О лазерном проигрывателе компакт-дисков я впервые услышал лет пятнадцать назад. Сообщение об этой разработке казалось чудом, на практическую реализацию которого уйдут десятилетия. Но сегодня музыкальный центр с таким проигрывателем стоит рядом с моим письменным столом. Это обычная широко распространенная бытовая техника. Впрочем, если бы лазерные компакт-диски изобрели сейчас, их путь на потребительский рынок оказался бы не в пример короче. В лазерной технике и оптоэлектронике открытие следует за открытием. Подобные технологии уже применяются в машиностроении, связи, полиграфии, сельском хозяйстве, освоении космоса, оборонной промышленности, медицине, криминалистике, зрелищной индустрии и во многих других областях. То, что вчера казалось чистой воды фантастикой, сегодня вполне серьезно обсуждают ученые.
Лилипут сильнее Гулливера?
На недавнем Всемирном конгрессе по применению лазеров и оптоэлектроники в США участвовало около 900 специалистов, в том числе три нобелевских лауреата. В качестве сопредседателя на конгресс был приглашен заведующий кафедрой лазерной технологии, конструирования машин и материаловедения, директор НИИ лазерной техники и технологии Национального технического университета «Киевский политехнический институт», доктор технических наук, профессор Владимир Коваленко, которого американские любители рейтингов назвали одним из пяти ведущих лазерных экспертов мира.
— Эволюция лазерной техники за последние десять лет кажется неправдоподобной. Скорее это даже не эволюция, а революция, — считает Владимир Сергеевич. — У нас в институте сохранились первые квантовые генераторы — настоящие мастодонты. Коэффициент полезного действия подобных установок — десятые и сотые доли процента. Преобразование электрической энергии в световую происходит тут с колоссальными потерями. Поэтому такие квантовые генераторы снабжены мощной системой охлаждения. КПД полупроводниковых лазеров (их еще называют диодными) на порядок, а то и на два выше. В очень мощных системах это 30—40 процентов, а в маломощных — все 80. Из-за отсутствия потерь их можно сделать чрезвычайно компактными. Один диодный лазер дает мощность, измеряемую долями милливатта. Но если собрать в единую матрицу десятки, сотни или тысячи подобных малюток, выходите на уровень сотен ватт или нескольких киловатт. Иначе говоря, по мощности такие лазеры догонят и перегонят огромные установки, а размером они будут… с обувную коробку. С помощью этих аппаратов можно резать, упрочнять, легировать, делать всевозможные наплавки, маркировку, проводить измерения…
Слово «лазер» у многих ассоциируется с мощным, всепрожигающим лучом, которому нет преград, — гиперболоидом инженера Гарина, созданного фантазией Алексея Толстого. А тут «коробка» с диодами-лилипутами. По силам ли им будет прожечь танковую броню или, скажем, отправить луч на Луну? И вообще реальны ли столь могучие квантовые генераторы?
— Подобные системы уже есть, — рассказал профессор Коваленко. — Правда, пока они относятся к предыдущему поколению, но в том, что будущее за диодными матрицами, не сомневается ни один из специалистов. Я встретился на конгрессе с нобелевским лауреатом Кумару Пателом — создателем сверхмощных лазеров на углекислом газе, которые используются сейчас во всем мире. Ученый показал коллегам видеофильм, рассказывающий, как в Израиле при помощи такого генератора сбивали палестинские ракеты типа «Катюша». Обычно подобный «подарок» засекают радаром, а потом уничтожают противоракетой. Но тут от одной позиции до другой рукой подать, поэтому требуется сверхбыстрое средство. Невидимый луч мощного углекислого лазера наводится обычной радиолокационной системой, и ракета, будто ни с того ни с сего, вдруг разлетается на куски.
Один из участников конгресса в своем докладе сообщил, как на американской военно-воздушной базе в мирных целях применяют грозные 100-киловаттные лазеры. Такая система легко разрезает стальной сляб толщиной в несколько метров. Но использовать ее в конверсионных программах — удовольствие весьма недешевое. Сто секунд работы супермощного квантового генератора стоят 33 тысячи долларов. Тем не менее лазерное время уже сдают в аренду. Систему применяют для упрочнения штампа, работающего на автозаводе. За 100 секунд облучения его износостойкость многократно увеличивается. А поскольку цена подобного инструмента сотни тысяч долларов, игра стоит свеч. Упрочнение многократно окупается: теперь с помощью штампа можно изготовить десятки тысяч крупных деталей кузова автомобиля.
Недавно киевского профессора, которого в мире считают одним из пионеров лазерной техники, пригласили выступить с лекциями в знаменитой калифорнийской лаборатории Лоуренса Ливермора — широко известном научном центре, где занимаются лазерной термоядерной реакцией, а также программами «звездных войн». Лазер рассматривается здесь как стратегическое оружие. Такие установки могут стать надежной защитой в случае террористических атак. Главная задача систем наземного или космического базирования — перехватить ракету на первой стадии. Конечно, пуск может произойти за много тысяч километров. Однако ничего не распространяется столь быстро, как свет. Система зеркал молниеносно направляет лазерный луч на цель. Ядерный заряд, по расчетам создателей таких систем, взрывается поблизости от места запуска и поражает тех, кто хочет его использовать. Это уже не только идея — предприняты конкретные шаги для ее реализации. Право же, недаром профессору Коваленко прежде, чем попасть в ливерморскую лабораторию, пришлось заполнить вопросник, состоящий из многих десятков пунктов.
Робот в… кровеносном сосуде
Несколько лет назад известный украинский специалист был избран членом Международного института машиностроения и приборостроения (CIRP) — элитарной организации с ограниченным числом участников, для вступления в которую нужны очень солидные международные рекомендации. Ее главная цель — стимулировать перспективные научные исследования для развития всех аспектов производственных технологий. По мнению членов CIRP, наиболее обещающими в данном отношении являются микро- и нанотехнологии. Чтобы понять, о чем идет речь, сообщу, что микрометр — тысячная доля миллиметра, а нанометр — миллионная. Здесь, естественно, может возникнуть вопрос: а, собственно, кому и зачем нужны такие микроскопические детали? Все дело в том, что мы крайне неэффективно используем ресурсы. Скажем, вы едете в легковом автомобиле. Что он везет? Полторы тонны металла и всего 100—200 килограммов полезного веса. Фотоаппарат, телекамера, а уж тем более компьютер тоже могли бы быть намного легче и миниатюрнее.
Кстати, на международном конгрессе, о котором говорил профессор Коваленко, шла речь о новом поколении электронно-вычислительной техники — так называемых квантовых компьютерах. Но до них мир еще должен пройти через молекулярные ЭВМ и ДНК-компьютеры. Создать их без микро- и нанотехнологий даже чисто теоретически невозможно.
По мнению Владимира Сергеевича, уже в недалеком будущем многие современные медицинские процедуры станут анахронизмом. Щадящее, малоинвазивное вмешательство практикуется и сегодня. Например, в Главном военном клиническом госпитале Министерства обороны Украины освоены уникальные нейрохирургические операции, проводимые при помощи эндоскопической техники. Успешно используют ее и в столичном Институте урологии и нефрологии. Однако то, что будет происходить в крупнейших клиниках мира, возможно, уже к концу первого десятилетия нового века, может показаться фантастикой сегодняшним хирургам-новаторам. Ну, как иначе назовешь управляемого наноробота, который сможет передвигаться по кровеносным сосудам, попадать внутрь органов и по команде врача или заранее составленной программе делать сложнейшие вещи.
Столь удивительная техника может быть создана только с помощью бесконтактных инструментов, подчеркивает профессор Коваленко. Вся современная микротехнология основана на применении лазера. С его помощью, например, удается удалять слои материала толщиной 0,32 ангстрема, что еще меньше, чем нанометр. Именно с такой точностью работает эксимерный лазер, позволяющий осуществить идеальную полировку. Сейчас ученик Владимира Коваленко японский профессор Ешихару Намба участвует в создании рентгеновского телескопа для поиска новых галактик. Поверхность некоторых деталей в уникальном приборе должна быть просто фантастически гладкой. Толщина удаляемого слоя составляет здесь 0,32 ангстрема. Полировка идет на уровне молекул и атомов. Такая обработка посильна лишь лазеру.
В последнее время у состоятельных покупателей стала очень модной экзотическая новинка — лазерный душ. В его распылителе размещена матрица из диодов, и лучи направляются по струйкам воды. Зрелище завораживает. Но необычный душ, оказывается, еще и полезен: излучение красного цвета обладает бактерицидными свойствами. Конечно, в общем-то это так, пустячок. Лазер играет в современной медицине куда более серьезную роль. Его применяют в хирургии, офтальмологии, урологии, гинекологии, дерматологии и ряде других областей. На кафедре, которой руководит профессор Коваленко, недавно появилась новая специализация: «Лазерные системы в медицине и биологии».
Сейчас вошли в моду татуировки. Но, как и всякая мода, со временем увлечение пройдет. Люди перестанут уродовать то, что дал им Господь Бог. Однако попробуйте расстаться с «живописью» на груди, спине либо ягодицах. Традиционные методы — с применением кислоты или абразива — сродни средневековым пыткам. А вот лазерный луч это делает почти безболезненно. Он буквально испаряет эпителий. Причем воздействует не на весь тонкий кожный покров, а лишь на его затемненные участки.
— Я говорю своим студентам, — улыбается Владимир Сергеевич, — «Ребята, скоро для вас наступят золотые дни. Откроете антитатуировочные ателье и заживете на широкую ногу».
Не знаю, как вам, а мне эта шутка кажется очень грустной. Слишком уж она похожа на правду. В том смысле, что выпускники одного из лучших вузов страны, специалисты, владеющие престижнейшей, востребованной во всем мире профессией, смогут использовать свои знания лишь при выведении татуировок. Что и говорить, перспектива не из блестящих.
Вместо лазера — рулетка
Киевский политехнический за несколько десятилетий выпустил 500 инженеров-лазерщиков и около 60 магистров. «Школа Коваленко» — это своего рода фирменный знак. Наш знаменитый ученый, написавший более 450 научных работ, среди которых 22 монографии, автор 120 изобретений и патентов подготовил 20 кандидатов и 6 докторов наук. Но из песни слова не выкинешь. Часто, когда выпускники политехнического института приходят на предприятия, они слышат: «У нас большие задолженности по зарплате. Поступят деньги, расплатимся со своими работниками, а уж потом будем думать, что делать с вами». «В таких случаях вы имеете полное юридическое и моральное право открепиться», — внушает своим ученикам Владимир Сергеевич. А что дальше? Куда деваться молодому честолюбивому инженеру? Энергии и желания работать хоть отбавляй, но к чему приложить знания и способности?
Несколько дипломированных лазерщиков работают крупье и менеджерами в киевских казино. Недавно в частную структуру ушел заместитель Коваленко по Институту лазерной техники и технологии. Здесь этот талантливый человек, без пяти минут доктор наук получал всего ничего — 150 гривен. Теперь его заработок эквивалентен 700 условным единицам. Кстати, зарплата самого «маэстро», если выразить ее в долларах, не дотягивает и до 70.
В то же время за рубежом идет настоящая охота за коллегами и учениками маститого ученого. Выпускникам кафедры, возглавляемой профессором Коваленко, попасть в Америку, Канаду или Германию не так уж и сложно. Но не следует думать, что их жизнь в чужих краях будет усыпана розами. Наши инженеры и исследователи нужны за границей прежде всего в качестве дешевой рабочей силы.
Вместе с тем, скажем, в США и Канаде лазерщики котируются даже больше, чем программисты. Но опять-таки молодежь из бывших республик СССР нужна главным образом для рядовых должностей. Американцы в свое время готовили много иностранных студентов, которые в итоге оставались в США и становились работниками «без претензий». Но затем иностранцы начали уезжать домой, справедливо полагая, что лучше быть первым, например, в Лагосе, чем последним в Нью-Йорке. Многие из них теперь создали в своих странах собственные небольшие фирмы.
Недавно профессору Коваленко предложили заманчивую должность в знаменитой американской компании, выпускающей самые мощные в мире квантовые генераторы, с зарплатой 120 тысяч долларов в год. Владимир Сергеевич ответил, что оставить Украину насовсем он не может и готов трудиться, так сказать, на челночной основе: несколько месяцев в США, несколько дома. Объясняя мотивы своего решения, он, кроме всего прочего, сообщил, что у его жены в Киеве интересная работа, а дочь учится в одном из столичных высших учебных заведений. «Не волнуйтесь, — заявили американцы, — обе ваши женщины будут устроены. Но нам нужно, чтобы вы провели в Соединенных Штатах минимум 5—6 лет…»
Впрочем, это приглашение — не единственное. Нынешним летом «Мистеру Лазеру» (так называют киевского профессора в США) предложили работу во Франции, да не одному, а вместе с несколькими коллегами. Но руководители зарубежной фирмы решили, что даже специалисту уровня Коваленко, если он из Украины, можно платить намного меньше, чем ученым из западных стран. «Мы согласны сотрудничать с вашей компанией, — заявил им профессор, — но с условием, что наш заработок будет втрое большим…» Как признался Владимир Сергеевич, его волновали не столько меркантильные соображения, сколько вопрос престижа. Да и покинуть Украину он готов на год-два — не больше.
На одной из конференций, посвященных конверсии военно-промышленного комплекса стран СНГ, киевский ученый выступил с докладом о современных тенденциях развития машиностроения, в котором рассказал о поистине ошеломляющих перспективах, которые открывает наука. «Неужели вы верите, что подобное произойдет у нас в Украине?» — спросил его потом один очень уважаемый в нашей стране человек. «Я в этом уверен, — ответил профессор. — Нужно только дать людям возможность раскрыть свой талант, реализовать знания и опыт».
— Что толку в ваших изобретениях и талантливых разработках, — говорю своему собеседнику, — если большинство таких технологий применять сегодня у нас просто негде. А через несколько лет многое устареет…
— Думаю, вы не правы, — не согласился со мной «Мистер Лазер». — Мне кажется, лед все-таки тронулся (постучу по дереву, чтобы не сглазить). В институте уже начали появляться заказчики. И, поверьте, цели они ставят далеко не самые примитивные. Однако пока идет лишь «проба пера». Да, время нынче нелегкое. Тем не менее ни в коем случае нельзя опускать планку.
Высокий интеллектуальный потенциал — залог подъема экономики. По данным на 1992 год, он составлял в Украине 6,8 процента всего мирового умственного продукта (в то время как по площади и населению на ее долю приходится намного меньше процента). Главное — не растерять этих богатств. Мир уважает нашу страну за ее светлые умы.