Марина МАЛЫГИНА, журналист

18 апреля в Москве на торжественном мероприятии, проходившем в пресс-центре ИТАР-ТАСС, Международный комитет по присуждению премии "Глобальная энергия" объявил имена двух лауреатов 2013 г. Ими стали директор Объединенного института высоких температур РАН академик Владимир Фортов (Россия), внесший весомый вклад в исследования теплофизических свойств плазмы и развитие мощных импульсных энергетических устройств, и генеральный управляющий Yoshino Laboratory доктор инженерных наук Акира Йосино (Япония), создавший новаторские литий-ионные аккумуляторы для информационных и коммуникационных устройств, электрических и гибридных транспортных средств.

Глобальная энергия" - первая персональная награда в мировой фундаментальной и прикладной науке, присуждаемая за выдающиеся открытия и разработки в сфере энергетики. Идею морального и материального поощрения талантливых отечественных и зарубежных ученых, исследователей и специалистов, работающих в этой области, предложил в 2001 г. на встрече с Президентом РФ академик Жорес Алферов вскоре после вручения ему Нобелевской премии. А в ноябре 2002 г. на саммите глав государств России и Евросоюза Владимир Путин публично объявил об учреждении "русского энергетического Нобеля" (так неофициально именуют "Глобальную энергию"). Первыми в 2003 г. его получили американец профессор Иллинойского университета Ник Холоньяк за основополагающий вклад в создание кремниевой силовой электроники и изобретение полупроводниковых светодиодов в видимой области спектра, а также российский академик, вице-президент РАН Геннадий Месяц и доктор Ян Смит из США за фундаментальные исследования и разработку мощной импульсной энергетики. С тех пор обладателями престижной награды стали 29 ученых из Великобритании, Германии, Исландии, Канады, России, США, Украины, Франции и Японии. Финансовый фонд премии формируют ведущие отечественные энергетические компании - члены Некоммерческого партнерства. В этом году ее спонсорами стали "Газпром", "ФСК ЕЭС" и "Сургутнефтегаз". "Федеральная сетевая компания шестой год подряд поддерживает проведение международной научной

премии, - отметил на пресс-конференции первый заместитель председателя правления "ФСК ЕЭС" Андрей Казаченков. - Для нас большая честь участвовать в этом мероприятии. Мы всегда стремимся поддерживать научные исследования в области энергетики. Нами разработана долгосрочная программа инновационного развития, признанная одной из лучших в Российской Федерации. Мы считаем, что модернизация электросетевого комплекса невозможна без развития фундаментальной и прикладной науки". Выступивший затем заместитель генерального директора "Сургутнефтегаза" Вячеслав Никифоров объявил, что размер денежной части "энергетического Нобеля" в 2013 г. составит 33 млн. руб.

По словам модератора пресс-конференции и президента Некоммерческого партнерства Игоря Лобовского, в этом году в процедуру выдвижения и отбора лауреатов введены новшества, позволяющие премии с организационной точки зрения выйти на уровень самых значимых в мире. И главное среди них - создание института международных экспертов. На первом этапе, отметил он, более 2,5 тыс. ученых из 57 стран получили анкеты с предложением выдвинуть кандидатов в лауреаты. Кстати, право на это имеют обладатели Нобелевской премии, "Глобальной энергии", лауреаты международных премий Киото (Япония), Макса Планка (Германия), Вольфа (Израиль) и Бальцана (Италия), а также члены РАН, включая иностранных, представляющие отделения наук о Земле, физических наук, химии и наук о материалах, энергетики, машиностроения, механики и процессов управления. В результате выдвижения в комитет поступило 82 заявки. Далее группа из 40 экспертов проанализировала каждую и составила короткий список, куда вошли 8 человек. На финальном заседании 17 апреля Международный комитет по присуждению премии, в этом году впервые возглавляемый иностранным специалистом - доктором Родней Джоном Алламом из Великобритании, тайным голосованиемвыделил двух из них - Владимира Фортова и Акира Иосино. Их имена держали в секрете, и только на пресс-конференции Аллам, в недавнем прошлом сам лауреат двух престижных премий - Нобелевской (2007 г.) и "Глобальной энергии" (2012 г.), раскрыл интригу. Он же впервые огласил шорт-лист номинантов. В него вошли, кроме названных победителей, Игорь Горынин и Ашот Саркисов (Россия), Джон Гуденоф и Джордж Ола (США), Рашид Язами (Сингапур) и Антонио Луке (Испания). Аллам и председатель Наблюдательного совета академик Николай Лаверов, согласно сложившейся традиции, в присутствии журналистского корпуса по телефону поздравили лауреатов и пожелали им успехов. Награжденные поблагодарили Международный комитет и пообещали продолжить исследования, связанные с решением энергетических проблем на нашей планете. "Для меня большая неожиданность и большая честь стать лауреатом премии, которую справедливо считают наиболее престижной в энергетической сфере, - сказал Владимир Фортов. - Это награда не только мне, но и моим сотрудникам, с которыми были

выполнены сложные расчеты и трудные эксперименты в области экстремально высоких давлений и температур".

Журналисты, воспользовавшись возможностью вступить в диалог с лауреатами, первым же вопросом, на что будет потрачена внушительная денежная часть премии, поставили Йосино в тупик. После продолжительной паузы профессор признался, что не думал об этом, но точно знает, какие дальнейшие шаги надо сделать на профессиональном поприще: он связывает их с разработкой новых аккумуляторных систем, открывающих перспективы для массового использования таких источников энергии в электромобилях.

Представители средств массовой информации поинтересовались у руководства Международного комитета, не является ли факт ежегодного выбора лауреатами российских ученых некоторым "нажимом сверху"? Аллам на это отреагировал так: "Процедура номинирования на премию "Глобальная энергия" абсолютно прозрачна". А Игорь Лобовский добавил: "Я понимаю, что это может показаться установкой, однако это не так. В Положении о премии сказано: лауреатом может стать любой номинант, вне зависимости от страны проживания. За 11 лет существования премии нашими лауреатами стали 29 граждан из 9 стран. Решения принимаются Международным комитетом в результате тайного голосования".

На пресс-конференции Николай Лаверов высоко оценил достижения обоих соискателей и их вклад в развитие энергетической инфраструктуры, создание и внедрение инноваций, прорывных технологий. При этом особенно подчеркнул практическую значимость их работ.

Академик Фортов свой творческий путь в науке начал в 1970-х годах с уникальных экспериментальных и теоретических исследований свойств плотной плазмы. Расчеты молодого ученого, проводившиеся в подмосковной Черноголовке - в Отделении Института химической физики АН СССР (ныне Институт проблем химической физики РАН), привели к созданию общей теории построения полуэмпирических широкодиапазонных уравнений, позволяющих сквозным образом описывать термодинамику вещества в различных агрегатных состояниях с учетом фазовых превращений. Академик Яков Зельдович, представляя работу Фортова на сессии АН СССР, отметил: комплекс его исследований знаменует появление нового направления - динамической физики неидеальной плазмы.

При этом ученый параллельно изучал термомеханические, кинетические и прочностные характеристики конструкционных материалов, взрывчатых веществ и твердых ракетных топлив в условиях импульсного ударноволнового нагружения. Накопленный в этой области опыт пригодился в начале 1980-х годов, когда группа экспериментаторов под руководством академика Роальда Сагдеева приступила к реализации Международной космической программы "Вега", направленной на изучение Венеры и кометы Галлея.

В рамках проекта, реализованного в 1984 г., были созданы два аппарата - "Вега-1" и "Вега-2", отвечавшие высоким требованиям к противометеоритной защите. Эту задачу решал Фортов. Вместе с сотрудниками он провел серию вычислительных и физических экспериментов и разработал модель разрушения экранов "Беги" под действием ударов микрометеоритов. Созданная в итоге защита аппарата выполнила свою миссию, а использованные компьютерные коды затем были адаптированы для решения проблем астероидной опасности*.

Общепризнанным, практическим вкладом в науку, заметил Лаверов, стали работы Владимира Евгеньевича по защите электросетей, особенно на раннем этапе передачи энергии потребителю. К примеру, в высоковольтных сетях напряжением 220 кВ и выше часто возникает ток короткого замыкания. В таких случаях надо действовать быстро: отключить линию, перераспределить нагрузки в реальном масштабе времени и тем самым парировать аварию. Но для этого нужны новые современные методы ограничения больших токов. В возглавляемом с 1992 г. Фортовым Объединенном институте высоких температур РАН** сделали специальные устройства - размыкатели, способные за несколько микросекунд разрывать килоамперные токи.

Здесь нашли решение и другой похожей проблемы. При попадании молнии в линию электропередачи происходят перенапряжения сети, короткие замыкания, ложное срабатывание автоматики и т.д. Для проверки заземления, систем ограничения тока и работоспособности другого электротехнического оборудования в институте разработали мобильные источники импульсных токов. Настроенные на полномасштабную имитацию искрового разряда, они тем не менее

* См.: Л. Зеленый, В. Есин. А. Кокошин. Астероидно-кометная опасность. - В этом номере журнала (прим. ред.).

** См.: В. Фортов. Вверх по шкале высоких температур. - Наука в России, 2011, N 2 (прим. ред.).

могут размещаться в кузове серийного грузовика. С помощью такой техники можно испытывать на устойчивость к воздействию тока и электромагнитного поля молнии не только ЛЭП, но и АЭС, телекоммуникационные устройства, ракетные комплексы и другие масштабные энергетические объекты.

Многообещающим по перспективам применения стал проводимый в настоящее время под руководством Владимира Фортова цикл экспериментов "Плазменный кристалл" по изучению структурных и динамических свойств плазменно-пылевых кристаллов и жидкостей в широком диапазоне температур и давлений. Начатый в 1998 г. в кооперации с Институтом внеземной физики Международного общества Макса Планка и Немецким космическим агентством на орбитальном комплексе "Мир", он теперь продолжается на Международной космической станции. Более 10 лет ученые проводят опыты по заморозке ионизированного газа в условиях невесомости, благодаря чему удалось получить так называемую пылевую плазму, содержащую помимо электронов, ионов и нейтральных частиц сильно заряженные пылинки микронных размеров, способствующие образованию упорядоченных структур - плазменной жидкости или кристаллов. Подобные образования широко распространены в природе (планетарные кольца, кометные хвосты, межзвездные облака), они также встречаются в устройствах для термоядерного синтеза. "Как только человечество научится получать пылевую плазму, оно обретет ключ к принципиально новым технологиям", - сказал в интервью "Новым известиям" Владимир Фортов. Ее можно будет использовать, например, в электронике при производстве микросхем.

а также для выращивания искусственных алмазов. Существуют и другие, не менее заманчивые области применения плазменно-пылевых кристаллов. По мнению ученого, с их помощью можно создать уникальный "пылесос", обезвреживающий радиоактивные выбросы при ядерных авариях, и принципиально новый тип двигателей для космических аппаратов, что сделает реальностью полеты к другим звездным мирам.

Профессора Акира Йосино Николай Лаверов выделил как ведущего специалиста в области литий-ионных аккумуляторов - самых популярных сегодня источников питания для сотовых телефонов, ноутбуков, цифровых фотоаппаратов. При этом они признаны перспективными для использования в качестве тяговых батарей для электротранспорта.

Первые идеи литий-ионных аккумуляторов появились в начале 1950-х годов, но эффективно работающие устройства на литии были созданы только в конце 1980-х, чему в немалой степени способствовали разработки Акира Йосино. Получив в 1972 г. степень магистра в области машиностроения в одном из лучших в Японии Киотском университете, он поступил на работу в корпорацию "Асахи касэй" ("Asahi Kasei"), специализирующуюся на продукции химической промышленности и производстве электронных устройств. Здесь Йосино приступил к изучению и созданию литиевых аккумуляторов (перезаряжаемых батареек) для разработок фирмы и продвижению их на рынок.

Литий - очень легкий металл, вдвое легче воды. Но в то же время обладает огромным электрохимическим потенциалом. Это свойство дает возможность создавать на его основе батареи и аккумуляторы с очень высокой плотностью сохраняемой энергии при минимальных размерах и массе. Их рыночную стоимость сегодня оценивают примерно в 2 млрд. дол. в год.

Первые серийные литиевые аккумуляторы, появившиеся в 1980-х годах, для своего времени обладали превосходными свойствами: быстро заряжались и

разряжались, имели хорошую емкость. Однако при увеличении числа циклов зарядки-разрядки на аноде образовывались дендритообразные (с древовидной ветвящейся структурой) кристаллы лития, прораставшие до катода и провоцирующие тем самым внутриэлементное короткое замыкание. Поэтому использование первого поколения литиевых аккумуляторов было ограничено из-за высокой взрывоопасное™.

Коммерчески успешными стали устройства на основе кобальтита лития (LiCoO₂), адсорбируемого на коксовых аноде и катоде. При соблюдении условий разряда-заряда данные элементы оказались достаточно безопасными в плане взрыва и нашли широкое применение в продукции японской фирмы Sony.

Инновационные разработки Йосино относятся к следующему поколению аккумуляторов - литий-ионным*, над которыми он работал с 1981 г. (основную концепцию ему удалось завершить в 1985 г., а коммерциализировать продукт - в 1992-м). Новая система батарей отличалась тем, что в качестве анода в них использовали углерод, графитслоистую структуру, имеющую между пластами достаточно значительный "зазор", куда могут интеркалировать (проникать) другие атомы. Таким свойством обладает и литий: при зарядке-разрядке аккумулятора он образует соединение LiC₆, в котором атомы металла внедрены в графит. Причем реакция его образования обратима: при зарядке углерод заполняется литием, при разрядке тот уходит из него. Это позволяет избежать возникновения тех самых "дендритов" на литиевом аноде. В качестве классического катода использовался кобальтит лития (LiCoCb). За новаторство в области аккумуляторных батарей Йосино получил премии Химического общества Японии (1999 г.), Фонда развития Итимура (2001 г.) и Японского института изобретений и инноваций (2003 г.).

Литий-ионные аккумуляторы, обладая огромным потенциалом, дают ученым повод для их усовершенствования. В 2003 г. специалисты Массачусетского технологического института (США) впервые предложили в качестве катодного материала феррофосфат лития (LiFePO₄) - это соединение наиболее перспективно для промышленного использования. Например, эксплуатация электромобиля с таким аккумулятором значительно дешевле бензинового. Недорогие, безопасные, высокоэнергоэффективные, экологичные батареи для транспорта сегодня являются предметом научного интереса Акира Йосино.

На пресс-конференции журналисты не упустили возможность задать академику Лаверову вопрос о том, какие достижения, открытия и изобретения, обеспечивающие новые возможности в развитии энергетики, могли бы быть выдвинуты на Международную премию "Глобальная энергия" в ближайшие годы. Николай Павлович, недавно побывавший в США, где посещал месторождения сланцевой нефти и газа, а также принимал участие в обсуждении проблем их освоения, сказал, что именно в сфере альтернативных источников углеводородов следует ожидать прорывных открытий. По оценкам специалистов, общие запасы горючих сланцев в мире составляют порядка 650 трлн т. Из них можно получить до 26 трлн т нефтеподобного сырья. Вероятно, объем сланцевой нефти в 13 раз больше запасов традиционной. При нынешнем уровне потребления этих энергоресурсов с лихвой хватит на 300 лет непрерывной добычи. "Могу сказать, что Соединенные Штаты впервые в своей истории практически решили проблему обеспечения собственным углеводородным сырьем высокоразвитой экономики. Полагаю, этот факт не может пройти мимо внимания нашего комитета", - заключил ученый.

* См.: М. Хализева. Литий-ионные аккумуляторы из Сибири. Наука в России, 2012. N 3 (прим. ред.).