Вехи научной деятельности М.В. Ковальчука

21 сентября 2021 года исполнилось 75 лет Михаилу Валентиновичу Ковальчуку – одному из ведущих ученых – физиков России, доктору физико-математических наук, профессору, члену-корреспонденту РАН. Он широко известен как ученый - экспериментатор в области рентгеновской физики и кристаллографии, основоположник использования рентгеновского и синхротронного излучений для исследования структуры поверхности, нанобиоматериалов и систем, много сделавший для сохранения и развития науки в России.

В 1970 г. М.В. Ковальчук окончил физический факультет Ленинградского университета, где специализировался в области рентгеновской физики. Эту тематику он продолжал развивать в Институте кристаллографии им. А.В. Шубникова АН СССР, где его трудовой путь начался в 1970 году с должности стажера-исследователя. С самого начала направление его исследований было связано с развитием рентгенодифракционных методов изучения структуры различных материалов, тонких кристаллических слоев на поверхности кристаллов.

В 1978 г. М.В. Ковальчук защитил кандидатскую диссертацию на тему "Метод трехкристального рентгеновского спектрометра и исследование структурного совершенства тонких кристаллических слоев". В последующие годы он занялся разработкой физических и методических основ принципиально нового метода изучения конденсированных сред – структурно-чувствительной спектроскопии с использованием стоячих рентгеновских волн. Этот метод впервые позволил совместить уникальные возможности рентгеновской спектроскопии и дифракции, в связи с чем был создан ряд экспериментальных лабораторий. Одна из них – лаборатория рентгеновской оптики и синхротронного излучения была создана по инициативе М.В. Ковальчука, который ее возглавил.

В 1988 г. М.В. Ковальчук защитил докторскую диссертацию на тему "Метод стоячих рентгеновских волн в исследовании структуры приповерхностных слоев полупроводников", внеся определяющий вклад в создание и практическое использование метода стоячих волн. Им был выполнен  цикл пионерских работ по изучению выхода фотоэлектронов в условиях двух- и многоволновой дифракции, развивающих новое направление, связанное с созданием фазочувствительных рентгеновских методов – основы рентгено-голографических исследований. Уникальная структурная чувствительность метода стоячих рентгеновских волн стала фундаментом для превращения рентгеновских методов в инструмент для изучения структуры поверхности, тонких кристаллических слоев и двумерных систем. Эти исследования М.В. Ковальчука были позже отмечены премией имени Е.С. Федорова РАН. В 2000 году М.В. Ковальчук был избран членом-корреспондентом Российской академии наук по Отделению физических наук.

Пятнадцать лет (с 1998 по 2013 год) М.В. Ковальчук возглавлял Институт кристаллографии РАН. В этот период Институт был переориентирован на решение принципиально новых научных задач, связанных с созданием и развитием наноматериалов, нанодиагностики, нанобиотехнологий и космического материаловедения. М.В. Ковальчуком были сформулированы новые научные приоритеты, создана современная научно-исследовательская инфраструктура, обеспечивающая уникальные исследовательские возможности, в том числе, для кристаллизации белков, формирования систем молекулярных пленок. В 2016 году, по инициативе М.В. Ковальчука, на базе Института кристаллографии, на тот момент уже ставшего подведомственной организацией министерства образования и науки РФ (путем объединения еще с четырьмя институтами) была создана новая междисциплинарная структура, получившая название "Федеральный научно-исследовательский центра кристаллографии и фотоники". Объединенный ученый совет нового Центра  возглавил М.В. Ковальчук.

С начала 1990-х годов, параллельно с исследованиями в области  полупроводниковых кристаллов и пленок, рентгеновской оптики, М.В. Ковальчук значительное внимание уделял синхротронному излучению. Используя свой опыт работы на  источниках синхротронного излучения в Европе, США и Японии, он приступил к разработке новых экспериментальных станций, сначала для Зеленоградского, а затем и Курчатовского синхротронов. В 1999 году, по инициативе академика Е.П. Велихова, М.В. Ковальчук был назначен директором-организатором Курчатовского центра синхротронного излучения.

За несколько лет М.В. Ковальчук и его коллеги реализовали масштабный научный проект по разработке, созданию и вводу в практическую эксплуатацию комплекса уникального научно-исследовательского оборудования – экспериментальных станций на пучках первого в России специализированного источника синхротронного излучения КИСИ-Курчатов.

Реализация синхротронного проекта - серьезный вклад М.В. Ковальчука в развитие экспериментальных и технологических возможностей России для проведения исследований в области фундаментальных наук, материаловедения, нано- и биотехнологий, молекулярной биологии и медицины, а также в развитие методов диагностики с атомарным разрешением. Эта работа была отмечена Премией Правительства РФ в области науки и технологии.

В 2005 году М.В. Ковальчук был назначен директором Российского научного центра "Курчатовский институт".

В этот период М.В. Ковальчуком была выдвинута и под его руководством реализована созданным им коллективом учёных и специалистов концепция формирования национальной сети уникальных экспериментальных установок класса мегасайенс как базы для восстановления и развития всего отечественного научно-технологического комплекса.

В рамках реализации этой концепции М.В. Ковальчуком и возглавляемым им коллективом был разработан и осуществлен ряд проектов мегасайенс национального и глобального масштабов. В их числе – глубокая модернизация и оснащение уникальным экспериментальным оборудованием единственного в России Курчатовского специализированного источника синхротронного излучения, создание и запуск крупнейшего в мире источника нейтронов – реакторного комплекса ПИК в г. Гатчине Ленинградской области.

Реализация этих проектов позволила не только восстановить и укрепить высокотехнологичный производственно-технологический потенциал страны, но и сформировать уникальную национальную междисциплинарную инфраструктуру исследований и разработок, консолидировавшую научно-технологическое сообщество и ставшую базой для развития в России важнейших научно-технологических направлений.

В том числе, речь идет о нанотехнологическом проекте, идеологом и организатором которого стал М.В. Ковальчук, в рамках реализации которого были созданы принципиально новые технологии и материалы, обеспечившие научно-технологический прорыв в целом ряде ключевых отраслей экономики, таких как энергетика, транспорт, медицина, инфокоммуникационные технологии и системы.

Для поддержки нанотехнологического проекта в развитие решения Правительства Российской Федерации в структуре РАН было создано первое междисциплинарное Отделение нано- и информационных технологий – ОНИТ РАН. В 2008 году при непосредственном участии и по инициативе М.В. Ковальчука была разработана и утверждена Программа развития наноиндустрии в Российской Федерации.

М.В. Ковальчуком в Курчатовском институте была сформирована научная программа, ориентированная, прежде всего, на проведение междисциплинарных научных исследований на таких крупных исследовательских установках, как ускорительные и лазерные комплексы, термоядерные реакторы, нейтронный и синхротронный источники.

Для осуществления этой программы Указом Президента РФ в 2010 году был запущен пилотный проект по созданию в России первого национального исследовательского центра.

Распоряжением Правительства от 31 декабря 2010 г. М.В. Ковальчук был назначен первым директором Национального исследовательского центра "Курчатовский институт", под эгидой которого сегодня объединена значительная часть научного потенциала страны в области ядерной физики, энергетики, материаловедения, информационных технологий, биологии и генетики. 

Таким образом была создана база для научно-технологического прорыва в исследовании процессов жизнедеятельности живой природы, сформировано ядро метрологического комплекса принципиально новой природоподобной технологической базы России. Сегодня эти направления реализуются в рамках Федеральной научно-технической программы развития синхротронных и нейтронных исследований и исследовательской инфраструктуры, а также Федеральной научно-технической программы развития генетических технологий на 2019-2027 годы.

Междисциплинарные исследования, начатые М.В. Ковальчуком в Институте кристаллографии и продолженные в Курчатовском институте, вышли на новый уровень с развитием им принципиально нового научного направления – конвергенции нано-, био-, инфо-, когнитивных и социогуманитарных (НБИКС) наук и технологий. М.В. Ковальчук впервые выдвинул концепцию формирования природоподобной техносферы как закономерного этапа развития человеческой цивилизации, сформулировал идеологию и основные принципы использования конвергенции НБИКС наук и технологий как инструмента создания природоподобной техносферы. Под руководством и при непосредственном участии М.В. Ковальчука в НИЦ "Курчатовский институт" был создан не имеющий мировых аналогов Курчатовский комплекс НБИКС-природоподобных технологий, где осуществляются масштабные исследования и разработки в области создания технологий, основанных на принципах функционирования живой природы

Благодаря активной позиции М.В. Ковальчука в последние годы существенно укрепились позиции России в таких глобальных международных научных проектах, как Большой адронный коллайдер (LHC, CERN), международный экспериментальный термоядерный реактор (ITER), Европейский ускорительный центр по исследованию тяжелых ионов и антипротонов (FAIR). М.В. Ковальчук - инициатор и идеолог участия Российской Федерации в качестве одного из основных партнеров в проекте создания европейского рентгеновского лазера на свободных электронах XFEL в г. Гамбурге.

Значимый вклад вносит М.В. Ковальчук и руководимый им коллектив в развитие исследований и разработок в области термоядерного синтеза и плазменных технологий.

Под его руководством в НИЦ "Курчатовский институт" осуществлены создание и физический пуск крупнейшей в стране термоядерной установки мирового уровня ТОКАМАК Т-15МД. Она станет базовым элементом инфраструктуры термоядерных исследований в России и обеспечит выполнение работ в поддержку проекта международного термоядерного экспериментального реактора ITER.

М.В. Ковальчук является руководителем приоритетного технологического направления по технологиям прямого преобразования энергии. Под его руководством разработаны новые энерготехнологии и системы энергообеспечения для морской техники, основанные на принципах прямого преобразования энергии.

В последнее десятилетие, в НИЦ "Курчатовский институт", благодаря инициативам М.В. Ковальчука, возрожден целый ряд важных направлений прикладных исследований и разработок в целях национальной безопасности. Указом Президента Российской Федерации на М.В. Ковальчука возложено общее руководство научно-исследовательскими проектами Военного инновационного технополиса "Эра" Минобороны России.

М.В. Ковальчуком предложена концепция, сформулированы идеология и основные принципы ускоренного безопасного развития ядерной медицины на базе ядерно-физических научных центров. В настоящее время эта концепция реализуется в рамках Федеральной научно-технической программы развития синхротронных и нейтронных исследований и исследовательской инфраструктуры на 2019–2027 годы.

М.В. Ковальчук стал инициатором развёртывания в НИЦ "Курчатовский институт" работ, основанных на использовании естественно-научных методов для изучения предметов культурного наследия. Эти исследования проводятся совместно с Институтом археологии РАН, Государственным историческим музеем, Государственным музеем изобразительных искусств им. А.С. Пушкина, и являются новым важным этапом в развитии исторического материаловедения.

М.В. Ковальчук внёс определяющий вклад в формирование кадровой базы междисциплинарных исследований и разработок. Под его руководством и при непосредственном участии создана инновационная система образования в области конвергентных наук и технологий, в том числе им был организован первый в мире факультет нано-, био-, информационных и когнитивных технологий в Московском физико-техническом институте. Эта деятельность была отмечена премией РФ в области образования.

Также НИЦ "Курчатовский институт" реализует масштабный проект междисциплинарного довузовского образования (Курчатовский проект), в котором участвует несколько десятков школ Москвы, Санкт-Петербурга, Пскова, республики Крым и Севастополя.

Большое значение имеют реализованные по инициативе и под руководством М.В. Ковальчука проекты возрождения культурно-просветительских площадок Дома Учёных им. А.П. Александрова в Москве и мемориальной дачи И.В. Курчатова в Крыму.

М.В. Ковальчук с 2001 года - член Президиума Совета при Президенте Российской Федерации по науке и образованию, в котором с 2001 по 2012 год он был учёным секретарём Совета. Также он является председателем Национального комитета кристаллографов России, с 2006 года – главным редактором журнала "Кристаллография" РАН, с 2019 года – главным редактором журнала "Российские нанотехнологии". В 2020 году М.В. Ковальчук стал главным редактором журнала "Вестник Военного инновационного технополиса "Эра", созданного по его инициативе.

М.В. Ковальчук уделяет большое внимание популяризации научных знаний, с 2007 года он является автором и ведущим научно-популярных телевизионных циклов "Истории из будущего" и "Картина мира с Михаилом Ковальчуком". В рамках этих циклов вышло более 300 передач, рассказывающих о наиболее актуальных темах и направлениях науки и технологий.

М.В. Ковальчук заведует кафедрами в МГУ и СПбГУ, является деканом физического факультета СПбГУ. Он избран почетным доктором нескольких университетов, имеет целый ряд различных государственных и ведомственных наград, является полным кавалером Ордена "За заслуги перед Отечеством".

Михаил Валентинович – необычайно творческий человек, обладающий колоссальной научной интуицией и незаурядными организаторскими способностями. Его широчайший кругозор, талант созидателя, новатора, развивающего новые научные направления, генерирующего идеи, безусловно, позволяют по праву назвать М.В. Ковальчука одним из выдающихся ученых российской науки начала XXI века.