К. А. Круг и ГОЭЛРО
В студенческие годы Сергей Алексеевич много занимался спортом и входившим тогда в моду туризмом: ходил с друзьями в горы, совершал велосипедные походы, плавал на яхтах и байдарках, зимой проходил на лыжах по 40–50 км. Но это не мешало ему в главном — в научной работе.
Уже в дипломной работе он решал важнейшую для практики задачу устойчивости работы крупных электростанций в единой системе, где электростанции и потребители разбросаны на огромных пространствах в тысячи километров. При этом все источники электрической мощности обязаны работать в строго синхронном режиме, выдавая один и тот же переменный ток с частотой 50 Гц. Превышение мощности на одной из линий могло вывести из строя все остальные электростанции той же системы, вызвав труднопредставимую по масштабам аварию. Поэтому дипломный проект Сергей Лебедев делал целых два года, и его содержание далеко выходило за рамки обычной студенческой работы — на защиту в 1928 году собрались студенты и сотрудники нескольких факультетов МВТУ им. Баумана.
Карл Адольфович Круг, 1930-е годы
Руководителем дипломного проекта Сергея Алексеевича был академик Карл Адольфович Круг — создатель советской электротехнической школы. В 1921 году по инициативе К. А. Круга, написавшего письмо Ленину, на базе электротехнической лаборатории МВТУ был создан крупнейший исследовательский институт в области электротехники — Всесоюзный электротехнический институт (ВЭИ, ныне Государственный научный центр Российской Федерации ФГУП ВЭИ). После защиты диплома Сергей Алексеевич, в 26 лет ставший самым компетентным в стране специалистом по надежности крупных электротехнических систем, был оставлен на кафедре в МВТУ преподавателем и одновременно зачислен в ВЭИ младшим научным сотрудником.
В ВЭИ Лебедев оставался «мэнэсом» недолго — К. А. Круг поставил перед ним новые задачи. Уже к 1930 году Сергей Алексеевич становится руководителем вновь созданной лаборатории электрических систем ВЭИ. В плане ГОЭЛРО было предусмотрено создание единой энергетической системы — сначала европейской части страны, а затем и соединение ее с энергосистемой Сибири. В том, что в созданной к 1960-м годам Единой энергетической системе страны за все годы ее существования вплоть до нашего времени не было ни одной серьезной глобальной аварии, немалая часть заслуг принадлежит лаборатории ВЭИ, возглавлявшейся Лебедевым.
В 1933 году выходит монография «Устойчивость параллельной работы электрических систем», написанная С. А. Лебедевым в соавторстве с сотрудником его лаборатории А. С. Ждановым. Расширенная и переработанная в 1934 году, эта монография долгие годы использовалась проектировщиками и служила в качестве учебного пособия для студентов вузов.
Для изучения устойчивости работы электросистем в реальных условиях требовались эксперименты. Разумеется, экспериментировать на реальных объектах энергетики можно лишь до определенного предела (стоит напомнить, что Чернобыльская катастрофа была следствием одного такого эксперимента, причем планового, санкционированного руководством). Тем не менее, в начале тридцатых подобные эксперименты по моделированию условий разрушения энергосистемы проводились, в частности, на Волховской ГЭС. Чтобы избежать дорогостоящих натурных испытаний, Сергей Алексеевич перешел к моделированию процессов работы энергосистем — сначала просто на уменьшенных моделях систем, а затем на аналоговых вычислительных машинах, с помощью которых воспроизводилась математическая модель системы.
С. А. Лебедев, 1935 год
Таким образом, Лебедев стал одним из первых в стране конструкторов аналоговых вычислительных машин (АВМ) — средства проведения громоздких расчетов, широко использовавшегося на практике в самых различных областях вплоть до распространения цифровых ЭВМ в пятидесятые-шестидесятые годы. Характерно, что аналоговыми вычислительными машинами занимался в предвоенные годы и другой создатель первых ЦЭВМ — Исаак Семенович Брук, а с создания ПУЗО («приборов управления зенитным огнем» — фактически механической АВМ) начинал свою карьеру будущий создатель электронной промышленности СССР А. И. Шокин. Создание и эксплуатация АВМ в предвоенные и первые послевоенные годы была той же линией научно-технического фронтира, какой в пятидесятые-шестидесятые стало конструирование ЭЦВМ и их программирование.