Молнии Соколова

Энергохимия явственно распадается на энергетическую и химическую части. О химической мы уже говорили, перейдем к энергетической. В ней вся трудность: как быть с присадками?

Ректор Красноярского государственного университета, доктор физико-математических наук В. Соколов, как и С. Губин, тоже автор сибирской энергохимии. Энергохимическому проекту крупно повезло. В 1969 году группа советских математиков (среди них академики А. Тихонов и А. Самарский) и физиков получила диплом на открытие. Оно давало путь второму поколению МГД-генераторов: с так называемым T-слоем. Системам, которые могли бы действовать без досадных присадок.

История открытия T-слоя удивительна, и хотя бы вкратце ее стоит рассказать.

Вначале о новом инструменте научного познания, о так называемом "вычислительном эксперименте". Странное словосочетание! Казалось бы, эксперимент - это удел физиков (если говорить, как в нашей повести, о плазме), а вычисления, расчеты должны числиться по ведомству математиков.

Рассуждая прямолинейно, можно ту же мысль выразить и по-иному: эксперимент обычно проводят тогда, когда сложное физическое явление не поддается расчету. А уж если расчет возможен, то тут эксперимент вроде бы становится лишним.

Однако подобный ход мысли уязвим. Теперь физики часто имеют дело со столь сложными объектами нелинейной природы, что отдельно взятые ни расчет, ни эксперимент не помогают. Выразимся более определенно. Очень часто оказывается, что натурный эксперимент невыполним, настолько он сложен, дорог и рискован, а существующие методы расчета не в состоянии описать явление с необходимой точностью. (Увы! То "золотое время", когда можно было обойтись сравнительно несложным математическим аппаратом и получить ответ "на пальцах", проходит, если не прошло!)

Именно так обстояло дело во времена, когда человек начинал овладевать ядерной энергией. Эксперименты с ядерным горючим таили в себе риск катастрофического взрыва, а классическая математика обнаружила свое бессилие в решении возникших проблем. Вот тогда-то, видимо впервые, и выручил новый подход к делу - вычислительный эксперимент.

Но вернемся к нашей истории.

В государственном реестре Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР под номером 55 с приоритетом от 10 ноября 1965 года значится открытие нового физического эффекта - T-слоя. Он также был открыт с помощью вычислительного эксперимента. Тут, кроме математиков (из Института прикладной математики АН СССР) и физиков (из Института теоретической и прикладной механики Сибирского отделения АН СССР), полноправным соавтором открытия выступила и ЭВМ.

Ситуация была спорной, необычной, даже сомнительной. Шутка ли, сугубо физический (плазма!) эффект открыт... математиками! Это породило борьбу мнений, вызвало недоверие со стороны некоторых ученых-физиков, занимающихся исследованием плазмы.

Надо отдать должное Комитету по делам изобретений и открытий. Он проявил тогда определенную смелость, создав прецедент и впервые в своей практике признав открытием чисто теоретическую работу.

Между тем, получив от математиков точное описание нового эффекта, физики взялись (теперь это было делом уже более легким) обнаружить T-слой экспериментально. И поиск сравнительно быстро (ЭВМ доказала существование T-слоя в 1968 году, а публикация физиков появилась в 1973-м) привел к успеху. Сразу три (!) различных научных коллектива - в Москве, Новосибирске и Сухуми - независимо друг от друга на разных установках зарегистрировали этот эффект.

Одним из авторов открытия, и теоретического на ЭВМ (в 1968 году он был еще кандидатом наук), и экспериментального (в Новосибирске), был профессор В. Соколов. С этим человеком стоит познакомиться поближе.

Краткая биография: жил и учился в Москве, работать поехал в новосибирский академгородок, там сделал важные открытия, создал свою научную школу. Но два года назад В. Соколов расстается с Новосибирском и перебирается еще на тысячи километров к востоку - в Красноярск. Вслед за ним отправляются его ученики, коллеги, сподвижники, ибо бескрайние просторы Красноярья с его несметными угольными россыпями - уникальный полигон для невиданных прежде технологий.

Результат работы ученых - новый тип МГД-генераторов. В принципе его действия T-слои, узкие локальные зоны в плазме, температура в них очень высока в сравнении со средними температурами плазмы, поэтому здесь велика и электропроводность. Тем самым появляется возможность работы МГД-генераторов на "чистых" продуктах сжигания, без щелочных присадок.

Есть и другие достоинства новой системы - можно получать непосредственно переменный ток, удается значительно понизить среднюю температуру плазмы, значит, и требования, довольно суровые к материалам, из которых должны быть изготовлены части МГД-генераторов.

Да, энергохимическому проекту повезло. Около пятнадцати лет назад, сначала в Москве, затем в Новосибирске, В. Соколов вместе со своими сотрудниками занимался изучением сильного нелинейного взаимодействия плазмы с магнитным полем. Тема считалась тогда экзотической. Однако сейчас результаты исследований становятся основой для более совершенных МГД-устройств, к тому же как бы специально приспособленных для целей энергохимии.

Исследования T-слоя, его замечательных свойств ведутся в Красноярске в лаборатории нестационарной магнитной газодинамики, которой руководит сподвижник В. Соколова, кандидат физико-математических наук В. Деревянко.

Ученый мир много слышал о действующей модели T-2, стеклянной трубе, рождающей молнии. Вся она пока умещается в небольшой комнате, где еще совсем недавно была раздевалка студенческой лыжной базы (настоящую лабораторию для В. Соколова и В. Деревянко строят неподалеку на территории красноярского академгородка). Молниям В. Соколова уже тесно в лыжной раздевалке. Им нужен бородинский простор и такие гиганты напарники, как ротор-пятитысячник.

Эти эксперименты стоит посмотреть.

На стеклянной двери, которая отгораживает экспериментаторов от установки, надпись: "Здесь нужно, чтоб душа была тверда, здесь страх не должен подавать совета". Слова нелишние: там, за дверью, царство высокого напряжения - 10 киловольт! Если дверь кто-нибудь ненароком, по забывчивости приоткроет, автоблокировка моментально вырубает все приборы.

Сотрудники Деревянко все приготовили. За стеклом видна 800-миллиметровая, наполненная гелием труба. Два оператора, справа и слева от двери, колдуют над приборами. Один стоит за пультом, напоминающим электроорган, где вместо клавишей тумблеры и мудреные, несколько пугающие надписи: "Заряд пушки", "Поджигающее устройство"... Другой оператор, сидя, вглядывается в зеленый глазок осциллографа. Слышна перекличка:

- Приготовились... Даю... раз...

Щелчок магнита - и ярчайшая вспышка света озаряет все вокруг. То полыхает раскаленный гелий. Увы, T-слой увидеть трудно. Но то, чего не заметит человеческий глаз, разглядит скоростной фоторегистратор. Он зафиксирует мчащуюся со скоростью 5 километров в секунду раскаленную до 10 тысяч градусов ударную волну, пронесшуюся по трубе. Это и есть T (температурный)-слой, диплом на открытие которого был получен Соколовым и другими исследователями.

Сейчас для ученых очередным шагом является создание демонстрационной модели МГД-генератора. Импульсы с T-слоем на лабораторных установках они получили. Но нужна серия импульсов, чтобы установка проработала как минимум 100 секунд. Это уже будет убедительно. Затем сибиряки начнут думать об опытно-промышленных устройствах, работающих на продуктах сгорания органического топлива...

Да, нешуточные эксперименты предстоит произвести красноярским исследователям, чтобы убедить мир в своей научной правоте. Чтобы перепробовать различные газы, необходимо соорудить собственный плазматрон. А магнит в 3 Тесла, мощностью в 5,6 мегаватта! Эта махина будет весить 150 тонн и занимать объем 4×4,5×5 кубических метров. На фоне такого колосса МГД-установку будет не так-то просто разглядеть! Сжатые газы надо будет хранить: запахло компрессорной станцией и так далее, и так далее.

Угольное Бородино и T-слой, ЭТХ-175 и МГД-генератор, экскаватор ЭРШРД-5000 и сверхдальние ЛЭП, несущие сибирский ток в европейскую часть СССР, кластерные катализаторы, позволяющие синтезировать искусственный бензин, гигантские, невиданные угольные разрезы и земные заботы новой столицы угольщиков - Шарыпова... И все это КАТЭК! Советский человек не витязь на распутье: налево пойдешь... направо... Наша наука дает четкие, обоснованные рекомендации практикам: как лучше использовать сказочные богатства Сибири, куда идти, как действовать. В КАТЭКе зримо и явственно проступает, шествует, грядет XXI век Страны Советов.

Уголь для СССР - это не временная кампания, а дело многих десятков а то и сотен лет. Как бы предвосхищая это, Ленин недаром называл уголь "хлебом промышленности".

И истинное возрождение угля, несомненно, будет неразрывно связано с энергохимией. То, что сейчас значится как один из многих пунктов программы "Сибирь", над которой неустанно работают ученые Сибирского отделения Академии наук.