Интервью с Михаилом Михайловым, разработчиком имитатора условий космического пространства
Михаил Михайлов - доктор физико-математических наук, профессор, заслуженный деятель науки РФ, академик РАЕН, почетный работник высшего образования РФ, Почетный профессор Харбинского технического университета разработчик одного из имитаторов условий космического пространства.
Окончил Томский институт радиоэлектроники и электронной техники (1969 год), аспирантуру Томского политехнического института (1975 год). С 1975 по 1988 годы работал старшим научным сотрудником Научно-исследовательского института ядерной физики ТПИ (НИИ ЯФ). В 1988 году был приглашен на должность профессора кафедры электроизоляционной и кабельной техники для чтения лекций студентам по специализации «Радиационное и космическое материаловедение». Ученое звание профессора получил в 1989 году. В 1991 году был избран на должность заведующего кафедрой электроизоляционной и кабельной техники.
В настоящее время возглавляет лабораторию радиационного и космического материаловедения ТУСУР. Среди основных направлений его научных исследований - разработка покрытий для космических аппаратов, исследование процессов деградации оптических свойств материалов и покрытий под действием факторов космического пространства.
Михаил Михайлович, расскажите немного о себе. Как начиналась ваша научная деятельность?
- Начиналось все так: 1968-й год, я - студент четвертого курса ТУСУР (тогда ТРиЭТ- томский институт радиоэлектроники и электронной техники), меня отправляют на практику в НИИ ЯФ при Томском политехническом, тогда еще институте. Параллельно с летней практикой я «калымил», ездил на студенческие стройки. А с осени для меня началась «настоящая» практика. В это самое время сотрудники лаборатории института, куда меня направили, чертили на ватманах имитаторы условий космического пространства. Что это такое я тогда, конечно, не понимал, и вообще со спецификой работы лаборатории знаком не был. Но они чертили, я смотрел, понемногу вникал... Всю зиму я пробыл в этой лаборатории, а в июне защитил диплом, тема которого непосредственно с имитаторами связана не была, но была посвящена предмету, очень важному и нужному для их работы — сверхвысоковакуумному титановому насосу с азотным охлаждением.
После окончания вуза меня пригласили в горком комсомола, и полтора года я проработал командиром городского студенческого отряда. Но все же меня сильно тянуло обратно в лабораторию. Я написал заявление от уходе, вызвав открытую неприязнь со стороны горкома партии, но поскольку членом партии я не был, задерживать меня они не имели права. И я ушел в НИИ ЯФ инженером. Это был 1971-й год; а 72-м я поступил в аспирантуру, моим руководителем был директор института – Андрей Николаевич Диденко, которому я всю жизнь благодарен за то, что он поверил в меня и предоставил все необходимые условия для научной работы. И вот, начиная с 71-го и до 2000-го года я работал в политехническом. Защитил в Москве обе диссертации: кандидатскую в Центре управления полетами, докторскую – в Московском институте электронной техники.
В НИИ ЯФ работал сначала научным сотрудником, потом заведующим лабораторией. В 78-м году наша лаборатория была переведена на промышленную площадку учебного ядерного реактора Томского политехнического, которая расположена в километре от поселка Спутник. Мы располагались в лабораторном корпусе, где и шла работа по исследованию материалов космической техники. А в 1985 году руководство политехнического приняло решение открыть в университете специализацию космического материаловедения. Меня пригласили читать лекции по четырем курсам и руководить подготовкой инженеров этой специализации. Я согласился сначала работать по совместительству профессором, оставаясь заведующим лабораторий, затем был избран заведующим кафедрой. Но потом ушел оттуда и пришел в ТУСУР, где и работаю до сих пор. Здесь в помещении бывшей столовой мы создали лабораторию радиационного и космического материаловедения.
И чем занимается ваша лаборатория сегодня?
- Одно из направлений - космическое материаловедение, то есть, изучение покрытий, которые наносятся на поверхность космических аппаратов. Объясню: космический аппарат по площади внешних поверхностей условно можно разделить на четыре части: антенны, солнечные батареи, сам корпус космического аппарата закрытый экрано-вакуумной теплоизоляцией и радиатором терморегулирования, с нанесенным на него покрытием, обеспечивающим нормальную температуру для работы приборов и жизнедеятельности космонавтов.
Покрытия отражают солнечную энергию и излучает то тепло, которое получается в результате работы приборов. Видов покрытий существует много, но со всеми ними есть одна «беда»: в процессе полета под действием факторов космического пространства они деградируют, их свойства ухудшаются. Из белых покрытия становятся желтыми, потом коричневыми, темнеют. Поглощение солнечной энергии увеличивается, и температура повышается.
В форме цилиндра - радиатор терморегулирования, на поверхности которого наносят покрытия
Поэтому перед нами стоит масштабная задача: разработать такие материалы, которые бы под воздействием различных видов излучений космического пространства деградировали меньше или не деградировали бы вообще. Изучить происходящие в них физические процессы, установить закономерности и разработать математические модели деградации, создать методики прогнозирования, выполнить экспериментальные исследования в условиях, имитирующих условия эксплуатации и осуществить прогноз на длительные сроки активного существования космических аппаратов условиях реальных орбит. Мы считаем реальным надежное прогнозирования оптических свойств покрытий на 15-20 лет.
К настоящему времени разработано много способов, много получено патентов и в России, и в других странах, направленных на улучшение свойств покрытий космических аппратов. И те же нанотехнологии, о которых сейчас зачастую говорят с негативным оттенком, на самом деле могут привести к положительным эффектам. Этим мы тоже занимаемся.
А последние годы над чем работаете?
- В последние годы мы также активно работаем над новым типом покрытий, которые способны не только регулировать температуру, но и стабилизировать ее. Такое термостабилизирующее покрытие способно в зависимости от температуры окружающего пространства и от температуры объекта, на который они нанесены, изменять излучаемую мощность. Если, к примеру, такое покрытие нанести на внешние стены жилого дома в холодное время, то они будут гораздо меньше излучать тепла. Последний грант, который мы выиграли, как раз посвящен использованию таких покрытий для различных технологических процессов, жилого строительства. В России сейчас мы практически единственные, кто этим занимается. Много работают над этим китайцы и японцы, но у них это все, конечно закрыто от посторонних. Китайцы называют такие покрытия интеллектуальными, японцы – думающими за их способность отслеживать изменение тепловых условий и в соответствие с этим изменять потоки излучаемой энергии.
Вторым важным для космической отрасли направление нашей работы является разработка новых покрытий на основе порошков, модифицированных наночастицами или синтезированных с применением наночастиц. Этими исследованиями мы занимаемся с 2007 года. Наночастицы, осажденные на поверхности кристалликов (зерен) порошков являются центрами, на которых образующиеся при облучении первичные дефекты релаксируют (погибают), что приводит к существенному уменьшению их концентрации и повышению стабильности свойств и рабочих характеристик таких порошков. Покрытия, изготовленные на основе таких порошков, имеют большие сроки эксплуатации по сравнинею с покрытиями на основе обычных порошков.
С кем-то в нашей стране или за рубежом сотрудничаете?
- К сожалению, сейчас связи с отечественными космическими фирмами практически прекратились, и мы «живем» за счет федеральных целевых программ. В России в настоящее время есть фирма в Королеве - это бывший Калининград, город в Московской области. В Самаре и Красноярске остались фирмы, которые изготавливают и запускают спутники. Но процентов 80-90% всей «космической» работы на страну делает Красноярск; Самара, в основном делает короткоживущие спутники. Есть еще НПО имени А.С. Лавочкина в подмосковных Химках, которое занимается спутниками планет Марс, Венера и другими. Но в настоящее время ни с одной из фирм договоров у нас нет. Хотя в свое время мы очень много совместно работали с большой пользой и для нас, и для них. После развала Союза у нас были взаимные попытки работать совместно, но не было финансов. А по ФЦП работа идет более-менее успешно.
Имитатор, который стоит сегодня в вашей лаборатории, собирали своими силами?
- Конечно, сами. Когда мы оказались в бывшей столовой радиотехнического корпуса с прилипшими к стенам пельменями (помещение сдавали в аренду фирме по изготовлению пельменей) и ничего не было кроме голого энтузиазма, трудно было себе представить, что выживем. Со мной были четыре аспиранта и два сотрудника. Красили, белили, делали туалет, канализацию и одновременно частично изготавливали, частично восстанавливали имитатор « Спектр – М»; через полгода его запустили. Это было в конце 2000 года. На протяжении последующих 12 лет он постоянно работает, позволяет проводить исследования и испытания материалов и покрытий в условиях, имитирующих условия КП на различных орбитах. Установку «Терм» создали в 2007 году. На ней исследуем температурные зависимости излучательной способности порошков и покрытий в широком диапазоне в положительной и отрицательной области. Исследуем, делаем новые составы, улучшаем свойства - и так медленными шажками движемся вперед к воображаемому идеалу. Несмотря на не слишком привлекательный внешний вид и «старость» вся аппаратура в лаборатории рабочая.
А почему в свое время для разработки космических имитаторов обратились именно к томским специалистам?
- В то время никаких исследований в этой сфере в стране не проводилось вообще. Первые испытания материалов космической техники проводили в настолько отдаленных от условий КП, что ни о каком долгосрочных прогнозах не было и речи. Например, имитацию всего комплекса факторов космического пространства не проводили, действовали каким- то одним источником излучений, рассчитывали поглощенную дозу и по этим данным делали оценку работоспособности. Результаты были далекими от истины. А почему обратились в НИИ ЯФ - потому что они традиционно занимались различными ускорителями, пушками, электронами, протонами, то есть, хорошо работали с источниками излучений. Тогда и сделали первый имитатор по изучению электрофизических свойств, в 1971 году его запустили. Второй имитатор по изучению интегральных характеристик теплозащитных материалов был запущен уже через год, в 1972-м. Третий имитатор, разработчиком которого стал я, запустили в 1973 году.
Не забуду впечатление, которое произвел наш доклад в городе Обнинске, где дважды в год на конференцию собиралась научная общественность и производственники космических фирм. Доклад был посвящен эффектам, которые возникают при одновременном действии на материалы и покрытия трех основных видов излучений космического пространства - электромагнитного излучения Солнца, электронов и протонов. Большинство институтов и фирм все еще оценивали работоспособность материалов в космическом пространстве по результатам действия одного вида излучения при измерении характеристик в атмосфере, а не в камере имитатора. И каждый представитель этих организации с пеной у рта пытался доказать что «протонами можно имитировать все», что «электронами можно имитировать все виды излучений». Американцы из НАСА и других космических фирм уже во всю работали на имитаторах комплексного воздействия различных видов излучений, воспроизводящих факторы КП. После доклада, многие подходили с одним вопросом - зачем это вам нужно, зачем выделяетесь, нужно жить проще. И только Соломон Эфроимович Вайсберг, величайший ученый, руководитель отдела из Обнинска знал всю перспективность новизну и этих исследований, задавал много вопросов, долго беседовал и по достоинству оценил наш успех.
Впоследствии на наших имитаторах были получены экспериментальные данные при комплексном действии трех видов излучений и других факторов, имитирующих условия космического пространства, осуществлено их сравнение с натурными данными, полученными со спутников и силами пяти организаций (НИИ ЯФ Томска, ЦНИИ МАШ - центральный институт космической отрасли, г. Королев, КБ Прикладной механики (сейчас ОАО «Информационно-спутниковые системы» им академика Решетнева М. Ф из г. Железногорска Красноярского края), ЦСКБ г. Самара и НИИ ЯФ МГУ) была создана методология прогнозирования деградации материалов космической техники с научно-обоснованной заменой спектров заряженных частиц в космосе моноэнергетическими пучками при наземных испытаниях. Американцы до сих пор царапаются по стене, пыхтят, пытаясь создать свое, что-то подобное этой разработке.
И что стало этими имитаторами позднее?
- 1991-й год. Финансирования ноль, из лаборатории все уже уволились, никого не осталось. Я тогда уже работал заведующим кафедрой в Томском политехническом, и чтобы хоть как-то сохранить эту уникальную аппаратуру, собрал группу студентов старших курсов, нанял машины и мы, что смогли, перевезли в другое место. Что-то удалось сохранить, что-то нет. Вся оставшаяся нержавейка потом ушла на металлолом.
В 2000-м году, когда я оказался в ТУСУР, первые десять месяцев, с мая 2000-го по март 2001-го, мы вообще работали без зарплаты. Но работать в должности профессора и отдавать много сил и времени преподавательской работе я не хотел, так как по опыту знал, что в таком случае времени для науки не останется. Из своих личных сбережений я помогал аспирантам и своим сотрудникам. Затем я съездил в Министерство образования и задал там вопрос: «Финансирование науки в институтах министерство осуществляет для решения важных задач науки и технологий или для удовлетворения личных амбиций руководства вузов?». Удалось доказать важность этих работ и получить небольшое финансирование.
Имитаторы же были и сейчас остаются ценными для науки, для подготовки молодых ученых и кадров высшей квалификации. Имитаторы, которые с такими усилиями мы перевезли со Спутника, затем восстановили, запустили и более десяти лет работали, руководство политехнического нам не отдало. Они разобрали их, все свалили на склад по частям, по кускам, впоследствии отгрузили краном на самосвал и сдали на металлолом.
Ценность этих имитаторов определяется не только возможностью проведения исследований для космической отрасли. Они представляют большой интерес для других областей науки. Три тика, заложенные в них определяют оригинальность: сверхвысокий вакуум, наличие различных видов излучений, измерение оптических и других свойств в вакууме. Приведу пример: катализ, физическая химия, полупроводники. Профессор Совельев, завкафедрой химии из Томского политехнического присутствовал в институте Катализа СО РАН при разговоре о том, что такие исследования они проводят в Калифорнии, так как в России таких установок нет. Из-за закрытости наших работ в те годы новосибирцы не знали, что рядом, в Томске, такие установки созданы, они называются имитаторами условий космического пространства и на них можно выполнить необходимые исследования. Это и было сделано в последствии. К великому сожалению, гениальных ректоров Воробьевых не вернуть, Садовничьи встречаются редко, а мы имеем то, что имеем.
Создателям этих имитаторов - Виктору Прохоровичу Понамареву, Геннадию Васильевичу Гуртяченко, Борису Ивановичу Кузнецову, Михаилу Иосифовичу Дворецкому и руководителю лаборатории ДИМА на протяжении более 15 лет Льву Григорьевичу Косицыну выражаю свое соболезнование по поводу того, что произошло. Им остается только глубоко вздыхать и горько сожалеть о том, как обошлись с их детищами, в создание которых было вложены столько знаний, души, энергии и труда.
…Сейчас выживаем за счет грантов, благо огромное желание работать, научный багаж, и авторитет помогают. Хоть небольшая поддержка, но все-таки есть. Но если говорить в целом, сейчас ситуация, конечно, изменилась к лучшему.
Текст: Анна Мацковская
Фото: Мария Аникина
