Сергей Владимирович Алексеенко,
академик РАН, лауреат международной премии «Глобальная энергия», председатель Национального комитета РАН по тепломассообмену, председатель Объединенного ученого совета СО РАН по энергетике, машиностроению, механике и процессам управления, научный руководитель Института теплофизики СО РАН
Я являюсь специалистом в области теплофизики, энергетики и энергосбережения. И хотя основной профиль моей научной деятельности связан с фундаментальными исследованиями, то есть получением знаний, прикладная составляющая, безусловно, направлена на энергетику во всех ее проявлениях. Энергетика – базис экономики любой страны вне зависимости от технологического уклада. И фраза «Кто владеет энергией, тот владеет миром», вынесенная в заголовок, несет глубокий смысл. Энергия – основа мироздания и существования живого мира, включая высокоразвитые цивилизации. В соответствии со шкалой Кардашёва уровень технологического развития цивилизации исключительно определяется количеством энергии, которое цивилизация может использовать для своих нужд. Особенно наглядно роль энергии мы ощутили в последние годы на примере глобальных климатических изменений, в значительной мере связанных с энергетикой, а также политических событий, когда любые сложности в энергообеспечении приводили к катастрофическим последствиям. Но в упомянутой фразе есть и подтекст, отражающий мое отношение к жизни, что можно назвать жизненной энергией. Каковы же истоки этой жизненной энергии в моем понимании, и каковы ее проявления?
Как часто бывает в жизни, многое кажется чередой случайностей. Но конечный результат обусловлен тем, насколько удачно человек использует эти случайности и к чему стремится. Я случайно оказался в Новосибирском госуниверситете (НГУ), в знаменитом на весь мир Академгородке – центре научных идей и полета фантазии. Со школьных лет привлекали точные науки благодаря увлечению чтением, благо библиотека находилась в соседнем здании. Но интересовался больше астрономией и ядерной физикой. Я проживал в Алтайском крае, а ближайший вуз с обучением по астрофизике находился в Свердловске, на Урале. По настоятельной просьбе своей бабушки, чтобы быть поближе, отправился поступать в НГУ, где приемные экзамены проводились раньше, чем в других вузах. И сразу поступил, будучи золотым медалистом, хотя конкурс был очень высоким.
При выборе специализации, пока раздумывал, куда пойти, поскольку астрономии не было, а ядерная физика была переполнена, по остаточному принципу (опять случайно) оказался на кафедре теплофизики. Что это такое, не знал в принципе, но решил попробовать – и не прогадал. Ведь теплофизика, наука о процессах переноса энергии и вещества, представляет одно из самых универсальных направлений в естественных науках. Нет ничего в природе и технике, где не было бы теплофизических процессов и явлений.
Экспериментальный стенд для изучения процессов переноса в пленках жидкости, 1973 г.
По окончании НГУ остался в Академгородке, в Институте теплофизики, которым тогда руководил знаменитый ученый, классик теплофизики, академик С.С. Кутателадзе. Конечно, я считаю его своим учителем. А другой учитель, мой непосредственный научный руководитель, академик В.Е. Накоряков в значительной мере определил те научные направления, в которых были получены тогда и потом наиболее важные фундаментальные и прикладные результаты. Моей научной темой было исследование волнового течения пленок жидкости и влияние волн на процессы тепломассообмена. Волновые пленки – сложнейший объект для исследования, который все видели и которым все любуются в силу красоты этого природного явления. В то же время это основной режим течения жидкости и газа в оборудовании теплоэнергетики, атомной энергетики, химической технологии, от которого зависит производительность установок и которым определяется безопасность. Так, при высыхании пленки жидкости на теплообменной поверхности происходит кризис теплообмена, который приводит к аварийной ситуации (нет отвода тепла!) вплоть до катастрофических последствий. В наших исследованиях удалось впервые описать природу волновых явлений и понять влияние волн на тепломассоперенос.
Картина волн на стекающей пленке жидкости
Продолжая разговор о случайностях: переход к исследованиям в области энергетики тоже оказался случайным, хотя стал главным делом в жизни. В силу жизненных обстоятельств в 1979 году пришлось с насиженного и комфортного места переехать в Красноярск, Красноярский госуниверситет. В то время там была организована кафедра теплофизики с целью научного сопровождения бурно развивающегося Канско-Ачинского топливно-энергетического комплекса (КАТЭК), что звучало тогда как освоение целины. Приглашали молодых кандидатов наук, и я откликнулся на призыв, поскольку ощущалась невероятная масштабность проекта. А с другой стороны, потрясали неограниченные ресурсные возможности Красноярского края и неотразимые природные красоты.
Конечно же, главная задача кафедры заключалась в подготовке специалистов для энергетического комплекса и выполнении исследований по развитию экологически чистых и энергоэффективных технологий переработки бурого угля. По запасам бурого угля Россия занимает первое место в мире, и большая их часть сосредоточена в Красноярье. Бурый уголь относится к самым низкокачественным топливам, поэтому к нему особое отношение с точки зрения практического использования. И здесь необходимо высказать позицию в целом по углю. Разведанных запасов России достаточно на 400 лет разработки. Однако, в рамках реализации Парижского соглашения по климату, в целях снижения выбросов СО2 за счет сжигания органического топлива требуется полный отказ от угля в энергетике. В качестве альтернативы планируется переход к возобновляемым источникам энергии (ВИЭ). Для России такой подход неприемлем. Россия самая холодная страна в мире, ВИЭ не способны обеспечить нужды теплоснабжения. Поэтому нужны взвешенные решения, и они есть. Прежде всего, необходимо повышать эффективность переработки органического топлива. Чем выше КПД, тем меньше выбросы СО2. И здесь основное направление связано с глубокой переработкой угля, прежде всего, газификацией – неполным сжиганием угля, когда получается не только энергия, но и полезные продукты типа синтез-газа (смеси водорода и оксида углерода), из которого можно получать синтетическое топливо или водород.
Очень важно подчеркнуть, откуда берутся идеи для постановки задач фундаментального характера, при решении которых открываются новые законы и определяются новые научные направления. Разрабатывая новые технологии переработки угля совместно с Сибирским филиалом Всесоюзного теплотехнического института, мы обнаружили (во многом впервые) определяющее влияние на технологические процессы таких явлений и структур как эффект Коанда (прилипание струй), вихревые нити, двойную спираль, прецессию вихревого ядра, волны на вихрях, распад вихря, вихревые перезамыкания. Эти результаты явились основой для понимания сложных физических процессов (включая турбулентность) и разработки способов управления теплофизическими процессами.
На Международном конгрессе по теплообмену в Киото, 2014 г.
Еще больше возможностей появилось, когда я вернулся в 1990 году в Институт теплофизики и в 1997 году стал директором Института, пробыв в этой должности 20 лет, перейдя затем на должность научного руководителя Института. А новым директором Института с 2017 года был избран мой ученик академик Д.М. Маркович. Пользуясь правами руководителя, собрав авторитетную управленческую команду и, конечно, с помощью мощного коллектива Института теплофизики удалось решить много задач в соответствии с требованиями времени. Существенно усилилась материальная и приборная база, приобретены или разработаны уникальные методы диагностики. Фундаментальные исследования выполняются по всем основным разделам гидроаэродинамики, теплофизики, низкотемпературной плазмы и свойств веществ.
На конференции по геотермальной энергетике в г. Грозном, 2022 г.
Что касается энергетики, то Институт выполняет исследования по всем возможным направлениям. Существенный вклад был внесен, на основе красноярского опыта, в угольные технологии. Предложены методы плазменного поджига и плазменной газификации; разработана концепция микроугля (помол от 40 и менее микрон); по инициативе нобелевского лауреата Р. Аллама (Великобритания) выполнены работы по применению сверкритической воды для переработки топлив; развита до практической реализации технология приготовления и сжигания водоугольного топлива (ВУТ). Приятно отметить, что одним из основателей и апологетов технологии ВУТ был академик Ю.Н. Малышев, бывший главный редактор данного журнала. Институт не обошел стороной и возобновляемые источники энергии.
Фумаролы на острове Парамушир, 2022 г.
Извержение вулкана Эбеко на острове Парамушир, 2022 г.
Команда ученых СО РАН на фоне Вилючинского вулкана, Камчатка, 2022 г.
Камчатский пейзаж, 2022 г.
Так, разработан уникальный струйный плазмохимический метод получения пленок солнечного кремния из моносилана, обладающий рекордной производительностью. Но хотелось бы особо отметить геотермальную энергетику, которая наиболее интересна для читателей журнала «Горная промышленность», и которую опять-таки горячо поддерживал Ю.Н. Малышев, а нынешний директор ГГМ РАН д.т.н. С.В. Черкасов сам является признанным специалистом в области геотермальной энергии. Геотермальная энергия относится к возобновляемым источникам энергии (ВИЭ) и считается самым экологически чистым видом энергии. Мой тезис – петротермальной энергии достаточно, чтобы навсегда обеспечить человечество энергией!
В 2018 году мне была присуждена международная премия «Глобальная энергия» с формулировкой «за исследования и разработки в области теплоэнергетики и систем теплопередачи, повышение ресурсного потенциала человечества».
Лауреаты премии «Глобальная энергия» Сергей Алексеенко и Мартин Грин, 2018 г.
На пресс-конференции ТАСС, 2018 г.
Обсуждая особенности научной деятельности, невозможно обойти вопрос о роли творчества в науке. Меня давно волнует тема взаимодействия науки и искусства, которая все чаще звучит в обществе. Я бы выделил два аспекта этой темы. Во-первых, взаимное обогащение. Для науки искусство – способ представления результатов исследований (визуализация физических явлений в эксперименте; визуализация результатов численного моделирования). А для искусства – использование новых достижений науки и техники (кинематограф; видео; компьютерная техника). Во-вторых, дискуссионная тема «физиков и лириков», которая выражается в противопоставлении аналитического и творческого начал. Одни люди склонны к логике, другие к творчеству. Но еще Альберт Эйнштейн говорил, что без богатого воображения невозможно сделать серьёзного открытия. Яркими примерами так называемого «универсального человека», который одинаково успешен в науке и искусстве, являются Леонардо да Винчи и Михайло Ломоносов.
Осень на р. Коен. Академгородок, 2017 г.
Березовая аллея зимой. Академгородок, 2013 г.
Лично у меня есть много увлечений, которые помогают основной, научной деятельности. Среди них спортивные занятия, позволяющие поддерживать здоровье, тонус и психологический настрой. В рамках же затронутой темы хочется больше коснуться увлечения фотографией. С одной стороны, это связано с профессиональной деятельностью, поскольку приходилось фотографировать много физических явлений, демонстрирующих красоту природы и заставляющих получать качественные изображения. А с другой стороны, поиск объектов для фотосъемки стимулировал путешествия и походы по неизведанным местам. Было много поездок, но наибольшие впечатления остались от Сибири, Дальнего Востока, Монгольской Гоби, Тибета, Памира, Шотландии, Исландии, США, Аргентины. Любимые темы для фотосъемок – горные ландшафты, пустыни, каньоны, и, конечно, родные сибирские пейзажи.
На вершине г. Белуха, 4 506 м. 2003 г.
Высшая точка маршрута вокруг горы Кайлас на высоте 5 660 м. Тибет, 2015 г.
Основные ощущения, которые ты выносишь из таких поездок – единение с природой. Только там можно увидеть бесконечно синий небосвод, ослепительную белизну заснеженных гор, жемчужную россыпь звезд в абсолютно черном бездонном небе, невероятные закаты и восходы. Только там можно оказаться вдруг вообще на другой планете. А еще услышать звенящую тишину и почувствовать, что есть только ты и окружающий мир, и больше никого! Как говорил поэт Ш. Бодлер в стихотворении «Приглашение к путешествию»: «Это мир таинственной мечты …». Был организован ряд фотовыставок и изданы фотоальбомы с одноименными названиями: «Природы чудные мгновенья», «Impression», «Встреча с Гоби», «Незабываемый Тибет» (в соавторстве), «Субъективный объектив», «На краю земли» и др. В 2019 году я был удостоен премии «Сибирский лорнет» за значительный вклад в развитие искусства в Сибири.
Закат на озере Хотон. Монголия, 2019 г.
Так зарождалась жизнь на Земле. Национальный парк Йеллоустоун, Вайоминг, США, 2019 г.
А завершить наш разговор я хотел бы словами израильского ученого А. Тамира: «Art & Science – One Face (Искусство и наука – одно лицо)». А. Тамир был автором эмблемы международной конференции «Взаимодействие науки и искусства». На эмблеме соединены вместе две половинки лиц А. Эйнштейна и Моны Лизы.
Дорога на Эль-Чалтен. Аргентина, 2020 г.
Лирический мотив. Остров Джура, Шотландия, 2015 г.
