Лазерный мир

Аполлонов Виктор: Мне выпало великое счастье работать с выдающимся российским физиком Александром Михайловичем Прохоровым более 30 лет, и я никогда не переставал удивляться проявлениям его гениальности, всякий раз открывая новые грани многочисленных талантов учителя.

Что прежде всего вспоминается, когда его уже почти 20 лет нет с нами и острые эмоции расставания давно улеглись? Невероятно развитое чувство интуиции, поразительная по своей быстроте способность находить верные решения, обостренное чувство нового, принципиально значимого для прыжка в будущее, человечность. Но чувство переднего края науки, тенденций ее развития были, пожалуй, главными в характере этого феноменального ученого.

Воспитатель талантов

Физическому институту АН СССР на стадии становления повезло с лидером. Состояние высшего напряжения в поиске единственно верных на тот момент решений сменялось на веселье от удачной шутки, остроты, анекдота на научном семинаре. Шеф ценил остроумные анекдоты и умело пользовался ключевыми фразами к месту. Если за время семинара ты не узнавал важного, разящего наповал, это значило, что ты просто чего-то не понял, что ты не в форме. Громкий смех из кабинета, время от времени слышимый даже в отдаленных частях коридора, подтверждал: все в порядке, продолжаем двигаться вперед, живем.

Способность найти решение даже в безумно трудной ситуации, когда его, и это очевидно, нет и взять негде,– это тоже его школа. Здесь важно прежде всего думать о деле, а не о себе, не бояться сделать ошибку. Ошибку можно исправить, а потерянное время не вернуть никогда. Хорошим примером является целостный по содержанию букет решений времен начала перестройки. Вот одно из них: в самый трудный момент, когда науку только что выбросили за борт, нужно было быстро осмыслить фразу «можно все, что не запрещено законом». Решение оказалось простым и эффективным: дать свободу отделам и лабораториям, вести внешнеэкономическую деятельность на контрактной основе и грантах. И это тогда, когда ни бухгалтерия, ни плановый отдел просто не имели специалистов для перелопачивания груды бумаг на всевозможных импортных языках. Ученые с мировыми именами, а в институте их было несколько десятков, которые объехали мир и хорошо понимали, как устроен «загнивающий Запад» с его преимущественно контрактной формой финансирования науки, быстро освоились и обеспечили плавный переход на новые формы работы. Это теперь, когда уже все и все понимают и дают советы другим, многое кажется тривиальным. А тогда нужно было углядеть эффективный выход из создавшегося положения и принять решение, которое в то время дало весьма значимый результат в плане выживания науки.

Академик Прохоров был выдающимся воспитателем молодых и не очень молодых талантов. Воспитывала в частности демократичность подхода во всем и справедливость принимаемых Учителем решений. Любой сотрудник мог рассчитывать на то, что его выслушают и при необходимости поддержат. Даже сыну Кириллу, который и сейчас работает в ФИАНе, часто доставалось – родственные связи и прошлые регалии в расчет не принимались, каждый день нужно было доказывать свою правоту.

Всегда в споре кто-то бывал не прав, но это не повод для навешивания ярлыка, завтра будет наоборот – надо работать и все будет в порядке. Обычный вопрос: «Что нового?» – и тут же с улыбкой ответ за собеседника: «Ничего!». Это была обычная форма диалога, полезная для начала разговора на следующий день – вчера вечером разошлись, а сегодня утром могут и должны быть научные новости. Здесь же занимаются наукой, а это процесс непрерывный. В нашей жизни мы много времени проводим в лаборатории, часто упуская житейские мелочи, из которых состоит жизнь вне института. Но бывают серьезные и очень серьезные ситуации, когда кажется, что решения нет и помощь не придет. И здесь, а это было хорошо известно в научном мире, лучшее решение – идти к Александру Михайловичу. Шли не только наши, но и из других институтов, знали – не откажет и если есть возможность помочь – поможет.

Простота в общении с окружающими – еще одна отличительная особенность академика Прохорова. Уважение и всегда ровный тон в общении, без подчеркивания ранга участников разговора. Будь то студент или специфически воспитанный чиновник госаппарата, не имеет значения. В его кабинете или в компании с ним все это уходило на второй и третий план. Важным являлся только уровень интеллекта – непреходящая сущность развития цивилизации. И что совсем удивительно, люди в таких условиях общения друг с другом как бы обретали новые возможности для самовыражения, ощущали прилив творческих сил, и это нравилось им самим.

Вот случай, произошедший в Японии на встрече с губернатором Токио Метрополис господином Шикайа. Мне посчастливилось быть участником и свидетелем того события. Японцы, хорошо изучившие визитеров из России, в течение нескольких минут инструктировали нашу делегацию, объясняя, что считается соответствующим многовековым устоям и правилам хорошего тона на их родине. Можно говорить о цветах, о природе, о здоровье. Все остальные темы для разговора могут быть истолкованы как неподобающие уровню хорошего воспитания собеседников. И нужно было видеть лица этих горе-инструкторов после нескольких минут разговора академика Прохорова и губернатора Метрополиса мистера Шикайя-сан, куда город Токио входит как малая часть. Они разговаривали так, как будто знакомы с детства и безумно довольны возможности общения друг с другом. В этой жизни тратить время на разговоры о цветах и бантиках просто означает не уважать друг друга. Видимо, эта защитная форма общения внедряется в Японии на случай визитеров из России, умеющих поговорить только лишь о льготных кредитах и разделе дивидендов, что, конечно же, чрезвычайно актуально и сегодня.

Об интуиции ученого

Трудно переоценить значение лазера в решении проблем медицины и биологии. Еще на заре лазерной революции, когда ажиотаж военных применений перехлестывал все возможные пределы, академик Прохоров начал внедрять в сознание сотрудников института и разных начальников идеи об эффективном использовании лазерных методов лечения больных и о применении лазеров в биологических исследованиях.

Лазер активно применяется в решении военных задач, и это давно не секрет. Он режет, плавит, снижает механическую устойчивость конструкций, обеспечивает передачу механического импульса и силовой режим поражения военной техники. Именно поэтому внимание военных было обращено на перспективу использования лазеров в военных целях. Александр Михайлович с энтузиазмом взялся за разработку интересной и важной темы, за создание мощных лазерных систем. Бюджет института в то время лишь на треть состоял из денег, приходивших от Академии наук СССР, большую часть нам давали промышленные предприятия. Их представители, активные и требовательные, каждый день стучали в двери института, обеспечивая нас новыми заказами для гражданских и военных нужд. Огромная заслуга в том, что мы постоянно были загружены и не простаивали, принадлежит Прохорову. Именно он сумел наладить хорошие контакты как с промышленниками, так и с военными.

В самом начале «лазерного пути» необходимо было принять очень важное решение: начать разработку лазеров для так называемого силового поражения или же избрать второе направление – функциональное, когда из строя выводилась электроника, оптические системы и провоцировались всякого рода триггерные эффекты в элементах техники. Нужно было обладать глубокими знаниями и даром предвидения, чтобы сделать верный шаг. И Александр Михайлович, как показало время, оказался прав, утверждая, что нам следовало в то время развивать именно это направление. В 1973 году академик Прохоров написал письмо маршалу Гречко. В нем говорилось, что силовое поражение в ближайшие 30–40 лет недостижимо и потому необходимо развивать поражение функциональное. К сожалению, к мнению маститого ученого тогда не прислушались – за этим решением не стояли быстрые финансовые выгоды, нужно было кропотливо работать при гораздо меньшем финансировании. Прохоров очень долго и настойчиво доказывал свою правоту, и если говорить о сегодняшнем дне, то на 90 процентов современное лазерное оружие – исключительно функциональное. А силовое так и не вышло на уровни многомегаваттной средней мощности, требуемые для решения стратегических задач.

Мне повезло работать с Александром Михайловичем над очень серьезными проблемами, он не боялся браться за решение самых сложных задач. Образ

мыслей его был оригинальным, он умел посмотреть на проблему нестандартно. Скажем, при работе с мощными лазерами возникла необходимость в эффективном способе охлаждения зеркал резонатора, которые не бывают идеальными: поглощали огромные мощности в силу не стопроцентного коэффициента отражения. Эффект, с которым мы впервые столкнулись, показал, что дальнейшее увеличение выходной мощности прибора невозможно, поскольку зеркала в месте падения пучка лазерного излучения локально нагревались и локально же деформировались. То есть луч отражался не от ровной поверхности, а от горба на ней. Из-за искажений в резонаторе общая мощность лазера падала, а расходимость луча увеличивалась. В этой ситуации ни о каком ЛО с дальностью поражения в сотни километров и речи быть не могло. Именно эта обнаруженная в наших экспериментах проблема и стала темой моей кандидатской диссертации. Так я попал под пристальное внимание академика, отвечавшего за исследования физических процессов при создании ЛО. 1970-й стал годом рождения новой дисциплины – силовой оптики. Александр Михайлович, а он был моим научным руководителем, каждый день интересовался ходом исследований и давал очень ценные советы. Мы последовательно проанализировали широкий спектр диэлектрических твердых материалов, поскольку полировка металлов в оптической мастерской рядом с дорогостоящими кристаллами представлялась большим заблуждением. Именно тогда выбор пал на карбид кремния. Сегодня этот материал стал практически основным для создания сверхстабильных оптических телескопов и других оптических приборов. Но и карбид кремния хотя и улучшил ситуацию в сравнении с кварцем и ситаллом, но проблему оптической стабильности зеркал не решил. Перспектива перехода на высокотеплопроводные, но твердые металлы также не выводила нас на решение проблемы многомегаваттных лазеров, о которых уже говорили политики и журналисты.

Надо было делать следующий шаг, просто выбором материала вопрос стабильных лазерных зеркал решить не получалось. Нужно было привлекать очень эффективное охлаждение. И здесь опять мы столкнулись с большим противоречием: огромные потоки тепла с поверхности зеркала с помощью теплоносителя в известных в то время физико-технических моделях можно было отводить только при высокой температуре. При этом система грубых каналов охлаждения несовместима со сверхточной поверхностью зеркала, детали которой измеряются в нанометрах. В результате исследований, а они должны были быть очень быстрыми и эффективными, стало многое понятно в проблеме силовой оптики высокоэнергетического ЛО. В силовой оптике эти каналы должны были быть очень тонкими, а воды должно было быть много, и ее температура не могла превышать нескольких десятков градусов. Но жидкость не может продавливаться в большом количестве через тонкие каналы при низком давлении, кроме того, при повышении величины потока возникали вибрации, искажавшие поверхность. Александр Михайлович поддержал мою идею о возможном подобии системы охлаждения зеркала кровеносной системе человека, в которой последовательно от крупной магистрали кровотока ответвляются сотни более мелких, еще более мелких капилляров, чтобы потом вновь собраться в единый макроканал. И все это должно произойти в зеркале на масштабе нескольких миллиметров в глубину зеркала. Пятнадцатилетние испытания физической модели зеркала высокоэнергетического лазера, разработки конструкционных моделей и технологий увенчались успехом, конечная цель была реализована. Наш коллектив в 1982 году за цикл работ в сфере силовой оптики был отмечен Государственной премией СССР.

Над проблемой охлаждения резонатора американцы работали параллельно с нами. В результате они решили ее примерно так же. Когда в 90-е годы началось братание со Штатами, я

получил приглашение посетить фирмы, которые как раз в то время занимались силовой оптикой, и убедился, что достигнутые параметры зеркал оказались очень близкими, похожи были и конструктивные особенности. До настоящего времени эта технология не продается на международном рынке, потому что любая страна сможет тут же выйти на уровни мегаваттных мощностей, а это значит, получит доступ к созданию лазерного оружия. Продаются зеркала, пригодные только для технологических лазеров, это зеркала для небольшого уровня мощностей в сравнении с мощностями военных комплексов ЛО.

Еще мощнее…

Моему научному коллективу посчастливилось решать под руководством Александра Михайловича задачу создания сверхмощного импульсного CO2-лазера. Этой проблемой изначально занималось НПО «Астрофизика». Требовалось создать комплекс ПВО на основе мощного импульсного лазера с энергией в импульсе порядка 30 кДж. К сожалению, решение этой проблемы оказалось не по зубам первым разработчикам. Им не удалось решить задачу накачки активной среды мощными электронными пучками в режиме несамостоятельного разряда.

Александр Михайлович предложил Министерству оборонной промышленности передать работу в наш коллектив и применить развитые нами методы накачки. Предложение приняли. Здесь тоже проявилось чутье Александра Михайловича, он быстро понял, что наш метод является масштабируемым и пригодным для больших апертур, а значит – для применения в практике. В 1983 году американцы объявили о начале долгосрочной программы СОИ и о проведении в Лас-Вегасе международного симпозиума для обсуждения этой программы. В качестве участников пригласили академиков Прохорова и Басова. Это был сложный политический момент – их присутствие на мероприятии придало бы гораздо большей значимости программе США. И в Оборонном отделе ЦК КПСС, где тогда решали подобные вопросы, было предложено – не ехать. Но поскольку понять, что происходит, хотелось, решили послать двух молодых ученых. В лаборатории раздался звонок, мне сказали, чтобы я через час был на Старой площади.

На следующий день мы улетели в США. Коллега был в полном восторге от целей и задач американской программы, он понимал, что если развернуть такую программу в СССР, то в науку пойдут очень большие деньги, пойдут заказы из оборонной промышленности, и потому положительно оценивал все то, что происходило в США. Моя оценка была негативной. Когда я пришел со своим докладом к Александру Михайловичу, он откровенно сказал: «Ну и дурак. Хотя и прав. Тебя не поймут, окажешься изгоем». И действительно, доклад коллеги признали положительным, и началась известно чем закончившаяся гонка лазерных вооружений, а мой отчет положили под сукно.

К слову, перед поездкой в Лас-Вегас я только вернулся из полугодовой стажировки в Канаде. Тогда такой выезд был равносилен чуду, большинство молодых ученых не могли о таком даже мечтать. Александр Михайлович, как и второй нобелевский лауреат Николай Геннадиевич Басов много сил тратили на то, чтобы отправлять на Запад для стажировки своих сотрудников после защиты кандидатской диссертации. Вызывая к себе, Александр Михайлович любил начать беседу о стажировке шуткой: «Скажите, а как вы относитесь к хорошей колбасе и баварским сосискам?». Выезды за рубеж давали колоссальную возможность сопоставить свои достижения с тем, что сделано в мире, плотнее интегрироваться в мировую научную среду, а также эффективно выучить язык. А когда началась перестройка и для науки настали нелегкие времена, именно те люди, которые хорошо владели языком и обладали связями за рубежом, начали находить международные контракты. У нас в институте было несколько десятков таких ученых, именно они питали ИОФАН в трудные времена, у нас образовалось несколько десятков акционерных обществ.

Александру Михайловичу хватило мудрости отпустить бюрократические вожжи, позволить ученым свободно работать. А может быть, он все это просто предвидел?

«Наш калибр»

Демократичность характера Александра Михайловича проявилась уже при первом нашем знакомстве. В 1970 году я оканчивал МИФИ, писал диплом на кафедре вице-президента Академии наук Михаила Миллионщикова. Задача была очень интересная: я пытался с помощью мощного импульсного твердотельного лазера получать многозарядные ионы очень высокой зарядности. Надо отдать здесь должное главному технологу Лыткаринского завода оптического стекла Игорю Бужинскому, который обеспечил меня только-только вышедшими из производства новыми активными стержнями из стекла с ионами неодима. В стране именно он явился разработчиком этого материала и обеспечил успех многих научных разработок. Но начав эти интереснейшие работы и рассчитывая на продолжение, я по определенным причинам (на результаты исследований и место в аспирантуре претендовал сын высокопоставленного чиновника) не смог остаться в МИФИ. По логике событий, после защиты диплома я должен был идти в лабораторию к академику Басову. Он у нас читал лекции, вел семинары, очень много преподавателей в институте было из его научного коллектива. Но разговоры с академиком Миллионщиковым и сотрудниками кафедры подталкивали меня к тому, чтобы уйти к другому нобелевскому лауреату Александру Прохорову. Я сильно смущался: «Как же я пойду, нет даже малейшего опыта общения с ним, зачем я ему?». Наконец решился позвонить. Александр Михайлович внимательно выслушал, расспросил о тематике работы и пригласил для беседы в советскую Мекку лазерной физики того времени – ФИАН. Мы говорили о результатах моей дипломной работы, связанной с использованием мощных лазеров для генерации многозарядных ионов из лазерной плазмы. В первой самостоятельной научной работе были впервые получены ионы тяжелых металлов с зарядностью до +30. Но в этом случае, сказал он, мы получим простой и эффективный источник многозарядных ионов. И если раньше на ускорителях разгоняли до высоких энергий протоны, то при работе с многозарядными ионами сразу во много раз могла бы возрасти энергия ускоренной частицы. Это позволяло сделать важный шаг в получении релятивистских пучков тяжелых ионов. Первые эксперименты в этом направлении были проведены в Дубне совместно с академиком Флеровым. Сегодня известно об аналогичных экспериментах с накопителями многозарядных ионов в ЦЕРНе.

Осмотрев меня со всех сторон, он изрек: «Наш калибр». Дело в том, что я с детства был высокого роста и всегда стеснялся этого. Многие сотрудники Лаборатории колебаний ФИАН были ростом под два метра, как и Александр Михайлович. Этот факт был предметом многих шуток и даже анекдотов.

О месте в истории

Нобелевская премия – общепризнанный индикатор выдающихся способностей личности. Но и здесь «не все йогурты одинаково полезны». Среди нескольких сотен нобелевских лауреатов

есть гении, получившие премии за революционное преобразование. Нобелевская премия Александра Михайловича Прохорова и Николая Геннадиевича Басова за лазерные и мазерные принципы генерации и усиления электромагнитного излучения с использованием эффекта стимулированной эмиссии в квантовых переходах атомных и молекулярных систем – одна из них. Сегодня уже невозможно представить нашу жизнь без лазеров в самом широком спектре их применений. Виктор Аполлонов, академик, заведующий отделом Мощные лазеры Института общей физики им. А. М. Прохорова РАН Опубликовано в выпуске № 34 (897) за 7 сентября 2021 года

Источник: https://vpk-news.ru/articles/63716