«Научная репутация зарабатывается всю жизнь»
О моем детстве и родителях
Я появился на свет 1 июля 1965 года, в Москве, в роддоме № 6 им. Н.К. Крупской на 2-ой Миусской улице. До революции и позже до 2010 года этот роддом носил имя Агриппины Абрикосовой, жены русского предпринимателя и фабриканта Алексея Абрикосова. Здание сохранилось, экскурсоводы сегодня его так и называют: «роддом Абрикосовой». Жили мы тогда неподалеку, на улице Горького, рядом с известным магазином «Пионер». У нас была 13-метровая комната в коммуналке, где мы обитали вчетвером – папа, мама, бабушка и я.
Мой папа, Альберт Борисович Елизаров, был инженером-строителем, прошел путь от разнорабочего на стройке до начальника технического управления Главмосстроя. Участвовал в строительстве многих районов Москвы, начиная с хрущевок в Черемушках и заканчивая современными кварталами в Бутово и Люблино. Мама, Ирина Васильевна, работала экономистом, занималась строительными нормами, была ведущим специалистом Министерства угольной промышленности СССР.
Хоть и родился я в центре Москвы, своей малой родиной, городом детства считаю подмосковные Мытищи, где мой прадед Алексей Дмитриевич Ермолаев в 1923 году построил свой дом, который стал родным для четырех поколений моей семьи. Прадед был героем Русско-японской войны 1904-1905 годов, участвовал в обороне Порт-Артура, бежал из японского плена и был награжден двумя Георгиевскими крестами. К сожалению, я не застал его в жизни: он умер за несколько месяцев до моего рождения, в марте 1965 года. Всем хозяйством и домом после его смерти занималась жена, Анна Максимовна, – моя прабабушка, мудрость и жизненные устои которой так или иначе направляют мою жизнь до сих пор. Дом в Мытищах просуществовал до 1979 года и был снесен во время строительства автотрассы на стрельбище «Динамо» к Олимпиаде-80.
Школьные годы
В 1972 году я пошел в 1-й класс московской школы № 787, в Новогиреево, куда мы переехали с улицы Горького. Несмотря на то, что там была отдельная квартира, все, с одной стороны, радовались, а, с другой, плакали, поскольку уезжать из центра Москвы на окраину никто не хотел. Но лучшее всегда враг хорошего.
Учился я всегда хорошо, в начальной школе был круглым отличником. Учеба мне нравилась и давалась легко, поскольку и читать, и писать я умел лет с 4-5. Читал я запоем, испытывал невероятное чувство нового, непознанного и неизведанного, книги открывали для меня новые горизонты во всех областях. В Мытищах была прекрасная библиотека при клубе машиностроительного завода (ММЗ), в которой я перечитал огромное количество книг всех жанров и областей. Кроме классической и приключенческой литературы, любил исторические книги, книги по искусству, архитектуре, и, конечно, технике.
В 1978 году в Новогиреево открылась детская художественная школа №5, первая в Москве, где преподавались основы прикладных искусств – художественная обработка дерева, металла, ткани. Узнав об этом, взяв простой карандаш и ластик, я, не говоря ни слова родителям, пришел в эту школу. В качестве экзамена нам был поставлен натюрморт из геометрических предметов, сделанных из гипса и задрапированных тканью. Рисовал я неплохо и экзамен сдал. И только после того, как узнал, что меня приняли, сказал об этом родителям. Родители удивились не сильно, поскольку папа сам неплохо умел рисовать, и одобрили это мое начинание. Папа умудрился даже принести мне пачку карандашей и ластик со слоном фирмы KОН-I-NOOR и еще маленький набор ленинградских акварельных красок: роскошный подарок, поскольку купить это все в магазине было невозможно. Родители меня всегда поддерживали в таких делах, за что я им до сих пор благодарен. В художественной школе я проучился 4 года и успешно окончил ее в 1982 году, одновременно со средней школой, защитив на «отлично» дипломную работу по дизайну светильников, вырезанных из дерева.
Увлечение радио
Несмотря на мои способности в области изобразительных искусств, параллельно шло увлечение радиотехникой, которое началось в 10-12 лет с коллекционирования радиодеталей и желания научиться паять, а чуть позже – собирать из них первые работающие конструкции. Когда из горы радиодеталей на твоем столе доносится голос первой пойманной радиопередачи, испытываешь ни с чем не сравнимое чувство! Первым шагам в радиотехнике я обязан своему папе, который подарил мне на день рождения радиоконструктор – электронные кубики, которые соединялись без пайки и позволяли делать множество разных схем – приемники прямого усиления, усилители, различные датчики и т.д. С папой вместе мы ремонтировали ламповые приемники, телевизоры, собирали и настраивали карманные транзисторные радиоприемники. В это время я начал взахлеб читать научно-популярные технические журналы. Главным из них был журнал «Радио», где публиковались различные конструкции и схемы, которые я пытался повторить. Главная проблема состояла в отсутствии нужных деталей, купить их было нельзя, поэтому разбирали старую радиоаппаратуру до последнего винтика. Обмен и продажа радиозапчастей процветали невероятно! Эпизод комедии Гайдая «Иван Васильевич меняет профессию», когда Шурик пошел покупать у спекулянта сгоревшие в машине времени транзисторы, очень точно передает тот период.
Уже в старших классах школы я научился самостоятельно изготавливать печатные платы, шасси, корпуса для самодельных радиоприемников, усилителей низкой частоты, цветомузыкальных устройств, и был достаточно опытным радиолюбителем. Также я учился разбираться в принципиальных и монтажных схемах, ремонтировать и обслуживать любую аппаратуру, которая включалась в розетку или питалась от батарей.
Очень быстро я понял, что для настройки серьезных самодельных конструкций мне не хватает знаний. И если ламповые устройства работали почти всегда сразу, то с транзисторами и микросхемами приходилось повозиться достаточно долго. И одного тестера для этого было мало. Но осциллограф и генератор тогда были только в мечтах! Уже в то время я стал читать более серьезную литературу и самостоятельно постигать азы радиотехники и электроники.
Московский институт электронного машиностроения
К моменту окончания средней школы я твердо для себя решил, что буду поступать только на радиотехнический факультет. Заблаговременно составив список московских вузов с такими факультетами, в начале 10-го класса в 1981 году я пришел впервые в МИЭМ и, сдав экзамены по математике и физике, поступил в физико-математическую школу (ФМШ). Занятия по математике проводил Ваган Аркадьевич Тонян, который ориентировал всех к поступлению на факультет прикладной математики, что для меня было неприемлемо. Когда после успешного окончания ФМШ за мной на радиотехнический факультет подали документы многие учившиеся со мной ребята, Ваган Аркадьевич даже обиделся, хотя хорошие отношения с ним сохранились и после.
В 1982 году, успешно сдав экзамены и набрав проходные баллы, я стал студентом 1 курса радиотехнического факультета МИЭМ по специальности 0611 «Электронные приборы и устройства». Учеба на 1 курсе давалась мне вначале трудно. Вместе со мной учились ребята из спецшкол с математическим уклоном, которым легко давались математический анализ и линейная алгебра, чего нельзя было сказать обо мне. Отдушиной были любимые физика, химия и черчение – предметы, которые я всегда знал и понимал. В то время курс математического анализа читал у нас замечательный педагог и человек, доцент Владимир Александрович Душский, лекции которого мы очень все любили, хотя и было сложно всё сразу воспринять. Начальником нашего курса была старший преподаватель Нина Васильевна Кравцева, а куратором группы – доцент Наталья Николаевна Романовская, с кафедры общей физики, которые с самого начала привлекали нас к первым научным исследованиям.
1982 год был очень сложным и трудным в истории нашей страны. С 1979 года шла война в Афганистане, в ноябре 1982 года умер Генеральный секретарь ЦК КПСС Л.И. Брежнев. К моменту окончания нами 1 курса бронь от армии в МИЭМе была снята, хотя военная кафедра продолжала существовать. И почти весь поток РТФ, состоящий в основном из ребят, летом 1982 года после сдачи сессии был призван в ряды Вооруженных сил. Меня в это время не тронули, поскольку мне 18 исполнялось только в июле, и повестку прислали ближе к осени. На мою просьбу закончить 2-ой курс военком отреагировал на удивление положительно, но отправил меня учиться на полгода в автошколу ДОСААФ на водителя категории «С». Так я получил водительские права, успешно сдал сессию, закончил 2-й курс МИЭМ и летом 1984 года был призван в армию.
Советская Армия. Краснознаменный Белорусский военный округ
Служить я попал в артиллерийскую бригаду большой мощности, дислоцировавшуюся в Могилевской области Белоруссии, в Лапичах, недалеко от г. Осиповичи. Был вычислителем артиллерийской батареи самоходных пушек 2С7 «Пион», калибра 203,5 мм. В течение первых нескольких недель начальник штаба артдивизиона учил меня считать поправки и прицелы для стрельбы, а также работать на ПУО – приборе управления огнем. Компьютеров тогда не было, а основным оружием был остро отточенный карандаш - для точной постановки точки цели на ПУО. При расчете цели требовалось уложиться в норматив по времени, поэтому приходилось быстро считать устно, применять сокращенное умножение и деление, а также интерполировать по таблицам прицелы и поправки на метеоусловия стрельбы. Примерно через месяц мы уехали на первые в моей жизни стрельбы на полигон в Дретунь Витебской области, где я сразу был отмечен командованием части за отличную стрельбу. Дальше была зимняя Дретунь 1984 года, потом учения стран – участниц Варшавского договора «ЩИТ-85». Через год мне было присвоено звание младшего сержанта, потом сержанта, и к концу службы я нашил на свои дембельские погоны широкие лычки старшего сержанта, заместителя командира взвода.
Возвращение в МИЭМ
В мае 1986 года, после демобилизации, я вернулся в родной МИЭМ на третий курс. Мне не хотелось после армии сидеть на шее у родителей, и я решил уйти на вечерний факультет. Написал заявление и пришел к декану РТФ профессору Борису Викторовичу Петрову. Он попросил посмотреть мою зачетку и, увидев там хорошие и отличные оценки, сказал, что не отпустит меня:«А если ты хочешь работать, иди на свою родную кафедру «Электронные приборы» и скажи, что декан тебя рекомендует взять на работу по совместительству». Так я пришел к заведующему кафедрой, профессору Ю.Н. Пчельникову, объяснил ситуацию и был зачислен на полставки в должности учебного инженера. Меня это вполне устраивало, поскольку, в сумме с повышенной стипендией, моя зарплата была не меньше, чем у молодого инженера на производстве.
В лаборатории СВЧ-электроники, куда я и был направлен, работали великолепные специалисты своего дела. Моими непосредственными наставниками стали доцент Владимир Борисович Савин и старший преподаватель Валентина Георгиевна Кузьмина, которые читали на нашем потоке целый ряд дисциплин по электродинамике, технике и приборам СВЧ. Своему умению работать с панорамными измерителями (векторными анализаторами цепей) и приборами диапазона СВЧ я обязан доценту Анатолию Михайловичу Негину.
Примерно в это же время, на 3-м курсе, я начал заниматься научными исследованиями под руководством профессора Льва Николаевича Лошакова. Исследования касались модификации спиральных замедляющих систем для ламп с бегущей волной и резонансных структур на их основе. Здесь присутствовало все – и интересный математический аппарат, требующий аналитических выкладок, и результаты моделирования, и эксперимент. Глаза горели, руки делали, первые результаты были положительными и требовали продолжения. Но, к сожалению, через год Льва Николаевича не стало, и эта тематика была отложена до лучших времен. Пришлось искать нового руководителя. Поскольку меня интересовали возможности моделирования СВЧ-устройств на ЭВМ СМ-1420 (отечественный аналог PDP-11), имеющейся на кафедре, я стал заниматься расчетами многосекционных ламп с бегущей волной с цепочками связанных резонаторов, под руководством доцента Юрия Дмитриевича Мозгового. Эта НИР выполнялась совместно с НИИ «Титан» (сейчас НПО «Торий»), от МИЭМ ее курировал профессор Виктор Анатольевич Солнцев, в то время заведующий кафедрой «Радиотехника». В итоге именно по этой тематике я защитил свою дипломную работу и получил диплом с отличием в феврале 1990 года.
Аспирантура и кандидатская диссертация
С родной кафедры я уходить не хотел и пришел к заведующему кафедрой профессору Ю.Н. Пчельникову проситься в аспирантуру. Согласился он не сразу, сказав, что сейчас у него семь аспирантов и он столько не вытянет, а я даже диплом писал не у него. Тем не менее, дал мне задание на частный случай аналитического расчета усиления спиральной лампы с бегущей волной с помощью леммы Лоренца. Через несколько дней я принес эту задачу, предложив нестандартный способ решения. Юрий Никитич посмотрел мои выкладки, одобрил, объяснил, что делать дальше с этим расчетом, и подписал заявление о научном руководстве в аспирантуре. Еще через несколько дней я довел расчеты до итоговой формулы, которая вошла в мое первое авторское свидетельство на изобретение, полученное в соавторстве с Юрием Никитичем - «Способ определения коэффициента связи», 1990.
Одним из важнейших факторов работы СВЧ-приборов является эффективность взаимодействия электронного потока с электромагнитным полем резонатора или замедляющей системы. Этот фактор оценивался одномерным параметром – коэффициентом или сопротивлением связи. Однако требовалось оценивать взаимодействие поля резонатора и с диэлектрическими средами, и с магнитными, и с полупроводниковыми. Для этого требовалось введение трехмерного параметра. Именно эта задача и легла в основу моей кандидатской диссертации. Первые аналитические результаты я получил достаточно быстро, что позволило мне принять участие в нескольких научно-технических конференциях и познакомиться с ведущими учеными и преподавателями в области СВЧ-электроники – профессорами Р.А. Силиным и В.П. Сазоновым (НПП «Исток», Фрязино), деканом физического факультета МГУ профессором А.П. Сухоруковым и профессором В.И.Канавцом, будущим ректором Саратовского государственного университета, чл.–корр. Д.И.Трубецковым, председателем секции СВЧ-электроники в НТО РЭС им. А.С.Попова профессором Д.М. Петровым и многими другими. Возможность непосредственного общения с ними оказала значительное влияние на мои последующие научные взгляды, интересы и научную деятельность в целом.
В июне 1993 года в диссертационном совете МИЭМ я успешно защитил работу по специальности 05.12.07 – Антенны, СВЧ устройства и их технологии. По итогам защиты мне была присуждена ученая степень кандидата технических наук.
Лихие 90-е
После защиты диссертации мне удалось остаться работать на родной кафедре в должности старшего преподавателя. Сразу после защиты у меня был опубликован ряд статей в серьезных научных журналах, что привело меня к мыслям о подготовке докторской диссертации. Однако подготовка такой работы и последующая защита были сопряжены с рядом весьма сложных проблем. Начну с того, что с развалом СССР система высшего образования фактически рухнула, финансирование НИР практически прекратилось, зарплата преподавателей стала нищенской. Многие преподаватели МИЭМ ушли в частные компании и кооперативы. Другой проблемой для меня стал отъезд в США моего научного руководителя профессора Пчельникова Ю.Н. Последней каплей было отсутствие в МИЭМ докторского диссовета по СВЧ-направлению.
Но мое желание не бросать науку и преподавательскую деятельность было слишком велико. Здесь меня в очередной раз выручили радиолюбительские навыки и практический опыт в области ремонта и обслуживания радиоэлектронной аппаратуры и оргтехники. Поэтому в течение нескольких лет ремонт и сервис стали моим основным источником дохода. Тем не менее трудовая книжка осталась лежать в МИЭМ. А я продолжал работать и преподавать. В 1995 году я был назначен на должность доцента и, отработав год в должности, получил в 1996 году аттестат доцента. После чего поступил в очную докторантуру МИЭМ.
Докторантура и защита докторской диссертации
Ближе к 1999 году число опубликованных мной работ перевалило за 80, включая статьи в журналах, материалы отечественных и зарубежных научно-технических конференций, авторские свидетельства и патенты на изобретения и полезные модели. К середине 1999 года диссертация объемом в 360 страниц была сверстана и встал вопрос о ее защите. В диссоветах нескольких московских вузов мою работу не приняли, мотивируя отсутствием специалистов по замедляющим системам. В этот сложный момент меня поддержал профессор Черный В.В., порекомендовав обратиться в диссовет НТЦ уникального приборостроения РАН, который возглавлял профессор В.И. Пустовойт, известный своими работами в области акустоэлектроники. После моего выступления Владислав Иванович сделал ряд замечаний по представлению диссертации, но в целом работу поддержал.
Отмечу, что мне предстояла защита по специальности 01.04.01 «Техника физического эксперимента, физика приборов, автоматизация физических исследований». Пришлось вносить существенные изменения в формулировки целей, задач и положений, выносимых на защиту, в текст самой диссертации и автореферата. Официальными оппонентами были назначены профессор Петров Д.М., профессор Солнцев В.А. и д.т.н. Совлуков А.С., научный авторитет которых был для меня непререкаемым. Их помощь и поддержка оказали на меня огромное влияние в том, как должна быть написана квалификационная работа и как ее следует представлять и защищать. Будучи сейчас членом экспертного Совета ВАК РФ, я часто вспоминаю их серьезные требования и думаю, как бы они поступили в той или иной ситуации, оценивая ту или иную диссертационную работу.
Знакомство с академиком А.М. Прохоровым
В качестве ведущей организации был предложен Институт общей физики РАН, где меня попросили выступить со своей работой на семинаре по теории колебаний. Так состоялось мое знакомство с выдающимся физиком современности, лауреатом Нобелевской премии, академиком Александром Михайловичем Прохоровым. Без его поддержки получить положительный отзыв на диссертацию было просто невозможно. Не скажу, что я боялся выступать на этом семинаре, скорее я испытывал невероятное уважение и почтительность к человеку, создавшему первый в мире оптический квантовый генератор – лазер. Авторитетное мнение Александра Михайловича было для меня чрезвычайно важным. В глубине души, для себя, я решил, что если Прохорову не понравится моя работа и он не одобрит диссертацию, значит тест на профпригодность мной не пройден, и надо всерьез думать, чем заниматься дальше.
Но все обошлось. После моего выступления Александр Михайлович задал мне достаточно много вопросов, которые требовали серьезного понимания физической природы явлений и процессов в предложенных в моей диссертации СВЧ –устройствах. До сего момента таких вопросов мне никто не задавал. Не знаю, насколько полными были мои ответы, но Александра Михайловича они в целом удовлетворили. После семинара моя работа была поддержана и я смог выйти на ее защиту.
Защита состоялась 3 декабря 1999 года. К ней я сделал больше 30-и цветных плакатов формата А1 в технике тушь-перо-фломастер. Очень пригодились мои художественные навыки. В то время цветных принтеров еще не существовало, а графопостроители были редкостью. Не было возможности сделать и презентацию на компьютере, как в настоящее время. Защита прошла удачно, «черных шаров» не было, и в мае 2000 года президиум ВАК РФ присудил мне ученую степень доктора технических наук. Было мне тогда 34 года.
Современный подход к исследованию метаматериалов и замедляющих систем
В заключении хотелось бы сказать несколько слов о сегодняшней тематике моих исследований. Одним из главных современных трендов развития микроволновой электроники является освоение миллиметровых и субмиллиметровых длин волн. Сейчас такие исследования проводятся во всем мире, о чем свидетельствуют многочисленные отечественные и зарубежные публикации. И, что отрадно, по ряду позиций научные исследования, проводимые мной и моими коллегами в МИЭМ, не только не отстают, а часто и превосходят зарубежные результаты. К таким исследованиям можно отнести наши научные работы в области электродинамики метаматериалов и замедляющих систем.
Термин «метаматериал» получил распространение в электродинамике и микроволновой технике в конце прошлого века. Он происходит от греческого слова meta, означающего «за» или «вне», и латинского слова materia («материя», «материал»). Метаматериалы — композитные материалы, представляющие собой периодические структуры с габаритными размерами, много меньшими длин волн, на которой они работают, и обладающие физическими свойствами, не достижимыми у природных материалов. В электровакуумных СВЧ-приборах такие структуры известны достаточно давно под термином «замедляющие системы». Таким образом, любой метаматериал является замедляющей системой, и, наоборот, любая замедляющая система является метаматериалом. Эти понятия — синонимы и отличаются областями применения.
В настоящее время метаматериалы могут рассматриваться как перспективный тренд для многих актуальных применений. Например, в антенной технике использование метаматериалов позволяет обеспечить малые размеры и габариты антенн и антенных решеток в сочетании с высокой направленностью и заданной рабочей частотой. Управляя реактивными потерями в диэлектрических и магнитных средах, метаматериалы обеспечивают высокий уровень поглощения электромагнитной энергии, что дает возможность создавать новые маскировочные и радиопоглощающие материалы. Метаматериалы могут быть также интегрированы с волноводами и обеспечивать управление электромагнитными волнами для разработки ответвителей и поляризаторов, преобразователей мод, мультиплексоров, фазовращателей и других устройств микроволновой техники.
Еще одной современной областью исследований является разработка реконфигурируемых интеллектуальных частотно-селективных поверхностей на метаматериалах. Такая поверхность может обеспечивать, например, сверхширокополосное когерентное поглощение волн, работать как антибликовое покрытие, обеспечивать синфазное отражение и симметричность скольжению волны. Суперлинзы на основе таких поверхностей обеспечивают сверхразрешение, отодвигающее предел дифракции. Особо следует подчеркнуть возможность применения метаматериалов в терагерцовой технике, где они полезны для создания систем беспроводной связи и телекоммуникаций, модуляторов, фазовращателей и сенсорных устройств, систем медицинской визуализации, неразрушающего мониторинга безопасности и идентификации объектов.
Так что приглашаю к совместным исследованиям наших молодых студентов и аспирантов, чья научная репутация только начинает складываться. Призываю не терять время уже в студенческие годы: репутация складывается всю жизнь! Хочу пожелать им новых научных успехов и достижений!