Высокие статистические технологии

Рельсотронное обострение
Дата: 09/06/2016
Тема: ОТЕЧЕСТВЕННЫЕ ЗАПИСКИ

Очерк о судьбе открытия


Казалось бы, о чем тут спорить? Два параллельных электрода-рельса, замкнутых подвижной металлической перемычкой. Подключи к рельсам источник электрического тока – и под действием силы Ампера, описанной во всех школьных учебниках по физике, перемычка побежит по рельсам. Ничего нового. Однако в последние майские дни с.г. о рельсотронах в России не спорили лишь те, кто этими рельсотронами действительно занимался.
Непосредственным поводом для информационного шума послужило сообщение американского телеканала Fox News о разработке в США очередного рельсотрона, представленного публике как «новое сверхмощное оружие». И никто из многочисленных российских комментаторов этого сообщения не обратил внимания на то, что при выстреле американской чудо-пушки появляется яркая вспышка света, похожего на излучение плазмы. Вот о ней-то, родимой, и изрядно подзабытой в России, не грех и поговорить.
Открываю том 26 сверхмноготомной Большой Российской Энциклопедии (БРЭ), издаваемой под эгидой РАН, и нахожу в нем статью «Плазменные ускорители» (с. 331), а в ней картинку того же рельсотрона с перемычкой, на сей раз означающей не кусок металла, а сгусток плазмы (рис.1).

1. У кого списали

Первым советским физиком, посвятившим себя изучению отсутствующей на Земле звездной материи, был уроженец города Балашова, что на Хопре (ныне в Саратовской губернии), лауреат Ломоносовской и Ленинской премий (но не академик, а всего лишь профессор) Анатолий Власов. Именно он обратил внимание физиков на своеобразие плазмы, отличающее ее и от газа, и от металла и заключающееся в способности к самоорганизации посредством самосогласованного поля. Чем и вызвал негативную реакцию некоторых современников, считавших плазму всего лишь квазинейтральным ионизованным газом. Многим физикам известно «сражение» профессора МГУ А.А. Власова с академиком АН СССР Л.Д. Ландау (и примкнувшими к Ландау В.Л. Гинзбургом, М.А. Леонтовичем и В.А. Фоком). Одержать «победу» над Власовым указанным лицам не удалось. Но удалось добиться того, что на первый в СССР, а потому судьбоносный, плазменный семинар, состоявшийся в кабинете И.В. Курчатова в 1951 г., Власова не позвали. Современная физика плазмы зачиналась в СССР без Власова и усилиями научных противников Власова. Одним из коих был академик Л.А. Арцимович, который после указанного семинара и возглавил Отдел плазменных исследований Лаборатории №2 АН СССР (ставшей впоследствии Институтом атомной энергии им. И.В. Курчатова).
В год запуска первого ИСЗ в ЖЭТФ появилась статья коллеги Арцимовича А.И. Морозова «Об ускорении плазмы магнитным полем». Морозов оказался первым, кто о таком ускорении заявил. Картинка, показанная на рис.1, появилась в статье Арцимовича (с сотр.) «Электродинамическое ускорение сгустков плазмы» в том же году и в том же ЖЭТФ. В ней было записано и уравнение движения сгустка плазмы (СП). Электротехнический (электромеханический) смысл того уравнения был очевиден: СП ускоряется силой Ампера и приобретает кинетическую энергию за счет магнитной энергии разрядного контура с током. Очевидна и неадекватность такого уравнения условиям экспериментов Арцимовича с сотр. Плазменный сгусток в их экспериментах получался посредством электрического взрыва тонкой металлической проволочки, при котором образуется не только плазма, но и пар, и капли расплавленного металла. Вследствие чего величина массы СП всякий раз оказывалась неопределенной. А само уравнение так и осталось непроверенным.
Что не помешало появлению в СССР в 60–70 гг. прошлого столетия значительного (если не сказать огромного) числа теоретических и экспериментальных работ, направленных на создание импульсных плазменных ускорителей (ИПУ) и электрореактивных двигателей (ЭРД) для космических аппаратов, авторы которых в своих публикациях, как на истины в последней инстанции, ссылались на силу Ампера и статьи Морозова и Арцимовича с сотр.
В реальности разработчики импульсных плазменных ЭРД от взрыва проволочек (как нетехнологичного способа генерации плазмы) отказались практически сразу. Следом они отказались и от газоразрядной плазмы, требовавшей импульсного напуска газа в рельсотрон. И что им оставалось? А оставалось то, что подарила сама природа, а именно эрозионная (абляционная) плазма, генерируемая сильноточными электрическими разрядами. В подавляющем большинстве случаев импульсные плазменные потоки в лабораториях советских НИИ и вузов (а таковых, по моим подсчетам, было не менее одиннадцати) получались с помощью рельсотронов, снабженных диэлектрическими плазмообразующими вставками, разделявшими электроды. Из материала этих вставок под действием разрядного тока (в не очень-то понятном поначалу процессе) сами собой и формировались прерывистые (дробные) высокоскоростные потоки «диэлектрической» плазмы. И как только та или иная лаборатория обзаводилась СФР (сверхскоростным фоторегистратором – камерой с вращающимся зеркалом), в ней появлялись развертки свечения импульсных плазменных потоков наподобие той, что показана на рис.2. Дробные потоки наблюдались при разрядных токах от 20 кА до 500 кА и импульсной мощности от 5 МВт до 1 ГВт, частота генерации отдельных сгустков (слоев, шайб) составляла 1–10 МГц, скорости движения сгустков 30–120 км/c.
Первые СФР-граммы, свидетельствовавшие о самопроизвольной генерации высокоскоростных сгустков плазмы (СГВСП) в сильноточных импульсных разрядах, были опубликованы сухумскими физиками в 1960 г. Однако, работая с газовым наполнением вакуумной камеры и не изучив своевременно спектров свечения плазмы, на момент первой публикации своей работы они полагали, что наблюдали не эрозионную, а газоразрядную плазму. Последующие эксперименты сотрудников Истринского филиала ВНИИЭМ и ВЭИ им. Ленина не оставили сомнений в том, что газ к эффекту СГВСП отношения не имеет и что эффект этот целиком определяется процессами, происходящими на границе эрозионной плазмы с плазмообразующей поверхностью. Впоследствии сотрудники Сухумского ФТИ не только осознали свое «газовое заблуждение» 1960 г., но и собрали «безгазовый» (то есть работавший в вакууме) коаксиальный эрозионный ИПУ, позволивший получать рекордно длинные цепочки высокоскоростных сгустков «оргстеклянной» плазмы (около 1000 ВСП в одном разряде – в то время как на рис.2 их можно насчитать лишь с десяток). При этом сухумские физики оставили без ответа вопрос: почему при соотношении диаметра внутреннего электрода и внутреннего диаметра наружного электрода коаксиала 1:7 (а значит, при соотношении магнитных давлений 49:1) скорость плазмы возле внутреннего электрода и возле наружного (то есть скорость ВСП) была одной и той же?
Достаточно одного взгляда на рис.2, чтобы понять, что с рис.1 его объединяют только (невидимые на рис.2) рельсы (металлические электроды). Но почему в таком случае исследователи ИПУ, вслед за Арцимовичем, называли свои ускорители электродинамическими?
Вопрос этот более социопсихологический, нежели физический. Во-первых, сила Ампера давно и успешно работает в электрических машинах. Во-вторых, скорости направленного движения СП были намного больше тепловых скоростей ионов. В третьих, разработчики ИПУ и ЭРД имели по большей части не физическое, а инженерное образование. А в советских втузах неплохо преподавались теоретические основы электротехники и гидро(аэро)динамики, но совсем не преподавались ни статистическая физика, ни физическая кинетика, не говоря уже о плазменной кинетике Власова. В-четвертых, кое-кто из энтузиастов ИПУ таки осознавал неадекватность электродинамического подхода к реальному процессу генерации и ускорения эрозионной плазмы и пытался осмыслить по-своему полосатые СФР-граммы, но не успел додумать свои сомнения до конца. Ну, а
в-пятых, зачем голову-то ломать (особенно, если хочешь опубликоваться в солидном физическом журнале или диссертацию защитить, а то и в АН попасть)? Раз Арцимович вместе с самим Альфвеном (шведским физиком и единственным пока нобелевским лауреатом по физике плазмы) написали, что это электродинамическое ускорение – значит, электродинамическое. Что же касается полос на СФР-граммах – так это всего лишь «оптический обман» нерадивых экспериментаторов. Пусть они в нем и разбираются.
Именно таким образом, после появления в ЖЭТФ, рис.1 прошел через десятки книг и массу журнальных публикаций, чтобы через полвека с лишним, уже в постсоветской России, оказаться в томе 26 БРЭ.
Сила Ампера была открыта в 1820 г. для металлических проводников с током и к фундаментальным силам физики не относится. Фундаментальна сила Лоренца, действующая на элементарную частицу, обладающую электрическим зарядом. Мощность силы Лоренца целиком определяется электрическим полем. Магнитное поле энергию заряженной частицы не изменяет, а изменяет лишь направление ее скорости. А значит, говоря о силе Ампера, следует указывать и электрическое поле, эквивалентное силе Ампера. Это поле в металлическом проводнике в классической (неквантовой) трактовке создается магнитным сдвигом «облака» электронов как целого относительно жесткой кристаллической решетки металла и равно векторному произведению скорости переноса электронов на магнитную индукцию.
В зоне проводимости металлических проводников (например, медных) настолько много электронов, что даже при очень большой плотности тока скорость их переноса составляет всего лишь около 0,1 м/c, а эквивалентное электрическое поле всего лишь около 0,1 В/м, что и создает объемную силу Ампера, которая обеспечивает функционирование электрических машин и рельсотронов с металлическими перемычками. И если бы на рис.1 была изображена такая перемычка, то никаких вопросов этот рисунок и не вызывал бы.
Электронная плотность в плазме ИПУ значительно меньше и приводит к величинам электрического поля на много порядков большим тех, что характерны для металлов. Но в плазме, состоящей из заряженных частиц, есть и другие электрические поля, с магнитным полем никак не связанные, а связанные с коллективным движением электронов. Сам факт пространственной ограниченности СП, показанного на рис.1, заставляет считать, что на своих границах он имеет двойные электрические слои толщиной порядка так называемого дебаевского размера разделения зарядов и с электрическим полем около миллиона вольт на сантиметр (!). Возникни СП, показанный на рис.1, в действительности, он исчез бы (взорвался, разлетелся) под действием этого поля прежде, чем был бы ускорен как целое силой Ампера.
Если же учесть, что при достаточно высокой плотности тока плазма становится турбулентной и сильные электрические поля появляются уже и в объеме СП, сгусток взрывается не только за счет электрических слоев на границах, но и за счет турбулентных полей во всем своем объеме. А надуманность СП как некого единого целого становится очевидной. Сила Ампера в плазме легко «тонет» в турбулентных пульсациях внутриплазменного электрического поля. И, если бы Ампер экспериментировал не с металлическими проводниками, а с плазменными, он вряд бы открыл свою знаменитую силу.
СП, показанный на рис.1, – не более чем фантом, а сам рисунок – иллюзия плазменного ускорителя.

2. Иная простота хуже воровства

Кто же из участников исторического семинара в кабинете Курчатова не понимал, что плазму можно: а) ускорять магнитным полем, б) тормозить магнитным полем, в) удерживать магнитным полем? И кто же не хотел добиться практических результатов!
«Оттолкнувшись» от простых (электротехнических и магнитогидродинамических) представлений Альфвена, Арцимовича и Морозова, физика плазмы в СССР пошла сразу по трем «практическим» направлениям: а) уже упомянутые плазменные ускорители и ЭРД, кои возглавил Морозов, б) МГД-генераторы, кои «захватил» ИВТАН во главе с академиком А.Е. Шейндлиным, в) глобальная проблема УТС, которую возглавил сам Арцимович.
В 1975 г. на испытания нового плазменного МГД-генератора академик Шейндлин пригласил директора ВНИИЭМ академика Н.Н. Шереметьевского. Автор этих строк оказался в «свите» последнего. Гости Шейндлина толпились на балконе, нависавшем над просторным цехом (в Москве, на Коровинском шоссе). В центре цеха возвышался большой сверхпроводящий магнит, доставленный самолетом из США. Сам МГД-генератор был скрыт конструкцией магнита. Но хорошо был виден (отечественный) ракетный двигатель, находившийся в горизонтальном положении. Когда этот двигатель по команде Шейндлина был включен, цех наполнился ревом РД и ярким светом продуктов сгорания ракетного топлива, исторгавшихся из сопла РД в магнитное поле. Зрелище было феерическим. Но каков результат?
Генератор зажег лишь электрическую лампочку, свет которой был едва заметен на фоне пламени РД. Потыкав пальцами в кнопки карманного калькулятора, я оценил КПД преобразования тепловой энергии в электрическую: он составлял не более десятой доли процента. Что не помешало гостеприимному Александру Ефимовичу принимать горячие поздравления приглашенных.
О плазменных МГД-генераторах восторженно гутарили вплоть до горбачевской перестройки, когда под Рязанью начали уже было осваивать промплощадку для строительства первой в мире МГД-электростанции. Но случился Чернобыль – и гутарить перестали. По ряду оценок, публиковавшихся в СМИ, на МГД-затею в СССР было потрачено более миллиарда советских рублей, что были дороже долларов. Между тем ИВТАН, коим руководил академик Шейндлин, теперь называется ОИВТ РАН, а руководит им нынешний президент РАН академик В.Е. Фортов. Однако сколь-либо подробная история советских плазменных МГД-генераторов так и осталась вне поля гласности.
Но что там ЭРД и МГД-генераторы! Вот уже более полувека под №1 в современной физике значится проблема управляемого термоядерного синтеза (УТС), а нацеленный на ее решение проект ITER (реализуемый в настоящее время на юге Франции) уже давно и международно финансируется.
Академик Арцимович ушел из жизни в 1973 г., профессор Власов – в 1975-м. В том же году президентом АН СССР стал директор ИАЭ им. Курчатова академик А.П. Александров. И в том же году представители новой генерации советских академиков Е.П. Велихов и Б.Б. Кадомцев опубликовали в «Правде» статью «Задача века. Пуск крупнейшей в мире экспериментальной установки «Токамак-10», в которой пообещали решить проблему УТС «в течение ближайших пяти-шести лет». Но не уложились и в 16, то есть до 1991 г., когда Советского Союза не стало.
В 1997 г. автор этих строк оказался на заседании НТС Минатома, обсуждавшего присоединение России к проекту Международного термоядерного экспериментального реактора, то есть ITER. Председательствовал на заседании тогдашний атомный министр Михайлов, а докладчиками выступали все те же сотрудники ИАЭ Кадомцев и Велихов. Первый подчеркивал, что ITER – это тот же советский токамак, но больших размеров и с более сильным магнитным полем, каковое можно создать только с использованием эффекта сверхпроводимости по западным технологиям. Второй обещал, что, как только реактор заработает, получаемая на нем экспериментальная информация через интернет станет доступной всем, так что проблем с диссертациями у российских физиков не будет. И оба, называя полный объем финансирования проекта (10 млрд евро), тщательно избегали ответа на вопрос: какова доля России в этом объеме? В то время как коридоры Минатома уже знали, что Россия заплатила за свое участие в проекте ITER тоннами оружейного урана, вывезенными в США. НТС Минатома одобрил присоединение России к токамакостроительству, что разворачивалось на юге Франции в местечке с названием Кадераше.
С того памятного НТС минуло почти два десятилетия, но никакого ITERа до сих пор нет. Получение первой дейтерий-тритиевой плазмы в ITER, назначенное в 90-х гг. прошлого века на 2010 г., было перенесено «международным термоядерным сообществом» сначала на 2019 г., а недавно – на 2027 г. При этом новый руководитель проекта француз Бернар Биго счел нужным сделать следующее заявление (www.iter.org): «The time has come for the ITER Organization to demonstrate it is serious. The biggest risk is that we lose trust of the political leaders and public opinion, then the project would be dead».
«Международное термоядерное сообщество» более не надеется ни на себя, ни на свою науку, а уповает на политических лидеров и общественное мнение. Таковы нынешние французские, и не только французские, физики. «Люди практические, – написал в свое время другой француз (математик и физик Анри Пуанкаре), – требуют от нас только способов наживы денег. Эти люди не заслуживают ответа... наука, созданная исключительно в прикладных целях, невозможна; истины плодотворны только тогда, когда между ними есть внутренняя связь». А потому вернемся к Власову.

3. Плазма Власова и механизм СГВСП

«Плазма – не газ, а совершенно своеобразная система, стянутая далекими силами», – написал профессор Власов в своей «Теории многих частиц» (аж в1950 г., то есть еще до упомянутого выше семинара в кабинете Курчатова).
Простейшее уравнение Власова для электронов плазменного слоя приводит к представлению о самосогласованном тройном электрическом слое (– , + , –) дебаевского размера (тройном D-слое), в котором электроны при неподвижных ионах осциллируют с плазменной частотой от края до края слоя, создавая сильное электрическое поле типа потенциальной ямы (для электронов) и «горба потенциала» (для ионов). Это поле может оказаться более действенным, нежели магнитные поля, создаваемые разрядными токами, и стремится разорвать D-слой. Устойчивы такие слои лишь при неподвижных (бесконечно тяжелых) ионах. Если же «включить» реальную массу ионов, за весьма небольшой промежуток времени (который тем не менее много больше периода электронных колебаний) D-слой разорвется на две половинки и разлетится.
Замечательное свойство коллектива электронов, осциллирующих в потенциальной яме, заключается еще и в том, что он способен получать энергию от пролетных электронов (с положительной полной энергией). Такой эффект может быть истолкован как раскачка (накачка) электронных осцилляций в тройном D-слое, которую можно назвать накачкой Власова. Накачка Власова обеспечивает кинетическую устойчивость тройных электрических слоев (начальных «атомов» быстро создаваемой плазмы) и приводит к увеличению их энергии – за счет энергии пролетных электронов и возможных турбулентных пульсаций, поступающих в D-слой из соседней турбулентной плазмы.
Теоретическое рассмотрение эффекта СГВСП требует решения задачи Власова, включающей в себя три кинетических уравнения (для нейтральных атомов, электронов и ионов) и учитывающей ионизацию нейтралов и перезарядку ионов на нейтральных атомах. Такая задача математически настолько сложна, что взяться за ее решение пока никто не отважился. Так что не все детали СГВСП в настоящее время поддаются расчету. Но представления о тройном D- слое и накачке Власова позволяют предложить достаточно простое качественное объяснение этого яркого эффекта (рис.2).
Паровой слой (толщиной около 1 мм) вблизи плазмообразующей поверхности эрозионной плазменной пушки образуется в начале разряда и продолжает существовать в течение всего процесса генерации сгустков, ибо поддерживается самим этим процессом. Плотность слоя такова, что приложенное к электродам напряжение в состоянии его пробить лишь по фронту расширения пара в вакуум, где плотность падает. Здесь же следует ожидать и появления тройных D-слоев.
Ионы, ускоряемые в сторону вакуума (и нейтрализующиеся на границе D-слоя), не встречая сопротивления, формируют очередной ВСП. Те же ионы, что движутся в сторону плазмообразующей поверхности, «наталкиваются» на плотный пар и передают ему свои массу, импульс и энергию. Толщина зоны ускорения ионов при этом равна D, что камерой СФР не разрешается. Потому-то сгустки на СФР-граммах (рис.2) и кажутся «чертями, выскакивающими из табакерки». Ясно однако, что поддержание масс-энергетического баланса в тройном D-слое не может быть сколь-либо продолжительным. Ввиду возрастания плотности парового слоя в направлении плазмообразующей поверхности и ограниченной мощности конденсаторной батареи энергетическая поддержка тройного D-слоя вскоре оказывается недостаточной, слой разрывается и исчезает, а сформированный ВСП отрывается от стенки и уходит в «свободный полет».
В то время как плотный паровой слой снова расширяется и «приступает» (под действием конденсаторной батареи и накачки Власова) к формированию нового ВСП. Чем и объясняется рис.2.

4. Контрольные выстрелы

Научные заблуждения – тоже часть науки. Открытия, как правило, рождаются из заблуждений, не выдержавших столкновения с экспериментом или, в более широком смысле, с практикой. Если рельсотрон ускоряет металлическую перемычку (а такие рельсотроны известны с 30-х гг. прошлого столетия), импульс отдачи перемычки передается электрическому контуру с током, создающему магнитное поле, что и отмечено на рис.1. И если между рельсами такого рельсотрона вставить кусок изолятора (диэлектрика), участвовать в силовом взаимодействии он, очевидно, не будет, то есть никуда не побежит.
То же самое имело бы место и в эрозионных ИПУ (или ЭРД), если бы плазма в этих устройствах ускорялась силой Ампера. Ну да, испарение плазмообразующей поверхности уже само по себе создает поток массы, а значит и реакцию отдачи на испаряющуюся поверхность, однако эта реакция, как нетрудно показать, на два порядка величины меньше потока импульса плазмы, а значит роли не играет. Именно этим, по всей видимости, и объясняется то, что механическим воздействием импульсного электрического разряда на изолирующую вставку около 20 лет никто не интересовался (а составители БРЭ не интересуются и поныне). Модель ускорения с тройным электрическим слоем заставила предположить, что импульс отдачи эрозионной плазмы передается не проводникам с током, а плазмообразующей вставке непосредственно.
По инициативе автора этих заметок предположение было проверено в конце 70-х гг. прошлого столетия в Истринском филиале ВНИИЭМ на рельсотроне особой конструкции с помощью двух одинаковых баллистических маятников. Особость конструкции заключалась в том, что диэлектрическая вставка, представлявшая собой пластину из оргстекла (деталь левого маятника), конструктивно была отделена от рельсов, но в исходном положении (перед разрядом) плотно примыкала к левым торцам рельсов (Рис.3). Правый маятник предназначался для измерения суммарного импульса плазмы (цепочки ВСП). Так измеряли этот импульс во всех лабораториях, занимавшихся ИПУ и импульсными плазменными ЭРД.
Собрать подобную экспериментальную установку, включавшую в себя высоковакуумную систему, высоковольтный источник питания и немалое число измерительных приборов, без дозволения руководства и без помощи коллег было невозможно. И не могу не отметить, что и основатель ВНИИЭМ (и его первый директор) академик АН Арм. ССР А.Г. Иосифьян (некогда мой научный руководитель), и второй директор ВНИИЭМ академик АН СССР Н.Н. Шереметьевский, как и мои истринские коллеги, упомянутые в соответствующих публикациях, отнеслись к моей затее с полным пониманием. Специального финансирования работа не потребовала и была выполнена, как тогда говорили, «за счет резервов предприятия». А по сути, за счет человеческой любознательности, на которой и держится наука. И настал момент, когда плазменная пушка с двумя маятниками начала стрелять.
В истринских экспериментах отклонялись оба маятника, при этом левый маятник, двигавшийся против силы Ампера, отклонялся больше, чем правый (по направлению силы Ампера). Плазма летела в одну сторону, а плазмообразующий кусок оргстекла отлетал в противоположную. То и другое – в одном процессе. Ускорение плазмы осуществлялось не на рельсах, а вблизи плазмообразующей поверхности. В канале же так называемого ускорителя, образованного параллельными рельсами и боковыми диэлектрическими стенками, плазма не только не ускорялась, но и несколько притормаживалась (за счет «трения» о стенки), что можно заметить и на рис.2. И если правый маятник снимался, левый продолжал отклоняться. При этом интеграл силы на плазмообразующую поверхность на порядок превосходил интеграл магнитного давления.
Так была обнаружена сила, которой нет ни в электротехнике, ни в магнитной гидродинамике и в основе которой (по необходимости) лежит самосогласованное электрическое поле, на короткое время (10-7 – 5.10-7 секунды) возникающее в плотной плазме мощного электрического разряда. Это поле, по всей видимости, и взрывало плазму. Магнитное поле при этом лишь присутствовало. Модель Арцимовича оказалась несовместимой с законом сохранения импульса. Власовская же натурфилософия плазмы, напротив, получила экспериментальное подтверждение.
По результатам истринских экспериментов был снят короткометражный кинофильм с болтающимися маятниками. Результаты экспериментов в 1980 г. были опубликованы в журнале АН СССР «Теплофизика высоких температур» под заголовком «Экспериментальное доказательство неэлектродинамического характера ускорения эрозионной плазмы в импульсных плазменных ускорителях» и доложены на семинаре профессора А.И. Морозова в ИАЭ им. Курчатова. В 1982 г. фильм был продемонстрирован участникам V Всесоюзной конференции по плазменным ускорителям и ионным инжекторам, проходившей в МВТУ им. Баумана.
В том же году объединенная группа американских исследователей из Лос Аламоса и Ливермора (Hawke R.S., Brooks A.L., Fowler C.M. и Peterson D.R.) опубликовала в AIAA Journal мгновенный рентгеновский снимок небольшого танталового диска в поликарбонатной обойме, ускоренного в рельсотроне до второй космической скорости, то есть до 11 км/с. Ну, а в 1983 г. президент Рейган выступил со Стратегической оборонной инициативой, в которой нашлось место и рельсотронам.
Из рейгановской инициативы, по большому счету, ничего путного не вышло, поскольку по многим своим пунктам с законами физики она была не в ладах. Однако «наука, мой друг, сера, а древо жизни вечно зелено». В 1991 г. я принял участие в работе Второго международного симпозиума по солнечным космическим электростанциям (Paris/Gif-sur-Yvette, 27 to 30 August 1991) и в аудитории им. Андре Ампера Французского общества инженеров-электриков и электронщиков рассказал о Власове и истринских экспериментах. И похоже, был понят. Что же касается французских ученых, то к столетию со дня рождения А.А. Власова на острове Корсика они провели специальный физический семинар, посвященный плазме Власова. Не могу также не отметить, что в 2014 г. под редакцией известного физика-плазменщика А.А. Рухадзе увидел свет сборник «Основополагающие работы А.А. Власова по физике плазмы и их обсуждение».
А вот некоторые наши академики, некогда пренебрегшие власовской натурфилософией и долгие годы «пудрившие мозги» нашей инженерной братии, ничего, увы, не поняли и ничему не научились. Проходит четверть века (и уже в отсутствие Арцимовича и Морозова) «непотопляемый» рис.1 вновь всплывает. И не где-нибудь, а в БРЭ. И не в чьей-нибудь, а в статье за подписью Морозова в черной рамке.
И что тут скажешь? Все мы смертны. Но научные заблуждения, как и открытия, даже в наше «просвещенное» время легко переживают своих творцов.

5. Рельсы рельсами, но каков снаряд?

Никакой рельсотрон не может стать «сверхмощным оружием» уже потому, что является не генератором энергии, а ее потребителем. При этом потребляет он очень «тяжелую» энергию (например, запасаемую в батареях электрических конденсаторов) – на много порядков величины «тяжелее» энергии взрывчатых веществ, не говоря уже об энергии ядерных зарядов.
Тут, правда, следует оговориться. Рейгановская СОИ рассматривала вариант стрельбы из (расположенных в космосе) рельсотронов небольшими высокоскоростными снарядами по взлетающим баллистическим ракетам противника. «Сшибить» БР такой снаряд сам по себе не в состоянии, но, попав в бак с ракетным топливом, способен, по крайней мере в принципе, возбудить детонационную волну и взорвать топливо вместе с ракетой. Тем самым отрицать все идеи СОИ, которую вовсе не Рональд Рейган сочинял, едва ли стоит. Однако пока рельсотрон не более чем одно из уст­ройств, преобразующих электрическую энергию в механическую энергию макротела (снаряда), но в качестве такового за последние полвека претерпевшее значительные преобразования.
Во-первых, как и прежде, он в состоянии за счет силы Ампера (магнитного давления) разгонять металлические снаряды. При этом индуктивность электрической цепи в процессе разгона будет возрастать. И это, если хотите, «голая электротехника». Во-вторых, за счет паро- и плазмообразования он способен генерировать мощный (эрозионный, абляционный) плазменный поток, реакция которого, в свою очередь, способна разгонять диэлектрический снаряд. При этом индуктивность электрической цепи будет убывать, а роль своеобразного двигателя берет на себя внутриплазменное самосогласованное электрическое поле, разрывающее ионы тройных электрических слоев. Третий вариант тот же, что и второй. Но теперь диэлектрический снаряд – это обойма металлического снаряда. Все три варианта, в принципе, работоспособны, и все три нуждаются в тщательных теоретических и экспериментальных исследованиях, способных занять не один год, а возможно, и не одно десятилетие.
Какой снаряд разгоняла американская чудо-пушка, разрекламированная телеканалом Fox News и обласканная вниманием российских комментаторов в последние майские дни сего года? Сие осталось неизвестным. Как остались неизвестными и электрические характеристики использованных источников питания.
А потому, поздравив американцев с появлением у них еще одного «сверхмощного оружия», не лучше ли вернуться к «домашним» проблемам, например, к продолжающемуся реформированию отечественной фундаментальной науки.
Не зря же уважаемый академик Фортов не устает повторять: «Если финансирование науки не будет увеличено, РАН превратится в контору по выпуску бесполезных бумаг».

Борис ОСАДИН






Это статья Официальный сайт газеты Советская Россия
http://www.sovross.ru

URL этой статьи:
http://www.sovross.ru/modules.php?name= ... sid=603174

Шатурский синдром

Это в Советском Союзе физики были в почете. Ныне они в очевидном загоне. Воссозданы географическое и историческое общества, контор юридических стало видимо-невидимо, но физики в нынешней России остаются на обочине. А их появление на телевизионном экране стало большой редкостью. Даже нынешний президент РАН физик В.Е. Фортов за три года пребывания в указанной должности ни разу не отметился сколь-либо развернутым телевыступлением.

Но однажды (в 2014 г.), включив телеящик, я увидел кандидата физико-математических наук, директора Шатурского филиала Объединенного института высоких температур (ОИВТ РАН) А.В. Шурупова, беседующего с юным тележурналистом об импульсных плазменных ускорителях, коими я увлекался с 1958 г., когда появился в ФИАНе им. П.Н. Лебедева в качестве студента-дипломника, до 1994 г., памятного для меня последним в России симпозиумом по плазмодинамике. Слова г-на Шурупова, звучавшие с телеэкрана, вызвали во мне немедленное отторжение, настолько непрофессионально для моего уха они звучали. И я позвонил в Шатурский филиал с просьбой показать мне экспериментальную установку, о которой шла речь в телепередаче. И услышал в ответ: «А вы знаете, кто теперь возглавляет ОИВТ РАН?» «Кто же?» «Сам академик Фортов, президент РАН... так что только с его личного разрешения».
И как тут было не вспомнить об иных временах и других президентах?

1. На фронте культуры и техники

Желающих «порулить» наукой у нас было много всегда. В конце Великой Отечественной предшественник Сергея Вавилова на посту президента АН СССР (академик В.Л. Комаров) стал частенько прибаливать, и научная власть уходила из его рук, а обычная уверенность некоторых работников аппарата АН в том, что руководить наукой они могут и сами, набирала силу. Говорили, что академией правит не Комаров, а камарилья. Требовался новый президент. В то время как Сергей Вавилов, в отличие от своих конкурентов (биолога Т.Д. Лысенко и юриста А.Я. Вышинского), к этой должности вовсе не стремился. Во-первых, по причине трагической судьбы своего брата Николая, а во-вторых, потому, что прекрасно понимал, что президент Академии – уже не исследователь, а организатор науки.
О конкурентах Сергея Вавилова можно прочесть в книге его биографа Л.В. Лёвшина (М., «Наука», 2003). Что же касается исхода конкуренции, то в среде российских физиков с 40-х гг. прошлого столетия и до наших дней живет память о том, что исход тот был предрешен телефонным звонком Сталина, сказавшего Вавилову, что в случае его отказа от участия в выборах президентом АН станет Лысенко. 17 июля 1945 г. на общем собрании АН СССР 92 голосами из 94 президентом был избран Сергей Вавилов, так и не изменивший своего отношения к занятой должности. Племянник нового президента АН вспоминал: «Во время возвращения из Мозжинки в Москву дядя Сережа сказал мне, что должность президента Академии наук собачья и что он променял бы эту должность на работу водопроводчика».
Тем не менее с программной речью на собрании советских научных работников президент Вавилов выступил уже 6 марта 1946 г., начав свою речь словами: «Великая победа на полях сражений должна быть продолжена новыми победами на фронте культуры и техники».
В перечне условий успешного развития науки в послевоенном СССР на первое место Вавилов поставил подготовку научных кадров, поскольку ученым приходится учиться всю жизнь. У кого им учиться? А друг у друга. После указанной речи Вавилова в советской науке и появилась мода на научные семинары, на которых не бывает ни начальников, ни подчиненных и где «по одежке» только встречают. В былые времена вестибюль физического факультета МГУ на Ленинских горах пестрел множеством объявлений о семинарах по самым разным вопросам необъятной физики. В «несвободном» СССР свобода обсуждения физических проблем была вполне свободной. Теперь времена иные. (Между тем мои бывшие студенты, подавшиеся в 90-х гг. прошлого столетия в банкиры, говорили мне, что после семинаров по «квантам» и «статам» освоение банковского дела не потребовало от них никакого интеллектуального напряга.)
Помимо подготовки и непрерывной переподготовки научных кадров, Вавилов указал на необходимость продуманной системы институтов и лабораторий, оснащенных мастерскими, на необходимость развития научного приборостроения, специальных библиотек с мировой научной литературой, быстрой публикации научных результатов и бытовой обеспеченности ученых.
Не уклонился Вавилов на названном собрании и от первой навязанной ему дискуссии. Советская экономика, как известно, была плановой. Однако наука по большому-то счету развивается вовсе не по плану, ибо призвана раскрывать неизвестное. Как планировать неизвестное? И можно ли его планировать? Ответ Вавилова был таков: планировать в фундаментальной науке следует постановку задач и методы их решения, но не результаты. К научным результатам лишь одно требование: достаточная их доказанность.
За пять с небольшим лет президентства Сергея Вавилова в СССР было построено заново или реконструировано 13 академических учреждений (институтов и обсерваторий, а также Главный ботанический сад). Тот же Вавилов убедил Сталина в том, что вместо грандиозного Дворца Советов следует построить комплекс зданий МГУ на Ленинских горах. Что и было сделано. Страна в то время под научным руководством физика И.В. Курчатова срочно создавала свое ядерное оружие. Был привлечен к ядерной тематике и вавиловский
ФИАН. А в 1949 г. первая советская атомная бомба была испытана.
«Впечатление удивительной простоты Сергея Ивановича осталось у меня на всю жизнь. Впоследствии я много раз убеждался, что простота общения со всеми людьми, независимо от их рангов, ученых званий и возраста, постоянная доброжелательность к людям были наиболее привлекательными чертами Сергея Ивановича как человека», – так писал потом первооткрыватель автофазировки заряженных частиц в циклических ускорителях академик В.И. Векслер (руководитель той лаборатории ФИАНа, в которой я начал заниматься физикой плазмы).
Физика Вавилова после его кончины на посту президента АН СССР сменил химик А.Н. Несмеянов. Однако в 1957 г. запуском в СССР первого искусственного спутника Земли началась космическая эра, и появление на этой должности в 1961 г. математика, механика и аэродинамика М.В. Келдыша было вполне объяснимым. С именем Келдыша связаны практически все космические успехи СССР от запуска первого ИСЗ до 1975 г., когда он по состоянию здоровья оставил президентский пост. Благодаря ему в СССР появилась и прикладная математика с использованием ЭВМ, проникшая во все области науки и техники. В статье Келдыша, размещенной в сборнике «Ленин и современная наука» («Наука», М., 1970) можно прочесть: «Ленинский подход к деятельности Академии наук определил всё ее развитие. За полвека Советской власти из сообщества ученых, каким она была до революции, АН превратилась в крупнейший центр советской науки... Если ко времени Октябрьской революции в системе Академии были лишь один научно-исследовательский институт и несколько лабораторий и музеев, а общее число ее учреждений не превышало 20, то в настоящее время их свыше 210, в том числе более 160 институтов, которые играют ведущую роль в разработке актуальных проблем современной науки. Численность научных работников АН за 50 лет Советской власти возросла более чем в 100 раз».
После неожиданной смерти главного конструктора С.П. Королева (1966 г.) каждой осенью, когда заканчивался сезон отпусков, Келдыш собирал в НИИ-1 семинар, на котором подводились итоги прошедшего космического года и звучала нелицеприятная критика допущенных просчетов и ошибок. Семинаров этих побаивались и главные конструкторы, и директора п/я, поскольку Мстислав Всеволодович умел как следует копнуть практически любую техническую проблему, что и делало его настоящим лидером.
С уходом Келдыша закончилась эпоха «трех великих К» (Курчатов, Королев, Келдыш), коим Россия обязана своей обороноспособностью. Далее советской наукой начали рулить совсем другие лица.
С «взошедшим» в 1975 г. «на академический престол» директором ИАЭ им. Курчатова академиком А.П. Александровым мне довелось однажды встретиться. Сектор ИАЭ, возглавляемый доктором Л.И. Рудаковым, замыслил собрать высоковольтную установку («Ангара») для генерации электронного релятивистского пучка. Изготовление установки Рудаков решил разместить во ВНИИ электромеханики, в котором я работал. Директор же этого ВНИИ академик А.Г. Иосифьян был от такой перспективы не в восторге и поручил мне поделикатнее объяснить Рудакову, что электромеханика к «Ангаре» не имеет никакого отношения. Мой разговор с Рудаковым затянулся, и когда Леонид Иванович убедился в моей неуступчивости, потащил меня к своему директору, то есть к А.П. Александрову. Вошли в кабинет и сели перед большим письменным столом, за которым сидел А.П. и на котором находилась дюжина, если не более, телефонных аппаратов. Только начали разговор – телефонный звонок. Звонили с Ижорского завода, что в Ленинграде, где изготавливался очередной ядерный реактор, – что-то там не ладилось с комплектующими и технологией. И А.П. долго и подробно объяснял по телефону, с кем надо связаться по такому и по сякому вопросам. Снова начали разговор – и снова звонок. «Из цэка», – шепнул мне Рудаков, а академик взглянул на нас так, что мы прикусили языки. Часа через два подобного противосидения в паузе между звонками Рудаков произнес: «Анатолий Петрович... с «Ангарой» мы как-нибудь сами...» – и поднялся со стула. «Вот и молодцы», – согласился академик и потянулся к очередной телефонной трубке.
Я вернулся во ВНИИЭМ, а Рудаков через год, оставив «Ангару», ИАЭ и советскую физику, уехал в Америку.

2. Незамеченная революция

Человеческое сознание, согласно физиологу-материалисту Ивану Павлову, обладает двумя неотъемлемыми свойствами: «стремлением к захватыванию всё новых и новых истин» и «протестом против претензий на законченное где-нибудь знание» (собрание сочинений И.П. Павлова, 1949 г.). Возможно, это самое точное определение диалектичности нашего сознания. Продолжающие захватывать новые истины окружающего мира, коих на Западе называют натурфилософами, как правило, не слишком общительны и в театрах бывают нечасто. Зная об этом, Сергей Вавилов в своей исторической речи связал технику с культурой (а не с наукой), ибо хотел подчеркнуть, что и физика, и наука в целом – это лишь части единой культуры человеческого племени. (Физикам трудно назвать культурным человека, ежедневно включающего ТВ и пользующегося компьютером и сотовой связью и в то же время не имеющего представления об уравнениях Максвелла для электромагнитного поля.)
Но что верно, то верно: ученые – товар штучный. Например, авторы «Классиков физической науки» (Г.М. Голин и С.Р. Филонович, М., «Высшая школа», 1989) от Аристотеля, Лукреция и Архимеда (384–55 гг. до н.э.) до А.Г. Столетова, П.Н. Лебедева и Дж. Б. Гиббса (1839–1912 гг.) насчитали лишь 53 существенных «физических» имени. Гуманитарии, прежде всего историки, могут для сравнения прикинуть, сколько царствующих особ, президентов, военачальников, министров и разного рода пророков пронесла по земле река времени за указанные столетия. Что же касается последнего из них, то создатель Ленинградского физтеха академик А.Ф. Иоффе говорил, что в 30-е гг. ХХ века всех сколь-либо заметных ленинградских физиков можно было усадить на одном диване.
Последующие десятилетия этого века изменили ситуацию до неузнаваемости.
В ХХ веке одна за другой произошли три научно-технических революции, самым непосредственным образом связанные с физикой и физиками: атомно-ядерная, ракетно-космическая и микроэлектронно-кибернетическая. Указанные революции не только создали новую техносферу. Впервые в истории они сделали профессию физика (инженера-физика) массовой, работу физиков – коллективной, а саму физику – предметом государственной опеки и политических игр. При этом индивидуальное сознание отдельно взятого ученого оказалось противопоставленным коллективному сознательному и бессознательному того коллектива, в котором он трудится и получает зарплату и прочие поощрения (или наказания). Да и то верно: научные открытия случаются нечасто, а зарплату приятнее получать ежемесячно. И многие физики, приобретшие в Советском Союзе по базовому образованию вполне материалистический взгляд на мир, стали склоняться к прагматизму, то есть начали считать истиной то, что лучше работало на их (чаще всего небольшой) коллектив, а значит, и на них самих.
Первыми на это обратили внимание вовсе не советские философы, а ставший наукологом американский физик-теоретик Томас Кун в своей книге «Структура научных революций» (1962 г.). Куну же принадлежит и введенный в наукологию термин парадигма (от греческого paradeigma – пример, образец).
«Наблюдение и опыт могут и должны резко ограничить контуры той области, в которой научное рассуждение имеет силу, иначе науки как таковой не будет, – написал Кун в своей книге (цитируется по русскому изданию 1977 г., М.: Прогресс) – Но сами по себе наблюдение и опыт еще не могут определить специфического содержания науки. Формообразующим ингредиентом убеждений, которых придерживается данное научное сообщество в данное время, всегда являются личные и исторические факторы – элемент случайный и произвольный... Под парадигмами я подразумеваю признанные всеми научные достижения, которые в течение определенного времени дают научному сообществу модель постановки проблем и их решения» .
Тем самым место объективной истины, на которую молились классики естествознания, Томас Кун отдал модели постановки проблем и их решения, объединяющей ученых в сообщество (лабораторию, корпорацию, институт). А вопрос о достаточной доказанности результатов научного исследования он вынес за рамки и философии, и наукологии.
То, что Томас Кун не сторонник диалектического и исторического материализма, советские философы поняли сразу. Тем не менее перевод его книги на русский язык был встречен в советской научной среде с огромным интересом. И главным образом потому, что к исходу «эпохи 3 великих К» советская физика де-факто уже была заражена парадигматизмом.

3. Черные кошки в темной комнате

Разработка ядерного оружия будила воображение не только профессиональных физиков. Узнав об испытании первой советской атомной бомбы, служивший на Дальнем Востоке сержант Советской Армии Лаврентьев (потом он станет сотрудником Харьковского физтеха) написал письмо Сталину, в котором высказал предположение о возможности создания на Земле рукотворного Солнца, то есть управляемого термоядерного реактора.
Куратором советского атомного проекта Берией письмо было направлено физику-теоретику Сахарову. После чего в 1951 г. появилась теория магнитного термоядерного реактора Тамма и Сахарова, описывающая плазменный бублик (тороид), висящий в магнитном поле. Несколько позже такая идея превратится в устройство под названием токамак.
В том же году в кабинете академика И.В. Курчатова состоялся исторический семинар, в котором приняли участие многие выдающиеся советские физики, включая И.Е. Тамма, А.Д. Сахарова, Л.Д. Ландау и Л.А. Арцимовича. А вот профессор МГУ А.А. Власов, начавший заниматься физикой плазмы раньше всех участников семинара, зван не был. Как говорили потом многие, по той причине, что пятью годами раньше в статье «О колебаниях электронной плазмы» Ландау написал: «…большая часть полученных им (то есть Власовым. – Б.О.) результатов является ошибочной». Самым активным участником семинара был (тогда еще не академик) Арцимович, предложивший не только удерживать, но и нагревать плазму сильным электрическим током. Он и возглавил созданный в ИАЭ отдел плазменных исследований (ОПИ).
Ну, а в 1956 г. И.В. Курчатов (вместе с Н.С. Хрущевым) поехал в Англию, где впервые поведал миру об исследованиях горячей плазмы в Советском Союзе. И мир поверил в термояд.
О семинаре в кабинете Курчатова, как о начале всех плазменных начал в СССР, кто только в последующие годы не вспоминал! Но вопрос, почему не позвали Власова, по крайней мере для меня, оставался без убедительного ответа, пока я не ознакомился с вышеупомянутыми теоретическими публикациями. Оказывается, и Ландау в 1946 г., и Тамм с Сахаровым в 1951 г. в качестве нулевого приближения для плазменных электронов использовали максвелловское распределение скоростей, характерное для обычного газа, но никак не для плазмы. А это с теоретической точки зрения было, мягко выражаясь, не вполне корректным, поскольку в максвелловском распределении электроны имеют скорости от минус бесконечности до плюс бесконечности, а значит, глубина потенциальной ямы, необходимая для их удержания в ограниченном плазменном образовании, должна быть также бесконечной, что абсурдно.
В то же время Власов в своей «Теории многих частиц», изданной в 1950 г., то есть еще до указанного семинара, черным по белому написал: «Плазма не газ, а совершенно своеобразная система, стянутая далекими (то есть кулоновскими. – Б.О.) силами». А значит, не заметить подлога коллег-теоретиков он не мог. Что при его-то казацком характере грозило скандалом в курчатовском кабинете, чего, понятно, и Ландау, и Тамму, и Сахарову было не нужно.
Ну, а что же сам Курчатов? Он ведь тоже, в отличие от Берии, был физиком. Что было нужно ему? Ответ на этот вопрос я нашел в книге ближайшего соратника Курчатова академика Ю.Б. Харитона «Путь длиною в век» (М.: Наука, 2005). Юлий Борисович написал: «Он (то есть Курчатов. – Б.О.) чувствовал, что работу по термоядерному синтезу следует использовать для смягчения напряженности, которая была в мире после многих лет холодной войны, после злосчастной речи Черчилля в Фултоне». Исторический семинар поэтому был для самого Курчатова не столько физическим, сколько политическим – такова была тогда международная обстановка. И кто посмеет бросить в Курчатова камень? Если кто-то в этом мире чего-то не понимает – это его личная проблема.
А что же Арцимович, взявшийся за непростые экспериментальные исследования по проблеме термояда, несмотря на бывшее для него очевидным (в чем я не сомневаюсь) лукавство теоретиков?
Как бывший студент Льва Андреевича, могу засвидетельствовать, что он любил афоризмы. Его определение науки как «удовлетворения собственного любопытства за счет государства», вне всякого сомнения, импонировало студентам и в то же время выводило из себя некоторых моралистов постарше, уже подрастерявших детскую любознательность. Те же, кто подался потом в экспериментальную физику плазмы, повторяли его высказывание из монографии «Управляемые термоядерные реакции» (1961 г.): «Для ясного понимания проблемы не следует надевать на тощий скелет экспериментальных фактов слишком сложные математические одеяния». Однако все афоризмы дидактичны, а жизнь диалектична.
Ну, а если по сути, то, поверив, по всей видимости, в 1951 г. в магнитную парадигму, не им придуманную, через десятилетие руководства экспериментальными исследованиями, проводившимися в ОПИ ИАЭ им. Курчатова, в этой парадигме Лев Андреевич разочаровался полностью. О чем свидетельствуют фразы, выписанные из вышеназванной монографии: «…функция распределения явно не соответствует представлению о максвелловском распределении скоростей (да-да, тому самому представлению, что использовали в своих теориях и Ландау, и Тамм с Сахаровым. – Б.О.)», «…магнитная термоизоляция практически отсутствует», «…даже очень сильное внешнее магнитное поле не является идеальным средством для обеспечения стабильности плазменного столба». И так далее. Всего в статье «Токамафия: от дискредитации оппонентов до глобальной монополии», опубликованной в журнале «История науки и техники», №4, 2010, я выписал 17 подобных горьких признаний самого известного пионера советской физики горячей плазмы. И меня уже давно удивляют не признания катастрофы магнитной парадигмы как таковые, а то, что почитатели Арцимовича на страницах различных изданий (и по телевидению) до сих пор выступают так, будто подобных признаний их кумира вовсе и не было. В «живом» эксперименте плазма оказалась самой непонятной из материй. Да и можно ли разглядеть черную кошку в темной комнате, не включая свет, то бишь не занявшись разносторонней плазменной диагностикой?
Потратив в общей сложности то ли 10, то ли 30 млрд долларов и осознав, что ни их физика, ни их научные результаты по большому счету никому, кроме политиков, не нужны, вожди международного термоядерного сообщества, объединенного магнитной парадигмой, выступили с проектом Международного экспериментального термоядерного реактора (ITER), который с конца прошлого миллениума и сооружается на юге Франции, в местечке с названием Кадераше. И когда (по случаю, кажется,
70-летия бывшего кристаллографа Ковальчука, ставшего президентом бывшего ИАЭ им. Курчатова) президент России вручал Ковальчуку правительственную награду, а заодно и поинтересовался, чем ныне занимается бывший «Курчатник», он услышал в ответ: «Но вы же знаете про Кадераше».
Нисколько не сомневаюсь, что Владимир Путин знает про Кадераше ничуть не меньше, чем наноученый Чубайс о фармацевтике или бывший кристаллограф Ковальчук о горячей плазме.
Но термояд – лишь одна из «черных плазменных кошек». Из школьной физики известно, что, если отрезок металлического проводника пересекает магнитные силовые линии, между концами проводника появляется разность потенциалов, которая (как по закону электромагнитной индукции Фарадея, так и по формуле Лоренца) пропорциональна величине магнитной индукции, скорости движения проводника и его длине. Такой физический эффект лежит в основе электрических генераторов.
Но почему бы вместо металлического проводника не воспользоваться плазменным потоком? При этом плазма может быть не такой уж и горячей, то есть низкотемпературной (несколько тысяч градусов по Кельвину). Говорят, такой генератор предлагал в 1831 г. сам Фарадей. Но он ничего не знал о плазме, а мы знаем. И потому отправляемся на родину Фарадея. (См.: Е.П. Велихов, А.Е. Шейндлин и др. «Отчет о командировке в Англию для участия в работе Симпозиума по магнитогидродинамическим электрогенераторам, проходившего 6–7 сентября в Ньюкасле», М., 1963.) А по возвращении в Москву мы раскручиваем еще одну парадигму и организуем с одобрения властей (которые в физике все одно ничего не смыслят) еще одно академическое сообщество, получающее название Институт высоких температур АН СССР (сокращённо ИВТАН). Что это нам дает? Ну как что? Прежде всего «свой» институт с госфинансированием и штатом сотрудников, а также академический журнал «Теплофизика высоких температур», возможность публиковаться, издаваться и защищаться, а некоторым становиться действительными членами АН. Самый одаренный (Е.П. Велихов) после визита в Туманный Альбион поднялся аж до вице-президента АН СССР. А под научным руководством академика Шейндлина уже и пром­площадку под Рязанью для первой в мире МГД-электростанции начали осваивать. Но случился Чернобыль – и всё пошло прахом.
Многие ждали и надеялись, что, став президентом РАН, академик В.Е. Фортов (а именно он возглавляет теперь бывший ИВТАН и редакцию ТВТ) объяснит наконец, зачем начали и почему отказались от разработки плазменных МГД-генераторов, потратив на затею, по ряду оценок, более миллиарда советских рублей, что были дороже американских долларов.
Но этого не случилось.

4. «Прикол» академика Арцимовича

Если магнитная парадигма так легко овладела просвещенным сознанием физиков, почему бы не «поручить» магнитному полю и ускорение плазмы? И в ОПИ ИАЭ появляется экспериментальная установка, а в 1957 г. в главном советском физическом журнале (ЖЭТФ) появляется статья Л.А. Арцимовича с сотр. «Электродинамическое ускорение сгустков плазмы», в которой нет даже определения сгустка плазмы и никак не доказана электродинамичность процесса ускорения продуктов электрического взрыва тонкой металлической проволочки, то есть ускорения этих продуктов силой Ампера (известной с 1820 г. и лежащей в основе технической электромеханики). Зарядили конденсаторную батарею и бабахнули, то есть взорвали проволочку, зафиксировали световую вспышку и опубликовали статью (через четыре года Лев Андреевич вставит эту статью в свою упоминавшуюся выше монографию). И никаких математических одеяний. Проглотили магнитную парадигму два раза – проглотят и в третий.
Дорого яичко к Христову дню. В 1957 г. Королев запустил первый ИСЗ, и космос стал ближе. Вспомнили о Циолковском, предсказавшем электрореактивные двигатели (ЭРД) для космических аппаратов – и более десятка советских организаций, НИИ и вузов ринулись разрабатывать импульсные плазменные ЭРД.
На такой волне в 1960 г. я и начал свою самостоятельную деятельность (под научным руководством А.Г. Иосифьяна) в только что созданном Истринском филиале ВНИИЭМ. И поскольку начал я с эксперимента, то есть с реальной импульсной плазмы, которую наблюдал ежедневно, достаточно скоро понял, что представления уважаемого Льва Андреевича мне не только не нужны, но и мешают. Однако парадигма, овладевшая сознанием профессионального сообщества, с социальной точки зрения вещь серьезная. На доказательство несоответствия модели Арцимовича закону сохранения импульса ушло два десятилетия. (См.: Осадин Б.А., Аватинян Г.А., Иванов Г.В, Стечкин В.И. «Экспериментальное доказательство неэлектродинамического характера ускорения эрозионной плазмы в импульсных плазменных ускорителях», Академия наук СССР, журнал «Теплофизика высоких температур», т. 18, в. 5, 1980, с. 1106.)
И никто из почитателей Арцимовича не заметил (а самого его уже не было в живых), что одновременно было открыто аномальное давление импульсной плазмы, во-первых, направленное против силы Ампера, а во-вторых, при той же величине тока через плазму, многократно превышающее давление магнитное. А вот американские физики заметили: через два года после указанной публикации объединенная группа исследователей из Лос-Аламоса и Ливермора использовала аномальное давление для разгона небольшого диэлектрического снаряда до второй космической скорости (AIAA Journal, v. 20, №7, 1982, p. 978). А далее в СССР началась горбачевская перестройка. И советская физика пошла под откос, а американская продолжала развиваться.
Ну, а в 2014 г. я услышал телевизионное изложение модели Арцимовича (не имеющей никакого отношения к ускорению снарядов из диэлектрического материала) из уст директора Шатурского филиала ОИВТ РАН А.В. Шурупова, подчиненного непосредственно самому президенту РАН академику В.Е. Фортову.

5. Физики шутят

Ну да, я написал письмо Фортову. И когда вторично позвонил в Шатурский филиал, начальник лаборатории Владимир Полищук сказал, что я могу приехать. 19.11.2014 на Казанском вокзале я сел в шатурскую электричку. На подъезде к Шатуре, поскольку ехал в нее впервые, я спросил у одного из попутчиков, как от ж/д вокзала добраться до филиала ОИВТ РАН.
– До «шуруповки», что ли?
– Шурупов – фамилия директора филиала...
– Так прямо на его особняк и ориентируйтесь... Там вокруг частная застройка... А особняк над крышами торчит.
Но искать ничего не пришлось, на вокзале меня встретил Полищук. И поскольку время было предобеденное, мы и по Шатуре прогулялись, и в каком-то кафе по чашке кофе выпили. После чего прошлись по «объекту».
Надо отдать должное директору Шурупову: электрических конденсаторов, без которых генерировать импульсную плазму невозможно, он приобрел предостаточно. И компьютеры на столах, и металлорежущие станки в мастерской. Я еще подумал, куда столько станков? Но звука вакуумных насосов я не услышал. И никаких приборов: ни осциллографов, ни микроскопов, ни скоростных фоторегистраторов, ни ЭОПов, ни спектрографов, коих в мои студенческие годы на плазменных установках немало было в вавиловском ФИАНе, а потом и в Истринском филиале ВНИИЭМ. Да и народу в помещениях филиала почти не оказалось. Пусто.
– А где установка?
– Какая установка?
– Которую Алексей Васильевич по телевизору показывал.
– А, эта... Она сейчас не работает... А снаряд могу показать, – и из ящика письменного стола Владимир Полищук достал
обож­женный электрическим разрядом кусок, похоже, оргстекла.
После чего мы прошли в кабинет директора.
Разговор с Алексеем Шуруповым получился недолгим. Я сказал, что с большим вниманием выслушал его телевыступление, но не понял, на основе каких экспериментальных фактов он пытался реанимировать так называемую модель Арцимовича.
– А вы знаете, что эта модель прописана в новой Большой российской энциклопедии?
– Знаю. Ее переписали туда из старой Большой.
– Вы же понимаете, что возможны разные точки зрения.
– Но ни одна не должна противоречить законам сохранения. Так ведь в Шатуре и аномальное давление проверить можно... я готов поучаствовать...
– У нас другие задачи, – отрезал директор Шурупов.
От меня, очевидно, хотели избавиться. И избавились. Мимо особняка г-на Шурупова, на котором кипела строительная работа, я вернулся на ж/д вокзал.
В электричке я вспомнил, как шутили сотрудники Сухумского физтеха, в который я когда-то приезжал в командировки. Вообще-то в этом институте трудовая дисциплина соблюдалась – «объект» был режимным. Но летом в Сухуми жарко, а чтобы попасть из института на пляж – только дорогу перейди. Одна незадача: кабинет директора находился прямо над лабораторией, в которой располагалась плазменная установка с мощной конденсаторной батареей, разряд которой сопровождался громким хлопком, похожим на звук удара вакуумным шлангом по металлическому листу – всё здание вздрагивало. И сотрудники сбегали на пляж, оставляя в лаборатории (по жребию) одного-единственного коллегу, который время от времени с помощью толстого вакуумного шланга имитировал работу плазменной установки. Веселый в советские годы был «физический народ». В то время как главные глупости на этом свете делаются людьми с очень серьезными лицами.
На этом замечании можно бы было и поставить точку, если бы весна текущего года не была отмечена сообщением американского телеканала Fox News о разработке в США очередного рельсотрона, представленного как новое сверхмощное оружие, что породило в России волну газетно-журнальных публикаций и теледебатов, в которых, казалось, участвовали все, кроме тех, кто этими рельсотронами занимался, поскольку последних по большей части на этом свете уже нет. (См. «Рельсотронное обострение», «Отечественные записки», «Советская Россия», №12(362), 9 июня 2016 г.) Эпицентр информационного шума, как и следовало ожидать, пришелся на Шатурский филиал ОИВТ РАН, в котором собрали толпу корреспондентов различных изданий и показали им обожженный электрическим разрядом некий кусок, похоже, из оргстекла, который демонстрировал директор Шурупов телезрителям и который Владимир Полищук показывал мне. После чего, например, сайт www.mk.ru восторженно сообщил: «Электромагнитное оружие не за горами: в Шатуре испытали уникальную пушку. Эксперимент проверил лично президент РАН Владимир Фортов».
Не пора ли российским физикам, не попавшим в РАН, собраться в Русское физическое общество, а Государственной думе принять федеральный закон об имитации научной деятельности и научном мошенничестве?

Борис ОСАДИН

http://sovross.ru/articles/1496/29355