[47] Со скоростью взрыва

Люди, склонные к производству научных знаний, появляются на свет в разных странах с одинаковой периодичностью. Доктор физико-математических наук, заместитель директора Института тепло– и массообмена имени А.В. Лыкова Олег ПЕНЯЗЬКОВ считает, что примерно один из каждой тысячи младенцев – ученый от природы. Олегу Пенязькову 45 лет. Он выбирал себе профессию в советские времена, когда наука была системой, которая позволяла выстроить мировоззрение. А с ускорением индустриального развития наука во всем мире отчасти коммерциализировалась, превратившись в часть производства.
– Произошли прорывные достижения в биологии, генетике, понимании того, как устроен человек, – рассуждает собеседник. – Мы достигли больших успехов в астрофизике и физике элементарных частиц. Но одновременно потеряли общее видение мира, которым люди обладали, например, во времена создания классической механики.
Похоже, что вооруженное новейшими технологиями и приоткрывшее тайны мироздания человечество вновь напоминает слепцов, которые ощупывают слона. «Он похож на большую гибкую змею», – утверждает тот, кто изучает хобот. «Нет, он массивный и медлительный», – возражает изучающий туловище коллега.
Двадцать лет назад науке было посвящено большое количество популярных изданий и хороших телепередач. Сейчас белорусская пресса вспоминает ученых в связи с громкими открытиями, причем эта информация неизменно подается в рекламной упаковке. Как профессиональный спорт: наша спортсменка пробежала стометровку быстрее всех, а наш суперкомпьютер вошел в число мощнейших. Обыватель, прочитав об этом, гордится страной, но отправлять свои мировоззренческие потребности отправляется в церковь.
По мнению Олега Пенязькова, коллеги-ученые должны собираться хотя бы раз в два года, обобщать свои достижения и рассуждать о том, какие законы мироздания удалось постигнуть человечеству. Их мнение обязательно должно иметь паблисити в прессе. Хотя люди, которые мыслят большими категориями, неудобны с точки зрения их управления. Государственная машина, как правило, предпочитает не столько широко образованного специалиста, сколько грамотного исполнителя без лишних мыслей в голове.

О математических способностях белорусов,
или Размер имеет значение
Есть стереотип: белорусы от природы наделены способностями к математике, физике, химии.
– Действительно, в Белоруссии после войны создана хорошая школа в области этих естественных наук, – соглашается Олег Пенязьков. – Мы ведь были «сборочным цехом» Советского Союза, поэтому нуждались в школах, которые могли бы обеспечить воспроизводство научных кадров в области машиностроения, приборостроения, радиоэлектроники. У нас и сейчас много сильных групп, которые успешно работают в области лазерной и химической физики, газодинамики, физики элементарных частиц, достаточно эффективно сотрудничают с европейскими и российскими научными центрами.
По мнению ученого, минус для отечественной науки в том, что Белоруссия небольшая страна. А среда, в которой существует ученый, рано или поздно «схлопывается» до размера амбиций государства. Поэтому белорусская наука большей частью прикладная, число сильных теоретических школ в ней невелико. Многие ученые, которые хотели работать в затратных областях – физике элементарных частиц или астрофизике, – уехали. Это нормально. Большие страны, обладающие большими ресурсами, в состоянии поддерживать амбициозные технические и научные проекты. Россия, например, сейчас приняла программу развития термоядерной энергетики до 2050 года. Для поддержания тонуса и глубины фундаментальных исследований и в силу географической близости двух стран некоторым нашим специалистам просто необходимо встраиваться в такие долгосрочные проекты.
Пока белорусская наука остается советской не только по менталитету, но и по инфраструктуре. Статистика, приведенная Олегом Пенязьковым, свидетельствует, что прежнего размаха хватит не более чем на 5-10 лет.
– Мы быстро стареем, средний возраст сотрудников нашего института весьма преклонный. В диапазоне 40-50 лет находится возраст 52 сотрудников, 30-40 лет – 29 сотрудников, 20-30 лет – 65. 18 человек успели отметить свой 70-летний юбилей. Лет через пять начнется массовый выход наших ученых на пенсию, а вузы будет оканчивать поколение, которое рождалось в начале 90-х годов. А с 1990 по 1998 год рождаемость в стране была низкой и поддерживалась в основном за счет тех сословий, из которых научный потенциал страны не пополняется.
Вероятно, через десять лет вопросы социальной защиты ученых решатся сами собой. Или белорусская научная школа придет в соответствие с размерами страны, или мы останемся в прежних рамках, интегрируясь в российские либо европейские процессы. Там, где наука на подъеме, она нуждается в свежих силах.
О тех, кто горит на работе
из-за любви к ходьбе по белому и нетронутому снегу
Институт тепло– и массообмена – прикладной, здесь не занимаются астрофизикой. Практически все задачи его ученых связаны с созданием устройств в нанотехнологиях, водородной энергетике, разработкой двигателей нового поколения.
Прикладная физика охватывает оптику и квантовую механику, механику и физику твердого тела. Только при синтезе этих знаний можно создавать адекватные модели, ставить эксперименты и пытаться описывать сложные физические явления. Причем до появления моделей происходит экспериментальное и численное моделирование процессов.
– Иногда я говорю студентам: эпоха географических открытий окончилась, а прикладная физика – это замечательная область, в ней каждый день работаешь там, где до тебя никто не бывал. Ты идешь по белому снегу и можешь делать это всю жизнь.
Это звучит красиво, но, как в любой профессии, на практике это каждодневная работа с утра до вечера, порой состоящая из мелочей, которые вовсе не имеют отношения к любимой физике. Из подачи заявок, оформления бумаг, поиска финансирования, переговоров с чиновниками. Надо убеждать оставшихся 999 человек из каждой 1000 людей, что ты делаешь нечто значительное. Удастся – получишь деньги, их сейчас выделяют почти исключительно на прикладные задачи, получить средства на чистую теорию почти невозможно. Но всегда можно найти время, чтобы ей заниматься. То есть из любой деятельности можно сделать ремесло, а можно – искусство.
Одно из направлений исследований ученых Института тепло– и массообмена имеет отношение к созданию двигателей нового поколения. Принцип работы всех традиционных двигателей основан на циклах медленного сгорания смесей при постоянном давлении. Скорость обычного горения невелика и составляет до 3 метров в секунду. Скорость детонационного, или взрывного – в тысячу раз больше, около 3 километров в секунду. Если изучить детонацию и сверхзвуковое горение настолько, чтобы можно было сделать их управляемыми, в арсенале человечества появятся летающие аппараты и другая техника, развивающая скорость 1,5-2 км в секунду. И в лабораториях института как раз создаются знания, необходимые для управления этими процессами.

Горение отдельной капли,
или Прописные истины о работе ученых
Взрыв – процесс мгновенный и опасный, управлять им сложно. А создание детонации требует достаточно сильного источника инициирования: чтобы вызвать детонационную волну в пропан-воздушной смеси, придется взорвать примерно 50 граммов твердой взрывчатки.
Поэтому для создания принципиально новых двигателей более разумно использовать процессы перехода горения в детонацию. Умение управлять взрывами надо и для того, чтобы в шахтах и на разных промышленных предприятиях ничего не взрывалось. Многие техногенные катастрофы и взрывы метана в жилых домах, с точки зрения ученого, – переход горения в детонацию. Процесс, который с трудом поддается численному моделированию, не описанный теоретически, не исследованный практически.
Ученные Института тепло– и массообмена занимаются моделированием взрывов уже полтора десятка лет. В здешних лабораториях есть специальные устройства, которые позволяют исследовать воспламенение газа при высоких температурах и давлениях – до 5 тысяч градусов Кельвина и до тысячи атмосфер. Ученые нагревают горючие смеси до такой температуры, а затем на основе своих исследований выводят некие эмпирические зависимости химических характеристик среды от температуры.
– Исследование горения отдельной капли – задача из области улучшения работы современных дизельных двигателей, – рассказывает Олег Пенязьков. – Современные двигатели переходят на новый тип горения специально подготовленной смеси, чрезвычайно экологичный и экономичный. Но чтобы работать в этой сфере, надо проводить исследования горения неоднородной смеси, образования сажи, СО, других промежуточных газов.
Еще одно перспективное направление – изучение горения водорода и водородосодержащего топлива. Этот газ является побочным продуктом многих нефтехимических производств, но для энергетических нужд страны пока не используется, так как считается опасным. Белорусские исследования в камерах сгорания, топках, энергетических устройствах показывают, что горение водорода ничем, кроме скорости, не отличается от горения привычных для нас видов топлива.
– Специфика нашей работы такова, что никогда не видишь конечный продукт собственного труда, – сожалеет Олег Пенязьков. – Зачастую то, что ты делаешь, никто, кроме тебя, оценить не может. При этом ученые, как и все смертные, порой ошибаются. Хотя все, что создано в этом мире – от шариковой ручки до космического спутника, – сделано потому, что кто-то когда-то сидел, напрягал собственные мозги и…ошибался.