От электронов к квантам
От электронов к квантам
Одним из новых направлений, также затронутых в статье в "Коммунисте", была квантовая электроника.
Наша страна имела здесь приоритет, увенчанный Нобелевской премией А. М. Прохорову и Н. Г. Басову. На новых принципах здесь продолжалось традиционное движение электроники в сторону освоения все более коротковолновых диапазонов. В представлениях того времени роль лазерной техники в будущем рисовалась никак не менее значимой, чем микроэлектроники, и А.И. приложил много усилий для того, чтобы эта новая область науки как можно быстрее претворилась в жизнь. Одними из первых приборов квантовой электроники были квантовые усилители — мазеры, работы по созданию которых начались в СССР в 1957 — годах в институтах.
Академии наук и ГКРЭ, впоследствии отошедших в ГКЭТ. Главное их преимущество по сравнению с традиционными электровакуумными СВЧ-усилителями — чрезвычайно низкий уровень шумов — определил области применения, переживавшие как раз период бурного развития: радиоастрономия, радиолокация космических объектов, связь и телевидение через искусственные спутники Земли и др. Основную роль в совершенствовании квантовых усилителей играло качество активных элементов, изготавливавшихся из синтетических кристаллов, главным образом из рубина.
Для электронщиков проблемы создания новых материалов, в том числе и кристаллических, не были внове. Уже применялись кварц для резонаторов, германий и кремний для полупроводников и т. д. Но задачи подобного типа раньше в технике не встречались: нужно было изготовить монокристаллические элементы значительных размеров (до 200 мм длиной и до 12 мм диаметром), обладающие высокой степенью совершенства кристаллической решетки и с однородностью на уровне оптической. Тем не менее эта задача совместными усилиями академических и оптических институтов была решена успешно и очень быстро. Уже в 1958 году предприятия электронной отрасли освоили выпуск опытных партий элементов из рубина для квантовых усилителей, выращенных классическим методом Вернейля. Основные работы были выполнены еще на площадях НИИ-311 (НИИ "Сапфир"). Успех был определен отработанными структурами предприятий с хорошими кадрами специалистов, налаженной кооперацией между физиками, разработчиками элементов, химиками, технологами и машиностроителями, создававшими ростовое оборудование. В 1960 году впервые в СССР для квантовой электроники был разработан другой активный материал — монокристаллический рутил (двуокись титана) с примесями ионов хрома и железа. Мазер бегущей волны дециметрового диапазона на рутиле со сверхпроводящим магнитом обладал предельно низкими шумами.
Квантовые усилители дециметрового диапазона оказались только быстро отыгранной прелюдией к созданию первого квантового генератора света — рубинового лазера (1960 год, США, Мейман).
Задачи создания лазеров в нашей стране решались уже после образования ГКЭТ. Между оборонными госкомитетами были проведены границы ответственности в квантовой электронике и лазерах. За твердотельные лазеры (то есть лазеры на основе ионных кристаллов: рубина, граната и др.) стал отвечать Госкомитет по оборонной технике, традиционно занимавшийся оптикой, ГКЭТ — за полупроводниковые и газовые лазеры (относящиеся к газоразрядным приборам), а также за источники световой накачки. Последнее направление развивалось в созданном в 1962 году КБ источников высокоинтенсивного света. КБИВИС создавалось на базе исследовательского коллектива, выделенного из МЭЛЗа. Возглавлял новое предприятие, строившееся в Зеленограде, доктор технических наук Маршак — сын известного советского поэта. Написанная им монография "Импульсные источники света" вобрала в себя богатейший опыт, накопленный по этому виду газоразрядных приборов, но после смерти своего знаменитого отца младший Маршак решил оставить науку. А предприятие, преобразованное впоследствии в НИИ "Зенит", стало одним из ведущих в квантовой электронике.
Еще одним предприятием, созданным в ГКЭТ для развития квантовой электроники в 1962 году, был НИИ приборостроения (впоследствии НИИ "Полюс"). Установки на конечный результат и быстрое внедрение научных идей в практику, которые неустанно прививал ученым и специалистам нового направления А.И., привели к созданию здесь уже в конце 1963 года, на временных площадях, макета первой лазерной технологической установки на основе рубина и проведению с ее помощью технологических поисков. Через год была изготовлена первая партия установок и передана в различные учреждения и на предприятия для изучения возможных областей использования лазерной обработки материалов.
В развитии квантовой электроники ярко проявилась характерная для А.И. собственная инициативность и поддержка других инициативных людей. Вообще-то ответственность за создание кристаллов для твердотельных лазеров была возложена на химиков, а твердотельных лазеров — на оборонщиков, однако созданная в ГКЭТ мощная технологическая база по материалам и специальному оборудованию, позволили без особых капитальных вложений на создание новой инфраструктуры достигнуть быстрых успехов и по твердотельными лазерами. Требования к качеству рубина в этом случае были намного выше, чем для мазеров, но в 1961 году в ГКЭТ первые лазерные элементы были изготовлены. Пока основная часть кристаллов рубина производилась классическим методом Вернейля (кристаллизацией мелкодисперсного порошка в газовом пламени), так же как для мазеров или часовых камней, но все основные стадии процесса претерпели существенные изменения. Были созданы новые типы кристаллизаторов, усовершенствованы методы производства исходного порошка (пудры) и др. Все это дало возможность получать кристаллы рубина высокого качества, позволившие создать лазеры с высокой эффективностью (к. п. д. до 1,2 — 4 %). Технология и оборудование были отработаны до такого уровня, что через несколько лет машиностроителями МЭПа для Кировоканского завода Минхимпрома в Армении было разработано и изготовлено несколько единиц высокопроизводительных автоматических линий для выращивания часовых и ювелирных рубинов, годовой выпуск которых измерялся центнерами.
Помимо рубина и рутила были разработаны методы выращивания кристаллов молибдатов стронция и кальция, двойного молибдата лантана- натрия, активированных неодимом для лазеров с низким порогом генерации. Наконец, в 1965 — годах была разработана технология выращивания кристаллов алюмоиттриевого граната с примесью неодима — материала для твердотельных лазеров непрерывного действия.
Другим классом специальных материалов для квантовой электроники являются нелинейные и электрооптические кристаллы для преобразования частоты и управления пучком лазеров: КДП, ДКДП, АДП др., выращиваемые из водных растворов. Их первые образца на предприятиях ГКЭТ были получены в 1962 году. Были разработаны методы получения крупных образцов указанных кристаллов с высокой оптической однородностью, создана новая автоматическая аппаратура для выращивания водно-растворимых кристаллов, например универсальный кристаллизатор с программным отбором конденсата, с помощью которого вырастили монокристаллы высокой оптической однородности весом до 1,5 кг. В результате в нелинейной оптике были получены рекордные данные, в частности по генерации высших гармоник, и создан перестраиваемый параметрический оптического генератора на кристалле КДП.
Вывод достижений предприятий ГКЭТ в самые короткие сроки на современный уровень стал возможен благодаря комплексному подходу, уже тогда применявшемуся А.И. к построению вверенной ему в управление системы. При этом традиционные направления электроники, те же электронные лампы, также не забывались.
Хотя будущее боевой и бытовой техники виделось только с применением полупроводниковой техники, но пока и то и другое по-прежнему продолжало потреблять электронные лампы, так как первые транзисторы открывали перед создателями аппаратуры весьма скромные возможности и могли взять на себя лишь некоторые функции электронных ламп. Не было транзисторов, устойчиво работавших на средних и коротких волнах, а уж о транзисторах для ультракоротких (метровых), а тем более дециметровых волн поначалу и говорить не решались. Многим специалистам эти диапазоны казались навсегда закрытыми для полупроводниковой техники. Не существовало также транзисторов, которые могли бы усиливать сигналы низкой (звуковой) частоты до мощности 3 ватт (примерно такую мощность должны были давать последние каскады усилителей приемников, телевизоров, магнитофонов). И уж совсем сложной проблемой казалось создание мощных транзисторов для усиления высоких частот.
Цикл разработки такого сложного комплекса, как, например, боевой самолет составлял семь-восемь (а теперь и десять-пятнадцать) лет, и к моменту его выхода в серию, элементная база бортовой аппаратуры оказывалась морально устаревшей. Обслуживание ранее выпущенной техники также требовало продолжения выпуска радиоламп, и быстро уходившая вперед в своих новых разработках электроника в серийном производстве была куда более консервативной. Неудивительно, что лампы еще долго сохраняли монополию во многих областях радиоэлектроники, и их совершенствование оставалось для ГКЭТ важной задачей. Так, под руководством Б. И. Горфинкеля в Саратове 1961 году была проведена работа по повышению долговечности ряда приемо-усилительных ламп уже до 10 тысяч часов. Специально для новых моделей унифицированных телевизоров в 1963 году заканчивается разработка серии новых ламп с хорошими электрическими параметрами: высоковольтного кенотрона 1Ц21П, демпферного диода 6Д20П, лучевого тетрада 6ПЗ6С, триод-пентода 6Ф5П, пентода-варимю 6К13П и двойного триода 6Н24П. Конструкции ламп и технологические процессы их изготовления обеспечивали долговечность не менее 3 тысяч часов.
Нужно отметить, что в таких традиционных областях электроники, как электровакуумные приборы, советская электронная промышленность в конечном итоге достигла очень высокой надежности. Это относится и к лампам, и к черно-белым кинескопам. Недаром многие из выпущенных тогда телевизоров и радиоприемников продолжают верно служить своим хозяевам до сих пор. Последний всплеск потребности в некоторых типах приемо-усилительных ламп произошел в середине семидесятых годов, когда начался массовый выпуск цветных телевизоров.
На примере приемо-усилительных ламп за долгие годы их выпуска был накоплен огромный опыт стандартизации и унификации изделий электронной техники, положенный впоследствии в основу технической политики Министерства электронной промышленности. Так вот: на основе всего двух базовых конструкций советской промышленностью ежегодно выпускались десятки миллионов штук миниатюрных приемно-усилительных ламп 134 типов. Всего же на специализированных заводах изготавливалось 600 типов приемно-усилительных ламп, которыми полностью удовлетворялась потребность народного хозяйства. Для сравнения: в США разными фирмами для тех же целей производилось 12 тысяч типов электровакуумных приборов.
Создание новых научно-исследовательских, конструкторских и технологических предприятий и их первые успехи в науке, не доставляли А.И. полного удовлетворения. Ему была необходимо, чтобы все это как можно быстрее дошло до производства, до потребителя. Возвращаясь к проблеме отношений с совнархозами, следует заметить, что А.И. очень ответственно подходил к вопросам поддержания уровня заводов электронного профиля, хотя формально они ему не подчинялись. Во всех поездках по стране по действующим или строящимся институтам и КБ своего комитета, он обязательно посещал серийные заводы, старался, используя свой авторитет и влияние, оказать им помощь в решении вопросов в местном совнархозе.
Таких поездок было много и становилось все больше по мере развития электроники. В ноябре 1963 года — на Украину. Во Львове создавалось мощное производство кинескопов. В Киеве А.И. посетил не только свои предприятия, но и техникум при заводе "Арсенал": изучал опыт подготовки кадров. В мае 1964 года состоялась большая поездка по Кавказу: Пятигорск, Нальчик, далее по Военно-Грузинской дороге, подъем по канатной дороге на Эльбрус, Тбилиси, далее в Армению, в Кировакан и через озеро Севан — в Ереван.
Хорошая была поездка! Хотя А.И. в первый раз в полной мере познал кавказское гостеприимство, но о деле не забыл. Начали в Грузии делать интегральные схемы, высококачественную бытовую радиоаппаратуру, а в Армении — разъемы, прецизионное спецтехнологическое оборудование и многое другое.
Для дальнейшего продвижения достижений предприятий ГКЭТ потенциальным потребителям, показа возможностей электроники влиятельным руководителям была организована отраслевая выставка. А.И. имел уже богатый опыт в этой области бизнеса, но теперь это был первый случай, когда он сам был главным лицом на выставке. Экспонаты делились по триаде: изделия электронной техники — специальные материалы для их производства — спецтехнологическое оборудование. На выставку, носившую закрытый характер, приглашались сотрудники отрасли, министерства обороны, других оборонных комитетов. В феврале 1964 года А.И. принял на выставке ГКЭТ нового председателя ВПК Л. В. Смирнова, сменившего на этом посту Д. Ф. Устинова. Принимал он там также группу академиков во главе с президентом АН СССР М. В. Келдышем.
Из опыта своей службы в Комитете по радиолокации А.И. вынес понимание важности хорошей организации аналитической, информационной и пропагандистской работы. По типу Бюро новой техники он добился создания в системе ГКЭТ специального предприятия этого профиля. Сам он называл его "Домом электроники". 19 августа 1964 года А.И. подписывает приказ об организации ЦНИИ технико-экономических исследований и научно-технической информации по электронной технике (ЦНИИ "Электроника"). О его времен комитета по радиолокации предыстории говорит и назначение первым директором нового института Н. М. Шулейкина, возглавлявшего в свое время БНТ.
А в стране надвигались важные события. На октябрьском пленуме ЦК КПСС, на котором был снят Н. С. Хрущев, А.И. отсутствовал, так как был в поездке по Белоруссии (зять — будущий дипломат — прокомментировал: "И слава Богу, мало ли что…"). После Минска министр заехал в Молодечно, а в самый момент пленума находился в Беловежской Пуще, где так любил охотиться Никита Сергеевич, сидя на вышке и стреляя в пришедших к кормушке кабанов. Как бы ни оценивать Хрущева, но к развитию в стране электроники он свою руку приложил, понимая и поддерживая А.И. Впрочем, как-то в конце своей карьеры (где-то на переходе от Андропова к Черненко), А.И., вспоминая первых лиц, с которыми ему пришлось работать, высказался, что все они относились к нему в целом хорошо.
Но в тот момент с новым руководством отношения нужно было еще выстроить. С Брежневым, ставшим Первым секретарем ЦК КПСС, деловые отношения существовали и раньше, так как одно время — до своего избрания на должность Председателя Президиума Верховного Совета СССР — он был секретарем ЦК, курировавшим оборонные вопросы. До него этот пост занимал долго болевший Ф. Р. Козлов, а преемником Брежнева стал Устинов. Свою первую золотую звезду "Серп и молот" Леонид Ильич получил именно за работу на посту "оборонного" секретаря ЦК после полета Гагарина.
С Косыгиным — новым Председателем Совета Министров СССР — было сложнее. Мало в своей жизни имевший дела с обороной промышленностью, он придерживался поначалу мнения, что эти отрасли получают слишком много и должны поделиться с легкой промышленностью. В то же время требовал от них самих увеличить выпуск товаров для потребительского рынка, и здесь в лице А.И. нашел горячего сторонника.