полная версия

Алексей Мельников
Беседы о науке

Физики Игорь Бондаренко и Виктор Пупко

Октябрь 1970-го. Газета «Правда». Маленький квадратик с сухим сообщением ТАСС: «3 октября 1970 года в Советском Союзе произведен очередной запуск искусственного спутника Земли «Космос-367». На его борту установлена научная аппаратура, предназначенная для продолжения исследований космического пространства. Спутник оснащен передатчиком. Радиотелеметрическая система шлет сигналы в координационно-вычислительный центр». И всё-то у «Космоса-367» хорошо, всё-то штатно.

Так мир должен был узнать о выводе советскими учеными ядерных энергетических установок в космос. Но он об этом не узнал, хотя и был соответствующим образом оповещен ТАСС. Не узнал он и о том, какая начинка была в советском спутнике. Не понял, что никакого штатного режима в «Космосе-367» не было. Что на орбиту 1030/932 км аппарат был выведен аварийно после единственного полуторачасового витка на штатной орбите 266/241 км. И что причиной экстренного поднятия орбиты стал перегрев жидкометаллического теплоносителя в бортовой ядерной установке. А случился этот перегрев из-за косорукости сборщика, «скрутившего голову» контрольной термопаре на реакторе (к слову, он в этом так и не сознался).

Так трагикомично начиналось воплощение заветной мечты человечества – полетов за пределы Солнечной системы. Возможно, лет через сто-двести люди с благодарностью вспомнят про этот «блин комом», но в те годы первое «прощупывание» дальнего космоса казалось фантастической идеей. Именно поэтому так переживал за свое ядерно-космическое детище один из его отцов-основателей – профессор Обнинского Физико-энергетического института (ФЭИ) Виктор Пупко. Именно ради этого за шесть лет до первого старта, в мае 1964 года, занимался изнурительной научной работой над реакторами на быстрых нейтронах и расчетами космических полетов на ядерных ракетах еще один фанатик космоса – профессор ФЭИ Игорь Бондаренко.

…Игорь Ильич с юности поклонялся Циолковскому. Завороженно слушал рассказы о встречах с калужским гением-самоучкой своего университетского наставника академика Дмитрия Блохинцева. Итог: молодой ученый променял аспирантуру у будущего нобелевского лауреата академика Николая Семёнова на работу в обнинском ФЭИ. Плодом же сотрудничества Блохинцева, тогдашнего директора института, и Бондаренко в начале 1950-х стало развитие совершенно нового в ядерной физике направления – реакторов на быстрых нейтронах. Их главным отличием от «тепловых» была несравнимо большая мощность, а значит, более серьезная перспектива для вывода космических аппаратов к звездам. В связи с этим долгое время бытовала легенда, будто именно Бондаренко предложил Королёву создать искусственный спутник Земли …

В те годы Бондаренко «заразил» космосом еще одного талантливого фэишника – Виктора Пупко, с которым они однажды, как вспоминал Виктор Яковлевич, решили засесть за расчеты реактора для ядерного ракетного двигателя (ЯРД) просто так. На спор. Вышло, что до первой космической скорости 8 км/с можно разогнать ракету весом около 100 тонн, сообщив ей при этом тягу порядка 200 тонн. Вновь вспомнили Циолковского – рабочим телом (т. е. веществом, выбрасываемым из сопла ракеты и одновременно теплоносителем) избрали предсказанный им водород. Это давало максимальный импульс.

Расчеты дошли до министерства. В Обнинск тут же прибыли Королёв, Мишин и Глушко. Работа кипела. Авторов проекта уже иначе как «марсианами» не называли. К ним подключились колоссальные инженерные силы страны. И уже в 1968 году невероятная идея материализовалась в реакторе с тягой 3,6 тонны. Испытания проводили в Семипалатинске, но ядерный ракетный двигатель так в космос и не полетел. «Роды» оказались преждевременными. Раньше срока лет на сто…

«Как бы предчувствуя, что его жизнь будет очень короткой, – писал о друге Виктор Пупко, – Игорь очень торопился жить и творить ради воплощения своей заветной мечты». И потому параллельно с работами по ЯРД «обнинские космонавты» «заболели» еще одной идеей – попытками подзапрячь космический реактор на выработку электроэнергии для межпланетных полетов. Итак, по инициативе Бондаренко и Пупко в Обнинске началась эпопея с созданием ядерных энергетических установок (ЯЭУ). Сначала пошли по традиционному пути: от реактора получали тепло, которое потом переводили в электричество. Потом нашли дорожки «попрямей» – полупроводниковые термопары и термоэмиссионный вариант.

В первом случае один полупроводниковый спай помещается в холод, а другой – в тепло. Тогда-то между ними и пробегает электрический ток. С холодом в космосе всё в порядке – он повсюду. Для тепла же годился металлический теплоноситель, что омывал портативный ядерный реактор. Так начались работы по созданию ЯЭУ системы «Бук», те самые, в которые так безалаберно вмешался известный нам уже «инкогнито с отверткой» и заставил ТАСС изображать официальный оптимизм по поводу якобы успешно выведенного на орбиту «Космоса-367».

Последовало еще 34 пуска. Более удачных. Хотя один спутник все-таки упал в 1977 году в Канадскую тундру и вызвал не только жгучий интерес американцев к найденным возле Большого Невольничьего озера кускам полупроводников и бериллиевым остаткам, но и необычайно смелые комментарии произошедшего в советской прессе. Газеты вынуждены были объявить, что на борту «Космоса-954» действительно «имелась небольшая ядерная невзрывоопасная установка, предназначенная для энергопитания бортовой аппаратуры» и что «конструкция энергетической установки предусматривала ее полное разрушение и сгорание при входе в плотные слои атмосферы».

В общем, светлые полосы в исследованиях чередовались с темными. Дело Игоря Бондаренко и его последнее страстное увлечение – работы по термоэмиссии – теперь продолжал Виктор Пупко. Это был еще один вариант прямой трансформации ядерной энергии в электрическую. По сути, тот же принцип, что и в полупроводниковом преобразователе, но вместо холодного и горячего спая были использованы горячий карбидурановый катод и холодный стальной анод, а между ними находились легко ионизирующиеся пары цезия. Эффект – электрическая разность потенциалов, т. е. натуральная космическая электростанция. В 1970 году в 224-м корпусе ФЭИ была запущена первая наземная атомная термоэмиссионная установка, получившая наименование «Топаз». А 17 лет спустя этот самый «Топаз» взлетел в космос на одноименном спутнике с порядковым номером 1818.

Пришло время наград, государственных премий, международного признания «обнинского космоса». В 1995-м Виктор Пупко и Георгий Грязнов (НПО «Красная звезда») первыми из иностранцев удостоились американской премии Шрайбера – Спенса (Лос-Аламосская лаборатория, США) «за выдающиеся достижения в использовании ядерной энергии при космических исследованиях». «Премия для нас стала совершенно неожиданной, – вспоминал один из «космических соратников» обнинских ядерщиков Грязнов, – но потом мы поняли, в чем дело: американцы искренне удивились тому, что в Советском Союзе летает реактор-преобразователь мощностью 7 кВт. Американцы же дальше 0,5 кВт так и не поднялись…»

Сегодня в обнинском ФЭИ имена Игоря Бондаренко и Виктора Пупко почитаются свято. Главная площадь города, от которой берет свое начало «Государственный научный центр Российской Федерации – «Физико-энергетический институт», носит фамилию Игоря Ильича (для большинства коренных фэишников он, впрочем, так и остался Игорем).

«Слишком много вокруг этих людей – Игоря Бондаренко и Виктора Пупко – было закручено идей, – говорит бывший директор ГНЦ «ФЭИ», один из их учеников профессор Анатолий Зродников. – Но дело, которым они занимались, опережало время. Это сегодня очевидно, что ключ к мировому могуществу – познание космоса. И потому американцы создают свою ПРО – космос плюс информация. Но основоположниками этого были наши специалисты – Пупко и Бондаренко».

В последние годы жизни профессор Пупко был одержим абсолютно фантастической, даже бредовой, как считали многие его соратники, идеей – фотонными двигателями. Дело в том, что у космических ядерных энергетических установок, начатых Бондаренко, обнаружилась перспектива – возможность использовать в качестве ракетного толкача испускаемые двигателями тепловые фотоны. Получался максимальный импульс рабочего тела – ведь фотоны отталкиваются от летательного аппарата со скоростью света. Что может быть заманчивей? Поэтому эта идея и завладела «обнинскими космистами». Пусть не ко времени. Но кто-то должен был начать …

Математик и экономист Леонид Канторович

Среди созвездия отечественной науки, даже его самого ослепительного ядра – узкой когорты наших нобелиантов – Леонид Канторович всегда смотрелся чуть-чуть особняком, чуть-чуть приглушённо, виделся почти в тени то ли внешних обстоятельств, то ли внутренней сдержанности, но как бы то ни было неизменно производил впечатление какой-то недовостребованности, недораскрытости, недорасказанности…

Все знают о Нобелевской премии Андрея Сахарова, что оглушительно обрушилась на опального советского физика в 1975 году. Но не все отдают себе отчёт в том, что именно в этот год Нобелевскую премию получил ещё один советский учёный – Леонид Канторович. Кстати, одно время коллега Сахарова по атомному проекту. Оба нобелианта получили премии не совсем по профилю: создатель водородной бомбы физик Сахаров – за мир, теоретик функционального анализа и разработчик теории линейного программирования математик Канторович – по экономике.

Роднило обоих лауреатов одно – скептическое, если не сказать враждебное, отношение к своим регалиям родной державы. Сахаров на нобелевском фоне был окончательно проклят. Канторович формально забыт. Причём запятован настолько крепко, что доходило до курьёза, когда знаменитый советский писатель, главред «Нового мира» Сергей Залыгин в своей документальной повести «Моя демократия», рассказывая о новосибирских встречах с Леонидом Канторовичем, горько посетовал, что такой талантливый советский учёный вынужден был эмигрировать в США, откуда, как утверждал С.Залыгин, и пришла к нам новая теория линейного программирования, сделавшая переворот в экономике.

Если такой авторитетный (кстати, с научными степенями) писатель не знал толком о достижениях Канторовича, как, впрочем, и о его судьбе, сделав в одном абзаце документального текста три глобальные ошибки, то, что говорить о «простых смертных», для которых имя Леонида Канторовича, даже с учётом его Нобелевских регалий, мало могло о чём говорить. Нет, академик Канторович, не высылался в Америку, как, например, Солженицын. В психушку, да, попадал, это было – когда уж слишком отчаянно боролся с заскорузлой советской номенклатурой за внедрение новых математических методов в экономику страны. И методы эти (того же линейное программирование) у американцев не списывал, а разработал сам, что добросовестные американские учёные никогда, в общем-то, и не оспаривали, неизменно отдавая пальму первенства в этом разделе экономике выдающемуся советскому математику.

Просто книгу самую главную свою «Экономический расчёт наилучшего использования ресурсов» Леонид Канторович не мог опубликовать около двух десятков лет. Начал писать её ещё до войны, потом продолжая в блокадном Ленинграде, имея на руках умирающую от голода мать, трёх малых детей, одного из которых – 9-месячного Виталия – он не убережёт от лютой стужи во время эвакуации по Ладожскому озеру. Возобновит писать в эвакуации в Ярославле. Потом – в Москве, продолжая заниматься своей любимой математикой, которой был поглощён всю свою жизнь: начиная с малышёвого возраста, когда развлекал публику в ленинградских магазинах точными денежными подсчётами, за что был награждаем растроганными покупателями то пряниками, то конфетами; потом, будучи школьником, когда его старший брат Николай, для пущей уверенности в себе брал маленького Лёню с собой на институтские экзамены под видом необходимости присмотра за мальцом, а на самом деле – в качестве «ходячей шпаргалки».

Страсть к математике приведёт 14-летнего Лёню на физико-математический факультет Ленинградского университета. К 22 годам у него уже – профессорская мантия, а к 23-ём – звание доктора наук. В мощной ленинградской математической школе, фундамент которой заложил ещё великий Чебышёв, имя Леонида Канторовича будет цениться очень высоко, и авторитет его станет непререкаем.

Но не только математика будет с некоторых пор увлекать молодого гения сложных расчётов. В 30-х и 40-х годах ему не раз придётся применять свою математику в чисто прикладных задачах, одна из которых потом окажется типичной не только для конкретных предприятий, но и для экономики в целом. А именно: поиск максимально эффективного использования ресурсов при большом количестве внешних ограничений. Первой из таких задачек оказалась проблема организации загрузки станков одного довоенного фанерного производства. Решение нашлось в рамках только что разработанного Канторовичем метода линейного программирования. Новая математика подсказывала схему повышения эффективности работы всех цехов.

Впрочем, эффективность эта не всегда была так уж всеми желаема. Скажем, успешное применение метода Канторовича на одном из вагоностроительных производств обернулось настоящим скандалом. Оптимизация использования стального листа для раскроя привела к невозможности принятия заводом повышенных обязательств по уменьшению материалозатрат, ибо уменьшать их было некуда – математика Канторовича обеспечила надёжный минимум их использования. Следом были провалены и планы по сдаче предприятием металлолома – поскольку отходов металла тоже больше не было. А это не по-социалистически…

И, тем не менее, метод линейного программирования Канторовича пробил себе дорогу в экономике. Правда, сначала, действительно – американской, где был переоткрыт, поскольку за океаном плохо были осведомлены о давних успешных теоретических изысканиях на эту тем советского учёного. Но справедливость в итоге восторжествовала и приоритет Канторовича никто уже больше не оспаривал. Хотя сущность теории в самой советской стране устраивала далеко не всех и критиковалась на все лады совпартоменклатурой. Якобы, как немарксовская. Хотя, где, как не в плановом советском хозяйстве, где всё или практически всё, удобно запрограммировать из одного узла, может наиболее успешно быть применена точная математика отыскания одного оптимального решения при тысячах побочных внешних факторов.

И в своей главной книге «Экономический расчёт наилучшего использования ресурсов», и в последовавшей много лет спустя Нобелевской лекции Леонид Канторович возвращается к одной существенной мысли: «Несомненно одно – в условиях социалистического общества, где всё хозяйство строится на научных, плановых основах, область применения математических методов (в частности экстремального принципа) неизмеримо шире: здесь в отличие от капитализма имеется принципиальная возможность применения математических методов в народохозяйственном планировании».

Однако, как показала жизнь, реальный, если не сказать «уличный» или, ещё проще «доморощенный» социализм не всегда оказывался дружным с объективной наукой и математикой в том числе, что не единожды давали понять Канторовичу. Он с этим не соглашался. Как, впрочем, не разделялось это мнение и наукой мировой, оценившей Нобелевской наградой труды учёного именно в приложении к экономике социализма. Что косвенно подтверждало принципиальную жизнеспособность этого способа хозяйствования. При условии, конечно, что им, этим способом, должны были бы заниматься гиганты масштаба Канторовича, а не пигмеи уровня его партийных критиканов…

Академик Канторович не разделил судьбу своего соседа по нобелевскому списку 1975-го года – академика Сахарова. Он не стал шумным диссидентом, не окружил себя ореолом мученика за веру, узника совести, трибуна и борца. Видимо, не считал эту линию судьбы оптимальной в условиях многочисленных внешних ограничений, связанных с осуществлением научной деятельности в условиях тоталитарной системы. Но и не делал всего того, что в последствии могло бы иссушить душу муками раскаяния. Скажем, сумел тактично вовремя уклониться от продолжения работы над атомной бомбой. Что с одной стороны, конечно, не позволило ему с его-то дарованием занять место в известном ареопаге трижды Героев, главных архитекторов ядерного смерча – Курчатов, Зельдович, Славский, Сахаров, с другой – сохранило имя Канторовича в числе тех, кто делал великую науку, не преступая этическую черту. Как отметил один из его соратников, профессор С.Кутателадзе, «Канторович дал нам образец наилучшего использования ресурсов личности в условиях внешних и внутренних ограничений»

Академик Аркадий Мигдал

Если бы кто спросил, какие образы встают передо мной, когда я слышу слова «академик Аркадий Мигдал», то первый из них это… Бетховен. С его могучим и дерзким талантом. С грандиозной палитрой дарований. С вулканической энергией. Фанфарным ритмом. С его 5-ой, точно вырвавшейся из сингулярной колыбели, великой симфонией. Той, что озвучила, по сути, всё вокруг. И – навсегда. Вплоть до мгновения рождения Вселенной. Найдя гармонию во всём – в том даже, что ещё не зарождалось…

Неуемный «бетховенский» образ

Мигдала всякий раз приходит на ум, когда вспоминаешь этого выдающегося ученого и уникального человека – бурного и необъятного, конкретного и точного, мужественного и сдержанного, разностороннего настолько, что редко кто из новичков мог сходу угадать, кто перед ним: лесоруб? Седовласый рокер? Поэт? Ковбой из американских прерий?.. Ни то, ни другое, ни третье, а все вместе взятое плюс масса иных невероятно противоречивых ипостасей.

Да, великий физик, да, выдающийся теоретик… Но меньше всего на свете похож на этакого педантичного, прилизанного «ботаника» вроде изрядно занудного Знайки из бессмертной книжки Николая Носова. Всё в точности наоборот: густая седая грива волос, любимое из одежды – горнолыжный костюм, альпинистские башмаки, водолазная маска и мотоциклетный шлем. Хотя «академический» дресс-код с костюмом и галстуком, когда надо, выдерживал.  Живой и остроумнейший собеседник. Любитель розыгрышей и хохм. Участник не только научной, но и театральной, плюс литературной, плюс скульптурной, плюс спортивной, плюс бог знает ещё какой богемы.

Предпочитал быть первым, но никогда – начальником. Жил в несвободной стране, но был всегда свободен. Брутально мужественен, но – не воинственен. Когда Курчатов после войны позвал его в атомный проект, Мигдал согласился, но при одном условии – атомную бомбу делать не будет. Хорошо, сказал Курчатов, будешь рассчитывать реакторы. На том и порешили – Мигдал был пацифист.

Впрочем, политику старался обходить – помнил смертельное ее дыхание в те страшные 30-ые годы. Когда сам за «непролетарское», как утверждали его близкие друзья, происхождение был на некоторое время выставлен из Ленинградского университета. Как несколькими годами позже был схвачен наставник Мигдала по аспирантуре профессор М.Бронштейн – выдающийся отечественный физик-теоретик. Как был вскоре расстрелян. Как отечественная наука потеряла в его лице, может быть, второго Эйнштейна. Во всяком случае – в существующей в ту пору ленинградской триаде Ландау-Гамов-Бронштейн последний слыл самым даровитым.

С тех пор свободолюбивый Мигдал старался избегать любых касаний политики. В своем отделе в Курчатовском НИИ вообще категорически запретил беседы вне рамок науки. Только – по существу. Дома, как вспоминал его сын Александр, да, пар выпускали. Но, опять-таки, от настоящего диссидентства все это было очень далеко. Скорее всего – просто не по нутру Мигдалу. Впрочем, когда пришло время спасать от голодной смерти ссыльного Сахарова, тут Мигдал без всякой оглядки ринулся отстаивать выдающегося коллегу.

Главная загадка яркой, насыщенной и бурной жизни Аркадия Мигдала – как у него все-таки хватало времени ещё и на серьезную науку?  На физику ядра? На физику твердого тела? На квантовую теорию поля? На физику сверхпроводников? На физику элементарных частиц? На более чем 40-летнее чтение студентам квантовой физики в МИФИ? На написание классических монографий по этой самой квантовой физике?  Плюс – занимательных просветительских книжек для юношества про всё те же ядерные дела. Хоть в той же библиотечке «Квант». Или – знаменитом детском одноименном физ.-мат. журнале…

Ответ, видимо, простой: физический ген присутствовал в хромосомах Мигдала с рождения. В 12 лет он уже дал о себе знать, когда мальчик принялся увлеченно мастерить физические игрушки. И не только. Вскоре получился тепловой ограничитель тока. За ним – на столе в доме загудел собранный непонятно из каких деталей первый детекторный приемник. А на дворе была середина голодных 20-х. После окончания школы в белорусском, по нынешнем временам, городе Лида Аркадий ничего более путного не придумал, как остаться в родном школьном физкабинете лаборантом. И – сочинять статью о способах проверки 2-го закона Ньютона.

Большая физика пришла уже чуть позже – в стенах Ленинградского университета. Причем – сразу. Чуть ли не на втором курсе, когда юного студента заняла на заводской практике проблема неустойчивых показаний выпускаемых там вольтметров. По сути – заводского брака. Начинающий физик провел целое научное исследование и разгадал секрет бракованных изделий. Разгадка таилась в недрах серьезной физики. А также – в руках умелого экспериментатора. Юного корифея сразу приметили и оставили в заводской лаборатории по совместительству.

Бытует мнение, что все теоретики, как бы это сказать, не совсем от мира сего: голова работает, руки – нет. Будто бы Ландау признавался, что не способен вбить гвоздь в стене. В этом смысле Мигдал далеко превзошел своего великого учителя. Уж что-что, а руки у Аркадия Бенедиктовича были приделаны как надо. Иначе бы не сотворился этими руками первый в Советском Союзе акваланг. А его создатель и первоиспытатель не получил бы удостоверения аквалангиста СССР за номером 0001. Или – не вышли бы из-под резца, что крепко держали эти руки, удивительные скульптурные портреты. Их великий физик любил раздаривать своим друзьям. Или – не изваялись бы этими же руками искусные ювелирные вещицы, что могли вызвать зависть у самых разборчивых красавиц. Да и просто нестись с огромной скоростью на мотоцикле километров эдак 120 с лишком, скажем, от Москвы до ядерной Дубны, куда довольно часто приходилось мотаться Мигдалу по делам службы, – тоже занятие не для криворуких.

Он спешил жить, но никогда не торопился. Шел к цели, но никогда не пропускал того, что встречалось по пути к ней. Говаривал даже, что именно это «попутное» и есть самое настоящее. То есть не сама цель, а максимально насыщенный жизненный путь в избранном направлении. Близкие друзья даже подшучивали над ним, что, если бы Мигдал жертвовал бы хоть иногда своими нескончаемыми горными походами и погружениями в океан в пользу той же ядерной физики, глядишь бы, и не утек от него Нобель за сверхпроводники.

Но великий физик понимал, что счастье не в регалиях. Что истина – не там. И книжку свою самую задушевную он так и назвал – «Поиск истины». И попробовал сформулировать главное в этом поиске. Получилось коротко – красота: природы, логических построений, мира вокруг. Но распознать эту красоту довольно нелегко. К ней надо восходить, как на вершину. Изо дня в день. Напрягаясь, уставая, а иногда – скорбя. Но другого пути к истине нет. Другие – только обратно. Кому, как не опытнейшему альпинисту Аркадию Мигдалу, было знать об этом свойстве наших главных жизненных троп…