Аркадий Львович Гольденберг

Работал ведущим научным сотрудником отдела электронных приборов ИПФ РАН,
кандидат физико-математических наук.

Родился 18 ноября 1936 года.

Мои родители родом с Украины, в числе многих переселенцев они приехали в 1930-е годы осваивать Дальний Восток. Мама была бухгалтером, а отец – строителем. Они познакомились друг с другом в Хабаровске, там я и родился 18 ноября 1936 года. В 1939 году наша семья переехала под Киев, где отец работал в воинской части. Потом эту часть перевели в Калинин (ныне Тверь). Через несколько месяцев началась война.

Фронт двигался к нам очень быстро. Летом 1941 года нас эвакуировали в Горький, куда перевели и воинскую строительную часть, где работал отец. С мамой и маленьким братом мы ехали в кузове грузовика. Когда объявляли воздушную тревогу, колонна останавливалась, и люди разбегались подальше от машин. Мы же сидели в кузове и ждали, когда снова поедем. В Горьком нас поселили в бараке в Тимирязевском посёлке. Отец из части иногда нас навещал. Его мобилизовали на фронт в апреле 1942 года. Он воевал в звании младшего лейтенанта, командовал взводом сапёров. Отец погиб в ноябре 1942 года под Калининым, в тех местах, где мы жили перед войной.

Мама осталась одна с двумя детьми. В октябре 1944 года меня приняли в младший приготовительный класс Суворовского училища. Я тогда весил 17 кг, как сейчас 4–5-летние дети. Голода как такового я не помню, возможно, просто питание было неполноценным, да и напряжение военных лет как-то сказывалось. Я был примерным воспитанником, казарменная жизнь меня не тяготила. Порядок не нарушал, в самоволки не ходил, ничем не болел, кроме одного случая, когда мне в дружеской потасовке сломали плечо. Сейчас из 25 человек нашего взвода остались двое, кроме меня – народный артист РСФСР Герард Васильев. Мы до сих пор с ним созваниваемся.

Служить дальше в армии я был негоден из-за близорукости. Закончив училище в 1954 году, поступил в университет на радиофак. Не знаю, почему я поступил на этот факультет, у меня не было знакомых, с кем я бы мог посоветоваться. Но на радиофаке мне понравилось. Моим однокурсником был Михаил Петелин. Мы стали друзьями на всю жизнь. С нами учились Лев Долин, Эмма Салина (сейчас Жуйкова), Владимир Гильденбург, Валерий Юлпатов.

В 1956 году, когда я закончил второй курс, объявили, что желающие студенты могут поехать летом поработать на Целину, которую тогда только что распахали и засеяли. Таких добровольцев с разных факультетов университета набралось 50 человек. На целине я работал помощником комбайнера Александра Стрелкова, студента физфака, который уже тогда был специалистом во многих областях техники, а сейчас является одним из ведущих учёных в области физики нейтронов. За выдающиеся достижения на уборке урожая Стрелкова хотели наградить орденом, но представление к награде отозвали из-за того, что он пытался без спроса увезти какой-то неисправный мотор. Дружеские отношения с целинниками продолжались много лет. В течение десятилетий мы приезжали из разных мест, чтобы снова встретиться и отметить День целинника 30 сентября.

Дипломную работу я делал под руководством Владислава Евгеньевича Нечаева. В ней я определял свойства плазменных волн. Работа была несложная, но всё-таки это был самостоятельный эксперимент.

По окончании университета я стал работать на заводе имени Фрунзе в лаборатории, где разрабатывались генераторы стандартных сигналов для настройки различной аппаратуры. Это занятие меня не очень увлекало.

В 1963 году Андрей Викторович Гапонов планировал расширение исследований мазеров на циклотронном резонансе (МЦР) (название это у нас стали использовать с 1965 года). В них должны были принять участие мои однокурсники Михаил Петелин и Валерий Юлпатов, только что окончившие аспирантуру. Гапонов предложил им привлечь к работе знакомых, окончивших радиофак. Но меня завод отпускать не хотел и ссылался на соглашение между директорами предприятий о запрете на переманивание сотрудников. Тогда мне предложили поступить в аспирантуру ГГУ, и я сразу занялся исследованиями в НИРФИ вместе с Михаилом Петелиным.

К началу нашей с ним работы исследования МЦР под руководством Андрея Викторовича Гапонова проводились уже четыре года. Взаимодействие электронов с высокочастотным (ВЧ) полем на циклотронной частоте по типу МЦР уже наблюдалось в экспериментах Игоря Ивановича Антакова с трохоидальным потоком электронов ещё до открытия механизма работы МЦР в 1959 году. К 1963 году в трохотроне на частоте излучения 37 ГГц была получена непрерывная выходная мощность около 1 кВт, что в то время считалось большим достижением. Однако было ясно, что дальнейшее значительное повышение мощности, особенно на более высоких частотах, в трохотронах невозможно. Гапонов считал, что в приборах с винтовыми пучками могут быть достигнуты более высокие мощности излучения. Этой работой он и предложил нам заняться.

Надо сказать, что после открытия МЦР-эффекта было экспериментально показано, что в приборе с винтовым пучком взаимодействие электронов с ВЧ полем на циклотронной частоте действительно происходит. Но эта работа не была продолжена, поскольку её результаты были слишком скромными по сравнению с полученными в трохотронах. Теперь Михаилу Петелину и мне надо было предложить устройство прибора с винтовым пучком, пригодным для получения излучения большой мощности.

При первой же встрече Андрей Викторович предложил мне подумать над тем, как прямолинейный пучок электронов преобразовать в поток электронов, вращающихся в магнитном поле. Мы с Михаилом решили, что это не очень привлекательно, поскольку не обещало ни большой мощности, ни хорошего качества электронного пучка. Вместо этого мы захотели использовать пушку магнетронного типа с коническим катодом. Надо сказать, что и сам магнетрон, и принятые тогда магнетронные пушки не производили электронов, движущихся по винтовым траекториям, поскольку работали в режиме полного пространственного заряда с нулевым электрическим полем на катоде. Мы же хотели работать при небольшой плотности пространственного заряда, когда на поверхности катода электрическое поле придаёт электронам вращательную скорость уже в момент их вылета.

Нам ещё надо было разобраться с рабочим объёмом, в котором электроны взаимодействуют с ВЧ полем. Гапонов и Петелин понимали, что это должен быть резонатор с почти поперечным направлением движения ВЧ волны для уменьшения вредного влияния разброса скоростей электронов, неизбежного в винтовых пучках. Модель резонатора нам сделали перед майскими праздниками 1964 года. Это был отрезок прямоугольного волновода с переходами, которые сужались на одном конце и расширялись на другом. Резонатор был предназначен для работы на низшей моде ТЕ11. Нам с Петелиным не терпелось измерить его добротность и понять, как её регулировать. Но институт был закрыт на три праздничных дня, и мы принесли модель в университет на кафедру СВЧ электродинамики. В течение дня мы разобрались со свойствами резонатора, а вечером, гордые успехом, встречались с друзьями на площади Минина.

В мае 1964 года мы предложили самую простую конструкцию генератора из подручных материалов. Магнитное поле создавалось соленоидом, который использовался в экспериментах 1959 года. Нашёлся маленький катод, резонатором являлся отрезок прямоугольного волновода, откачка производилась через латунную трубку, припаянную перпендикулярно к продолжению волновода. Этот прибор прозвали «молоток». Его изготовили в лаборатории Валерия Александровича Флягина в сентябре.

Пока было время отпусков, мне подвернулся случай поехать в геологическую экспедицию на Камчатку, точнее на остров Карагинский. Это большой остров, он показан на всех картах мира. Тогда на нём жили несколько человек, сейчас он считается необитаемым. Экспедиция обходила весь остров. Я сопровождал геолога, измеряя радиоактивность. Как-то мы прошли по небольшой речке от устья до истока, и он сказал, что речка не имеет названия, и я могу дать ей имя, только не женское и не более чем из четырёх букв. Я предложил назвать её «Мыза». Не знаю, сохранилось ли это название. Мне кажется, я был там, где не ступала нога человека. Я так подумал, когда, гуляя по горам недалеко от лагеря, увидел на скале никем не тронутую похожую на цветок фигуру, сложенную из прозрачных кристаллов. Я никому не сказал об этом, это была моя тайна.

На первые испытания «молотка» я опоздал. Их провела инженер Инесса Михайловна Орлова и измерила мощность СВЧ излучения в несколько ватт. Я продолжил эксперименты и немного улучшил эти результаты. Вскоре они были доложены Михаилом Петелиным на конференции радиофизиков в Москве. Эти первые скромные результаты отметил классик СВЧ радиофизики Лев Альбертович Вайнштейн, увидевший перспективы создания мощных источников СВЧ излучения. Его благожелательный отзыв подбодрил нас, но мы и сами понимали, что наша работа только началась.

Довольно быстро был изготовлен новый прибор с круглым резонатором уже на нормальном тогдашнем технологическом уровне. В новой лампе СВЧ излучение выводилось через небольшое отверстие в стенке резонатора. Вместе со мной стала работать Тамара Борисовна Панкратова, имевшая опыт экспериментальной работы с трохотронами. Эксперимент прошёл успешно. На длине волны около 1 см мощность излучения превышала 100 Вт при КПД около 5%. Однако было замечено, что большая часть генерируемой СВЧ мощности не выводилась из резонатора из-за неэффективной связи с выходным волноводом. Сопоставив мощность электронного пучка, при котором закипала вода на коллекторе при генерации и в отсутствие её, мы оценили КПД преобразования энергии электронного потока в СВЧ излучения не менее 20%.

В следующей лампе, изготовленной в 1966 году, СВЧ излучение выводилось через волновод, соединённый с резонатором плавным переходом. На первое включение Валерий Александрович Флягин пригласил Андрея Викторовича Гапонова. Однако получился конфуз – лампа не влезала в соленоид. Флягин расстроился и сказал, что завтра всё будет налажено. Но Гапонов, заявив, что по первой специальности он слесарь, взял напильник и обточил посадочное место. Насколько я помню, это было единственное прямое участие Андрея Викторовича в наших экспериментах. Эта лампа уже имела все основные черты генератора, вскоре названного гиротроном («молоток» тоже можно было назвать гиротроном, но в нём использовался прямоугольный волновод). В этой лампе была получена выходная мощность около 2 кВт, и стало ясно, что дальнейшее повышение мощности СВЧ излучения возможно при увеличении размеров резонатора и мощности электронного пучка.

Участие Гапонова в экспериментальных работах не ограничивалось вышеупомянутым эпизодом. В течение ряда лет он проводил совещания со всеми участниками работы – теоретиками и экспериментаторами, – на которых обсуждались полученные результаты и планировались дальнейшие исследования.

В том же 1966 году мы, занимавшиеся исследованиями МЦР с винтовыми электронными пучками, были на конференции в Саратове. Гапонов сделал доклад, которым заинтересовались многие участники конференции. Владимир Тимофеевич Овчаров, ведущий теоретик центра разработок и производства электронно-вакуумных приборов «Титан», сказал Гапонову, что следует дать своё название вновь появившемуся генератору типа МЦР. Гапонов предложил нам подумать. Мы с Петелиным придумали несколько вариантов, из которых больше других нам понравился «гиротрон». Это название я написал на листе бумаги. На следующее утро на общей встрече Гапонов предложил такое же название, на что Петелин сказал, что мы это ещё вчера придумали, а я показал письменное доказательство.

Вскоре мы начали проект «Омега» с намерением достигнуть выходной мощности 1 МВт. Вместе с Михаилом Офицеровым мы провели испытания новой лампы, но мощность СВЧ излучения достигла только 400 кВт из-за того, что при дальнейшем повышении тока пучка КПД прибора уменьшался.

В это время в лаборатории Флягина сделали криомагнит (сверхпроводящий магнит, кажется, второй в СССР). С ним можно было работать на более высоких частотах. Через год мы с Юрием Владимировичем Быковым в нашей группе тоже получили криомагнит. В нашем новом гиротроне с коаксиальным резонатором мы, наконец, достигли выходной мощности более 1 МВт в импульсах длительностью несколько микросекунд. В честь этого события Андрей Викторович Гапонов устроил микробанкет с распитием бутылки коньяка.

Эксперименты с коаксиальным гиротроном я продолжал некоторое время вместе с Александром Борисовичем Павельевым и Виктором Ивановичем Хижняком. Потом я вышел из этой работы, решив, что коаксиальный гиротрон подвержен слишком большим тепловым нагрузкам по сравнению с обычным гиротроном. Впоследствии Павельев и Хижняк продолжили исследования вместе с немецкими специалистами в Германии и достигли рекордной для слаборелятивистских гиротронов мощности излучения 2 МВт. Однако перейти к работе с достаточно продолжительными импульсами излучения не удалось и эксперименты были прекращены.

С Юрием Владимировичем Быковым я некоторое время занимался разработкой гиротронов для технологических применений. Потом он вместе с новыми сотрудниками использовал эти и другие разработанные ими гиротроны в экспериментах по воздействию СВЧ излучения на различные материалы.

Кандидатскую диссертацию я защитил по настоянию Михаила Петелина в 1977 году. Она была про эксперименты с гиротронами и электронные пушки. Сначала я довольно много занимался адиабатической электронной пушкой совместно с Петелиным и Панкратовой. Правда, мои расчёты пушки были оценочными, исходя из общих представлений о начальной фазе движения электронов после вылета с катода. Я также предложил метод измерения разброса электронов винтового пучка по скоростям. Численный метод расчёта электронной пушки гиротрона, который был впервые разработан Шулимом Ефимовичем Цимрингом, позволял оптимизировать форму электродов, но не давал достаточно точных значений разброса скоростей электронов, так как в адиабатической пушке существенную роль играет состояние поверхности катода.

Гиротроны, изготовленные в НИРФИ, стали использовать в экспериментах с плазмой в начале 1970-х годов. Вскоре опытно-промышленное производство гиротронов началось на предприятии «Салют». Гиротроны «Салюта» стали основным источником нагрева плазмы в токамаке Института атомной энергии (ИАЭ) имени Курчатова. Эти работы и исследования гиротронов стали известны за рубежом. В 1983 году работы по нагреву плазмы с использованием гиротронов были удостоены Государственной премии СССР. В коллектив участников работы под руководством Гапонова-Грехова был включен и я, скорее всего, за прошлые заслуги. Я готовил материалы по представлению на премию и по поручению Андрея Викторовича ездил в Новосибирск к директору Института ядерной физики Гершу Ицковичу Будкеру, который свёл меня с корреспондентом газеты «Известия». Статья в поддержку нашей работы была опубликована в «Известиях» за несколько дней до решения по присуждению Госпремий.

В 1992 году было образовано акционерное общество «Гиком», которое продолжило выпуск гиротронов для различных применений в России и за рубежом. Зарубежные заказы можно было получить только после представления предложений более выгодных для заказчика, чем предложения производителей гиротронов США, Японии и Европы. Я занимался составлением заявок на международные торги вместе с Еленой Ивановной Раковой. В течение нескольких десятилетий усилиями ИПФ РАН, предприятия «Салют» и фирмы «Гиком» длительность излучения гиротрона при мощности до 1 МВт постепенно увеличивалась, пока не достигла непрерывной работы.

В 2014 году я ушёл на пенсию, и мы с женой стали ездить в Черногорию весной и осенью. Там мы устроили себе дом, в котором бывало много российских и черногорских друзей. Это продолжалось до ковидного 2020 года.

В прежние времена я много лет проводил в разных походах пешком, на плоту и на байдарке. Был и в альплагерях на Кавказе и Памире. Не скажу, что я активно искал приключения. Но во время походов и выездов на природу случались испытания, иногда довольно опасные. Одно такое произошло в 1992 году в посёлке Черемас, где вслед за Дмитрием Андреевичем Селивановским приобрели деревенские дома Александр Александрович Андронов, Станислав Григорьевич Кузин, Юрий Яковлевич Бродский, Людмила Андреевна Голубева, я и другие мои институтские знакомые. Там я собирал для своего участка камни, оставленные древним ледником. Самые большие весом более 500 кг я оставлял в лесу, чтобы перевезти зимой. Мы арендовали лошадь с санями у соседей. Бродский ловко управлял этим транспортом. Мы привезли один камень и поехали за вторым. Я сидел в телеге, где лежали ломы и лопаты. Вдруг на неровностях дороги сани стало трясти, и я почувствовал, как что-то твердое скользит по моему животу. Я отпрянул назад и вывалился из саней. И увидел, что из телеги поднялся лом, который одним концом провалился в дыру саней и уперся в дорогу, а на другом остром конце был шарф, снятый ломом с моей шеи. Мы отвезли и второй камень, а утром я не смог встать с постели. На тех же санях меня отвезли до электрички, а на конечной станции меня приняла уже скорая помощь. В больнице врачи не смогли поставить определённый диагноз. Мне кажется, что это происшествие повлияло на мою жизнь, возможно, не только негативно.

Мне уже скоро исполнится 90 лет. До этого возраста я бы не дожил без помощи врачей, в том числе и врачей амбулатории ИПФ РАН: Евгении Александровны Спириной и Натальи Юрьевны Карачистовой.

Из того, что не удалось осуществить, я сожалею о двух проектах:
1. Отражательный гиротрон, теорию которого сделал Андрей Владимирович Савилов, мог быть источником излучения для спектроскопии. Его надо было сначала испытать на простых моделях, как на заре работы над гиротронами. Но это сделано не было.
2. Неадиабатическая пушка, расчёты которой были выполнены, в основном, Владимиром Николаевичем Мануиловым. По сравнению с адиабатической пушкой, в неадиабатической может быть меньший разброс скоростей электронов (поскольку состояние поверхности катода имеет меньшее значение) и больший ток (вплоть до полного пространственного заряда на катоде). Платой за это являются более высокие требования к точности расположения электродов. Гиротрон с неадиабатической пушкой может отличаться более высоким КПД и меньшими СВЧ потерями в резонаторе. Следовало бы сначала проверить расчёты новой пушки в сравнительно простом гиротроне. Но это давно отложено на неопределённый срок.