Металл, модернизм, опыты на животных. Что происходит внутри Института Патона

Киевская Мекка сварщиков – так называли Институт электросварки им. Е. О. Патона в период его расцвета. В середине XX века Институт был единственным в мире центром, изучавшим и разрабатывавшим все возможные способы соединения металлов. Заложенные Евгением Патоном идеи развил и усовершенствовал его сын – Борис Патон. Строительство цельносварных мостов и сварка металлов больших толщин, первая сварка в космосе и под водой – инновации, которые стали возможны именно благодаря исследованиям в Институте. В 90-х годах здесь произошло еще одно событие, ставшее революцией в области медицины – ученые научились сваривать живую ткань человека.

В январе этого года Институту исполнилось 90 лет. Слава "золотого века" осталась в прошлом, эпоха Патонов стала легендой, которую старшие поколения ученых пересказывают младшим. За последние 50 лет количество научных кадров сократилось в три раза – с 3500 до 1000. Нехватка финансов, устаревшая техническая база, отток ученых – вызовы, стоящие перед Институтом в последние десятилетия. Эпидемия ковида и полномасштабное вторжение еще больше усложнили ситуацию – многие ученые уехали за границу, финансирование сократилось до минимума. И все же в стенах Института преданные ученые продолжают делать свое дело.

Мы посетили главный научный комплекс Института на улице Малевича в Киеве, побывали в кабинетах ученых, расспросили о современных разработках и поговорили с директором – Игорем Кривцов, который занял эту должность после смерти Бориса Патона. Чем живет "Мекка" сварщиков сегодня, какие вызовы стоят перед наукой сейчас и как Институт может помогать в восстановлении украинских городов после войны – читайте в эксклюзивном репортаже.

Intro. Температурные контрасты

На улице жара. Я останавливаюсь перед главным корпусом Института и смотрю вверх. Передо мной – 17-этажное модернистское здание, зеленые фрагменты фасада гармонично сочетаются с большой зеленой зоной рядом.

Перед Институтом малолюдно и тихо. На паркинге аккуратно припаркованы несколько авто, тротуар ухоженный и чистый. Дверь Института открывается раз в несколько минут. Изредка выходит кто-нибудь из ученых или персонала. В основном это – почтенного возраста мужчины, которые держат в руках папки или кожаные кейсы. Слева от входа – барельеф Бориса Патона. Над входной группой висят старые электронные часы, которые все еще правильно показывают время — 11:59.

Внутрь нас с фотографом приглашает Мария – она представляет пресс-службу Национальной академии наук Украины. Прохладный вестибюль резко контрастирует с жаркой улицей. Мраморные стены в холле держат на себе вес эпохи Патонов.

Нас встречает невысокий худощавый мужчина – это Виктор Савицкий. Внешне его стиль напоминает Марка Цукерберга – простая серая футболка и джинсы. Виктор работает старшим научным сотрудником в отделе, занимающимся поиском дефектов сварных конструкций. Савицкий здоровается и приглашает в свою лабораторию.

Мы проникаем в недра крупнейшего в Украине научно-технического комплекса: десяток корпусов, лабораторий, экспериментально-конструкторские бюро и два опытных завода. Комплекс настолько масштабный, что не уместился на одной локации – некоторые здания Института расположены на соседних улицах и в других районах города.

Виктор ведет нас в лабораторию по короткому пути — через двор Института. Жара снова бьет в наши лица. Под июльским солнцем видим огромные металлические конструкции, трубы и куски металла – это артефакты большой научной эпохи, которую собственноручно построили отец и сын Патоны.

Большой вклад Патонов

В начале XX в., когда развитие металлургии только набирало обороты, единственным надежным способом соединения металла была клепка — метод надежный, но очень трудоемкий. Потребовался новый способ, который позволил бы соединять металл быстрее и эффективнее. Таким способом была электросварка — его изобрели еще в XIX в., но использовали редко, считая несовершенным.

Украинский ученый и инженер Евгений Патон начал изучать электросварку в 1928 году и очень быстро понял, что она имеет гигантский потенциал — нужно только усовершенствовать технологии ее использования. В 1934 году Патон основывает в Киеве Институт электросварки, где и сосредотачиваются все исследования в этой области. В начале Второй мировой в здесь происходит переломное для всего мира открытие — автоматизированная электросварка под флюсом. Метод позволил очень быстро и надежно сваривать бронированные стали. Это преломило ход войны. Благодаря новой технологии Союз мог производить более 5000 бронированных танков в год.

После смерти Евгения Патона в 1953 году руководителем Института был назначен его сын – Борис. Тогда начался этап наибольшего расцвета учреждения, пришедшегося на 60-80 годы. Под руководством Патона был изобретен еще один новый метод сварки – электрошлаковый. Он позволил сваривать металлы большой толщины (до 2,5 метров!), чего не хватало металлургической отрасли и машиностроению.

После войны Институт Патона фактически "поднимает с колен" промышленность всего Союза. Металлургия, инфраструктура, машиностроение, аэрокосмическая отрасль – все эти отрасли модернизируются благодаря разработкам Института. 1969 Патону удалось "выйти на орбиту" – впервые в истории состоялась электросварка металла в космосе.

Одно из последних открытий, которое инициировал Патон, – сварка живых тканей. Идею начали реализовать в 90-е. До этого подобные исследования проводили американцы, но использовали сварку только для перекрытия сосудов. Патон пошел дальше – он изобрел технологию, позволившую не только перекрывать сосуды, но и соединять их.

Престижная профессия ученого

Институт Патона всегда был престижным местом для ученых, говорит Виктор Савицкий. Когда он пришел сюда в начале 2000-х, здесь работало много выдающихся ученых и изобретателей. Виктор вспоминает: "На защите одной из диссертаций сидели шесть академиков и семь членов-корреспондентов наук. Для меня это были люди будто с другой планеты".

По образованию Савицкий – физик-математик. Говорит, что пошел в науку, потому что его увлекла голография – способ получения трехмерных изображений с помощью лазера. Савицкий немногословен – чтобы разговорить ученого, задаю немало вопросов. Он отвечает неспешно, несколько секунд подумав. Виктору больше нравится проводить опыты в лаборатории, чем работать в кабинете. "На самом деле вся наша работа не сильно отличается от офисных дел – здесь тоже есть бумажная рутина, вычисления, работа за компьютером", – делится Савицкий.

За последние 20 лет при участии ученого создали четыре новых прибора – их применяют преимущественно в аэрокосмической отрасли и самолетостроении. Устройства помогают искать слабые места, например внутри обшивки самолета. "В мире существует всего пять или шесть организаций, которые могут это делать. Наш Институт – одна из них", – говорит Савицкий. Его изобретения используются также в конструкторских бюро "Антонов" и "Южное".

Виктор бережно держит кусок обшивки самолета и рассказывает, где могут скрываться дефекты. Савицкий – из ученых, которые горят работой: "Я чувствую, что на своем месте. Мне повезло, что мои изобретения и разработки работают".

Последние разработки Виктора призваны помогать нашим городам после атак россиян. Киевская телевышка, которую Россия обстреляла в феврале 2022 года, получила много повреждений. Чтобы их выявить, Савицкий с коллегами разработали новую технологию. Вышку сканируют с помощью дронов, все данные фиксируются на камеру. Затем на основе съемки создают трехмерную модель с очень высокой точностью – она позволяет определить размеры и характер всех дефектов. Результат показывает, какие повреждения нужно устранить срочно, а какие позже.

Савицкий ностальгирует по большим научным конференциям – сейчас их сложно организовать из-за войны и недофинансирования. А конференции для ученых – как бар для молодежи. Они там знакомятся, общаются, делятся идеями.

По мнению Виктора, успеху Института больше всего препятствуют "финансовые вызовы". Зарплата ученого в среднем составляет 8000 гривен, говорит он: "Многие способные люди, защитившие диссертацию, сделали весомые научные разработки, поработав некоторое время, ушли из Института".

По словам Виктора, в истории Института было две волны "миграции" ученых. Первая – в 90-х, вторая – в 2008 году, во время финансового кризиса. Но есть и такие специалисты, которые возвращаются в альма-матер.

Американские и китайские интересы

Александр Романенко – исследователь, вернувшийся к науке после 30-летнего перерыва. Он встречает нас в вестибюле главного корпуса. Александр одет в тенниску салатового цвета с брендированием от Lacoste. Взгляд у него спокойный, непринужденный. Манеры и походка выдают человека, долгое время занимавшегося бизнесом.

Романенко попал в Институт в 1984 году – работал в отделе, занимавшемся математическим моделированием процессов при сварке. В 1991 году защитил кандидатскую диссертацию и ушел из Института. "Надо было кормить семью", – вспоминает ученый. За более чем 30 лет Александр попробовал себя в рекламе, маркетинге, продажах, в производстве принтеров и автоматов для торговли. Но связи с Институтом не терял: "Здесь оставались мои друзья, я их время от времени проведывал, приходил на дни рождения. Мы контактов не теряли".

В 2023 году руководство пригласило Романенко вернуться в родные стены. Александр говорит, что долго сомневался, но согласился. Теперь ученый возглавляет отдел сварки живых тканей. Сегодня здесь разрабатывают новейшее, четвертое поколение приборов – аппараты "Патонмед". В медицине устройства называют электрокоагулятором. Используют их в хирургии, онкологии и отоларингологии. Первые разработки позволяли сваривать только сосуды. Самые новые – позволяют делать это с кишкой и сухожилием.

Сейчас отдел разрабатывает новые устройства по заказу американской компании BioFuse. Институт Патона здесь выступает как подрядчик: "Американцы полностью оплатили разработку для себя. А мы производим для них совсем другой аппарат, другое программное обеспечение, потому что у них достаточно серьезные требования. Сейчас уже проходим сертификацию".

Сотрудничают также с Китаем. Одна из компаний хочет приобрести изобретенную в Институте технологию сварки. Китай уже получил прототип прибора и пригласил для тестирования украинских ученых. Технику будут испытывать на собаках – это опыты, связанные с отоларингологией. "Собачкам ничего не угрожает", – говорит Александр.

В Институте Патона также проводят опыты на животных – свиньях. В 2005-2010 годах приборы тестировали на живых животных – было несколько волн опытов, в Институт для наблюдений приезжали даже американские ученые. Тонкую кишку свиньи сваривали, зашивали – затем животное отпускали. А через три месяца повторно вскрывали и смотрели, насколько технология эффективна. Опыты проводятся и сегодня, но уже на мертвых свиньях.

Александр Романенко отвел нас в ту же лабораторию для экспериментов – это небольшое помещение на пятом этаже одного из корпусов. Внутри мы видим стол для опытов и оборудование.

В том, как Романенко смотрит на лабораторию, можно заметить много эмоций — и любовь к альма-матер, и ностальгию и печаль. Александр не скрывает: у Института есть немало проблем. Одна из них – "старение" науки. Средний возраст коллег Александра – около 50 лет. А молодых ученых мало. "Однозначно, нам нужна молодая кровь, свежий взгляд, свежие идеи. Но самое важное – нам нужно свои знания кому-то передать, мы же не вечны", – говорит ученый.

Мы молча направляемся к выходу. На этаже, где расположена лаборатория Романенко, свет горит только в конце коридора. "Видите? – спрашивает он. – Свет в конце тоннеля. Так что все будет хорошо.

Миссия — спасти железную дорогу

Замечать свет в конце тоннеля – жизненное кредо ученого, с которым Мария нас знакомит спустя несколько минут. Это молодой и энергичный ученый, работающий в отделе стыковой сварки. Александр Кавуниченко – человек деловой. Пока идем в его кабинет, он по телефону решает важные дела. Держа телефон у уха, приглашает в кабинет. Первое, что бросается в глаза, – мишень с портретом Путина и плакат в стиле "ню". Александр кладет трубку и садится в кресло.

Кавуниченко разрабатывает технологии для сварки железнодорожных рельсов. "Сварить рельсы – не то же, что сварить арматуру. Это очень сложный процесс", – объясняет он. Сейчас работают над тем, чтобы усовершенствовать технологию соединения рельсов из разных сталей и сплавов. Слушать Александра интересно, он увлеченно рассказывает, активно жестикулируя руками. У него действительно горят глаза. Однако мотивация пришла не сразу: "Первые несколько лет я не был так мотивирован, как сейчас. А вот когда уже пришел в себя, побыл в командировках и увидел все своими глазами, то начал кайфовать".

Разработки Кавуниченко сегодня уникальны для государства. С началом вторжения Украина потеряла два стратегически важных предприятия – "Азовсталь" в Мариуполе и Каховский завод электросварочного оборудования. Первый производил железнодорожные рельсы, второй – технику для их сварки. Теперь Украина фактически не может делатать ни рельсы, ни машины для их сварки.

Первую проблему можно решить: Украина получает железнодорожные рельсы в виде международной помощи. Со второй сложнее – строить новые машины для сварки рельсовых крестовин мы не можем: "У нас есть только одна такая машина – она в Днепре, там сваривают все рельсы. Сейчас мы стараемся искать партнеров заграницей, которые могли бы производить такие машины по нашей технологии".

Наш разговор перебивает гимн Украины – Александру звонят из Укрзализныци. Ответив на звонок, Кавуниченко достает кусок металла и показывает, как выглядит сварное соединение железнодорожной крестовины.

"Сердечник крестовины – это сталь Гадфильда, из нее изготавливают траки для танков, а раньше делали решетки в тюрьмах. Если ее начать резать, она становится еще более твердой", – рассказывает ученый. 

Александр сам как сталь Гадфильда. Кажется, трудности только закаляют его. На вопрос, что самое сложное в работе, отвечает: "Такого нет. Все зависит от желания самого человека. Если он хочет и прилагает усилия, то всего достигнет".

Новая мода на науку

Анна Полишко такого же мнения – приложив усилия, можно достичь амбициозных целей. Полишко – первая женщина в своем отделе, защитившая докторскую диссертацию и 14-й доктор наук в Институте Патона. Сейчас совмещает две должности – занимается исследованиями сплавов как ученая и возглавляет отдел экономических исследований. Здесь она ищет международных партнеров для Института – проекты и организации, которые готовы сотрудничать.

Мы в кабинете Полишко на 15-м этаже. Здесь светло, аккуратно и много ярких деталей – шарики с прошедшего дня рождения покачиваются от сквозняка. Из окна открывается потрясающий вид на центр Киева.

Анна в Институте с 2005 года – окончила Политех и пришла сюда исследовать сплавы металлов. "Наука тебя затягивает. Я пошла в аспирантуру, а потом как понеслось", – рассказывает она.

В своей диссертации Полишко предложила технологию, существенно повышающую качество стали для железнодорожных рельсов. Дело в том, что у украинских сталей много недостатков. Чтобы улучшить их, нужно строить совершенно новые производства, а это в условиях войны практически невозможно. Технология Полишко позволяет на старых заводах превращать ту же марку стали в высококачественную.

Анна считает, что стимулом для молодежи идти в науку могут быть не только деньги. Чтобы наука стала новой "модой", нужно популяризировать ее среди студентов и привлекать внимание к деятельности самих ученых: "Наука – разная. Ученые – это не только седые и старые дедушки. Это – разного возраста люди, с разными интересами, которые хотят и могут работать".

Преемник Патона

Ученые, которые хотят и могут работать, хотят нормально зарабатывать. Для этого нужно менять систему — необходимы реформы и увеличение бюджета на науку. Ответственность за это взял преемник Патона — Игорь Кривцун. "Найти новое и сохранить то, что уже есть", — так определяет свою миссию директор. Кривцун возглавил Институт электросварки после смерти Бориса Патона в 2021 году. Первое, что сделал, — ввел систему рейтингования отделов, которая позволит ученым получать больше средств в зависимости от количества новых разработок.

Игорь Кривцун сидит в белой рубашке за длинным столом посреди комнаты. Его кабинет просторный, много дерева, статуэток, наград, а также предметов искусства. Напротив стола – портрет Бориса Патона. Разговор начинается формально, но вскоре академик становится более непринужденным — шутит, ностальгирует, вспоминает Бориса Патона.

В "Мекку" сварщиков Кривцун попал в 1976 году, окончив физфак в КНУ Шевченко. "Я пришел в Институт не как сварщик, а как физик, который хочет в чем-то разобраться", – вспоминает он. Его первым научным трудом было исследование гибридных лазерно-дуговых процессов. "Это когда для сварки используют не один, а два источника энергии – электрическую дугу и лазерное излучение", – объясняет он. В молодости Кривцун разработал несколько лазерно-дуговых технологий и изобрел гибридный плазмотрон для сварки: "Это была моя первая разработка. Она нашла свое применение не только в Украине, но и в США, Германии, Китае".

В 2002 году для защиты докторской диссертации выбрал руководителем Бориса Патона. Часто, когда заходил к нему по диссертации, говорили не только о физике. "Мы с Борисом Евгеньевичем говорили и о науке, и о жизни". Кривцун вспоминает: "У меня было такое впечатление, что он мог видеть будущее. Казалось, он точно знал, что его разработка будет работать. Величие Патона в том, что он видел конкретную проблему промышленности и находил, как ее решить".

Борис Патон возглавлял Институт 67 лет – до 2020 года. Уже при независимости он неоднократно критиковал власть за то, что ученым уделяется недостаточно внимания. В украинском законодательстве говорится, что на науку должно выделяться 1,73% от национального ВВП. На самом же деле сегодня это всего 0,17% ВВП, говорит Игорь Кривцун: "То есть в 10 раз меньше. И эта тенденция (сокращение финансирования. – Ред.) наблюдается в течение всего периода нашей независимости".

Среди других проблем Игорь Кривцов называет отток научных кадров за границу. При этом немногие из молодежи хотят идти работать в Институт. "Если мы говорим о заработной плате в 5-8 тысяч гривен, то какой молодой парень придет заниматься наукой?" – риторически спрашивает директор.

Кривцов рассказывает об альтернативном сценарии, когда ученые сами для себя смогут зарабатывать. Как? Продавая разработанную технику. Однако не все так просто. Есть такое явление, как TRL (Technology Readiness Level) – уровень готовности технологии. Он показывает, насколько технология готова к производству. Этих уровней девять: 1-4-й — уровни, в пределах которых работают ученые; 5-7-й – уровни инноваторов; 7-9-й – это уже фактическое производство.

"У нас большая проблема с уровнями инноваторов. Это "долина смерти". На эти исследования должны выделяться значительно большие средства, должны быть совсем другие масштабы. А вообще ученые не должны что-либо производить и продавать – они могут сделать какую-то разработку, изготовить прототип, чтобы показать, что она работает, и все", – объясняет академик.

Полномасштабное вторжение в 2022 году нанесло еще больший удар по Институту – финансирование в который раз сократили, говорит Кривцов. Кроме того, вторжение стало импульсом, активизировавшим много научно-прикладных направлений. "Есть вещи, о которых я не имею права рассказывать. Но это такие разработки, о которых мы до войны и не мечтали", – делится академик.

Кривцун в Институте электросварки 48 лет, три из них – в должности директора. Когда говорит о судьбе учреждения – в словах чувствуется массив ответственности, легший на его плечи после смерти Патона.

В разговоре наступает небольшая пауза. Слышно, как ветер колышет жалюзи. За окном – шум многомиллионного города. Директор Института говорит: "Мы не сдадимся. Золотые времена у нас снова наступят".