В 1963 году Гияс Якубович Умаров совершил стратегический поворот, определивший его главное наследие. Он перенёс фокус с фундаментальных ядерных исследований на гелиотехнику — прикладную науку о преобразовании солнечного излучения в полезную энергию. Это не было отступлением от научной строгости; это было её приложением к самому обильному источнику энергии на Земле, в одном из самых солнечных регионов мира.
Башенная солнечная электростанция (1954)
Уже в 1954 году Умаров предложил башенную солнечную электростанцию с полем гелиостатов — массивом зеркал, направляющих солнечный свет к центральному приёмнику на вершине башни. Эта концепция опередила современную индустрию концентрированной солнечной энергии (CSP) на десятилетия. Принцип проектирования, сформулированный Умаровым, стал основой для таких установок, как:
- Солнечная теплоэлектростанция в Газли, Узбекистан
- Солнечные башни PS10 и PS20 в Испании (введены в эксплуатацию в 2007–2009 гг.)
- Солнечная электрогенерирующая система Ivanpah в Калифорнии (2014)
Раннее предложение Умарова продемонстрировало, что фундаментальная инженерная логика башенных CSP была уже хорошо понята в советском контексте за десятилетия до того, как мировой энергетический кризис 1970-х годов сделал солнечную энергию приоритетом для Запада.
Основание журнала «Гелиотехника» / Applied Solar Energy
Умаров основал и был заместителем главного редактора журнала «Гелиотехника», который издавался на международном уровне издательством Allerton Press (впоследствии Springer) под названием Applied Solar Energy. Этот журнал стал главным советским изданием по солнечной энергии и продолжает выходить по сей день, являясь мостом между русскоязычным и англоязычным научными сообществами.
Основание «Гелиотехники» было не просто редакционным достижением — оно создало институциональный фундамент для более чем 300 исследователей в Узбекистане и утвердило солнечную энергию как признанную научную дисциплину в рамках Академии наук СССР.
Большая солнечная печь
Умаров был главным инициатором создания Большой солнечной печи под Ташкентом — исследовательской установки высокой концентрации, завершённой в 1987 году. Она использовалась для сложных испытаний материалов и термической обработки в экстремальных условиях, включая:
- Синтез и испытание новых огнеупорных материалов
- Исследование поведения материалов при температурах свыше 3000°C
- Исследования солнечных химических процессов
Установка стала кульминацией видения Умарова: научный инструмент мирового класса, доказавший, что солнечная энергия способна достигать температур и точности, необходимых для передового материаловедения и промышленных процессов.
Концентрирующие системы: теория и практика
В 1977 году Умаров в соавторстве с Р.А. Захидовым и А.А. Вайнером опубликовал монографию «Теория и расчёт гелиотехнических концентрирующих систем». Эта монография дала исчерпывающее математическое описание:
- Оптических характеристик параболических, параболоидных и плоских зеркальных концентраторов
- Моделирования распределения потока в фокальной точке
- Расчётов теплового КПД для различных геометрий приёмника
- Лёгких тонких светофокусирующих зеркал (исследованных далее в работе 1984 года)
Солнечные пруды и тепловые коллекторы
В статье 1971 года «Оптические характеристики солнечного пруда» Умаров исследовал физику солнечных прудов — водоёмов с солёной водой, удерживающих солнечное тепло в нижних слоях. Это исследование внесло вклад в понимание того, как естественные и искусственные водоёмы могут служить одновременно солнечными коллекторами и средой для теплового хранения, дополняя его работы по подземному хранению тепловой энергии.
Тонкоплёночные фотоэлементы
Статья 1977 года «Влияние легирования базы на электрические и фотоэлектрические свойства тонкоплёночного гетероперехода Cu2S-CdS» продемонстрировала вовлечённость Умарова в фотовольтаические технологии. Тонкоплёночный гетеропереход Cu2S-CdS был одной из первых архитектур тонкоплёночных солнечных элементов, и данное исследование изучало влияние профилей легирования на характеристики устройств — работа, предвосхитившая современную индустрию тонкоплёночных фотоэлементов.
Институциональное влияние
Помимо личного научного вклада, институциональные достижения Умарова были преобразующими:
- Более 300 исследователей подготовлены в рамках программы по гелиотехнике
- 54 докторские диссертации выполнены под его руководством в области ядерной физики и солнечной энергии
- 6 научно-популярных книг, представивших концепции солнечной энергии широкой публике
- Утверждение Ташкента как признанного международного центра исследований высококонцентрированной солнечной энергии