Способ программирования открытий. ФТИ имени Иоффе отмечает 100-летие
Сто - если считать с тех пор, когда по предложению двух профессоров Политеха (он как раз через дорогу) Абрама Иоффе и Михаила Немёнова был создан Государственный рентгенологический и радиологический институт, ГРРИ, а в нем - физико-технический отдел. Самостоятельным институтом он стал в 1921 году.
На переднем плане - тот самый сферический токамак «Глобус М-2». А народ сгруппировался возле первого «Глобуса». ФОТО Дмитрия СОКОЛОВА
Скажешь Ioffe Institute...
В нынешний год ученые разных институтов то и дело обмениваются пламенными приветами: 100 лет исполнилось, напомним, и Российскому научному центру радиологии и хирургических технологий им. академика А. М. Гранова в Песочном. Этот НИИ тоже родом из ГРРИ. В свою очередь из ленинградского Физтеха (или при его участии) проросло около 20 учреждений в разных городах Советского Союза. На сайте, например, украинского «сына», Харьковского научно-технического института, сейчас значатся и «Мiжнародна науково-технiчна конференцiя», и «Международная конференция», и International Conference.
Немецкий физик барон Манфред фон Арденне сказал в начале 1970-х: «Я знаю только один способ программирования открытий. Способ советского физика Иоффе. Сформировать такую школу, создать такой климат, в котором вероятность открытий резко возрастает». К тому времени физика Иоффе не было в живых больше десяти лет, но и ровно столько же созданный им институт носил его имя.
У московского Физтеха нобелиатов десять; у ленинградско-петербургского - пять (некоторые - «общие» со столичным), больше нет ни у какого другого НИИ в нашем городе.
- На любой крупной международной физико-технической конференции скажешь Ioffe Institute - сразу чувствуется отношение, - говорит профессор Сергей Иванов, временно исполняющий обязанности директора ФТИ им. А. Ф. Иоффе.
- Физтех называют колыбелью отечественной физики, - констатирует академик Андрей Забродский, он возглавлял институт до прошлого года, сейчас - председатель оргкомитета празднования столетия ФТИ. Празднование включило в себя и рабочие мероприятия, в том числе международную конференцию с выступлением нобелевского лауреата Хироси Амано. Такая традиция: выдающиеся физики, выбранные годом ранее в почетные члены Физтеха Иоффе (один зарубежный, один российский; из российских был выбран академик Кев Салихов), произносят речь.
Идя по Политехнической мимо Физтеха, можно бы каждый раз говорить «спасибо». Кому не по себе благодарить за создание атомной бомбы (в этом ленинградский ФТИ - ключевой деятель), тот может благодарить за защиту от других бомб: разработанная здесь система радиолокации прикрывала во время войны Москву и Ленинград. Как говорит академик Забродский, «доля» смертей ленинградцев от бомбежек - от 6 до 8 тысяч; голод забрал больше миллиона человек. Физтех вывел запертый магнитными минами в акватории Финского залива флот: размагнитил корабли. В Физтехе был создан антибиотик «препарат П», превзошедший пенициллин.
Может, мы не были бы первыми в космосе, если бы (в числе прочего) не «обмазка Дунаева»: физтеховец Юрий Дунаев и его коллеги нашли оптимальную форму головы ракеты (это сейчас она кажется очевидной) и покрытие, которое справлялось с перегревом. Этой обмазкой был покрыт и «шарик» - аппарат, в котором спустился Гагарин.
Мегасайенс
Старейшая на сегодня физтеховская установка впервые упомянута в газете «Правда» 22 июня 1941 года. Заметка пошла в печать еще в мирный день 21 июня, когда было введено в строй здание циклотронной лаборатории. Заработал циклотрон только после войны. Сейчас бы его охарактеризовали как «проект класса мегасайенс», то есть как минимум национального значения.
Новейшая установка - это вообще единственная термоядерная, созданная в стране за последние 35 лет. Сферический токамак «Глобус М-2», на котором изучают поведение плазмы. Это один из шагов человечества к управляемому термоядерному синтезу - как говорят, практически безграничному и безопасному источнику энергии.
Сейчас человечество строит во Франции международный экспериментальный термоядерный реактор ИТЭР (Физтех участвует), а попутно ищет возможность повысить эффективность будущих термоядерных реакторов. Сферический токамак - одна из таких возможностей. Сферических токамаков в мире с десяток, но самых современных, как говорит Николай Сахаров, старший научный сотрудник лаборатории физики высокотемпературной плазмы, три: физтеховский, в США и Великобритании.
Наша установка располагается в здоровенном ангаре, навевает трепет не размерами, а обилием проводов, в которых, правда, все-таки угадывается собственно «Глобус», сферическая форма. В токамаке плазма удерживается от соприкосновения со стенками реактора (никакие стены не выдержат температуру в миллионы градусов) магнитным полем. Но в «обычном» токамаке удерживаемая плазма имеет форму тора (по-нашему - бублика). В сферическом - вытягивается вертикально, и, как говорят ученые, это возможность получить термоядерный синтез гораздо меньшими энергетическими затратами.
«Глобус М-2» - усовершенствованная модель первого «Глобуса». Первый был запущен 20 лет назад, второй - в минувшем апреле, в год столетия Физтеха. Магнитное поле в нем будет вдвое сильнее и температура плазмы - выше.
В планах уже «Глобус-3».
Солнце чувашское
- Россия вступила в клуб солнечных держав совсем недавно, - говорит Евгений Теруков, зав. лабораторией физико-химических свойств полупроводников. - В 2013 году была построена первая станция на Алтае. Пять мегаватт.
Сейчас в России солнечные станции, по словам ученого, производят 300 мегаватт электроэнергии. В планах до 2024 года выйти на полтора гигаватта. В мире солнце дает уже 450 гигаватт электроэнергии - это, отмечает Теруков, вдвое больше, чем вырабатывают все атомные электростанции.
- Двадцать миллионов наших сограждан живут за Уралом, из них половина не имеют доступа к магистральным электросетям, и солнце и ветер - это то, что грех не использовать, - отмечает Андрей Забродский.
Покрытые солнечными панелями крыши - обычная картина для многих стран, а первым идею предложил Иоффе в конце 1930-х, притом что КПД первого фотоэлемента, созданного в Физтехе, был смешным - 1%. Сейчас КПД 23 - 25%.
Здесь ведут два направления солнечной энергетики. Одно - наше настоящее: совершенствование привычных кремниевых солнечных панелей. Основной их производитель - завод «Хевел» (по-чувашски «солнце») в Новочебоксарске. Это была, как говорят в Физтехе, «удачная попытка взаимодействия науки и бизнеса», в завод вложились «Роснано» и «Ренова». Но пока производство строили, Китай наводнил мир дешевыми солнечными панелями, и вот уже главная задача производителей кремниевых батарей - увеличивать их КПД и снижать себестоимость.
Второе «солнечное» направление - наше будущее: в 1969 году Физтех создал первые в мире гетероструктурные элементы (то есть состоящие из различных полупроводников), уже тогда в полтора раза эффективнее кремниевых. Сейчас у элементов на основе соединений А3В5 (третьей и пятой групп периодической системы) КПД вдвое больше, чем у кремниевых. Значит, можно уменьшить и площадь, и вес батарей.
Но технология дорогая, пока ее основное применение - космос, хотя и тут «очень дорогая технология» изрядно экономит: благодаря радиационной стойкости такие батареи могут работать 15 лет - значит, приходится реже заменять спутники, отмечает Вячеслав Андреев, руководитель лаборатории фотоэлектрических преобразований.
Вообще в «полупроводниковой» теме, которая принесла институту Нобелевскую премию, заняты две трети из тысячного отряда физтеховских ученых. И нынешний руководитель института Сергей Иванов возглавляет одну из лабораторий, занимающихся полупроводниками, - лабораторию квантоворазмерных гетероструктур. Это название - «цветочки» по сравнению с названиями тамошних установок: например, «молекулярно-пучковой эпитаксии». И когда в перечислении достижений понимаешь по большей части союзы и предлоги и узнаешь, что «разработана технология создания превосходящих мировые аналоги ФД и ЛФД на Si», хочется просто встать, зааплодировать и пожелать того, чего и сами физтеховцы себе желают. Скорейшего внедрения.
Материал опубликован в газете «Санкт-Петербургские ведомости» № 213 (6322) от 15.11.2018 под заголовком «Способ программирования открытий».
Комментарии