Российский ученый высказал две идеи, относящиеся к разным областям науки. Для их воплощения в жизнь в одном случае нужны немалые средства, в другом -всенародное признание Если один из самых престижных научных журналов публикует статью, это, по крайней мере, доказывает, что обсуждаемая проблема стоит внимания научной общественности. В данном случае речь идет об одной из самых актуальных научных проблем – создании нового источника энергии, а именно, об управляемой реакции термоядерного синтеза. Авторы новой идеи в области реализации этой задачи -российский ученый, академик РАН, председатель Уфимского научного центра РАН Роберт Нигматулин и профессор Ренсселаеровского политехнического университета США (штат Нью Йорк) Ричард Лэхи.
Если попытаться изложить суть открытия, то это успешная экспериментальная реализация в лаборатории Национального ядерного центра США в Оук Ридже (штат Теннеси) процесса термоядерного синтеза, теоретически предсказанного в УНЦ РАН России. Происходящий процесс сродни тому, что происходит в водородной бомбе, в которой специальная капсула заполняется дейтерием или тритием. Дейтерий и тритий это тяжелые изотопы водорода, в ядре которых наряду с протоном имеются соответственно один или два нейтрона. Капсула окружается урановым или плутониевым атомным взрывчатым зарядом. Под действием атомного взрыва, направленного во внутрь капсулы, дейтерий (или тритий) сильно сжимается и нагревается до гигантских температур (107 – 108 К), и в образовавшейся сверхплотной и сверхгорячей дейтериевой или тритиевой плазме «поджигается» реакция термоядерного синтеза («термояда»). В случае чисто дейтериевого заряда в результате такой реакции два ядра дейтерия объединяются (синтезируются). При этом с равной вероятностью образуются или ядро гелия и «быстрый» нейтрон (с энергией 2,5 МэВ) или ядро трития и «быстрый» протон (с энергией 3,0 МэВ). Эта реакция происходит с выделением огромной энергии, поэтому водородная бомба обладает в тысячи раз большей разрушительной энергией, чем урановая или плутониевая.
Последние полвека физики пытаются реализовать не взрывной, а растянутый во времени и управляемый термоядерный синтез, чтобы использовать его энергию для выработки электроэнергии. Разрабатываются два направления. Первое и наиболее продвинутое - «поджигание» термояда нагревом дейтериевой и тритиевой плазмы мощным электрическим током с одновременным обжатием ее магнитным полем в тороидальных установках типа знаменитых «Токомаков». Второе – обжатие и нагрев миллиметровой сферической капсулы с дейтерием или тритием мощным сфокусированным на нее одновременным выстрелом нескольких десятков мощных импульсных лазеров. Задача состоит в том, чтобы высвобождающаяся ядерная энергия синтеза превышала затраченную электрическую энергию на «поджигание и поддержание» работы реактора.
Третий путь, предложенный Р. Нигматулиным и Р. Лэхи, состоит в том, чтобы для сжатия и нагрева дейтерия использовать процесс, реализуемый при сонолюминесценции. Это явление, открытое семьдесят лет назад, состоит в том, что вода с микропузырьками газа излучает свет, если через нее пропускать ультразвук. В последние десять лет физики установили ряд удивительных фактов, связанных с этим феноменом. Суть явления в том, что под действием ультразвуковой волны, сфокусированной на микропузырек газа в жидкости, пузырек расширяется и сжимается в такт ультразвуковым колебаниям давления, меняя свой радиус от двух-трех микрон до нескольких десятков микрон (микрон – одна тысячная миллиметра). Причем относительное изменение объема газа может быть очень велико и доходить до десятков и сотен тысяч раз. Этот факт установлен прямыми наблюдениями. При этом сжатие газа происходит гораздо быстрее, чем расширение, и в момент сжатия газ сильно нагревается, и излучает вспышку света. Более того, разогнанная к центру пузырька жидкость запускает в газ сферическую ударную волну. Расчеты показывали, что эта волна, фокусируясь (кумулируясь) в центре пузырька создает вокруг него суперсжатую и супернагретую зону, в которой температура может достигать миллиона (!) градусов.
В 1995 году на международной конференции в США по ядерным реакторам Р. Нигматулин сделал пленарный доклад "Перспективы пузырькового термояда", представленный совместно с Ричардом Лэхи. В этом докладе было предложено использовать микропузырек, как микроводородную бомбу. Эта «бомба» должна «подрываться» за счет сжатия окружающей ее жидкостью, разогнанной к центру микропузырька акустическими колебаниями, как при сонолюминесценции, но гораздо интенсивнее, чтобы температура в центре микропузырька достигла пятидесяти и миллионов градусов и выше и там произошла термоядерная реакция. После лекции к Р. Нигматулину подошел сотрудник Национального ядерного центра в Оук Ридже Руси Талеархан и предложил свое сотрудничество. Хотя лекция Р.Нигматулина была встречена с энтузиазмом, многие ученые выражали, как минимум, сомнение в реализуемости «пузырькового термояда», тем более, помня скандал с «холодным термоядом», когда публикация непроверенных результатов американских професоров Понса и Флейшмана в 1988 году привела к дискредитации ученых.
Позднее в 1999 году, когда идея пузырькового термояда была поднята Нигматулиным уже на конференции по сонолюминесценции в Сиэтле (США), президент Американского общества акустиков профессор Ларри Крам, внесший решающий вклад в понимание физики сонолюминесценции, выразил сомнение в реализуемости пузырькового термояда.
На что Нигматулин заметил: «Да, в данный момент нельзя доказать, что это возможно, но нельзя доказать и обратное. Ученые имеют право предлагать обществу заманчивые поисковые проекты, основанные на научном анализе, даже когда нет гарантий в их успешной реализации. Мало того под такие проекты можно просить финансирование. Ведь в США и других богатых странах сотни спортсменов получают десятки миллионов долларов, и ученые имеют право просить несколько миллионов долларов на научные проекты, которые в случае их успеха сулят заманчивые перспективы” - убеждал наш ученый своих коллег. Позиция ученых должна быть наступательной. Интересно, что Крам после этих аргументов произнес: «А ведь действительно, наверное, вы правы». Кстати двумя годами позднее он стал одним из рецензентов статьи в журнале «Сайенс» и открыл авторам свое имя. Его первая рецензия была очень критичной и содержала много вопросов. После дополнительных разъяснений и улучшения текста статьи авторами, он сделал дополнительные критические замечания. После ответа и на них, Крам согласился с доводами авторов и рекомендовал опубликовать статью в журнале «Сайенс», заметив, что открытие пузырькового термояда Талеархана, Лэхи и Нигматулина - это самое волнующее событие в его научной практике. В комментариях к статье приводится одна из его фраз. «Я ведь думал об этом. Я чертовски удручен тем, что не сделал такой эксперимент?».
Неоднократно Р. Нигматулин рассказывал о пузырьковом "термояде" и в России: в Курчатовском ядерном центре в Москве, Забабахинском ядерном центре в Снежинске (Челябинская область), на последнем съезде по теоретической и прикладной механике в Перми и других научных семинарах. Всегда эти сообщения вызывали очень заинтересованную и активную дискуссию и критическое обсуждение. Случались и обвинения в антинаучности этой работы. Как правило, они исходили от людей далеких от предмета исследования или слышавших о ней с чужих слов.
От истории возникновения идеи перейдем к описанию самого эксперимента. Чтобы "разогнать" жидкость вокруг микропузырька к его центру до больших скоростей, «закачать» в газ больше энергии, чем в обычной сонолюминесценции, и добиться максимального сжатия при схлопывании микропузырька, было решено использовать паровую кавитацию. При паровой кавитации схлопывание пузырька сопровождается конденсацией пара, и противодавление со стороны пара разгону жидкости растет гораздо медленней, чем в случае неконденсируемого газа. Далее встала проблема подбора подходящей жидкости, содержащей атомы водорода, а точнее его изотопа – дейтерия. Тяжелая вода (D2O) не подошла, так как водяной пар не успевал быстро конденсироваться, и больших скоростей схлопывания пузырька и его суперсжатия не получалось. Лучше конденсировался «тяжелый» ацетон (C3D6O), в котором атомы водорода заменены дейтерием.
Теория предсказывала парадоксальные параметры процесса - для достижения сверхвысоких температур, требуется использовать холодную жидкость с температурой не выше 0° – 2° С. Именно в таком холодном дейтерированном ацетоне специально организованная кавитация приводит к огромным скоростям схлопывания пузырька, к суперсжатию оставшейся части пара, к его чудовищному разогреву. В результате реализуется термоядерный синтез с выходом быстрых нейтронов, имеющих энергию 2,5 МэВ, и производством трития. При других условиях (холодный дейтерированный ацетон без кавитации, нехолодный дейтерированный ацетон с кавитацией и без кавитации, любые режимы с обычным ацетоном) ни быстрые
нейтроны, ни производство трития не наблюдаются. Только на холодном дейтерированном ацетоне при специально организованной и управляемой кавитации существует возможность провести термоядерную реакцию. Зарегистрированный поток нейтронов и трития пока не достаточно большой (105 нейтронов и атомов трития в секунду), но все-таки и немаленький. Энергетический выход на данный момент с практической точки зрения ничтожно мал, но «лиха беда начало», тем более в отличие от Токомака и «многорукой лазерной Шивы», вся установка для пузырькового "термояда" помещается на обычном письменном столе. Нейтроны, атомы трития и соответствующая энергия выделяются периодически с периодом 5 миллисекунд, т.е. 200 раз в секунду.
Теоретический анализ Роберта Нигматулина и его уфимских коллег и учеников Искандера Ахатова, Наили Вахитовой, Раисы Болотновой и Андрея Топольникова показал, что в момент сжатия и схождения сферической ударной волны к центру микропузырька там образуется сверхгорячий и сверхплотный плазменный сгусток диаметром всего одна - две десятых микрона, в котором находится около десяти миллиардов ядер дейтерия. Температура в плазменном сгустке около 50 миллионов градусов, плотность 50 грамм на кубический сантиметр (это в 50 раз плотнее воды), а давление десятки миллиардов бар. Этот крошечный плазменный сгусток существует ничтожное время - доли пикосекунды. Чтобы вообразить насколько это малое время, достаточно представить, что число пикосекунд в секунде равно числу секунд в 31 тысяче лет. Теория обсуждалась на международном съезде по акустике в Сиэтле (США), где Р. Нигматулин был приглашенным лектором. При всех обсуждениях многие выражали сомнение в устойчивости сферически-симметричной концентрации энергии. Интересно, что уфимские коллеги Р. Нигматулина член-корреспондент РАН Марат Ильгамов и Алексей Аганин недавно выполнили уникальный теоретический анализ и показали, что пузырьковая кумуляция энергии обладает уникальным ресурсом устойчивости.
Эксперименты проведенные в Оукриджском национальном ядерном центре США доказали главное: эта идея имеет право на существование - термоядерный синтез в микропузырьках действительно происходит, никто теперь не возьмется утверждать, что это невозможно. А раз так, то почему не попробовать создать ультразвуковой термоядерный реактор и получить дешевую энергию. Хотя положительный результат не гарантирован, рискнуть все равно стоит. Для более реальной оценки перспектив этого метода и соответствующей теории нужно, как подсчитал Р. Нигматулин, не так уж и много: 3-4 года и приблизительно 5 миллионов долларов.
А что же "широкие круги научной общественности"? Как они отнеслись к новой теории? Авторы узнали об этом достаточно быстро – для этого стоило лишь написать статью и отправить ее в самый авторитетный научный журнал, который публикует сообщения о значительных научных достижениях. Вот тут началась вторая часть истории научной сенсации - драматическая.
На редакцию "Сайенс" было оказано форменное давление: некоторые американские физики попытались воспрепятствовать публикации. Похоже сработал извечный принцип инерции - слишком часто первая реакция на пионерские работы, будь то изобретения или исследования, безапелляцинное -"этого не может быть, потому что не может быть никогда". И попробуйте переубедить таких скептиков. Доказать, что смелая идея имеет право на существование, если и можно, но это требует значительных усилий и уймы времени. (Справедливости ради еще раз вспомним памятную всем физикам историю с "пробиванием" ничем не подкрепленной идеи "холодного" ядерного синтеза.).
Журнал «Сайенс» в соответствие со своей практикой направил статью семи видным физикам для получения отзывов. Их имена авторам не раскрываются, чтобы рецензенты не испытывали неудобств, высказывая свою критику. Пять рецензий оказались отрицательными. Авторы статьи дали на них развернутые, обстоятельные ответы, которые убедили еще двух оппонентов. Трое же согласившись, что статья стала лучше, однако поставили дополнительные вопросы и замечания. Авторы еще раз усовершенствовали текст и привели дополнительные аргументы. После второй переработки еще двое рецензентов сняли свои возражения, и только один оппонент остался при своем мнении. После этого редакция принимает решение опубликовать статью.
Но за две недели до объявленной публикации коллеги Р. Талеархана в Оук Ридже, которых за 8 месяцев до этого руководство попросило быть внутренними рецензентами проекта статьи, обратились к авторам статьи и в редакцию журнала с предложением задержать публикацию, обосновывая это тем, что в их измерениях поток быстрых нейтронов был в 10 - 100 раз меньше. Оппоненты предложили провести совместные измерения и потом опубликовать статью с расширенным (за счет оппонентов из Оук Риджа) коллективом авторов. Авторы были приглашены в Оук Ридж, и дискуссия продолжалась целый день. В данной заметке нет смысла говорить о деталях научной дискуссии. В конце совещания Р. Нигматулин поставил перед оппонентами три вопроса относительно представленных в статье экспериментов. Согласны ли оппоненты с тем, что производится тритий? Согласны ли оппоненты, что образуются быстрые нейтроны с энергией 2,5 МэВ? Согласны ли оппоненты, что эти два потока образуются за счет термоядерного синтеза ядер дейтерия? На все три вопроса оппоненты ответили: Да! После этого авторы ответили отказом отозвать статью. Ведь статья прошла тщательное рецензирование в соответствии с жесткими правилами журнала «Сайенс», и авторы имеют право зафиксировать свой приоритет. Авторы предложили оппонентам отдельно опубликовать свои данные с их количественной трактовкой. Научный руководитель ядерного центра Ли Редингер, который вел совещание, признал огромное значение статьи и сказал, что она должна быть опубликована с небольшими уточнениями. Несмотря на давление на редакцию журнала со стороны оппонентов в последующие дни, журнал поместил статью в одном из мартовских номеров этого года. Публикацию предваряла статья главного редактора журнала Дональда Кеннеди, где он рассказал о некоторых перипетиях прохождения этой статьи по пути к ее публикации.
«Ну, потрепали нам нервы, не без того, - вспоминает Р. Нигматулин. - Но это, в общем-то, нормально. Мы понимаем, что критический анализ – необходимый элемент установления научного знания, его устойчивости. Надо уметь доказать свою правоту. Выигрывают от этого и читатели научной статьи, и сами авторы: они другими глазами смотрят на свое детище. В моей практике многие публикации, сделавшие мне имя в науке, получали критические отзывы. Скажу больше, автора должно настораживать, если он их не получает: или статья не актуальна и не вызвала интереса, или журнал недостаточно квалифицирован и требователен.
Сейчас мы, авторы, переживаем волнующий момент: следим за реакцией на нашу работу.
Отметим, что Роберт Нигматулин - не только действующий ученый и руководитель академической науки в Башкортостане, он депутат Государственной Думы РФ, председатель ее Высшего экологического совета. Он активно выступает по социальным, технологическим и экономическим проблемам. Естественно разговор с ним зашел и о критическом состоянии Российской науки, о необходимости поддержки наших ученых.
- Науку надо не только поддерживать, но и опираться на нее, учитывать мнение ученых. Я считаю, что в рамках нынешней экономической стратегии России нельзя изменить положение с инновациями и с развитием науки, - говорит Роберт Искандерович. Очень многие считают, что достаточно усовершенствовать законы, победить коррупцию, и только одним этим мы привлечем в страну иностранные инвестиции, тогда и решим едва ли не все проблемы, и с положением ученых в частности. Кто же спорит – меры это необходимые, но далеко не достаточные.
Каждая страна должна рассчитывать, прежде всего, на собственные природный, трудовой и интеллектуальный потенциалы. В первую очередь, необходимо увеличить кратно долю оплаты труда в валовом внутреннем продукте (ВВП). Многим этот путь кажется опасным, и воспринимается как чисто инфляционный. Речь же идет о необходимости целого комплекса мер. Среди них первоочередная - введение действующей, не на словах, а на деле, системы защиты отечественного потребителя. Как и во многих, добившихся успеха странах, скажем, в Китае, Корее, Тайване, Израиле необходимо временно отказаться от неограниченной конвертации рубля в доллар (наоборот - пожалуйста). Это позволит существенно сократить вывоз капитала за рубеж (который только по официальным данным равен 25 миллиардам долларов ежегодно) и будет способствовать защите отечественного производителя.
Во-вторых, нужно достаточно энергично приближаться к минимальной часовой оплате труда работника, эквивалентной 3 долларам в час, что равно 600 долларам в месяц. Заметим, что это норма ООН, оплата труда ниже которой дает основание считать, что в стране осуществляется геноцид против народа и его экономики. Низкая оплата труда требует удержания низких цен на товары первой жизненной необходимости
(жилье, энергия, хлеб, транспорт и т.д.). В свою очередь, эти низкие цены не могут экономически поддерживать соответствующие производства (сельское хозяйство, энергетика, транспорт и т.д.). Конечно, в данный момент мы не можем обеспечить эти пресловутые 600 долларов в месяц или в соответствующем конвертируемом эквиваленте. У нас нет такого количества долларов, которые страна получает только за
счет экспорта. А основную долю в экспорте составляет сырье или полусырье (нефть, газ, никель, алюминий и другие металлы), т.е. не воспроизводимый ресурс страны. Но мы в состоянии дать зарплату, достаточную для оплаты основных затрат, неоходимых для поддержания жизнедеятельности, в частности на оплату хлеба, электрической и тепловой энергии, оплату жилья и т.д. Давайте переведем вышеуказанную минимальную по нормам ООН почасовую ставку в натуральный эквивалент: 3 доллара в час соответствует 50 киловатт часам электроэнергии по характерной для индустриальных стран цене 6 центов за киловатт час или 30 кг зерна (пшеницы) по цене 100 долларов за тонну. В месяц это 10 000 киловатт часов электроэнергии или 6000 килограмм зерна. У нас потребитель платит шестьдесят копеек за киловатт час и 1 руб за 1 кг зерна. Поэтому 10 000 киловатт часов электроэнергии или 6000 килограмм зерна, являющиеся натуральными эквивалентами минимальной месячной зарплаты и стоящие по 6000 рублей и должно быть ориентиром для нынешней минимальной оплаты труда в России при том уровне цен на первичные товары – электричество и зерно, который у нас имеется.
Вот только при такой зарплате и при условии сохранения имеющихся цен на энергоресурсы можно осуществлять реформу ЖКХ, перекладывая на самих жильцов оплату коммунальных услуг и энергии. Тогда все семьи смогут платить две-три тысячи рублей в месяц за жилье, коммунальные услуги и энергетику. При этом у энергетиков появятся деньги на восполнение основных средств, у коммунальщиков – на содержание жилищного фонда. Тогда мы сможем переходить на нормальную цену за хлеб, стоимость зерна в котором будет составлять 4 рубля (а не 1 рубль, как сейчас) за килограмм (еще раз отмечаю - при сохранении цен на энергоресурсы). Тогда производитель зерна получит нормальную цену за свою продукцию и сам сможет оплачивать затраты на технику (а значит, заработают заводы сельхозмашиностроения), за топливо и удобрения. Сейчас же основная часть производимых минеральных удобрений вывозится за рубеж, а наши почвы деградируют. При нормальных (покрывающих издержки производства) ценах наш крестьянин будет менее зависим от подачек из госбюджета. Еще очень важное замечание: деньги на оплату труда рабочих, крестьян, инженеров, учителей, врачей – «длинные», неинфляционные, так как проходят по длинной цепочке в отечественном экономике, «раскручивают» отечественную экономику и производство. Деньги же, отданные богатым, тратятся на оплату импорта или вывозятся за рубеж. Повышение оплаты труда поднимет спрос на отечественную продукцию, трудящиеся станут больше работать и покупать, наши предприятия получат, наконец, наши рубли и начнут вкладывать их в производство, в том числе и в научные разработки, приобретать современное оборудование - ведь им придется конкурировать друг с другом. Изменится социальное состояние общества, сократятся дотации малоимущим, молодежь не будет искать работу за рубежом.
Только тогда и можно будет говорить о существовании реального рынка, когда у населения появится, наконец, возможность выбора, будет конкурентная среда. Какой же это рынок, если основная масса населения сегодня не только не в состоянии купить автомашину или летать на самолетах, но даже оплачивать нормальное жилье. Сейчас действующий уровень оплаты труда и его распределение не только несправедливы, но и губительны для страны, где примерно 3 процента населения покупает дорогие иностранные автомобили, строит коттеджи из иностранных строительных материалов, вывозит капиталы за рубеж, в то время как подавляющая часть населения еле сводит концы с концами.
Власть имущие часто говорят, что отечественный производитель должен конкурировать с мировым производителем, должны быть свободными перетоки капитала, что протекционисткие меры ущемляют свободу и тормозят рост инвестиций и прогресс в экономике. Но ведь следуя такой логике в конкуренцию с мировым бизнесом можно поставить и государственную власть: избирать в парламент, в правительство и даже на должность главы государства самых толковых политиков со всего мира, тем более, что такие примеры в истории России были. Ведь, как отметил Президент РФ, именно люди во власти неконкурентоспособны, а люди нашей науки и культуры востребованы во всем мире. Но мы не идем на такую свободу привлечения «инвестиций человеческого капитала», так как есть национальные интересы страны, связанные со стремлением народа сохранить рабочие места, свой стандарт, культуру и дух для всего народа. И это может отстаивать только гражданин и патриот своего Отечества.
Надо осознать, что, что главный источник бед в России, как экономических, так и социальных - заниженная доля оплаты труда в ВВП. Это задавливает спрос и в соответствии с теорией прибавочной стоимости К. Маркса приводит к кризису "перепроизводства". Низкая оплата труда приводит также к деградации социальной сферы. Именно эта ключевая проблема никак не осознается ни Президентом, ни Правительством, ни значительной частью интеллигенции в России. Они никак не могут осознать одну из экономических истин: главный инвестор экономики - народ, получающий нормальную долю ВВП на оплату труда (50 - 60 %).
Сейчас Россия получает приблизительно четыре миллиарда инвестиций в год из-за рубежа. А по оценкам зарубежных аудиторов, работающих в стране, из-за коррупции, слабости законодательной базы недополучает около 10 миллиардов ежегодно, да прибавьте те 25 миллиардов, которые ежегодно «уплывают» за рубеж, да плюс многократно большие ресурсы внутренних инвестиций от народа, получающего экономически «нормальную» зарплату. Вот какие деньги могли бы работать на отечественном рынке.
Понятно, чтобы найти поддержку этим идеям, академику Р. Нигматулину недостаточно получить положительные отзывы видных экономистов, кстати, некоторые из них его активно поддерживают. Более того, эти идеи логически вытекают из разработок лидеров экономической теории Российской академии наук: академиков Л.И. Абалкина, В.В. Ивантера, Д.С. Львова, В.Л. Макарова, Н.П. Шмелева и др. Эффект может быть достигнут, если эти идеи будут приняты массами, если они будут голосовать за ее осуществление.
Юрий ДРИЗЕ, газета "ПОИСК"
