Валерий Васильев: Война с сингулярностью
Академик РАН Валерий Васильев занимается разработкой конструкций из композитных материалов с советских времен. Параллельно с основной работой ведет исследования в области общей теории относительности и космологии
Вы учились в МАИ — и пошли еще на мехмат МГУ. Зачем? В конце третьего курса преподаватель строительной механики пригласил всех желающих заниматься наукой на кафедре. Студенты тогда были мотивированные: в назначенный день пришли все. Преподаватель, видимо, такого не ожидал и решил нас немного отпугнуть: «За лето освойте книгу Власова “Общая теория оболочек”, а осенью приходите — будем работать более конструктивно». Том оказался толстенный. Я начал читать и понял, что ничего не понимаю: криволинейные координаты, теория поверхностей — в МАИ нас этому не учили. Даже взял книгу на море. Там она пригодилась: мы использовали ее на пляже как столик для преферанса.
Но идею я не оставил. Вернувшись, поехал в МГУ и сказал, что хочу поступить во второй вуз. Мне ответили: одновременно в двух институтах учиться нельзя, аттестат находится в МАИ, без него не примут. Но добавили: «Если лично министр высшего образования СССР разрешит, пожалуйста».
И вы поехали к министру?
Да. Министра не застал (смеется). Но его помощник взял заявление, в котором я написал, почему хочу учиться. Через месяц пришло письмо: вопрос решен, приезжайте. Мне вынесли бумагу с резолюцией министра: «Разрешаю». С ней я вернулся в университет, и меня зачислили без экзаменов. Так я стал одновременно студентом дневного отделения МАИ и заочником мехмата.
Как справлялись?
Очень тяжело было. Почему-то считалось, что математике нельзя научиться заочно, и университет заочников отторгал. Из 90 человек, поступивших вместе со мной, окончили 11. Но я держался.
Позднее в МГУ открыли инженерный поток: людей с техническим дипломом стали без экзаменов принимать на сокращенную программу мехмата. Но я так и остался на заочном и честно отучился шесть лет. Меня до сих пор греет мысль: тысячи людей с техническим образованием окончили инженерный поток, а я был тем, кто открыл им эту дорогу.
Как именно университет «отторгал» заочников?
Издевались. Однажды на экзамене решал задачу и в последнем действии умножил два на три, а получил восемь. Говорю: «Это же описка». Преподаватель отвечает: «Молодой человек, если вы не знаете арифметики, что вы здесь делаете? Идите и подумайте, зачем вам все это нужно».
Но был и обратный случай. Экзамен по уравнениям математической физики принимала Ольга Арсеньевна Олейник, ученый мирового масштаба. На первый вопрос я ответил, а второй был о некорректности по Адамару задачи Коши для уравнения Лапласа. В учебнике, по которому я готовился, Адамара вообще не было.
Я признался, что ничего об этом не знаю. Она спросила: «А на лекциях вам не рассказывали?» — «Какие лекции? Я заочник». Назвал учебник. Она посетовала, что сама много лет собирается написать учебник, но никак не получается, и поставила четверку. Для меня это было редкостью: обычно я получал тройки, и то не с первого раза.
Совсем недавно в «Известиях Российской академии наук» вышла моя статья о той самой задаче. В ней я в интеллигентных выражениях показываю, что знаменитый пример неудачен и сам Адамар его не до конца понял. Так я показал, что мне и не надо было этого знать (смеется).
Давайте дадим определение: что такое композиты?
В широком смысле дерево — тоже композит, как и кости, кожа или железобетон. Но когда я начинал в 1961 году, слова «композит» вообще не было. Предметом нашего изучения были стеклопластики. Стеклянные волокна очень прочные и легкие, но из одних волокон можно сделать разве что веревку. А чтобы получить лист или деталь, их нужно чем-то связать.
Для этого служит полимерная матрица: сама по себе она почти не обладает прочностью, зато придает конструкции форму. Потом уже появились углеродные, органические, борные волокна.
Так что мы занимаемся материалами, в которых тонкие волокна связаны матрицей — полимерной, металлической или керамической. Самый распространенный вариант — углепластик: углеродные волокна в полимерной матрице.
Почему углепластик такой дорогой?
Потому что маленький объем производства. Чем меньше материала требуется рынку, тем он дороже. Кстати, в Советском Союзе уже производили углеродные волокна, но во время приватизации предприятие продали практически по цене металлолома. Оборудование оказалось за границей. Мы еще долго покупали волокна, сделанные на оборудовании, которое прежде стояло у нас.
Позднее государство решило, что новое производство должны создавать частные инвесторы. Но для бизнеса это замкнутый круг: продажи малы, себестоимость высока, а при высокой цене продажи не растут. В конце концов производство организовал «Росатом».
Из стратегических соображений?
Разумеется. Но экономический эффект иногда проявляется. Металлические конструкции обычно сборные: их сваривают, склепывают, соединяют болтами. Композитную конструкцию можно сразу изготовить целиком. Вы экономите на сборке и оснастке, а это стоит очень дорого. Один из элементов космического аппарата, который мы производим, обходится примерно на 30 % дешевле металлического аналога, несмотря на цену волокон.
То есть для спутника выгодно, а для обычного автомобиля — нет?
В массовом автомобиле это экономически бессмысленно. Когда появились углеродные волокна, экономисты предсказывали: с распространением композитов в спорте, автомобилестроении, авиации и ракетной технике цена волокна может снизиться до доллара за килограмм. Этого не произошло. Обычные зарубежные волокна могут стоить десятки или сотни долларов за килограмм, самые прочные — до тысячи.
Композиты вовсе не универсальный материал, который должен везде заменить металл. У них своя ниша, и лучше их за нее не выводить, иначе деньги будут потрачены впустую.