Международная энергетическая премия «Глобальная энергия»

Редакция

А. Игнатов, О. Корнеева, Т. Лепеха, И. Лобовский, Н. Наумова

Генеральный менеджер проекта

Т. Лепеха

Оформление обложки

П. Бем, П. Гончаров

Редакция выражает благодарность академику РАН Эдуарду Сону, Ирику Имамутдинову, Алисе Веселковой за помощь в подготовке материалов

© Ассоциация «Глобальная энергия».

© Издательство «Эдитус», 2019

* * *

Предисловие

Дорогие друзья!

Мы хотим представить вам нашу книгу о выдающихся ученых, лауреатах Международной энергетической премии «Глобальная энергия».

Нашу премию с легкой руки журналистов многие стали называть «энергетическим «Нобелем». Неудивительно, ведь Альфред Нобель в 1896 году не мог предвидеть в своем завещании, что энергетика станет не менее важной отраслью, чем завещанные им премиальные дисциплины.

В 2018 году премии исполнилось шестнадцать лет и за это время лауреатами премии стали тридцать семь человек. И эта книга – о них. Если вы пролистаете несколько страниц, то у вас возникнет ощущение, что вы держите в своих руках не книгу об ученых, а справочник по технологиям будущего. Технологиям, которые уже производят в нашей жизни и мировой экономике потрясения, сравнимые с изобретением интернета.

Каждый из лауреатов «Глобальной энергии» – ученый с большой буквы. Каждый из лауреатов – личность с большой буквы. Каждое из открытий несет огромные возможности для всего человечества.

Все наши лауреаты совершили открытия, но на этом не остановились, а продолжили работать над их внедрением в реальную практику.

Мир на пороге очередной технологической революции и следующая ее волна связана именно с энергетикой. При масштабном росте населения планеты одним из основных факторов, определяющих дальнейшие судьбы цивилизации, становится обеспеченность людей энергией.

И именно поэтому Международная энергетическая премия «Глобальная энергия», поощряющая ученых, которые предлагают свои решения этой проблемы, будет все более и более значимой и авторитетной.

Родни Джон Аллам, председатель Международного комитета по присуждению премии «Глобальная энергия»

О Международной энергетической премии «Глобальная энергия»

Александр Игнатов, президент Ассоциации «Глобальная энергия»

В этой книге вы найдете 37 историй об ученых, ставших в течение последних 16 лет лауреатами Международной энергетической премии «Глобальная энергия», которая вручается за открытия, приносящие пользу всему человечеству.

Об ее учреждении объявил президент России Владимир Путин в 2002 году на саммите Евросоюза. Инициативу выдвинули российские ученые, а поддержали идею, оказали и оказывают финансовую поддержку ведущие энергетические компании России: ПАО «Газпром», ПАО «Сургутнефтегаз» и ПАО «ФСК ЕЭС».

«Глобальная энергия» сегодня, пожалуй, один из немногих российских проектов подобного масштаба, пользующийся известностью, уважением и авторитетом в мире.

Согласно данным Международной обсерватории IREG, премия «Глобальная энергия» входит в ТОП-99 самых престижных и значимых международных наград. Так же премия включена в официальный список Международного конгресса выдающихся наград ICDA. В его рейтинге престижа (ICDA prestige rating) «Глобальная энергия» находится в категории «мега премии» за ее благородные цели, образцовую практику и общий призовой фонд.

Процесс номинирования, выбора и присуждения награды абсолютно прозрачен и объективен. Самовыдвижение на премию невозможно – правом предлагать кандидата на премию обладают только эксперты, входящие в номинационный пул.

Международный комитет, в который входят 20 известных мировых ученых, принимает окончательное решение о том, кто станет лауреатом года, после профессиональной экспертизы работ. Объективность присуждения премии признана во всем мире.

Как награда премия «Глобальная энергия» не признает границ государств или научных дисциплин. Теплофизика и ядерная физика, геология и нетрадиционные источники энергии, импульсная энергетика, электрическая проводимость, конструкции энергетических установок… Именно поэтому ее с полным правом можно называть «глобальной» – это лучшие ученые, это прорывные открытия, это новые технологии.

Например, от литий-ионных аккумуляторов Акиры Йосино сейчас заряжается каждый мобильный телефон, на ракетных двигателях, созданием которым руководил Борис Каторгин, реализуется американская космическая программа, разработки в области катализаторов Валентина Пармона приносят колоссальный экономический эффект… Мартин Грин на протяжении более трёх десятилетий вносит революционный вклад в область кремниевой фотовольтаики и в течение многих лет является ведущим специалистом по монокристаллическим и поликристаллическим кремниевым элементам солнечной батареи в мире. Продажи солнечных батарей, использующих элементы PERC, изобретенные Грином, превысили в конце 2017 года 10 млрд долларов США.

Конечно, нельзя не вспомнить Артура Розенфельда – гуру в области энергосбережения и энергоэффективности. Никто не мог понять, почему крупный ученый-ядерщик оставил физику и занялся энергосбережением. Сейчас его идеи приносят миру более 100 млрд долларов экономии в год. Или Джаянта Балига, чье изобретение – биполярный транзистор с изолированным затвором – сейчас используется практически везде: в средствах управления бытовой техникой, в робототехнике, электрических машинах и сверхскоростных поездах…

Академический институт российского лауреата, физика Филиппа Рутберга продает не атомные реакторы, не космические корабли, а технологию заводов по переработке мусора, того, что валяется под ногами, в прямом смысле этого слова. Над ним подшучивали его коллеги-академики: «Филипп, ты занимаешься мусором, не позорься!» Но ему удалось превратить мусор в новый источник энергии – в «синтез-газ», с помощью которого можно генерировать электричество или использовать в качестве автомобильного топлива. Благодаря технологии Филиппа Рутберга маленький город с населением в 30 000 человек сможет обеспечить себя половиной необходимого ему электричества только переработкой мусора!

Путь к вершине науки и славы Сюдзи Накамура, японского ученого, работающего и живущего в США, был тернист. Его не понимали и не принимали, называя упрямцем. Но он победил, открыв синий светодиод. Его изобретение получило мировое признание: именно благодаря этой разработке в мире впоследствии появилось энергоффективное белое светодиодное освещение.

Такую же захватывающую историю можно рассказать о каждом из лауреатов премии «Глобальная энергия». Читайте об этом подробнее в нашей книге, которая не зря называется «Книга о людях, изменивших мир».

Геннадий Месяц
Человек, спрессовавший энергию

Лауреат премии «Глобальная энергия» 2003 года

Геннадий Месяц дал возможность людям приручить настоящую молнию

Статистика показывает: практически каждый год в каждый пассажирский самолет в полете попадает молния. И практически никогда это не приводит к аварии. Современные самолеты относятся к таким происшествиям довольно спокойно: они рассчитаны на встречу с атмосферным электричеством. Более того, каждый самолет в ходе заводских испытаний проходит тестирование на удар молнии. Но для таких испытаний нужна «прирученная молния». Лауреат премии «Глобальная энергия» Геннадий Месяц дал возможность людям приручить настоящую молнию. Недаром на церемонии вручения он упомянул именно это применение своего открытия.

В советское время происхождение будущего лауреата и академика считалось бы самым что ни на есть правильным: семья с Черниговщины, бабка и дед батрачили на местных помещиков, потом работали на шахтах на Донбассе. В 1908 году они уехали в Сибирь, в село Варламов-Падун Томской губернии. А в 1938 году отец Геннадия Андреевича, Андрей Романович был репрессирован – сыну было всего два года – и до конца войны был в лагерях на Дальнем Востоке.

Поэтому все то время, которое сильнее всего отпечатывается на личности человека, Геннадий Месяц провел только с матерью. Было очень трудно: как семью врага народа их выселили из жилья, мать лишилась работы. Мать, трое детей, война… Но это только закалило нашего героя и заставило хотеть быть сильнее и лучше всех. Вот как он сам говорит о детстве:

«Жизнь у меня была трудной. В 6-летнем возрасте я был главным поставщиком хлеба для семьи. Знал, что (надо) стоять в очереди хоть целый день, но хлеб принести домой. …[Так как] сын репрессированного всегда был изгоем, я старался доказать, что лучше всех. Был круглым отличником в школе и в институте». То, что с юных лет ему пришлось заботиться о куске хлеба, наложило отпечаток на характер будущего физика на всю жизнь. Когда он уже был академиком, его сын Вадим учился на физфаке Томского университета и «заболел» стихами. Не читал их, а писал. Много, запоем. И Месяц-старший попросил журналиста Валентина Лукьянина специально посмотреть стихи. «Мне хотелось бы, чтобы кто-то из литераторов посмотрел его опусы и вправил ему мозги». Литераторы посмотрели и вынесли вердикт: талант есть, надо печатать юношу. Тем не менее, отец поставил сыну условие: «Работаешь, заканчиваешь физический факультет, защищаешь диссертацию, а дальше – сам решишь, что будешь делать». Потому что считал, что нужно иметь профессию, которая прокормит – и не относил к таковой ремесло «так себе литератора». Сын пошел в отца, выполнил условие и стал кандидатом физических наук и литератором.

Забегая вперед, отметим, что Вадим Геннадьевич состоялся на поприще литературы – он обладатель многих литературных премий – премии им. П. П. Бажова (2002, роман «Лечение электричеством»), Бунинской премии (2005, книга рассказов «Вок-вок»); финалист премии «Русский Букер» (2002, роман «Лечение электричеством»), премии Союза российских писателей (2011, за книгу стихов «Цыганский хлеб»), американской премии New Voices in Poetry and Prose (1991) и др. Его творчество высоко оценили Иосиф Бродский, Александр Зиновьев, академики М. Л. Гаспаров и В. В. Иванов.

Когда отец Евгения Андреевича вернулся в семью, стало намного проще. Во-первых, закончилась война, и стало легче всем в стране. Во-вторых, он смог устроиться на работу – и семье стало полегче. Надо сказать, что, если бы не отец, а точнее, его судимость, Месяц бы не стал тем, кем он есть сейчас. Дело в том, что мечтал юный Геннадий о карьере радиотехника. И поступал он на радиотехнический факультет Томского политехнического института, и поступил, и отучился там почти два курса…

Потом его просто выгнали – как сына репрессированного, пусть и реабилитированного в 1954 году. Почему так произошло? Радиотехнический факультет все активнее занимался «закрытой» тематикой, и именно тогда, когда на нем учился Месяц, он стал «режимным». По счастью, ректор ТПИ, Александр Воробьев, как он сам говорил, «прибрал к рукам» талантливого студента и по документам Месяц просто «перевелся» на энергетический факультет, где у Воробьева была лаборатория. Впрочем, все равно если бы все шло так, как шло, не быть бы Геннадию Андреевичу физиком. Потому что готовил ТПИ – инженеров-энергетиков. По окончанию с таким дипломом можно было бы идти работать на электростанцию, или в электросети, или еще куда-нибудь. Но не в науку. Все изменилось на четвертом курсе.

Во второй половине 50-х годов в общежитие, где жили четверокурсники Томского политехнического, зашел молодой преподаватель, на тот момент еще только кандидат наук, Григорий Воробьев. Тогда он уже занимался электрическими импульсами и ему предложили возглавить лабораторию в создающемся при ТПИ Институте ядерной физики. Молодой преподаватель понимал, что сотрудники нужны такие же молодые, и брать их нужно «на вырост». Вот и предложил прямо в общежитии выбрать себе не учебную тему курсовой работы, а по-настоящему научную. Тут была и возможность, и риск: с одной стороны, можно было сразу окунуться в настоящую науку, а, с другой стороны, если бы исследование не удалось, был риск остаться вообще без курсовой работы, что в те годы было особо чревато.

Геннадий Месяц рискнул и выбрал себе тему получения наносекундных электрических импульсов высокой мощности. Как потом вспоминал Геннадий Андреевич, «предложение, сделанное тогда, определило всю мою дальнейшую жизнь». Кто же знал, что из студенческой работы вырастет совершенно новая область физики… В любом случае, на вопрос о начале научной карьеры, Месяц справедливо отвечает – курсовая работа четвертого курса. Именно она дала первый доступный наблюдению результат.

Потом академик Месяц описывал свою работу так: «Она была посвящена проблеме получения мощных наносекундных импульсов, то есть импульсов с высоким напряжением и большим током и очень маленькой, порядка миллиардной доли секунды продолжительностью. Напомню, что за одну наносекунду луч света проходит тридцать сантиметров. […] Задача состояла в том, чтобы измерить с высокой точностью скорость развития электрического разряда в твердом диэлектрике». Любопытная деталь: о студенческой работе, выполненной в конце 1950-х годов, с огромным интересом слушали почти полвека спустя и студенты, и преподаватели Техасского университета. Не каждый «курсовик» удостаивается такой чести.

Так получилось, что уже начиная с четвертого курса молодой физик начал работать на самом переднем крае науки. Иногда – за краем.

Месяц справился с курсовой, прошел преддипломную практику, где успел за два месяца поработать в четырех научных институтах, и где приобрел новые знания и идеи, а также важнейший опыт экспериментальной работы с высокими токами и плазмой. Впрочем, как вспоминал Месяц, все это могло дать только направление к мысли и опыт работы руками. Его область была абсолютно новой, а, значит, как и физики прошлых веков, они «сами себе и теоретики, и конструкторы необычных установок».

Практика переросла в диплом, а уже из диплома начала вырастать новая теория получения высоковольтных импульсов с наносекундным фронтом. Мощность такого импульса, за счет того, что очень большая энергия высвобождается в очень короткое время, может превышать мощность всех электростанций мира. Как шутит Месяц, он начал заниматься нанотехнологиями раньше всех, только работал не с нанометрами, а с наносекундами.

Сразу же за дипломом последовали два настоящих открытия – речь идет о зарегистрированных официально открытиях, редко кому из ученых удается такое. Явление взрывной электронной эмиссии – лавинообразное увеличение эмиссии электронов в результате взрыва анода сейчас называется эффектом Месяца. Он сумел в деталях рассмотреть, что происходит в тот момент, когда между катодом и анодом происходит разряд. Оказалось, что перед самим пробоем, той самой молнией, происходят микровзрывы крошечных неоднородностей в катоде, которые всегда присутствуют – и металл плавится, взрывается, выбрасывая расплавленную каплю. Так физики впервые увидели, как бьет рукотворная молния – и сумели приручить ее. Специальная подготовка неоднородностей на катоде позволила получать гораздо более мощные наносекундные импульсы.