепловой конвекции, о том, как тепловая энергия превращается в механическую. А какой КПД? Какая часть вашей тепловой энергии переходит в механическую?» Гершуни от неожиданности едва не лишился дара речи: «Это что, коэффициент полезного действия? То, что в школе изучают? У нас, знаете ли, другие задачи...» - «Как это так? - не унимался Кирко. - Разве это не интересно? Вы задачу решили - хорошо. Но, как всякому физику, вам должно быть интересно, что можно полезного из этого получить...»
Если быть объективным, надо сказать, что прикладные задачи были отнюдь не чужды Григорию Зиновьевичу Гершуни. Одной из побочных научных задач, решённых Гершуни, стало нахождение оптимального угла (80°) при гравировке декоративного стекла, при котором оно не просвечивало бы, а отражало свет. При строительстве Ленинградского метро проектировщики столкнулись с проблемой: при создании колонны сквозь стекло просвечивала бетонная основа. Учёный вычислил угол огранки стекла, при котором бетонная основа перестаёт быть видной, и колонны кажутся стеклянными монолитам. Но это - к слову.
Рейды по предприятиям, организованные Игорем Михайловичем Кирко, продолжились. Он брал с собой молодых специалистов и внушал им, что без контактов с промышленностью и понимания насущных нужд предприятий, происходящих там технологических процессов они ничего в науке не добьются.
Одним из сопровождавших академика в поездках стал Станислав Юрьевич Хрипченко, недавний выпускник физфака университета по специальности «Гидродинамика», впоследствии - ведущий научный сотрудник ИМСС УрО РАН, профессор, доктор физико-математических наук.
- Из нашей учебной гидродинамической группы в 12 человек половина попала по распределению в лабораторию к Кирко, - рассказывает С.Ю. Хрипченко. - Меня взяли стажером-исследователем, это очень маленькая зарплата, еле-еле концы с концами сводили даже в те времена. Но мы тогда на деньги не смотрели, а хотели заниматься наукой.
ТЕХМИНИМУМ ДЛЯ ГУМАНИТАРИЕВ [1]
Возвратимся к опытам Фарадея на лондонском мосту Ватерлоо через Темзу. Опуская в воду реки медные пластины, он рассчитывал получить (и получил, но не смог измерить в силу малой электропроводности Темзы и недостаточной чувствительности своих приборов) электрический ток. Другими словами, он попытался заставить Темзу и магнитное поле Земли работать как генератор электрической энергии. Разумеется, эта идея в дальнейшем была воплощена в виде разнообразных МГД-генераторов, где в качестве электропроводных движущихся масс использовались расплавы металлов или ионизированный газ (плазма), а магнитное поле Земли замещалось мощными электромагнитами.
Но магнитная гидродинамика умеет не только генерировать электроэнергию. Здесь напрашивается полная аналогия с электрическими машинами, которые в большинстве своем обратимы: если вращать ротор такой машины механическим способом (скажем, двигателем внутреннего сгорания), то она работает как генератор и обеспечивает электричеством, например, дачный дом. Если подать на ее клеммы электрический ток, то она сможет вращать колеса электромобиля.
Такая же обратимость справедлива и для МГД-устройств. Простейший МГД-генератор представляет собой плоскую трубу, установленную между полюсами магнита. В две противоположные стенки трубы вмонтированы электроды. Через трубу пропускается электропроводная жидкость и на электродах возникает разность потенциалов. Но если заполнить трубу неподвижной электропроводящей жидкостью и пропустить поперек нее через те же электроды электрический ток, то его взаимодействие с магнитным полем приведет к возникновение силы, которая будет перемещать жидкость вдоль трубы в определенном направлении. Такое устройство нарекли кондукционным насосом.
Индукционные насосы отличаются от предыдущих тем, что ток к стенкам трубы не подводится, а используется тот, что индуцируется магнитным полем в электропроводящей жидкости. При этом, чтобы возникло движение, в определенной последовательности включаются обмотки электромагнитов, так чтобы в канале насоса образовалась бегущая волна магнитного поля, которая и увлекает за собой жидкий металл. Такие насосы получили название «насосы бегущего магнитного поля». Возможен и другой вариант, когда обмотки с полюсами электромагнитов располагаются вокруг цилиндрической емкости с металлом и включаются в такой последовательности, чтобы магнитное поле пронизывающее емкость с металлом вращалось. При этом металл так же начинает вращаться. Это вращение можно использовать для перекачивания металла или для его перемешивания в технологических целях.
Возможности бегущего магнитного поля продемонстрировали в 1966 году ученые-исследователи Донецкого государственного университета. На литейном дворе доменного цеха Енакиевского металлургического завода в Донбассе множество народа скопилось вдоль канавы, по которой из домны должен выпускаться чугун (И. Повх, А. Баринберг, В. Баринберг). Эта 30-метровая канава имела наклон - но не как всегда от домны к месту слива в ковш, а, наоборот, в сторону домны. Но жидкий чугун все же поднимался вверх по желобу! Под желобом были установлены индукторы - стальные сердечники с обмотками, по которым пропускался переменный электрический ток. Образовавшееся бегущее магнитное поле наводило в потоке жидкого металла электрический ток. Сила, возникшая в металле от взаимодействия поля индуктора с наведенным им током в металле, не только компенсировала силу тяжести, но и заставляла подниматься чугун вверх.
Эти эксперименты на Енакиевском металлургическом заводе, не преследовали каких-то конкретных производственных целей, но показали возможности магнитной гидродинамики в решении прикладных задач. В дальнейшем из этих экспериментов возникло направление в прикладной МГД, занимающееся исследованием процессов, происходящих в МГД-лотках для жидкого металла (так стали называть такие устройства).
Возможностей у прикладной магнитной гидродинамики оказалось множество. Иногда их даже сводят в таблицы и классифицируют по областям применения: плавление (при этом реализуется как обычное плавление в тиглях и ваннах, так и бестигельное плавление во взвешенном состоянии объема плавящегося металла), транспортировка жидких металлов, перемешивание металла в литейных процессах, сепарация - очистка металлов и сплавов от окислов и других не электропроводных примесей, измерение характеристик движения жидкого металла (скорость, расход и др.)
Но особенно востребованными МГД-технологии стали в связи с развитием атомной энергетики. В реакторах атомных станций на быстрых нейтронах в качестве теплоносителя используются расплавы металлов, в том числе щелочных, чья агрессивность даже при комнатных температурах хорошо известно нам из школьной химии. Температура теплоносителя достигает нескольких сотен градусов. Перекачивать расплавленный металл традиционными насосами сложно и под час опасно, они слишком быстро выходят из строя из-за контакта рабочих органов с агрессивной высокотемпературной средой. Тут, как говорится, сам Бог велел воспользоваться возможностями электромагнитного поля. Преимущество МГД насосов заключается в том, что у него нет движущихся в агрессивной среде деталей.
С ЧЕГО НАЧИНАЛОСЬ
- Каких-то конкретных задач Кирко перед нами не ставил, - говорит С.Ю. Хрипченко. - По существу мы сами находили себе задачи, исходя из проблем, которые он описывал.
Тут следует сделать небольшое хронологическое отступление. Как рассказывает С.Ю Хрипченко, свой первый МГД-насос он придумал еще в 8-м классе школы, когда по физике начали изучать электричество и магнетизм. Он подошел к учителю и спросил: почему бы не перекачивать проводящую жидкость с помощью взаимодействия электрического тока и магнитного поля? Возьмем стеклянную трубу, подведем к ней два электрода, создадим магнитное поле и будем перекачивать морскую воду. Учитель спросил, а как вы будете подводить электрический ток через стенки? - Возьмем металлическую трубу. - В этом случае весь ток пойдет по стенкам и опять ничего не получится.
Учителя подвела эрудиция. Он не знал, что принципиальную схему МГД-насоса еще в 1919-м году запатентовали Альберт Эйнштейн и Лео Сциллард, что к тому времени уже появилось множество МГД-устройств разных конструкций и назначения, в том числе и тех, что перекачивают жидкие металлы.
- Сейчас-то ясно, что часть тока пойдет и по морской воде, и по жидкому металлу И очень большая часть. Тогда я эту идею оставил как невозможную в реализации. А когда пришел к Игорю Михайловичу - с удивлением вспомнил. В совместных поездках с И.М. Кирко по предприятиям меня заинтересовала проблема транспортировки жидкого магния в технологическом процессе при помощи МГД-насосов. Надо было создать такое устройство, чтобы оно было простым и дешевым в изготовлении и в то же время очень надежным, работоспособным при высоких температурах в агрессивной атмосфере литейного цеха.
Первая научная задача, которую решал С.Ю. Хрипченко, это исследование течений в плоском канале с жидким металлом, вызванном силами взаимодействия электрического тока, текущего через металл со своим магнитным полем.
В существовавших тогда МГД-насосах, созданных различными исследователями, в качестве основного рабочего элемента насоса использовался плоский канал - он, в отличие от объемных, позволяет максимально сократить расстояние между полюсами ферромагнитных сердечников, а, значит, увеличить индукцию магнитного поля, а, следовательно, и силу, действующую на металл в канале.
- Гидродинамические процессы в таких устройствах в то время были еще мало исследованы, - рассказывает С.Ю. Хрипченко. - Подходили очень упрощенно. Есть электродинамические силы, они давят на жидкий металл, и он движется как твердое тело. Это не так. Это - жидкость, и она имеет свои законы, которые отличаются от твердотельных. Можно создать такие ситуации, когда твердая пластина будет двигаться в магнитном поле, а жидкость - нет. И наоборот. В то время я порылся в литературе, увидел, что в Риге в институте Физики группа под руководством профессора Э.В. Щербинина занимается исследованием явлений обусловленных взаимодействием токов с собственным магнитным полем, но рассматривают только объемные задачи. При неоднородном протекании электрического тока в объеме жидкого металла из-за его взаимодействия с собственным магнитным полем могут возникнуть так называемые электровихревые течения.
Но у меня было другое. У меня был плоский канал. И там процессы совершенно отличаются от объемных. В объеме, чтобы возникло электровихревое течение достаточно неоднородного растекания электрического тока. Для плоского канала, который помещен в зазор между ферромагнитными сердечниками, этого недостаточно. В плоских каналах, чтобы возникло вихревая сила, нужно создавать специфические условия. В частности, нужны края сердечников, чтобы эти края генерировали вихревые силы. Это, вроде, на поверхности лежит. Но я впервые это описал.
Впоследствии были сформулированы условия в возникновения насосного эффекта при протекании в них электрического тока. Был так же экспериментально и теоретически обнаружен неописанный ранее новый физический эффект, обусловленный протеканием по каналу переменного электрического тока. Этот эффект мог обеспечить перекачивание жидкости в канале, и был нами назван скинслойным механизмом.
И тут, как рассказывает С.Ю. Хрипченко, в этих исследованиях сильно помог ему Валерий Дмитриевич Зимин, в то время уже кандидат физмат наук (позднее и доктор), руководитель группы изучения конвекции лаборатории физической гидродинамики ИМСС. О Валерии Дмитриевиче Зимине можно сказать, что этот «богатый идеями ученый, энергичный, работоспособный и как-то был недооценен у нас. Он в начале 90-х по приглашению американской стороны уехал в командировку в Соединенные Штаты, там остался, со временем стал работать профессором в одном из университетов Америки и с тех пор на Родину больше не возвращался. Он и ушел из жизни в Америке.
Возвратимся, к описываемому.
- У меня не заладилось с уравнениями, описывающими течение жидкого металла в плоском канале, помещенном в щель ферромагнитного массива при протекании по металлу сильного электрического тока. Получалась такая вещь. В эксперименте электровихревое движение есть, а в уравнениях оно не получалось. Получалось, что там нет вихревого движения. И вот тогда мы с Зиминым засели, разбирались с этим вопросом, и разобрались. В результате, используя физические приближения, мы написали двумерные уравнения, описывающие явления в этом случае Те, мои первые уравнения, писались для ламинарного (спокойного) течения жидкости. Они объясняли физику явления, по ним можно было даже кое-что смотреть. Но тогда, и окончательно позже, когда я уже был кандидатом, я понял, что в плоских каналах реально создается турбулентное течение. И у нас получилась научная статья, такая основополагающая, о течении жидкого металла в условиях плоского канала между ферромагнитными сердечниками и при протекании по нему электрического тока. Мы отправили статью в журнал «Магнитная гидродинамика».
А позже из Харькова, продолжает С.Ю. Хрипченко, от Эдуарда Васильевича Щербинина - он с соавторами писал книжку «Электровихревые течения»(основная книжка по электровихрям) - поступило предложение написать в нее главу о вихревых течениях в плоских каналах. Я, конечно, написал свою часть. В авторы меня не включили, но в конце книжки написали, что такая-то глава написано мной. Для молодого кандидата наук по тем временам, это было счастье!
Научные интересы и продвижение Станислава Юрьевича Хрипченко в подробностях мы описывать не будем. Приходилось ему заниматься и оборонное тематикой («тогда Америка грозила космическими войнами, мы должны были реагировать и работали с институтом Астрофизики») В рамках государственной программы (в которой были задействованы помимо группы их ИМСС Институт Физики в Латвии, Институт металлургии в Киеве, ученые из Донецка и ,Институт ВАМИ в Петербурге) занимался исследованием неустойчивости границы двух сред «алюминий - электролит» на Таджикском алюминиевом заводе - неустойчивости, приводящей к авариям в цехе электролиза.
Любителям потешить воображение масштабами кратко опишем, что это такое. Электролизер - это ванна 12 на 3 метра, глубиной в 1 метр. В ней расплавленный алюминий и сверху тонкий слой электролита (расплавленный глинозем и фтористые соединения). Через ванну посредством угольных электродов пропускается постоянный ток в 250 тысяч ампер подводимый по медным шинам в сечении 25 на 10 см. Таких ванн в цехе 10 штук в одном ряду и 10 - в другом. Там действуют огромные магнитные силы. С ломом в руках по цеху не пройдешь - притянет к токопроводящей шине. И вот когда алюминий плавится и слой его увеличивается, а слой глинозема, соответственно, уменьшается до критической толщины, может возникнуть искажение границы раздела алюминий - электролит и произойти короткое замыкание, взрыв, авария. Как избежать этого - и было задачей исследования.
С течением времени к С.Ю. Хрипченко примкнули Вениамин Михайлович Долгих и Сергей Анатольевич Денисов (оба ныне кандидаты наук, работают в ИМСС). Эта группа вплотную занялись разработкой и созданием (своими руками) МГД-насосов различных типов и назначений для перекачки жидкого магния и других металлов. Насосы были внедрены в производство на Берениковском и Соликамском титано-магниевых комбинатах. На их счету множество патентов и свидетельств об изобретениях.
АКАДЕМИК - КАК ВОЗМУТИТЕЛЬ СПОКОЙСТВИЯ [2]
Многие считают, что деятельность Игоря Михайловича Кирко в Перми была как бурной, так и сумбурной.
С одной стороны, он организовал первую в Перми Всесоюзную конференцию по МГД, обозначив тем самым появление нового центра по исследованиям в области магнитной гидродинамики, организовывал регулярный ежемесячный семинар, на который съезжались ученые со всей страны. Магнитной гидродинамикой серьезно занимались на Украине- в Киеве и Донецке, в Риге, Таллине, Ленинграде и в Москве - это были очень крупные центры. Соискатели ученых степеней (как кандидатских, так и докторских) считали своим долгом доложить И.М. Кирко о своих научных результатах или диссертациях.
- Мы, молодые, ходили на этот семинар, - вспоминает С.Ю Хрипченко, - атмосфера там была очень демократичная, мы могли участвовать в дискуссиях, спорить и так далее. И этот семинар позволял нам быть в курсе всех событий в своей науке.
С другой стороны, Игорь Михайлович вносил в планомерную, размеренную и последовательную жизнь фундаментального научного сообщества элемент неопределенности, неожиданности, если не сказать - безалаберности.
Чем это обусловлено, сейчас уже никто не может сказать. Скорее всего, действовал комплекс причин. Создав в свое время институт, который впоследствии стал научным центром по МГД мирового уровня, вращаясь среди наших ведущих ученых - капитанов науки, он привык мыслить масштабно крупными категориями- отсюда стремление к решению неподъемных по трудности задач, которыми он в изобилии снабжал своих аспирантов и даже студентов. Понятна и возрастная усталость, лучше сказать, нежелание повторять уже пройденный в Латвии путь создания с нуля академической школы (он рассказывал молодым сотрудникам, что Латвийский институт, директором которого его назначили в 1949 году, размещался поначалу в двух списанных автобусах). Это и свойственная ему увлеченность, заставлявшая переключаться от одной нерешенной еще проблемы к другой - столь же сложной и малоперспективной по части конечного результата.
При этом он обладал большими организационными возможностями, обусловленными прошлым участием в грандиозных научных проектах, связанных с использованием атомной энергии. Сохранившиеся дружеские связи в высших научных и административно-научных кругах позволяли ему достигать того, что в провинциальных умах казалось немыслимым.
Здесь показателен такой эпизод, который остался в памяти свидетелей. В Свердловске выставку научных достижений Уральского научно центра АН СССР в 80-х годах прошлого века почтил своим вниманием Президент Академии наук СССР академик А.П. Александров, участник создания атомного оружия в СССР, один из основателей советской ядерной энергетики, разработчик компактных атомных реакторов для атомных ледоколов и подводных лодок - всего не перечислить. Внушительная свита во главе с Президентом размеренно передвигалась вдоль экспонатов почти без остановок. У стенда лаборатории физической гидродинамики Пермского Института механики сплошных сред скромно стоял ее начальник. И тут произошло нечто необычное. А.П. Александров остановился, по-братски обнялся с И.М. Кирко и добрых 15 минут расспрашивал Игоря Михайловича о его житье-бытье, о задачах, которыми от теперь занимается. Свита все это время ждала. А в ее составе, смеем утверждать, терпеливо переминался с ноги на ногу и первый секретарь Свердловского обкома КПСС, будущий Президент России Борис Ельцин.
Вернемся, однако в 70-е.
П.Г. Фрик:
- Молодые ребята оказались в очень сложных условиях, потому что Игорь Михайлович раздавал задачи, которые им были не под силу. Некоторые из таких задач решаются научными коллективами, и не решены до сих пор. Сотрудники его лаборатории, особенно молодые, варились в собственном соку, не получая от научного руководителя никакой помощи. Он попросту забывал о том, что у него есть аспиранты. Но при этом все отмечали его, как человека обаятельного, доброжелательного, много чего знающего, незлобивого. И если кто-то из аспирантов сумел продвинуться в науке самостоятельно и приходил к нему с результатами, он извинялся, чуть ли не каялся.
Одним словом, из первого набора аспирантов под руководством И.М. Кирко никто не защитился. Кто-то уходил из науки, кто-то находил себе другого научного руководителя.
Насколько непросто было ученикам Игоря Михайловича, настолько же сложно было и тем, у кого он сам был в подчинении. Он был человеком без тормозов, характеризует его П.Г. Фрик. Любые кабинеты ему были доступны, любые идеи казались ему реализуемыми. Работать «под ним» было трудно. А работать «над ним» - невозможно: все время происходило что-то непредсказуемое, предпринимались действия, ни с кем несогласованные.
То вдруг обнаруживалось, что куплены огромные дорогостоящие генераторы, которые затем ни разу не были использованы.
- Ужасная эпопея была с криогенной станцией (установка сжижения газов при низких температурах). Ее в Свердловске по каким-то причинам демонтировали. Игорь Михайлович ее приобрел. Четыре фуры с прицепами привезли ее в Закамск, выгрузили. Потом несколько лет под нее строили фундамент, но не достроили. Оборудование раз за разом уходило под снег. И в конечном итоге станцию разворовали.
А под эту станцию Игорь Михайлович переманил к себе молодого специалиста, инженера-криогенщика Вениамина Долгих. Затем выяснилось, что такую установку должны обслуживать 16 специалистов. Столько ставок даже Кирко выбить не смог. Идея заглохла. А выпускнику Харьковского политеха Долгих предложили «учиться гидродинамике» с нуля. Для чего его прикрепили к почти такому же молодому специалисту С.Ю. Хрипченко (Анка из «Чапаева»: «Учи меня пулемету, дьявол!» -авт.). Вскоре в эту группу вошел и Денисов, выпускник электротехнического факультета Пермского политеха, аспирант Игоря Михайловича, получивший у него, в числе других, задачу разработки электромагнитных подшипников для гигантского механического накопителя энергии. Грубо говоря, это многотонный, почти пятиметровый в диаметре толстый металлический диск, который раскручивается электромоторами до немыслимых скоростей в то время суток, когда дефицита электроэнергии не наблюдается. А затем, работая как генератор, он должен сглаживать пиковые нагрузки на энергетику едва ли не целого города.
На это накладывались и бытовые проблемы. Институт тогда своих помещений еще не имел. И Кирко по всему городу снимал углы. Группе Хрипченко поначалу отвели вестибюль в угольном институте. Они там плавили олово, мотали катушки для электромагнитов, гнули и варили трубы из нержавейки. Но затем И.М. Кирко перевел их в переоборудованный угольный бункер в Закамске. Потом они переехали на завод «Коммунар», отсюда - в химический корпус университета, где им выделили комнату. Из химкорпуса - в подвал Дома Грибушиных. И эти ребята все свои станки, стенды и железо (а железа там много - и все тяжелое) так и таскали по всему городу.
После скандала на ученом совете ИМСС, когда несколько ведущих сотрудников лаборатории заявили, что не могут работать с академиком, и подали заявления об уходе, Игорь Михайлович почувствовал, что и ему тесно в рамках института, и институту с ним не комфортно.
Захотелось большей самостоятельности и независимости. Игорь Михайлович решил перейти всей лабораторией в новый институт Машиноведения в Екатеринбурге, для чего организовал Пермский филиал. Часть сотрудников устала работать с Кирко, и эта часть осталась в ИМСС. Остальные перешли в ИМаш.
- Я перешел, - рассказывает С.Ю. Хрипченко, - потому как у меня была группа и мы с Кирко в то время занимались электролизерами. Кроме того, на мне был аспирант Кирко, и я не мог его бросить. Кстати, первоначально Дом Грибушина был полностью передан для Кирко. Но нуждался в ремонте. Когда ремонт начался, мы временно переместились в подвал. Там оборудовали несколько неплохих комнат. Потом началась разруха, - перестройка, когда зарплаты хватало только на буханку хлеба. Как мы выжили - это отдельная тема.
В рыночные реформы Игорь Михайлович вписался. В тренде новых веяний он организовал единственный в России научный кооператив, и стал заниматься разработкой и производством бытовых озонаторов. Филиал постепенно распадался.
Хрипченко, Долгих и Денисов, еще долгое время работали в подвале Дома Грибушиных, «в антисанитарных условиях», как деликатно выразились они. И в конце 90-х годов они предложили директору ИМСС принять их обратно.
ЗА ГРАНЬЮ ВЫЖИВАНИЯ
Не завидую тем, кто возьмется описывать жизнь науки в 90-х годах прошлого века. Потому и сам обозначу этот период вкратце. Это можно сделать всего «в двух словах». Наука жила не на грани, а за гранью выживания.
П.Г. Фрик:
- Когда мне в 92 году досталась лаборатория физической гидродинамики, в ней было два с половиной человека. Зимин уехал в командировку в Техас в 90-м году. Как потом стало понятно - навсегда. Многие ушли зарабатывать на жизнь на стороне. В лаборатории было людей - по пальцам сосчитать. Причем, тех, кто действительно хотел наукой заниматься - почти никого. Была Галина Владимировна Левина. Был аспирант Витя Захаров. Вот и вся лаборатория.
Время, конечно, было трудное. Но в чем-то и интересное. Свободное. Открылись границы. Не воспользоваться этим было бы неразумно. В 1992 году появилась возможность поработать полгода в Стокгольме. В шведском Центре параллельных вычислений Королевского технологического института П.Г. Фрик разрабатывал алгоритмы численного исследования турбулентных потоков с помощью иерархических моделей турбулентности. Построение специальных моделей для описания турбулентных потоков имело прямое отношение к вейвлет-анализу - молодому, тогда только зародившемуся направлению в науке. Не будем пояснять, что это такое, пусть оно останется для читателя туманным, загадочным и прекрасным видением.
(Нарушая хронологию, скажем, что в 1995 году по предложению Фрика в рамках традиционной для ИМСС Зимней школы по механике сплошных сред состоялся семинар по вейвлет-анализу с участием одного из основоположников этого направления А. Гроссманна. Петр Готлобович занялся тематикой, связанной с анализом магнитных полей в космосе, солнечной активности, изменений магнитного поля Земли, обработкой галактических данных. Постепенно сложилось сотрудничество с обсерваторией Парижа, Институтом физики Земли РАН, с Институтом радиоастрономии в Бонне, Астрофизическим центром Гарварда).
В 1993году П.Г. Фрик работал в Лаборатории динамической метеорологии в Париже. В те времена зарубежные исследовательские центры очень активно и охотно приглашали российских ученых, имея, возможно, тайный умысел. Во всяком случае, когда разразился в России политический кризис 1993 года, начались уговоры.
- Меня несколько месяцев французские коллеги «прессовали», - вспоминает Петр Готлобович. - Типа, зачем возвращаться? Страна разваливается, гражданская война на носу. Ты, с твоим французским, говорили они, здесь прекрасно устроишься. Все условия для работы будут созданы...
Что касается языков, П.Г. Фрик отлично владеет не только французским, но и немецким, и английским. А искал он за рубежом не место работы, а контакты с научным сообществом, которые дают неоценимую возможность обмениваться опытом. И не только ему, но и молодежи, которая уже начала заполнять вакантные места в лаборатории физической гидродинамики ИМСС.
- Понемногу я начал ребят набирать. В тот период Петр Валентинович Трусов предложил мне читать курс турбулентности студентам специальности Математическое моделирование Пермского политеха. Ребята-студенты были очень толковые, хорошо подготовленные, талантливые. И из каждого выпуска я стал брать по одному человеку в свою лабораторию. Первым был Денис Галягин, затем Родион Степанов, Сергей Ложкин, Тимофей Антонов. Илья Колесниченко, Руслан Халилов. Все они были хорошо теоретически подготовлены, владели численными методами. В это же время и группа Хрипченко вернулась в ИМСС.
АКАДЕМИК - КАК ВОЗМУТИТЕЛЬ СПОКОЙСТВИЯ [3[
Очередной мой вопрос П.Г. Фрику был такой: «Почему, несмотря на сумбурную деятельность и достаточно безалаберное руководство, многие вспоминают Кирко с теплотой?»
- Он все-таки был личностью незаурядной. А портреты таких людей невозможно одной краской нарисовать. Это была такая многогранная, но противоречивая натура. И хотя у многих людей отношения с ним не сложились, он и много и полезного сделал, и о себе хорошую память оставил.
Тут лучше всего воспроизвести часть статьи за авторством П.Г. Фрика и С.Ю. Хрипченко в «Вестнике Пермского федерального исследовательского центра» №1, 2024г.:
«Практически в первые годы работы в Перми он (И.М. Кироко - авт.) организовал ежемесячный Пермский семинар по Магнитной гидродинамике, на котором регулярно делали доклады известные ученые и еще неопытные исследователи из основных центров Советского союза, где занимались фундаментальными и прикладными вопросами магнитной гидродинамики. Авторитет Игоря Михайловича среди ученых, занимающихся МГД, был очень высок, поэтому с выступлениями на наш семинар приезжали исследователи со всего Союза. <...>
Тематика сообщений на семинаре была очень разнообразной: на нем, например, выступали с докладами по проблеме винтового МГД-динамо (А. Гайлитис), по мелкомасштабному турбулентному динамо (А.А. Рузмайкин), по вопросам литья металла в электромагнитный кристаллизатор (З.Н. Гецелев) и по проблеме создания МГД-генератора (Е.И. Янтовский). В начале восьмидесятых годов мы познакомились с проблемами реализации идеи атомного ракетного двигателя, работы по созданию которого велись уже в то время. По приглашению Игоря Михайловича в Пермь приезжал академик Леонид Иванович Седов, который выступил на семинаре с докладом по ключевым проблемам механики, а его заместитель (как директора института механики МГУ) С.С. Григорян сделал доклад о модели Тунгусского метеорита. В свой приезд они посетили нашу лабораторию, где мы имели возможность показать свои эксперименты и рассказать о них. Рассматривая одну из экспериментальных установок, в которой модель для термостатирования была помещена в обычную большую алюминиевую кастрюлю с машинным маслом, Л.И. Седов, обращаясь к Григоряну, пошутил: «Учитесь, как при помощи обычных вещей делать хороший эксперимент, подобно тому, как Фарадей употреблял сургуч и веревку».
И.М. Кирко имел широчайший круг контактов в научных кругах страны и охотно делился своими связями, помогая устанавливать научные контакты молодым сотрудникам. Он сделал нас активными участниками знаменитых Рижских совещаний по магнитной гидродинамике, он способствовал контактам пермской научной молодежи с коллективом Рижского института физики, который был безусловным лидером в области экспериментальной магнитной гидродинамики, и нам было чему поучиться у опытных коллег. Благодаря Игорю Михайловичу появился контакт с группой академика Я.Б. Зельдовича, занимавшейся проблемой космических магнитных полей. Этот контакт со временем перерос в многолетнее плодотворное сотрудничество».
- Одно можно сказать точно, - продолжает беседу П.Г..Фрик. - Если бы Кирко не приехал в Пермь, не было бы здесь магнитной гидродинамики. Если бы он не нашел преданного ученика в лице Станислава Юрьевича Хрипченко, если бы мы не воссоединились в 90-е годы с его группой, не было бы у нас и прикладной магнитной гидродинамики. Все эти станки, стенды, галлиевое, магнитное хозяйство они привезли сюда из Дома Грибушина и из Закамска, где хранилось все самое тяжелое и массивное. С нули мы бы это в то время создать не смогли. И в экспериментальном плане самый большой авторитет был тогда у Станислава Юрьевича Хрипченко. На него опирались, когда стали искать задачу, которая помогла бы нам выйти из безнадежного в материальном отношении положения.
Задачу эту можно было бы кратко сформулировать так: «Экспериментальное воспроизведение магнитного поля Земли в лабораторных условиях». Был получен грант из Фонда МНТЦ (Международного научно-технического центра) в размере 1 миллиона долларов. Бешеная сумма в те времена.
Подробно можно прочитать об этом эксперименте, если пройти по ссылке:
http://permnew.ru/news?post_id=24863
В интернете не принято давать какие-либо предупреждения, но старомодное благородство заставляет меня этим пренебречь: переход и последующее чтение может занять не меньше 40-50 минут. Поэтому ссылку лучше где-нибудь сохранить и перейти по ней на досуге.
Ну и подводя промежуточный итог. Повторим еще раз с уточнениями. Если бы не Пермская гидродинамическая школа, созданная Г.З. Гершуни, Е.М. Жуховицким и их предшественниками, Кирко не приехал бы в Пермь и не начала развиваться такая область этой науки, как магнитная гидродинамика. Если бы не преданный ученик Кирко в лице С.Ю. Хрипченко, экспериментальное хозяйство на жидких металлах в 90-е годы просто не выжило бы. А воссоединение этой группы с лабораторией физической гидродинамики ИМСС позволило осуществлять в институте полный спектр исследований -от эксперимента до теоретических фундаментальных исследований.
Продолжение следует:
ПЕРМСКАЯ МАГНИТНАЯ ГИДРОДИНАМИКА [2]— фрагменты ее истории
ПЕРМСКАЯ МАГНИТНАЯ ГИДРОДИНАМИКА [3]— фрагменты ее истории
#ИМСС #Пермь #
Александр Куличкин
Читать на сайте — https://permnew.ru/news?post_id=26766