Как будто нарочно обстоятельства складываются так, что я то и дело оказываюсь на стыке эпох, укладов, систем, подходов. Материал для наблюдения подворачивается и скапливается как бы сам собой, невольно подталкивая к размышлениям и сравнению. Отличница и комсомолка из Казахстана, я поступила в МЭИ, с лёгкостью подтвердив пятёркой по математике на вступительных экзамене пробу своей медали, выданной сельской школой. Дипломную работу писала в 1992 г., в аккурат между двумя путчами, оставившими неопрятные кляксы в истории сокрушения Советского Союза, но не поставили точки, как я теперь понимаю. В каком-то смысле мы до сих пор живём в СССР. Французский историк Ж. Ле Гофф настаивал на «долгом» Средневековье, которое «длилось, по существу, до .....промышленного переворота XIX в. и великих перемен века двадцатого». Он считал, что до сих пор «мы живём среди последних материальных и интеллектуальных остатков Средневековья». Примеряя его мысль на нашу страну, видим, как сквозь контуры современной России просвечиваются очертания СССР. А тогда я из страны развитого, но низвергнутого социализма переехала в Германию - эталон «победившего» нас Запада - работала там в сферах образования и машиностроения и никак не могла состыковать две вещи. Первая из них - это очевидные для всего мира блестящие промышленные достижения Германии: машиностроение, большая химия и несомненная позиция мирового технологического лидера, а вторая - невидимое извне, но при погружении не менее очевидное - катастрофическое состояние (доступного всеобщего) школьного образования и девальвация и деградация бесплатного высшего.
Надо отметить, что великая немецкая школа физики уничтожена ещё второй мировой войной, когда эта самая школа, прошу прощенья за каламбур, физически в полном составе переехала в США. После отъезда блистательной когорты учёных из Германии эра большой физики для неё закончилась. Знания и навыки, успешнее всего передаются от человека к человеку, тем более это касается уникальных знаний. Лишившись не просто ключевых носителей этих знаний, но их творцов, Германия покинула высшую лигу физики, но сохранила большую химию, медицину и, конечно же, — машиностроение и выдающуюся инженерную школу, твёрдо стоявшую на железобетонном фундаменте из гимназий, реальных училищ и системы подготовки рабочих и специалистов среднего звена. Последняя восходит к зародившимся в средневековье цеховым методам передачи мастерства с чётким практическим акцентом и происходит непосредственно на производстве. Но в конце 60-х г.г. ХХ в Германии начались образовательные реформы, направленные на либерализацию и отход от традиций, копившихся столетиями и подтверждённых культурным следом «нации поэтов и мыслителей» - флагмана европейской цивилизации последнего тысячелетия. Оставлю за скобками причины системного разрушения образования всех уровней в Западной Европе, продолжающегося в течение последних 60 лет, напомню только, что в начале ХХ в. уровень грамотности в Германии был самым высоким в мире и стремился к 100 % по данным самых разных источников. Что же произошло в Германии на отрезке времени, соизмеримом жизни двух последних «взрослых» поколений? В 2016 г. по оценке «Die Zeit» 7,5 млн человек - 17,6 % населения Германии в возрастной группе 18-64 лет - не могут читать и писать. Впрочем, в самой Германии не принято растущую дислексию связывать с реформами. Например, критически снизившийся уровень компетенций немецких студентов в группе дисциплин MINT (математика, информатика, естественные науки, техника) принимается как данность, а дискалькулия части школьников (достигшая по разным оценкам от 3 до 8 % ) - неспособность производить простейшие арифметические действия - объясняется особенностями строения мозга. Вспоминая свою сельскую школу в Семипалатинской области и одноклассников, в основном детей колхозников и частично - офицеров из окрестных военных городков, не могу утверждать, что лучшие из класса могли бы написать эссе на английском эссе о «Евгении Онегине» или поступить на мехмат в МГУ, но слабейшие на выпускных экзаменах точно могли написать сочинение по любому произведению из школьной программы по русской литературе и решить контрольную по математике на твёрдую тройку. В нашей школе был и класс, как тогда неполиткорректно квалифицировали, для умственно отсталых детей. Но и они как-то справлялись с школьной программой в упрощённом виде. Во всяком случае считать, читать, писать они могли даже по-английски. Из неграмотных в нашем селе помню только «дореволюционную» бабушку моей подружки.
От КАЖДОГО по способностям - базовая советская триада: образование-наука-промышленность
Мощнейшая система образования СССР была филигранно вписана в базовую советскую триаду:
1. Образование (средняя и высшая школы плюс среднее профессиональное образование); 2. Наука (фундаментальная и прикладная); 3. Промышленность и производство
Базовая триада была сложным по архитектуре, но живым механизмом, отлаженным как часы и генерирующим критические и сквозные технологии, обеспечившие сначала выживание СССР, а затем исторический пик могущества России и её мирового влияния в середине и начале второй половины ХХ в., позволившая добиться научного, технологического, культурного, военного и политического лидерства. Для справки - согласно «Концепции технологического развития на период до 2030 года» критические технологии определяют безопасность государства и его развитие на определённую перспективу, а сквозные - это перспективные технологии межотраслевого назначения, определяющие перспективный облик экономики и отдельных отраслей в течение ближайших 10–15 лет.
Фундаментом базовой триады была система образования. Базовая триада в свою очередь сделала возможной великую триаду - атом, космос, ракеты. Уже в 50-х г.г. прошлого века в СССР воздвигались мощные ГЭС, в степях высаживались защитные лесополосы для борьбы с засухой, осваивались реэвакуированные предприятия по сохранённой «закваске» в Зауралье, прокладывался газопровод Саратов–Москва, развивались новые отрасли: реактивная авиация, атомная энергетика, радиолокация, телевидение, ракетостроение. Первая в мире (!) АЭС, созданная в лаборатории «В» г. Обнинска и запущенная 26 июня 1954 г. в 17 час. 45 мин., дала ток в сеть Мосэнерго с электрической нагрузкой 1500 кВт и стала символом «мирного атома». На фоне набиравшей обороты гонки вооружений СССР, ещё не оправившийся после тяжелейшей войны, не только создал ядерное оружие сдерживания, но и предложил миру альтернативу - созидающую атомную энергию.
Бурное развитие новейшей техники требовало новых знаний, новых специалистов и новых подходов. Система образования западного типа, нацеленная на качественное образование узкого слоя элиты, с поставленной задачей за короткий срок не могла бы справиться, а СССР за пару десятилетий совершил квантовый скачок с уровня церковно-приходской школы, доступной для крестьянства, составлявшего 85 % населения Российской Империи в 1917 г., с долей грамотных (в европейской части Российской империи), оцениваемой в 22,9% (по данным Всероссийской переписи 1897 г.) до всеобщего и равного доступа к реальному образованию для 100 % населения и рекордного и непревзойдённого нигде в мире уровня знаний и навыков среднестатистического советского абитуриента. Цитируя «Марш энтузиастов», «....за годы сделаны дела столетий!....».
Сравнивая системы образования: советскую и современную российскую, развивающуюся по вектору, заданному западными образцами, выделю ключевые элементы, позволившие СССР добиться непревзойдённого «качества» советского абитуриента, а сегодня утерянные, забытые или отменённые благодаря реформам.
Уникальные учебники, написанные на безупречном русском языке, с ясно изложенной сутью материала без искажения и упрощения, но доходчиво и понятно в соответствии с возрастом, в т.ч. при самостоятельном изучении. Современные учебники зачастую перегружены лишними терминами, научность подменяется ложным наукообразием, что приводит к расфокусировке, отвлечению от сути и, в конечном итоге, к затруднению понимания материала. Определения нередко формулируются запутанно, нередко со стилистическим ошибками и, что ещё хуже, некорректно с точки зрения самого предмета.
Уникальные учебные программы, синхронизированные с другими предметами, создающие единый взаимосогласованный межпредметный контекст, облегчающий изучение программы. Сейчас в учебниках математики за 7 класс есть задачи на расчёт концентрации растворов, в то время как химия изучается с 8-го класса. В учебнике географии за 6 класс есть задачи на точку росы, а этот материал из физики, которая изучается позже и т.д.
Уникальные методики преподавания, точно учитывающие особенности восприятия детей в том или ином возрасте и рассчитанные с учётом этого темп и интенсивность уроков, глубина погружения в материал и его объём, способствующие успешному усвоению. Дозированное количество домашних заданий, рассчитанное на закрепление материала. В России учителя часто пытаются компенсировать низкий уровень преподавания большим количеством домашних заданий, но если материал не усвоен на уроке, то количество заданных примеров никак не перейдёт в качество, это путь к переутомлению. В Германии, наоборот, домашние задания постепенно изживаются. Этот феномен описан в т.ч. у Т. Сарацина в книге «Deutschland schafft sich ab“ («Германия: самоликвидация»). Оба пути на фоне слабого преподавания ведут к фрустрации, отторжению даже у способных и прилежных учеников, а у менее добросовестных - к полной потере мотивации. В немецких школах уже совсем не учат решать задачи. Даже у учащихся гимназий отсутствует этот навык, т.к. алгоритмам решения задач просто не обучают. С теоремами по геометрии знакомятся, не углубляясь в доказательства, а ведь это важнейший навык умения обосновывать идеи, и проверять жизнеспособность гипотез. Эти же практики распространились и на российские школы.
Система аттестации и объективные критерии оценки не только знаний и навыков, но и потенциала ученика. Т.к. о ЕГЭ написано достаточно много, не буду сейчас останавливаться на этом. Отмечу лишь, что не стоит сводить проблематику в российском образовании к ЕГЭ и к Болонской системе. Это лишь видимая часть айсберга.
Говоря о немецких школах, обращу внимание широкому кругу читателей на наверняка неизвестную им характерную особенность. Важнейшим критерием оценки (не знаний, т.к. знания сами по себе принято считать скоропортящимся продуктом, которым вредно засорять память) компетенций и когнитивных способностей является активность ученика на уроке. В трёх «письменных» дисциплинах (немецкий, математика, английский) активность на уроке имеет коэффициент 50 %. Т.е. можно написать все контрольные и сочинения на «5» (низшая оценка), но проявляя личную активность, можно иметь «3» и наоборот - можно писать блестящие работы, но при неучастии в устной работе в табели будет та же тройка. Во всех остальных предметах имеет значение только устная работа. Участие или неучастие в устной работе исключительно добровольное, т.к. в школе не принято спрашивать, если ученик сам не поднял руку. Скромность, деликатность, рефлективный тип поведения или, не дай бог, стеснительность - досадный гандикап, кардинально понижающий шанс получить рекомендацию в гимназию. Но и это ещё не всё. В младших и средних классах содержанию и качеству устного ответа не придаётся практически никакого значения. Важен сам факт манифестации желания участвовать в дискуссии и готовность отстаивать свою позицию. Именно по этому критерию не только выставляются оценки, но и идёт отбор после 4-го класса для гимназий. Провозглашение немецкой школой личной активности, доминантности, яркости самопрезентации наиболее ценными качествами восходит к американской психологической школе бихевиористов, принципы которой нобелевский лауреат, австрийский биолог К. Лоренц в книге «Агрессия» противопоставил «неправильному пониманию в сущности правильных ....демократических принципов», согласно которым «поведение животных и человека по преимуществу реактивно, а если ...и содержит .... врождённые элементы, .... всегда может быть изменено обучением» Своё несогласие «с этими принципами» Лоренц обосновывал тем, что с ними «не вяжется .... факт, что люди от рождения не так уж равны друг другу и не все имеют «по справедливости» равные шансы стать идеальными гражданами». Лоренц высоко оценивает идею Уильяма Мак-Дугалла о спонтанности в поведении животных и человека "The healthy animal is up and doing" – здоровое животное активно и действует.» Наблюдательные читатели наверняка замечают, что «призрак» немецкой школы «бродит» давно уже не только по Европе. Легко представить, куда в пределе ведёт такая система отбора, которая, естественно, из школы переносится во все сферы, включая науку.
Всеобщий и равный доступ к реальному образованию, независимо от происхождения, материального положения, удалённости места проживания от столиц и городов. По промежуточным итогам школьных реформ в России можно утверждать, что равного доступа к образованию больше нет. Он напрямую зависит от доходов родителей, позволяющих или нет оплачивать репетиторов. Социальное расслоение в зависимости от доходов семьи и фактический имущественный ценз в образовании налицо, и это не просто неприятное свойство капитализма, это крайне губительно для государства, т.к. отбраковывает лучших в пользу имеющих возможность платить.
Статистика ВОШ - самой авторитетной олимпиады школьников - не оставляет сомнений в том, что высшие учебные достижения доступны только ученикам в Москве, Московской области и Санкт-Петербурге. Победители и призёры из других регионов крайне малочисленны, а некоторые регионы не представлены вовсе.
Система советского образования благодаря «неправильному» (согласно трактовке К. Лоренца) «пониманию....демократических принципов» о том, что «врождённые элементы .... всегда могут быть изменены обучением» как раз доказала, что именно такое понимание является правильным, и именно за счёт специально выстроенной системы «обучения» удалось реализовать социалистический принцип «От КАЖДОГО по способностям, каждому по труду». Именно первая часть этого принципа наиболее важная и гораздо более сложная в реализации, чем вторая. «Стратификация общества» и «закон западного Средневековья» - «каков отец, таков и сын» по Ле Гоффу были преодолены в СССР благодаря всеобщему и равному доступу к реальному образованию.
Резюмирую достижения советской системы образования: 1. Непревзойдённый уровень знаний и навыков советского абитуриента, 2. Максимальная реализация потенциала нации, а не только элитных прослоек, как это практикуется во всём мире и в России до и после СССР, 3. Увеличение интеллектуального и культурного ресурса нации, 4. Небывалый уровень социальной справедливости, функционирующие социальные лифты, 5. Социальная однородность на высоком культурном уровне, как мощный объединяющий и сплачивающий фактор, 6. Индивидуальная самореализация у огромного количества людей и низкая социальная напряжённость, 7. Поддержание конкурентной среды для элит, непрерывная ротация элит и обновление.
Кафедра инженерной теплофизики в МЭИ на стыке советских триад
К сожалению, именно элиты - наиболее уязвимое звено в конструкции любой государственной машины. Противоядия от впадения правящей прослойки в прелесть «превращения власти в собственность», (формулировка историка М.А. Колерова), и компрадорства в истории не найдено. Ж. Ле Гофф в книге «Цивилизация средневекового запада» цитирует монаха Сальвиана, написавшего в V в. н.э., что «римляне сами себе были врагами худшими, нежели внешние враги, и не столько варвары их разгромили, сколько они сами себя уничтожили». В ХХ в. Россию дважды приводили к политической смерти собственные элиты. И великие советские триады не спасли от позорного и бездарного предательства коллективного Горбачёва, но это предмет иных исследований. В рамках же этой статьи возвращаюсь к «золотому веку» в истории СССР и попытаюсь на примере родной кафедры НИУ в МЭИ проиллюстрировать взаимосвязь советских триад: базовой (образование-наука-производство) и великой (атом-космос-ракеты). Стремительное развитие в 40-х, 50-х г.г. атомной энергетики и ракетно-космического направления требовало новых знаний о теплофизических свойствах перспективных рабочих тел и конструкционных материалов, которые необходимо было с нуля открыть, создать, вычислить и научиться применять в экстремальных условиях с критическими нагрузками. Вопросы теплофизики — выбор и освоение теплоносителей, изучение процессов гидродинамики и теплообмена - были в ряду важнейших. Это прекрасно понимали руководители советского атомного проекта, академики И.В. Курчатов, А.П. Александров, Д.И. Блохинцев и А.И. Лейпунский. С целью подготовки специалистов, способных решать комплексные задачи высокой сложности и была создана в Московском энергетическом институте (МЭИ) кафедра инженерной теплофизики (ИТФ). При кафедре ИТФ Минсредмашем СССР - главным атомным ведомством страны - была образована крупная лаборатория высоких температур (ЛВТ), ставшая важным центром теплофизических исследований. Кафедра ИТФ и лаборатория ЛВТ в МЭИ были тесно переплетены и научно, и территориально. Сотрудники ЛВТ преподавали на кафедре ИТФ базовые и профильные дисциплины: физику плазмы, магнитную гидродинамику. Позже ЛВТ превратилась в НИИ ВТ, затем - в объединённый институт высоких температур (ОИВТ) РАН.
Широким фронтом были развёрнуты работы по решению задач ракетной техники и атомной энергетики, разработаны программы подготовки универсальных специалистов нового типа на стыке прикладной науки и инженерного искусства с набором суперкачеств: - Фундаментальные теоретические знания из самых разных разделов физики, химии, материаловедения, — Виртуозное владение навыками экспериментальной физики, — Способность разрабатывать инженерные решения. Неписаное правило кафедры ИТФ гласит, что высшая учёная степень — инженер.
В спорте есть сложнокоординационные виды спорта: гимнастика, фигурное катание, синхронное плаванье. Они, кроме силы и скорости, требуют от человека мастерства на стыке спорта и искусства, обладания сложнейшим комплексом взаимосогласованных и тонко управляемых качеств: баланс, координация, ритм, гибкость, ориентация в пространстве, грация. По замыслу основателей кафедры: академика, председателя Госкомитета СССР по науке и технике ( будущего вице-президента АН СССР при Келдыше и ЗамПреда СовМина СССР при Косыгине) В. А. Кириллина и академика А. Е. Шейндлина (выдающихся учеников прославленного М. П. Вукаловича), Д. Л. Тимрота, член-коров АН СССР Б. С. Петухова и Э. Э. Шпильрайна теплофизик, как фигурист в спорте, — инженер с высокой культурой мышления учёного, владеющий токарными и слесарными премудростями.
Принципы образования на кафедре ИТФ
1. Солидный физико-математический базис, ригористичный академизм, неуклонное и бескомпромиссное следование законам физики во всей их строгости; 2. Ювелирная чистота эксперимента; 3. Навык выделения фундаментального и отбрасывания несущественного в анализе и оценке экспериментальных данных; 4. Понимание во всей глубине назначения своих разработок и специфики реальных промышленных условий их применения. Для этого были обязательными занятия на учебной ТЭЦ МЭИ, (входившей в сеть Мосэнерго), практики на заводах и на Черепетской ГРЭС. 5. Освоение рабочих профессий в слесарных, токарных, литейных, сварочных мастерских, т.к. экспериментаторы высокого класса должны уметь сами проектировать и изготавливать опытные стенды, включая пайку серебром. 6. Золотой принцип ИТФ - навык решения нетривиальных задач с неочевидным или даже несуществующим ответом в условиях неопределённости и недостатка исходных данных. Уникальность кафедры ИТФ в МЭИ заключена в том, что этот принцип не провозглашался, а именно прививался и отрабатывался, как навык, которым можно пользоваться как линейкой и карандашом. Читатель, запомни эти принципы до окончания прочтения этой статьи, мы возвратимся к ним не раз.
Достижения выпускников кафедры ИТФ в контексте великой советской триады: атом-космос-ракеты
Уже самые первые выпускники ИТФ доказали, что им по плечу задачи любой сложности. Недавние студенты-теплофизики из амфитеатров лекционных залов МЭИ напрямую попадали на полигоны, космодромы и безымянные «почтовые ящики» - передний край советской триады: атом - космос -ракеты, взаимодействуя с предприятиями, возглавляемыми Королевым, Келдышем, Челомеем, Янгелем, Надирадзе, Котельниковым, участвуя в прикладных и фундаментальных исследованиях на сверхсекретных объектах. Семипалатинск-21, Арзамас-16, Байкал-1, Объект-300, Проект 645. Особый режим, строжайшая секретность, военная охрана, военная приёмка, эзопов язык..... Заказ пропуска по телефону - «Волга», отзыв - «Гранит». Светофор на пропуск - красный, а зелёный, наоборот - сигнал об излучении.
Даже если говорить только о самых значительных достижениях теплофизиков из уже 70 выпусков кафедры ИТФ, то и их перечислить в рамках статьи невозможно, настолько внушителен этот перечень. Приоткрою лишь чуточку завесу над некоторыми, уже рассекреченными проектами, о которых сейчас уже можно говорить, и значение которых может быть сколько-нибудь понятно широкому кругу далёких от физики читателей.
ФЭИ, г. Обнинск. 1950-е и 1960-е г.г.
Разработка основ физической химии жидкометаллических теплоносителей (ЖМТ) для термоядерной энергетики. Создание ядерных энергетических установок (ЯЭУ) с (ЖМТ) для АЭС с реакторами на быстрых нейтронах, атомных подводных лодок (АПЛ) и космических аппаратов. Создание первых в мире (!) и в СССР тепловых труб с жидкометаллическими теплоносителями. В 1970–1980-е г.г. в связи с авариями на атомной подводной лодке и на Чернобыльской АЭС на первый план вышли вопросы безопасности ЯЭУ. Требовались принципиально новые технологии, обеспечивающие длительную безаварийную эксплуатацию АЭС, в т.ч. в аномальных ситуациях. Нужно было развивать новые фундаментальные исследования физико-химических и теплогидравлических процессов, позволивших проектирование реакторов на быстрых нейтронах и разработку не имеющего в мире(!) аналога электрохимического измерителя термодинамической активности кислорода в теплоносителе свинец-висмут. Испытания аварийных режимов АЭС и разработка конструкций и расчёт режимов бескризисного кипения натрия, исключающих разгерметизацию твэлов. Создание космических ЯЭУ «ТОПАЗ» и «БУК». Разработка промышленного производства водорода на основе твердооксидного электролиза воды с очисткой натрия от водорода и трития путём извлечения их через специальные мембраны посредством вакуумирования и обеспечения требуемых параметров БН-ВТ 600 МВт (тепл.). Испытания безопасной эксплуатации ядерных реакторов в нестационарных режимах на базе исследований конвективного теплообмена и гидродинамики в каналах.
Разработка стратегических вооружений в Ленинградском ракетно-космическом ЦКБ. ЦКБ, оно же КБСМ, оно же Морское АЦКБ по береговой и корабельной артиллерии, с неизменным индексом СМ на разработках, по легенде обозначающей - Сталинская Морская (артиллерия). В те времена в ЦКБ работало много военных и довоенных артиллеристов, прошедших войну. Приведу некоторые обозначения КБСМ: Ракета - изделие, Артиллерийское орудие — шахтная пусковая установка (ШПУ), Транспортно-пусковой контейнер на самоходе для стратегических и противоракетных-«снарядов» (ТПК СПУ), Корабельная пусковая установка (КПУ), Боевой железнодорожный ракетный комплекс (БЖРК). Епархия теплофизиков в ленинградском КБСМ - проблемы газодинамики, сейсмики, амортизации, термопрочности, тепломассообмена, от решения которых напрямую зависит надёжность ракетных и артиллерийских систем. Разработка наземных, передвижных и корабельных радиоантенн, работающих на см- и мм- длинах волн для научно-исследовательских судов, в. т.ч. «Космонавт Юрий Гагарин», «Академик Королев». Разработка космических камер для наземной отработки космических аппаратов (не макетов!) с дублирующими экипажами. Разработка импульсного графитового реактора (ИГР) для ядерных ракетных двигателей (ЯРД). ЯРДы на порядок сложнее, чем реакторы АЭС из-за большей энергонапряжённости активной зоны, более высоких температур элементов конструкций и из-за использования в качестве рабочего тела не жидкостей, а газов.Сверхзасекреченный проект «Объединённая экспедиция» по применению газообразного водорода - и это была революция в технике (!) - в качестве топлива для первого в стране (!) высокотемпературного реактора ИВГ.1. Рекордные температуры (до 3000 К) и импульс движения, в разы превышающий показатели жидкостных ракетных двигателей (ЖРД). После снятия грифа секретности с результатов испытаний в 1991 г. и их опубличивания на Западе возник огромный интерес к ИВГ.1. Первый визит американцев на засекреченный Объект-300 состоялся в апреле 1992 г. По нескрываемому шоку «гостей» стало понятно, что в США ничего не знали ни об испытаниях, ни тем более о полученных результатах. Из официального протокола США: «Уникальные установки Объединённой Экспедиции обладают возможностями, не имеющими аналогов в мире». К сожалению, после «переоценки результатов» в 1991 г. работы по ЯРДам, были закрыты. Реактор ИВГ.1 переделали в обычный водоохлаждаемый реактор для рутинных работ. В преддверии Пасхи, 16 апреля 2025 г. - спустя добрых тридцать лет после закрытия проекта - в вечернем выпуске «Вестей» на канале Россия 1, прямо во время написания этой главы, я услышала, как М. В. Ковальчук рассказывал В. В. Путину об ИВГ.1, о водороде при 3000 К, о сравнении с американцами и о ключевом значении ИВГ.1 для освоения дальнего космоса. «Долгий» СССР всё ещё достаёт свои кунстштюки из пыльных закромов к изумлению модных министров инновационных министерств.
Золотой принцип ИТФ
Моя жизнь после МЭИ не была связана с теплофизикой, но и я, возвращаясь к своим скромным удачам и анализируя их природу, обнаруживаю золотой принцип ИТФ - решение нетривиальных задач с неочевидным ответом в условиях неопределённости. Выпускники кафедры вот уже 70 лет с 1954 г. по 2024 г., блестяще его применяют. Так нашлось решение по теплозащите от светового удара огненного шара после ядерного взрыва (ЯВ). Аналитически решить проблему было невозможно, т.к. не было информации о свойствах материалов при ядерном взрыве. Эксперимент с реальным ЯВ по понятным причинам исключался. Испытания «Аргон» до 1963 г. на полигоне в Семипалатинске были, но с другими целями. Парадоксально, но ни электронная пушка, ни плазмотрон не создают даже близкого к ЯВ воздействия, а - эврика! - направленный на солнце прожектор создаёт в фокусе излучение такой же высокой плотности и того же спектра, что и тепловой поток ЯВ. Измерения провели в Ленобласти и на Байконуре с корабельным прожектором, размещая в фокусе образцы теплозащитных материалов: бетоны, пластики, резинокордные материалы и др. В результате лучшим по теплозащите от светового удара ЯВ оказался легкодоступный и дешёвый керамзитобетон, что и было рекомендовано всем предприятиям отрасли - взять за основу для дальнейших разработок.
Оригинальный метод был найден и для расчётов тепловых воздействий, в шахтах для запусков стратегических межконтинентальных ракет (ШПУ).
Вопросам старта уделялось большое внимание, над этим работали крупные НИИ, КБ, вузы. Межконтинентальную трёхступенчатую твердотопливную ракету (98-ю) создавало королевское ОКБ-, а Ленинградское КБСМ разрабатывало для ракет стартовые комплексы ШПУ 15П798. Сам Королев вел «космос», а военной тематикой заведовал его зам. Я.И. Тригуб, с ним КБСМ и взаимодействовало. Запуски должны производиться во всех климатических зонах территории СССР: от вечной мерзлоты до пустынь. Ракете, как и человеку, нужны определённые температурные условия жизни. Казалось бы, межконтинентальная ракета и какой-то там температурный режим! Но вспоминается стишок Маршака: «Не было гвоздя — подкова пропала...», «....враг вступает в город, пленных не щадя, оттого, что в кузнице не было гвоздя». Говорят, Королев чуть не отменил полёт Гагарина из-за «не той гайки». В таких делах нет мелочей. От расчёта системы температурно-влажностного режима (СТВР) напрямую зависит жизнеспособность изделия (так из-за секретности называли ракету).
Условия задачки были такие: изделие находится в закрытой стальной дыре в полубесконечном массиве грунта и железобетона, после ядерного взрыва, в позиционном районе (ПР) любой из климатических зон СССР (от вечной мерзлоты до жарких пустынь) с перепадами «лето-зима» и длительном боевом дежурстве (БД) до 10 и более лет, в автономном режиме и при тепловыделениях от работающего оборудования. Вопрос - вычислить универсальный СТВР для любого ПР.
Аналитическое решение было невозможно, т.к. заданные условия тогда не были исследованы. Для обработки огромного массива данных необходима мощная вычислительная техника, которой в то время не было. Громоздкие ЭВМ уже появились, но единичные, работа их не отлажена, машинное время ограничено. Составить программу на Алголе, Фортране и без ошибок пробить перфокарты заняло бы года два, а сроки сверхсжатые. Американцы проблему температурных режимов решали при помощи отлично отработанных у них систем кондиционирования. У нас это направление было слабо развито, советский человек не буржуин, переможет жару, а вот ракета, даже советская, не полетит или полетит не туда, или.....Проблему решали в Минобороны ЦПИ-31, ЦНИИ-26, в военной академии, ЛВИСКУ, в головно м институте Минобщемаша ЦНИИМаш и специализированном КБТХМ, но без нужного результата, а сроки поджимали, т.к. ракетный комплекс уже строился, и была задействована цепочка из нескольких десятков заводов.
Как быть?
Эврика! Вспомнился метод электротепловой аналогии, который изучали на ИТФ в МЭИ! Перенос теплопроводностью тепла и электричества описывается одинаковыми уравнениями. К модели из электропроводной и ёмкостной бумаги с тепловыми характеристиками стали, железобетона, грунта подводится постоянный и переменный электрический ток рассчитанных параметров. В любой точке модели на экране высвечивается кривая во времени электрического потенциала, который переводится в температуру и все! Меняется что-то в конструкции или исходных данных, легко корректируется и электрическая модель. Метод был найден, но прибора такого не было! На конференции в Киеве нашли парня с компетенциями в электротепловой аналогии. В условиях ограничений по секретности сформулировали ему задачу, помогли расширить лабораторию, чтобы решать наши вопросы, а ему — защитить докторскую и стать академиком УССР. В результате был создан электроинтегратор нестационарных двумерных и трёхмерных полей ЭИНП. После Чернобыльской аварии на нем же считали движение подземных вод. На ЭИНП рассчитали СТВР для ШПУ «Двина» (63-я), «Шексна» (64), 67, 69, 96, 98, модернизированных (-М), с улучшенными тактико-техническими характеристиками (-УТТХ), Темп-2С, Гном, одиночные старты ( ОС), -А14, -А15, -А15П, -А16, -А18, -18М.
К слову, 18 М - это «Воевода», у американцев — «Сатана». Разработчик КБЮжМаш, гл.конструктор М.К. Янгель. Вся ракетная документация (КБЮ) ЮжМаша передана американцам.
Следующей задачей теплофизиков ленинградского КБСМ было определить СТВР подземного командного пункта (КП) и теплопередачу защитной крыши ШПУ, включая наружную теплоизоляцию. Опять сверхсжатые и несопоставимые с возможностями вычислительной техники того времени сроки. Без экспериментальных исследований было не обойтись. Три года на Байконуре измеряли климатические параметры, температуру в элементах конструкции и воздуха в ШПУ. Испытания подтвердили результаты расчёта на ЭИНП с ошеломляющей точностью до 1 градуса! Если бы расчёт не был сделан до испытаний, можно было бы заподозрить, что его подогнали. Проведённые исследования позволили создать высокогерметичное, суперизолированное от внешних теплопритоков и теплопотерь ШПУ с полностью (!) автономной и энергонезависимой СТВР. Три типа ШПУ 15П715, 15П715П, 15П716 были приняты на вооружение и поставлены на боевое дежурство. К сожалению, все материалы этих испытаний утеряны, а сами комплексы при Горбачеве были уничтожены под присмотром американских полковников.
Плеяда выдающихся преподавателей ИТФ
Говоря языком Ж. Ле Гоффа, люди той или иной эпохи демонстрируют «ментальность.....и установки поведения», «которые ..не являются поверхностными» признаками «или излишними «украшениями» истории, ибо они-то и придают ей....красочность, оригинальность и глубину». Лучшие преподаватели ИТФ демонстрировали высочайшую культуру, невероятную по спектру и глубине сферу интересов, настоящую увлечённость наукой. Именно такие «установки поведения» педагогов считывались учениками, вдохновляли талантливых последователей и направляли лучших из них на тернистый, не всегда благодарный и благополучный, но благородный путь учёного, исследователя, первооткрывателя - настоящего русского интеллигента, порою бессребреника, иногда вольнодумца и идеалиста и неизменно романтика и творца.
Е. И. Кайрис, Д. Л. Тимрот, М. Е. Дейч, Э. Э. Шпильрайн, Б. С. Петухов, Л. Д. Генин, А. М. Семёнов и ещё длинная вереница любимых преподавателей, будущих профессоров, «член-коров» и академиков, создателей уникальных научных школ покоряли юношескую аудиторию умением ясно и доступно объяснять сложные, абстрактные дисциплины, безупречностью логики и стройностью изложения. Блистательные лекторы «глаголом жгли сердца» студентов, ведя их ходами живой научной мысли, недоступными для непосвящённых. Профессора кафедры не просто изъяснялись идеально грамотно, но были мастерами образной русской речи. Этого же они требовали от студентов и аспирантов, нещадно правя курсовые и диссертации, добиваясь чеховской ясности и простоты. Блестящие результаты выпускников кафедры - результат чуткого диалога, индивидуальной работы с каждым из них. Бывает, студент буксует с задачей из-за пробела в базовых знаниях, а учебника, который бы толково разъяснил нужный раздел, нет. Тогда профессор садится и пишет подробное объяснение к задаче. Вспоминается Бах, писавший «Хорошо темперированный клавир» - причисленный потомками к вершинам композиторского искусства - как сборник упражнений для своих учеников для оттачивания технических навыков игры на клавесине.
Профессора ИТФ владеют искусством оценочного анализа, позволяющего любой результат расчёта вычислительной лаборатории мгновенно, «вручную» проверить на правдоподобность, «прикинув» на ходу физическую модель, тестируя её, вводя разные условия и набросав на листке бумаги асимптотики. Сейчас этот навык теряется, растёт риск деградации функции аналитического контроля расчётных данных, смещения акцентов к математическому моделированию и переоценке его возможностей. На фоне избыточного доверия вычислительному ресурсу, как инструменту добычи новой информации, могут вообще забыться «преданья старины глубокой» и истоки научного знания. По мере роста вычислительных мощностей, неминуемо возрастёт число генерируемых ошибок с непредсказуемыми результатами для развития науки. Самое время вспомнить первый принцип ИТФ - ригористичный академизм, неуклонное и бескомпромиссное следование законам физики во всей их строгости.
Современная научная среда стала более обыденной. В своих исследованиях учёные руководствуются уже не «поиском истины», а совсем другими доминантами. На своих кухнях они обсуждают примерно то же, о чем и все остальные: новости в СМИ, бытовые проблемы. Редкость, если в дружеской беседе кто-то вдруг заговорит о чём-то отвлечённом, выходящим за рамки повседневного, например, об отношении Ферми к созданию ядерного оружия или о мыслях Рюэля о вероятном сценарии гибели мира. Возможно, это «обыкновенное чудо», но на кафедре ИТФ оберегается дух «золотого века» науки советского периода.
Экспериментальная физика на кафедре, второй принцип ИТФ и международное признание
С момента создания кафедра ИТФ в МЭИ была и остаётся одним из доминирующих эпицентров в ландшафте отечественной и мировой теплофизики. Академик В. А. Кириллин - первый «завкаф» ИТФ и основатель всемирно известной отечественной школы теплофизики - был блестящим учёным с даром интуиции в области термодинамики - одной из каверзных дисциплин, простых при поверхностном взгляде, но покорившихся лишь единицам ценой многолетних размышлений. В 40-е—50-е г.г. исключительное значение приобрели исследования термодинамических свойств водяного пара в области сверхвысоких параметров до 600°С и до 500 атм., т.к. без них невозможно создать парогенераторы и турбины - основное оборудование теплоэнергетики. Лидеры исследований - США, Великобритания, Канада - изощрялись в методиках эксперимента в борьбе за точность до одной доли процента. В 1950 г. безвестный доцент МЭИ В.А. Кириллин опубликовал работу об абсолютно новой, неожиданной для мирового научного сообщества, изящной методике измерения удельных объёмов пара с применением разгруженного дифференциального манометра. Благодаря гениальной находке Кириллина точность экспериментальных данных существенно повысилась, а сам он встроился в ряд корифеев мировой теплофизики.
Исследования на кафедре, связанные с термоэлементами и с задачей разработки эффективных термогенераторов для прямого получения электроэнергии пересекались с интересами академика А. Ф. Иоффе, возглавлявшего Институт полупроводников и занимавшегося вопросами термоэлектричества.
Собственные экспериментальные методики, стенды для исследования теплофизических и электрофизических свойства твёрдых материалов при предельных температурах своего существования, работы по изучению теплозащитных покрытий для спускаемых космических аппаратов, радиационно-конвективного теплообмена способствовали установлению тесных контактов с головным ракетным институтом НИИ-1, (ныне Центр им. М.В. Келдыша и с ОКБ-1 С. П. Королева в Подлипках (теперь г. Королев), в т.ч. лично с Королевым.
На кафедре ИТФ в 1970 г. создана (ныне профессором ИТФ) О. А. Синкевичем первая (!) в технических ВУЗах СССР учебная лаборатория физики низкотемпературной плазмы в связи с проблемами движения ракетных аппаратов в плотных слоях атмосферы. Исследования в лаборатории ИТФ в этой области стали достижениями мирового уровня. По цепной реакции работы в области плазмы привели к идеям, связанным с мечтою о прямом преобразовании тепла в электроэнергию магнитогидродинамическим (МГД) методом. Первые МГД-установки появились в США в ракетной лаборатории АВКО-Эверетт и повторены «Дженерал-электрик». В стенах кафедры ИТФ запущен первый (!) в СССР МГД–генератор с магнитной системой со сверхпроводящей обмоткой, разработанной под руководством профессора В.В. Сычева. Именно этот тип МГД–генераторов востребован и сейчас! В 1960-80е годы учёные СССР лидировали в мире в области МГД. По оценкам ANL (Аргоннская Национальная Лаборатория/США) в Советском Союзе публиковалось 75% мирового объёма научных результатов по теме МГД.Но проблема МГД чрезвычайно объёмна , ряд принципиальных вопросов остаётся нерасколотым орехом: - Как удержать плазму магнитным полем, — Что такое «МГД-неустойчивость», — Что такое «МГД–турбулентность», — Как магнитные поля влияют на электропроводные среды, — Что такое «МГД–динамо», и какое отношение оно имеет к футбольному клубу.
Под руководством Л.Г. Генина и позднее В. Г. Свиридова исследовательская группа ИТФ сосредоточилась на МГД–турбулентности и МГД–теплообмене жидких металлов. Создан один из мощнейших лабораторных электромагнитов - ртутный МГД–стенд, генерирующий магнитное поле индукцией до 1 Тл на длине около метра. Обнаружены явления МГД–теплообмена в термоядерных реакторах, крайне опасные для стенок теплообменников. Актуальность МГД-исследований сложно преувеличить, т.к. именно они решат судьбу следующего энергетического перехода человечества. Одним из создателей выдающейся отечественной школы экспериментальной теплофизики был профессор Д.Л. Тимрот, следовавший принципу полноты запечатлённого результата, когда все этапы эксперимента тщательно продумывались и ясно, без методических и технических «тёмных» пятен отображались в работе любого ранга: от студенческих лабораторных до диссертаций. Ценность такой работы возрастает кратно, т.к. представляет не голый результат, а полноценный контекст. Материал такого качества и через время служит науке, насыщая коллективный «массив данных», даёт пищу для анализа, обобщения и может привести к неожиданным результатам. Увы, в наше время все чаще встречаются работы, дающие лишь поверхностное описание эксперимента и пару графиков. Экспериментальные же данные остаются в стенах лабораторий и в конце концов теряются, не оставляя следа и не принося пользы.
Сфера интересов профессора В. В. Махрова, (ученика Д.Л. Тимрота) - изучение теплопроводности и вязкости щелочных и щелочно-земельных металлов, отличающихся весьма специфическими свойствами - низким давлением насыщенных паров и их высокой агрессивностью при высоких температурах, обусловливающих сложности измерения теплопроводности паров, способных полностью растворить никелевый токоподвод, который пришлось заменить на нержавеющую сталь. Метод «нулевого участка», предложенный Д. Л. Тимротом и В. В. Махровым, (запатентован в Германии, США, Англии, Франции и Японии), позволил измерить теплопроводности паров всех щелочных металлов и магния. Метод важен для изучения перспективных газовых теплоносителей. Также разработан метод импульсного лазерного нагрева для исследования свойств твёрдых материалов.
Профессор С.Н. Смирнов создал бесконтактный помехоустойчивый метод определения плотностей теплоносителей в широком диапазоне температур и давлений. Определение диэлектрической проницаемости (коэффициент преломления электромагнитной волны) газов и газовых смесей - ядро этого метода. С.Н. Смирнов экспериментально получил верифицированные данные о коэффициентах прохождения света и диэлектрической проницаемости сложных сред - теплоносителей в турбулентном движении. Проблема турбулентности - одна из самых сложных в современной физике, поэтому метод должен дорабатываться. Идеи С.Н. Смирнова в области возобновляемых источников энергии, радиационной экологии и физики ионизирующих излучений можно назвать провидческими.
Исследования группы профессора А. С. Комендантова и позднее Ю. А. Кузма-Кичты посвящены сверхактуальной тематике - кризису теплообмена, интенсификации теплопередачи и способам охлаждения применительно к безопасности термоядерных установок. Для измерения толщины паровой плёнки при исследовании плёночного и пузырькового кипения смесей был разработан оптический и прецизионный метод, с использованием только что появившегося в научных лабораториях мира газового лазера. Метод позволил впервые в мире (!) получить данные о колебаниях границы фаз и скорректировать формулы расчёта теплоотдачи. Лазерная диагностика признана и оценена во всём мире. Студент В. Г. Бондур, участвовавший в исследованиях под руководством нынешнего профессора Ю.А. Кузма-Кичты, впоследствии был вице-президентом РАН, а сейчас является научным руководителем института «Аэрокосмос», в котором лазерная диагностика применяется для исследования поверхности моря со спутников. Совместные исследования с университетами TUS / Япония, Брауншвайга / Германия, Техническим университетом Берлина, Rensselaer Polytechnic Institute / США - подтверждение признания лазерной диагностики значительными теплофизическими лабораториями мира.
Группа профессора В. В. Ягова занимается механикой двухфазных систем, интенсификацией теплообмена и стабилизацией кипения в вакууме. Совместно с пизанским университетом/Италия исследовалось кипение диэлектрических жидкостей и методов увеличения критической тепловой нагрузки. Результаты исследований В. В. Ягова применяются для решения задач в авиации и космическом аппаратостроении.
Достижения теплофизической экспериментальной школы кафедры ИТФ МЭИ сохраняют мировое значение, а их важность для дальнейшего научного и технологического развития России несомненна и не нуждается в расшифровке.
Теоретическая физика на кафедре и первый принцип ИТФ
На кафедре ИТФ созданы фундаментальные научные направления, нацеленные на решение сложнейших задач теоретической физики. Профессор ИТФ В.В. Сычёв - будущий секретарь Совета экономической взаимопомощи (СЭВ), (фактически министерский ранг), дважды лауреат Госпремии СССР - автор работ по сверхпроводимости и термодинамике сверхпроводников для создания сверхпроводящих магнитных систем; разработал теоретические методы и дифференциальные уравнения термодинамики для расчётов термодинамических свойств газов и жидкостей, используемых в энергетике; автор работ целого комплекса классических учебников и пособий по теоретическим основам термодинамики и теплотехники.
Профессор ИТФ О. А. Синкевич - яркий физик-теоретик, один из крупнейших отечественных специалистов в физике твёрдого тела и физике плазмы, концетрирующийся на разработке общефизических основ и математических методов решения проблем, автор ценнейших учебных пособий о неустойчивостях в низкотемпературной плазме. О. А. Синкевич известен работами о течениях влажного воздуха в воронке торнадо на основе его же наработок по теплофизике взаимодействия океана и атмосферы; о развитии конвекции, вызванной поглощением солнечного излучения в пруде с водой; о физической модели шаровой молнии и др.
В фокусе научных интересов проф. А. М. Семёнова была фундаментальная проблема Термодинамики — построение единого уравнения состояния (ЕУС). Для решения этой задачи создана таблица справочных данных по теплофизическим свойствам паров щелочных металлов (ЩМ). Уравнение состояния в виде группового разложения плотности по степеням активности, предложенное А.М. Семёновым для таких необычных систем, — лучшее описание состояния паров ЩМ. Ценность этой работы объясняется тем, что пары ЩМ не похожи на пары воды или углекислого газа, т.к. имеют незаполненную внешнюю электронную оболочку и активно взаимодействуют друг с другом, образуя сильно связанные стабильные комплексы из нескольких частиц. Эксперименты с парами ЩМ — сложны, каждая экспериментальная точка — уникальна, а обработка этих данных - нетривиальная задача.
Что касается единого уравнения состояния, то пока не пришло время для решения этой задачи. Слишком мало мы ещё знаем о правилах формирования материи и глубинных причинах перетекания веществ из одной фазы в другую. Человечеству ещё только предстоит прорваться к физической сущности привычных вещей: почему тает лёд или испаряется вода.
Математическое моделирование на кафедре ИТФ
Работу научно-исследовательских коллективов сегодня невозможно организовать без современных вычислительных инструментов. Профессор Г. Г. Яньков и к.т.н. В. И. Артёмов (ученика профессора О. А Синкевича) специально для прикладных задач экспериментальной теплофизики создали программный комплекс Anes/98 для численного моделирования процессов тепломассообмена. Комплекс позволяет моделировать широкий спектр типичных процессов в реальном энергетическом оборудовании: трёхмерную нестационарную диффузию в неоднородных и анизотропных средах, двумерные ламинарные и турбулентные течения типа пограничного слоя с тепло- и массообменом, двумерные нестационарные ламинарные и турбулентные течения вязкой жидкости и тепломассопереноса, осложнёнными влиянием сил различной физической природы, химическими реакциями, фазовыми превращениями. Комплекс предоставлен в пользование всем научным группам кафедры и ценен тем, что его создатели сами являются теплофизиками, отлично понимают специфику теплофизических исследований и целенаправленно разрабатывали продукт с учётом потребностей коллег.
Алгоритмы великой триады
СССР был рекордсменом по срокам реализации проектов: от идей до их воплощения, как сейчас говорят, «в железе», причём в промышленных масштабах, с выходом в серию и всё это в точном соответствии реальных параметров «железа» расчётным. Как в СССР, порою в сверхсжатые сроки, систематически добивались прорывных результатов на ключевых направлениях?
1. Комплексный, междисциплинарный подход. Его сейчас пытаются «изобрести» заново, а в СССР это был классический инструмент решения сложных вопросов. К решению проблемы привлекались разные научные институты, специалисты многих разделов внутри каждой дисциплины. Это позволяло «рассматривать» и анализировать проблему с различных ракурсов, минимизировать эффект «слепого» угла и исключать риски случайного упущения важных факторов.
2. Фрагментация проблемы на подзадачи и их распределение между большим количеством научных подразделений. Это обеспечивало высококонцентрированную фокусировку на мельчайших деталях;
3. Каждое научное подразделение было относительно малочисленным, т.к. максимальный синергетический эффект от командной работы достигается в группах до 6 человек;
4. Согласованное взаимодействие научных подразделений, основанное на чётком выполнении подзадач каждым из них в заданные сроки;
5. Одна и та же подзадача нередко поручалась нескольким конкурирующим подразделениям. Это давало возможность последующего выбора наиболее оптимального из нескольких возможных решений или комбинированного решения.
6. Чёткие критерии выполнения каждой задачи. И это не статья в научном журнале. На всех этапах — военная приёмка.
7. Личная ответственность каждого на всех уровнях по вертикали и горизонтали за выполнение порученной задачи.
Академик В.А. Кириллин - первый завкаф ИТФ - был большим другом и единомышленником М.В. Келдыша. Современники признают, что 60-е и 70-е г.г., когда Академию наук возглавлял М.В. Келдыш, а Госкомитет по науке и технике — В.А. Кириллин, были периодом бурного развития науки и техники в нашей стране СССР.
Советские триады в постсоветский период
К сожалению, после «переоценки результатов» в 1991 г. не только работы по ЯРДам, но и сотни перспективнейших научных направлений СССР были закрыты. Стремительный взлёт великих советских сменился спадом из-за позорного предательства перестроечных политических элит, осуществивших блицкриг против своего государства. Промышленность подверглась тотальному уничтожению, что привело к коллапсу экономики и выбило почву из под ног у инженерных школ и прикладной науки, которые не могут существовать без связки с промышленным производством, как младенец в утробе живёт и развивается благодаря связи с организмом матери через плаценту. В среднесрочной перспективе и фундаментальная наука оказалась в вакууме. Предпринятые реформы ни к чему, кроме бюрократизации, формализации и выхолащивания самого духа науки не привели. Некогда мощный фундамент базовой советской триады - средняя и высшая школа - основательно размыт и подточен реформами образования за последние 30 лет. При Путине внесены определённые корректировки, разрушение несколько замедлено, но не остановлено.
Ведущие ВУЗы, не говоря уже об остальных, ощущают критическое падение «качества» абитуриентов. Речь идёт и об уровне знаний, и о настройках мышления. В ВУЗы нынче приходят ребята, обученные в системе «выбери один вариант из четырёх», (как в телепередаче «Кто хочет стать миллионером»), исключающей творчество и созидание на серьёзном уровне, а тем более - решение нетривиальных задач оптимизации с неочевидным ответом. Обучение в т.ч. в МЭИ начинается теперь с гораздо более низкой стартовой точки, чем это было два или десятилетия назад, не говоря о советских временах, когда, начиная со школы, готовили творцов и созидателей.
С 2014 г. вузы переведены на увеличенный штатный коэффициент (ШК). Раньше в МЭИ ШК был 1:6 — один преподаватель на шесть студентов, теперь 1:12. Результат — сокращение в два раза преподавательских ставок. Студенты думают, что их учат «целые» преподаватели, а на самом деле занятия ведут 1/2, 1/4 и даже 1/10 преподавателя.
2015-2025 - декада «завкафа» Герасимова
Даже на фоне общего спада в науке и образовании и несмотря на трудности, доставшиеся от переходного постсоветского периода нынешнему заведующему кафедрой ИТФ им. В.А. Кириллина в составе института тепловой и атомной энергетики (ИТАЭ) НИУ МЭИ Герасимову Денису Николаевичу за 10 лет его руководства удалось сохранить лучшие традиции кафедры и даже возродить некоторые утерянные. Отмечу несомненные достижения кафедры ИТФ, ставшие возможными в т.ч. благодаря недюжинным усилиям её заведующего д. ф.-м. н. Д. Н. Герасимова: 1. Широчайшее применение методов математического моделирования и значительный рост мощности вычислительного кластера; 2. Сохранённые советские учебные программы; 3. Сохранение в преподавательском корпусе великолепной плеяды уникальных преподавателей, составляющих элиту мировой теплофизики, добившихся не только выдающихся индивидуальных результатов, но и продолжающих пестовать талантливых учеников и последователей; 4. С 2019 г. вновь конкурсно набирается не одна, а две группы теплофизиков. 5. Перелом отрицательной динамики по защитам диссертаций; В 2024 г. - 6 защит и абсолютный рекорд ИТФ в ХХI в. 6. Привлечение молодых специалистов и мотивирование выпускников кафедры на продолжение научной деятельности и преподавание на родной кафедре. Большая часть учебной нагрузки сейчас возложена на молодых преподавателей. 7. Возобновление и расширение традиций регулярного проведения международных научных конференций с участием не только крупных учёных и преподавателей ИТФ, но и студентов и аспирантов кафедры. 8. Новое оборудование и высокоточные измерительные приборы для лабораторий, восстановление некоторых демонтированных в 90-х г.г. экспериментальных стендов и благодаря этому частичная реанимация научных коллективов и актуальных направлений.
Конечно, количество лабораторий, экспериментальных стендов и их техническая оснащённость сегодня далёки от уровня времён «золотого века» кафедры, когда все помещения были научными лабораториями, оборудованными по последнему слову тогдашней техники. Но есть и успехи. В 2015 г. создана Лаборатория № 5 Инженерной теплофизики и возобновляемой энергетики в ОИВТ РАН. Нынешний состав лаборатории разросся до 40 человек. Преумножены компетенции.в области жидкометаллического теплообмена и МГД. Создана школа автоматизированного теплофизического эксперимента. В 2017 г. усилиями ИТФ в МЭИ появилась лаборатория теплофизических проблем ядерной и термоядерной энергетики (НИЛ ТФПЭ) под руководством крупного учёного П. Г. Фрика. Работы, реализованные в НИЛ ТФПЭ, перевели кафедру на новый научный уровень.
Советские триады и вклад выпускников кафедры ИТФ в достижения современной России
Не стоит забывать, что великая советская триада: атом - космос - ракеты и сейчас является опорной для России и составляет стратегическое ядро её технологического ресурса, а кафедра ИТФ в НИУ МЭИ обеспечивает кадровую основу ведущих научных и промышленных игроков ключевой для страны атомной отрасли: ГК РОСАТОМ, НИЦ «Курчатовский институт», АО «ОКБМ Африкантов», НИКИЕТ им. Н.А. Доллежаля, ОИВТ РАН, ИАЭ им. И.В.Курчатова, ВТИ им. Ф.Э. Дзержинского и др.
Выпускник ИТФ руководит АО «ОКБМ Африкантов» - флагманом ряда приоритетных для России направлений. В их числе атомно-водородная энергетика, атомные станции малой мощности, освоение Арктической зоны. «Африкантов» - главный конструктор и поставщик судовых реакторных установок (РУ) для атомного ледокольного флота, носитель уникальных компетенций в области реакторов на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем.
«Африкантов» - разработчик плавучего энергоблока (ПЭБ) «Академик Ломоносов» с двумя реакторными установками РУ КЛТ-40С.и ввёл в эксплуатацию в 2019 г. Первая в мире плавучая атомная ТЭС (ПАТЭС) на базе ПЭБ «Академик Ломоносов» в г. Певеке на Чукотке — ключевой элемент инфраструктуры Северного морского пути — прорыв в развитии Арктики. Экономический эффект от реализации проекта на горизонте 2060 г. - прим. 200 млрд руб. Успешная промышленная эксплуатация ПАТЭС с ПЭБ «Академик Ломоносов» обеспечил референтность, закрепил за Россией позицию мирового «атомного» лидера и расширил возможности бизнеса ГК «Росатом».
«Африкантов» - разработчик судовых реакторных установок (РУ) нового поколения — РИТМ-200 и РИТМ-400 для универсальных атомных ледоколов (УАЛ). УАЛы «Арктика», «Сибирь», «Урал», «Якутия», «Чукотка» и головной атомный ледокол «Лидер» обеспечат круглогодичную навигацию по Северному морскому пути. На базе РУ РИТМ-200С модернизируется плавучий энергоблок для Баимского горно-обогатительного комбината.
«Африкантов»: - разработчик новых промышленных тяжеловодных реакторов Л-2 и производства изотопов медицинского и промышленного назначения; - решил проблему продления эксплуатации Сибирских АТЭЦ с уран-графитовыми реакторами, что обеспечило нергоснабжение Томска, Железногорска и Северска; - сооснователь Передовой Инженерной Школы атомного машиностроения и систем высокой плотности энергии; - отвечает за химико-технологической часть производства водорода и аммиака на АЭС с высокотемпературным газоохлаждаемым реактором.
Выпускники ИТФ в НИКИЕТе возглавляют направление математического моделирования теплофизических и термохимических процессов, контроль которых определяет безопасность АЭС при тяжёлых авариях: - процессы в устройстве локализации расплава, — процессы в отработанном ядерном топливе; - процессы атмосферы защитной оболочки; - перенос радиоактивных продуктов по помещениям АЭС; - взаимодействие расплава активной зоны (кориума) с бетоном; - водородная безопасность.
Исследования на кафедре ИТФ в составе ИТАЭ НИУ МЭИ в ХХI веке
Несмотря на наблюдаемые в мировом научном сообществе тенденции дробления, фрагментации, хаотизации его усилий, замедление развития фундаментальной науки и пр. на кафедре продолжаются исследования, определяющие контуры будущих технологий.
В научной группе профессора О. А. Синкевича - легенды кафедры ИТФ - исследуются процессы низкотемпературной плазмы и в атмосфере Земли, методы лазерного и СВЧ-воздействия на электрические разряды применительно к экологическим проблемам, механизмы генерации и управления большими вихрями (торнадо), механизмы взрывного разрушения паровой плёнки при интенсивных тепловых воздействиях, прямое преобразование теплоты в электричество магнитогидродинамическим методом. Каждое из этих направлений напрямую связано с развитием технологий, определяющих насколько быстро Россия приблизится к освоению дальнего космоса.
Д. ф.-м. н. Д. Н. Герасимов (ученик профессора О. А. Синкевича) исследует в т. ч. феномен свечения - электризации жидкости, возникающей при течении её в узких каналах (гидролюминесценция) и при ультразвуковом воздействии - (сонолюминесценция). В первом случае при трении жидкости о стенки канала образуются заряды, вызывающие электрические разряды - источник неравновесной плазмы в холодной газе. Во втором случае при схлопывании пузырька и высоких скоростях его стенок возникают высокие температуры порядка тысяч кельвин внутри него, что вызывает индуцированное испарение, когда конденсация приводит парадоксально к увеличению массы пара, т.к. один падающий на поверхность атом выбивает оттуда несколько частиц. Изучение этих явлений приближает к пониманию фундаментальных вопросов о природе фазовых переходов вещества и строении материи.
В лаборатории д.т.н. Н. Г. Разуванова (ученика профессора В. Г. Свиридова) на единственном в России МГД-стенде с ртутью в качестве рабочего тела, исследуются процессы управляемого термоядерного синтеза, в частности параметры МГД-теплообмена при течении жидкого металла в трубе в сильном магнитном поле. Модель течения приближена к реальным условиям реактора токамака. Уникальный стенд позволяет измерять скорость, температуру, распределения коэффициентов теплоотдачи, статистические характеристики турбулентных пульсаций. Обнаружены и изучены благоприятные и неблагоприятные эффекты теплообмена применительно к термоядерным реакторам. Эти исследования - важная лепта в создание технологий прямого преобразования энергии, переводящего энергетику на качественно иной уровень.
Освоение Арктики и исследования на кафедре ИТФ ИТАЭ НИУ МЭИ, устремлённые в будущее
Созданная учеником профессора Ю.А. Кузма-Кичты компания Ньюфрост разрабатывает термостабилизаторы различной конструкции, в т.ч. гибридные. Термостабилизаторы применяются в строительстве в зонах вечной мерзлоты (криолитозоне). Грунты в этих зонах подвержены более сильным сезонным перепадам температур, чем в средней полосе. Летом грунты подвергаются растеплению, что приводит к потере прочности и устойчивости зданий. Термостабилизаторы удерживают твердомерзлое состояние грунта обеспечивают прочность и надёжность зданий. Группе Ю.А. Кузма-Кичты удалось повысить эффективность термостабилизаторов благодаря применению пористых покрытий из наночастиц. Гибридные термостабилизаторы применяются на территориях неустойчивой вечной мерзлоты, где грунт необходимо промораживать круглый год, например, вдоль Байкало-Амурской магистрали, грузооборот которой нужно кратно увеличить.
Внушает оптимизм, что в связи освоением Арктики и необходимостью разработки ядерных реакторов малой мощности в атомной энергетике наблюдается всплеск интереса к исследованиям кафедры ИТФ:
- кризис теплообмена в змеевике с микропористым покрытием, — «хаос в кипении», — теплообмен в закрученных потоках, — интенсификация теплоотдачи при помощи гидрофобных покрытий с наночастицами углерода, — вихревые технологии. По прогнозам экспертов, пик интереса специалистов и инвесторов к этим темам ещё впереди.
Высшая атомная лига
Выпускники ИТФ МЭИ - «топы» российских атомных корпораций, формирующих облик мировой атомной отрасли наряду с Международным агентством по атомной энергии (МАГАТЭ), Институтом радиационной защиты и ядерной безопасности (IRSN, Франция), Агентством по ядерной энергии Организации экономического сотрудничества и развития (NEA OECD, Франция), Институтом безопасности предприятий и реакторов (GRS, Германия) и др. Публикации и отчёты МАГАТЭ свидетельствуют о безоговорочного признании советской и российской атомной энергетики, отечественной школы теплофизики, в первом ряду которой кафедра ИТФ им. Кириллина НИУ МЭИ. Научные группы ИТФ сотрудничают с ведущими центрами теплофизики в мире. Выпускники ИФ МЭИ - управленцы высшего уровня, в их числе нынешний вице-премьер Республики Казахстан С. М. Жумангарин.
Комментируя рекомендацию ВАК №3-пл/2 от 21 декабря 2022 г., которая гласит: «исключить научную специальность 1.3.14. Теплофизика и теоретическая теплотехника из существующего списка физико-математических технических специальностей РФ», снова обращусь к Ле Гоффу, писавшему о «временах, которые варваризировали римские народные массы ещё до пришествия варваров». А зав. каф. ИТФ, д.ф.-м.н. Денису Николаевичу Герасимову в поединке с Минобрнауки РФ желаю применить золотой принцип ИТФ - навык решения нетривиальных задач с неочевидным ответом в условиях неопределённости.
В статье использованы материалы из сборников воспоминаний: Созвездие теплофизика. К 70-летию кафедры инженерной теплофизики им. В. А. Кириллина МЭИ; Созвездие теплофизика.К 60-летию кафедры инженерной теплофизики им. В. А. Кириллина МЭИ.
***
Айна Кудряшова – Россия, инженер-теплофизик, ученица профессора НИУ МЭИ Ю. А. Кузма-Кичты (https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D1%83%D0%B7%D0%BC%D0%B0-%D0%9A%D0%B8%D1%87%D1%82%D0%B0,_%D0%AE%D1%80%D0%B8%D0%B9_%D0%90%D0%BB%D1%8C%D1%84%D1%80%D0%B5%D0%B4%D0%BE%D0%B2%D0%B8%D1%87). Родилась в Крыму, жила, училась и работала в Казахстане, России, Германии в сферах образования и машиностроения. Софинансировала и организовала экспедицию при участии НИИ TTZ Bremerhafen (Германия) по исследованию биогенных материалов в составе отходов на полигонах в Орехово-Зуево и Костроме (2013). Идеолог применения новейших инжиниринговых методик при разработке проектов высокой сложности. Соавтор и разработчик концепции глубокой промышленной переработки отходов, реализованной при создании комплексов в Костроме (2016) и Губкине Белгородской обл. (2019)
Комментарии читателей (6):