Про лазерний програвач компакт-дисків я вперше почув років п’ятнадцять тому. Повідомлення про цю розробку здавалося дивом, на практичну реалізацію якого підуть десятиліття. Але сьогодні музичний центр з таким програвачем стоїть поруч з моїм письмовим столом. Це звичайна вельми поширена побутова техніка. Утім, якби лазерні компакт-диски винайшли нині, їхній шлях на споживчий ринок був би значно коротшим. У лазерній техніці й оптоелектроніці відкриття слідує за відкриттям. Подібні технології вже застосовуються в машинобудуванні, зв’язку, поліграфії, сільському господарстві, освоєнні космосу, оборонній промисловості, медицині, криміналістиці, видовищній індустрії та в багатьох інших галузях. Те, що вчора здавалося чистої води фантастикою, сьогодні цілком сер-йозно обговорюють учені.
Ліліпут сильніший за Гулівера?
У недавньому Всесвітньому конгресі з питань застосування лазерів і оптоелектроніки в США брали участь близько 900 фахівців, у тому числі три нобелівські лауреати. Як співголову на конгрес запросили завідувача кафедрою лазерної технології, конструювання машин і матеріалознавства, директора НДІ лазерної техніки і технології Національного технічного університету «Київський політехнічний інститут», доктора технічних наук, професора Володимира Коваленка, котрого американські аматори рейтингів назвали одним з п’яти провідних лазерних експертів світу.
— Еволюція лазерної техніки за останні десять років здається неправдоподібною. Швидше це навіть не еволюція, а революція, — вважає Володимир Сергійович. — У нас в інституті збереглися перші квантові генератори — справжні мастодонти. Коефіцієнт корисної дії подібних установок — десяті й соті частки відсотка. Перетворення електричної енергії на світлову відбувається тут з колосальними втратами. Тому такі квантові генератори обладнані потужною системою охолодження. ККД напівпровідникових лазерів (їх ще називають діодними) на порядок, а то й на два вищий. У дуже потужних системах це 30—40 відсотків, а в малопотужних — усі 80. Через відсутність втрат їх можна зробити надзвичайно компактними. Один діодний лазер дає потужність, що вимірюється частками мілівата. Але коли зібрати в єдину матрицю десятки, сотні чи тисячі подібних крихіток, вийдете на рівень сотень ватів або кількох кіловатів. Інакше кажучи, за потужністю такі лазери наздоженуть і переженуть величезні установки, а за розміром вони не перевищуватимуть... коробку для взуття. За допомогою цих апаратів можна різати, зміцнювати, легувати, робити всілякі наплавлення, маркірування, проводити виміри...
Слово «лазер» у багатьох асоціюється з потужним променем, здатним усе пропалити, для якого не існує перепон, — гіперболоїдом інженера Гаріна, створеного фантазією Олексія Толстого. А тут «коробки» з діодами-ліліпутами. Чи під силу їм буде «пробити» танкову броню або, скажімо, відправити промінь на Місяць? І чи взагалі реальні такі могутні квантові генератори?
— Подібні системи вже є, — розповів професор Коваленко. — Правда, поки що вони відносяться до попереднього покоління, але в тому, що майбутнє за діодними матрицями, не сумнівається жоден з фахівців. Я зустрівся на конгресі з нобелівським лауреатом Кумару Пателом — творцем надпотужних лазерів на вуглекислому газі, які використовуються нині в усьому світі. Учений показав колегам відеофільм, де розповідається, як в Ізраїлі з допомогою такого генератора збивали палестинські ракети типу «Катюша». Звичайно, подібний «подарунок» засікають радаром, а потім знищують протиракетою. Але тут від однієї позиції до іншої рукою подати, тому потрібен надшвидкий засіб. Невидимий промінь потужного вуглекислого лазера наводять звичайною ра-діолокаційною системою, і ракета, ніби ні сіло ні впало, раптом розлітається на шматки.
Один з учасників конгресу у своїй доповіді повідомив, як на американській військово-повітряній базі в мирних цілях застосовують грізні 100-кіловатні лазери. Така система легко роз-різає сталевий сляб завтовшки кілька метрів. Але використовувати її в конверсійних програмах — задоволення вельми недешеве. Сто секунд роботи суперпотужного квантового генератора коштують 33 тисячі доларів. Проте лазерний час уже здають в оренду. Систему застосовують для зміцнення штампа, працюючого на автозаводі. За 100 секунд опромінення його зносостійкість істотно зростає. А оскільки ціна подібного інструмента сотні тисяч доларів, справа варта заходу. Зміцнення багаторазово окуповується: нині за допомогою штампа можна виготовити десятки тисяч великих деталей кузова автомобіля.
Недавно київського професора, котрого в світі вважають одним з піонерів лазерної техніки, запросили виступити з лекціями в знаменитій каліфорнійській лабораторії Лоуренса Лівермора — широко відомому науковому центрі, де займаються лазерною термоядерною реакцією, а також програмами «зоряних війн». Лазер розглядається тут як страте-гічна зброя. Такі установки можуть стати надійним захистом у разі терористичних атак. Головне завдання систем наземного чи космічного базування — перехопити ракету на першій стадії. Звичайно, пуск може відбутися за багато тисяч кілометрів. Проте нічого не поширюється так швидко, як світло. Система дзеркал блискавично спрямовує лазерний промінь на ціль. Ядерний заряд, за розрахунками творців таких систем, вибухає поблизу від місця запуску й уражає тих, хто хоче його використовувати. Це вже не тільки ідея — зроблено конкретні кроки для її реалізації. Їй-Богу, недарма професору Коваленку, перш ніж потрапити до ліверморської лабораторії, довелося заповнити запитальник з багатьма десятками пунктів.
Робот у... кровоносній судині
Кілька років тому відомого українського фахівця обрали членом Міжнародного інституту машинобудування та приладобудування (CIRP) — елітарної організації з обмеженою кількістю учасників, для вступу до якої потрібні дуже солідні міжнародні рекомендації. Її головна мета — стимулювати перспективні наукові дослідження для розвитку всіх аспектів виробничих технологій. На думку членів CIRP, найбільш обіцяючими в цьому відношенні є мікро- й нанотехнології. Аби зрозуміти, про що йдеться, поінформую, що мікрометр — тисячна частка міліметра, а нанометр — мільйонна. Тут, природно, може виникнути запитання: а, власне, кому й навіщо потрібні такі мікроскопічні деталі? Річ у тім, що ми вкрай неефективно використовуємо ресурси. Скажімо, ви їдете в легковому автомобілі. Що він везе? Півтори тонни металу й лише 100—200 кілограмів корисної ваги. Фотоапарат, телекамера, а вже тим більше комп’ютер теж могли б бути набагато легші й мініатюрніші.
До речі, на міжнародному конгресі, про який говорив професор Коваленко, йшлося про нове покоління електронно-обчислювальної техніки — так звані квантові комп’ютери. Але до них світ ще має пройти через молекулярні ЕОМ і ДНК-комп’ютери. Створити їх без мікро- й нанотехнологій навіть суто теоретично неможливо.
На думку Володимира Сергійовича, вже в недалекому майбутньому багато сучасних медичних процедур стануть анахронізмом. Бережливе, малоінвазивне втручання практикується і сьогодні. Приміром, у Головному військовому клінічному госпіталі Міністерства оборони України освоєні унікальні нейрохірургічні операції, які проводять з допомогою ендоскопічної техніки. Успішно використовують її й у столичному Інституті урології та нефрології. Однак те, що відбуватиметься в найбільших клініках світу, можливо, вже на кінець першого десятиліття нового століття, може видатися фантастикою сьогоднішнім хірургам-новаторам. Ну, як інакше назвеш керованого наноробота, здатного пересуватися кровоносними судинами, потрапляти в середину органів і за командою лікаря чи заздалегідь складеною програмою виконувати найскладніші речі.
Таку дивовижну техніку можна буде створити лише за допомогою безконтактних інструментів, підкреслює професор Коваленко. Уся сучасна мікротехнологія заснована на застосуванні лазера. З його допомогою, приміром, вдається видаляти шари матеріалу завтовшки 0,32 ангстрема, що ще менше, ніж нанометр. Саме з такою точністю працює ексимерний лазер, який дозволяє здійснити ідеальне полірування. Нині учень Володимира Коваленка японський професор Єшихару Намба бере участь у створенні рентгенівського телескопа для пошуку нових галактик. Поверхня деяких деталей в унікальному приладі має бути просто фантастично гладенькою. Товщина шару, який видаляють, становить тут 0,32 ангстрема. Полірування відбувається на рівні молекул і атомів. Така обробка під силу лише лазеру.
Останнім часом у заможних покупців стала дуже модною екзотична новинка — лазерний душ. У його розпилювачі роз-міщено матрицю з діодів, і промені спрямовуються по струменях води. Видовище зачаровує. Але незвичайний душ, виявляється, ще й корисний: випромінювання червоного кольору має бактерицидні властивості. Звісно, загалом це так, дрібничка. Лазер відіграє в сучасній медицині куди серйознішу роль. Його застосовують у хірургії, офтальмології, урології, гінекології, дерматології та ряді інших галузей. На кафедрі, очолюваній професором Коваленком, недавно з’явилася нова спеціалізація: «Лазерні системи в медицині й біології».
Зараз увійшло в моду татуювання. Але, як і всяка мода, згодом захоплення пройде. Люди перестануть спотворювати те, що дав їм Господь Бог. Утім спробуйте розпрощатися з «живописом» на грудях, спині чи сідницях. Традиційні методи — із застосуванням кислоти чи абразиву — на кшталт середньовічного катування. А от лазерний промінь це робить майже безболісно. Він буквально випаровує епітелій. Причому діє не на весь тонкий шкірний покрив, а лише на його затемнені ділянки.
— Я говорю своїм студентам, — усміхається Володимир Сер-гійович, — «Хлопці, незабаром для вас настануть золоті дні. Відкриєте антитатуювальне ательє і заживете на широку ногу».
Не знаю, як вам, а мені цей жарт здається дуже сумним. Занадто вже він схожий на правду. У тому сенсі, що випускники одного з кращих вузів країни, фахівці, котрі володіють надзвичайно престижною, затребуваною в усьому світі професією, зможуть використовувати свої знання лише при виведенні татуювань. Що й казати, перспектива не з блискучих.
Замість лазера — рулетка
Київський політехнічний за кілька десятиліть випустив 500 інженерів-лазерників і близько 60 магістрів. «Школа Коваленка» — це свого роду фірмовий знак. Наш знаменитий учений, котрий написав понад 450 наукових праць, серед яких 22 монографії, автор 120 винаходів і патентів, підготував 20 кандидатів і 6 докторів наук. Але з пісні слова не викинеш. Часто, коли випускники політехнічного інституту приходять на підприємства, вони чують: «У нас великі заборгованості по зарплаті. Надійдуть гроші, розплатимося зі своїми працівниками, а вже потім думатимемо, що робити з вами». — «У таких випадках ви маєте повне юридичне й моральне право відкріпитися», — переконує своїх учнів Володимир Сергійович. А що далі? Куди по-дітися молодому честолюбному інженерові? Енергії і бажання працювати хоч відбавляй, але до чого прикласти знання та здібності?
Кілька дипломованих лазерників працюють круп’є і менеджерами в київських казино. Недавно в приватну структуру пішов заступник Коваленка по Інституту лазерної техніки і технології. Тут ця талановита людина, без п’яти хвилин доктор наук, одержувала аж — 150 гривень. Нині його заробіток еквівалентний 700 умовним одиницям. До речі, зарплата самого «маестро», коли перевести її в долари, не дотягає і до 70.
Водночас за рубежем відбувається справжнє полювання за колегами й учнями маститого вченого. Випускникам кафедри, очолюваної професором Коваленком, потрапити до Америки, Канади чи Німеччини не так вже й складно. Але не слід думати, нібито їхнє життя в чужих краях буде всипане трояндами. Наші інженери й дослідники потрібні за кордоном насамперед як дешева робоча сила.
Водночас, скажімо, у США й Канаді лазерники котируються навіть більше, ніж програмісти. Але знову ж таки молодь з колишніх республік СРСР потрібна головним чином для рядових посад. Американці свого часу готували багато іноземних студентів, котрі, в результаті, залишалися в США й ставали працівниками «без претензій». Але потім іноземці почали виїжджати додому, справедливо вважаючи, що краще бути першим, приміром, у Лагосі, ніж останнім у Нью-Йорку. Багато хто з них тепер створили у своїх країнах власні невеликі фірми.
Недавно професору Коваленку запропонували привабливу посаду в знаменитій американській компанії, яка випускає найпотужніші в світі квантові генератори, із зарплатою 120 тисяч доларів на рік. Володимир Сергійович відповів, що залишити Україну назовсім він не може й готовий трудитися, так би мовити, на човниковій основі: кілька місяців у США, кілька вдома. Пояснюючи мотиви свого рішення, він, крім всього іншого, повідомив, що в його дружини в Києві цікава робота, а дочка навчається в одному з столичних вищих навчальних закладів. «Не хвилюйтеся, — заявили американці, — обидві ваші жінки будуть влаштовані. Але нам потрібно, щоб ви провели в Сполучених Штатах мінімум 5—6 років...»
Утім, це запрошення — не єдине. Нинішнього літа «містеру Лазеру» (так називають київ-ського професора в США) запропонували роботу у Франції, і не одному, а разом з кількома колегами. Але керівники зару-біжної фірми вирішили, що навіть фахівцеві рівня Коваленка, якщо він з України, можна платити набагато менше, ніж ученим із західних країн. «Ми згодні співробітничати з вашою компанією, — заявив їм професор, — але за умови, що наш заробіток буде втричі більшим...» Як зізнавався Володимир Сергійович, його хвилювали не стільки меркантильні міркування, скільки питання престижу. Та й залишити Україну він готовий на рік-два — не більше.
На одній з конференцій, присвячених конверсії військово-промислового комплексу країн СНД, київський учений виступив з доповіддю про сучасні тенденції розвитку машинобудування, в якій розповів про воістину приголомшуючі перспективи, які відкриває наука. «Невже ви вірите, що подібне відбудеться в нас в Україні?» — запитала його потім одна вельми шановна в нашій країні людина. «Я в цьому переконаний, — відповів професор. — Потрібно тільки дати людям можливість розкрити свій талант, реалізувати знання та досвід».
— Який сенс у ваших винаходах і талановитих розробках, — кажу своєму співрозмовникові, — коли більшість таких технологій застосовувати сьогодні в нас просто ніде. А через кілька років багато що застаріє...
— Гадаю, ви не праві, — не погодився зі мною «містер Лазер». — Мені здається, крига все-таки скресла (постукаю по дереву, щоб не наврочити). У інституті вже почали з’являтися замовники. І, повірте, цілі вони ставлять далеко не найпримітивніші. Проте поки відбувається лише «проба пера». Так, час нині нелегкий. Проте ні в якому разі не можна опускати планку.
Високий інтелектуальний потенціал — запорука піднесення економіки. За даними на 1992 рік, він становив в Україні 6,8 відсотка всього світового розумового продукту (у той час як за площею і населенням на її частку припадає набагато менше одного відсотка). Головне — не розгубити цих багатств. Світ шанує нашу країну за її світлі уми.