В президиуме УрО РАН

17 сентября состоялось очередное заседание президиума УрО РАН. Научный доклад «Моделирование эпидемий вирусных инфекций» от имени большого научного коллектива, возглавляемого академиком Г.Н. Рыковановым (РФЯЦ-ВНИИТФ им. акад. Е.И. Забабахина, Снежинск), представил член-корреспондент РАН С.Н. Лебедев (фото на с. 2). Сергей Наркисович начал с утверждения о том, что ядерные системы похожи на вирусные инфекции: при надкритичном состоянии они развиваются, при подкритичном затихают. У физиков есть опыт построения развитых и точных математических моделей этих процессов. Человеческая популяция ведет себя более непредсказуемо, поэтому точности описания ядерных систем достичь пока невозможно, однако уже сейчас доступно качественное описание ситуаций. Первоначально авторами была построена модель из пяти параметров, описываемых дифференциальными уравнениями. Однако при первом моделировании оказалось, что требуется вводить еще один показатель — долю бессимптомных больных. Это неочевидный параметр, исключительно сильно варьирующийся по разным данным (от 1% до 93%). Далее в систему было введено управление. Моделирование подтвердило тезис, что на первом этапе основную роль в росте числа заболевших играет транспорт. Ограниченные карантинные меры сдвигают пик заболеваемости, но почти не влияют на число заболевших (а при слишком ранней отмене дают эффект «второй волны»). Однако дифференциальная модель дает экспоненциальный рост заболеваемости, а реальная статистика показывает, что он линейный. Поэтому, отметил докладчик, исследователи перешли к агентной модели, основанной на методе Монте-Карло: выделяется 6 групп населения и 5 зон контактов, каждый агент может одновременно принадлежать лишь к одной группе и находиться в одной зоне. Статистическая агентная модель, несмотря на некоторое упрощение поведения людей, позволяет расчетно анализировать такие факторы, как введение карантина в отношении отдельных социальных групп или в отдельных сферах деятельности (работа, транспорт, магазины) и др. Докладчик подробно проанализировал статистику по Уханю, Нью-Йорку (для него использовалась статистика Гугла по транспортной активности — она хорошо согласуется с данными о числе работающих в период карантина) и Москве в сравнении с расчетной моделью. Данные для Москвы удалось получить только косвенные — использовалась предоставленная Сбербанком динамика транзакций на карту «Тройка», которая коррелирует с транспортными передвижениями. Последняя модель позволила предположить, что летнему снижению роста заболеваемости способствовал сезонный отток на дачи. До конца июля расчет, сделанный еще в мае, показывал очень хорошие совпадения, дальше начались существенные расхождения. Сергей Наркисович пояснил, что предсказательные свойства любой модели зависят от качества данных, а их получить очень трудно. Сейчас модель, построенную по статистике мегаполисов, необходимо масштабировать на страну. По-видимому, нужно отдельно выделять трудовых мигрантов и описывать социальную реакцию разных слоев на ситуацию.

Очередное заседание президиума УрО РАН, прошедшее в Екатеринбурге 20 февраля, открыл научный доклад врио директора Института горного дела доктора технических наук И.В. Соколова «Создание комплексной инновационной геотехнологии подземной добычи и переработки высокоценного кварца». Выполненная по заказу и в тесном сотрудничестве с ОАО «Кыштымский горно-обогатительный комбинат», эта работа представляет собой полный пересмотр технологических процессов, начиная от системы разработки, оптимизации технологии буровзывных работ, новых методов сепарации и т.д. В результате удалось существенно снизить эксплуатационные потери балансовых запасов в неизвлекаемых целиках и на почве камеры, уменьшить долю некондиционного кварца, повысить сквозной выход высокочистых кварцевых концентратов в ходе обогащения. За счет этого удалось увеличить сырьевую базу в 1,4–1,5 раз — а ведь сегодня Кыштымское месторождение является единственным в стране стабильным источником сырья для развития инновационных отраслей отечественной промышленности (электронной, оптической, наноиндустрии, солнечной энергетики). Выступивший с комментариями (а фактически содокладом) генеральный директор ОАО «КГОК» В.Г. Кузьмин пояснил ситуацию на отечественном и международном рынках высокочистых концентратов. Подводя итоги обсуждения, председатель УрО РАН академик В.Н. Чарушин заметил, что, хотя разработка носит преимущественно инженерную направленность, решение многих проблем такого рода требует кооперации с академической наукой.

17 октября в Екатеринбурге состоялось очередное заседание президиума УрО РАН. Научный доклад «Состояние и перспективы производства и использования ванадия в России. Научные и производственные задачи» представил академик Л.А. Смирнов (ИМет УрО РАН, на фото). Остановившись на значении этого металла для современной промышленности (в черной металлургии ванадий применяется для легирования сталей, в цветной — в титановых сплавах аэрокосмического назначения, в химической промышленности — для изготовления источников тока и катализаторов) и истории его открытия, Леонид Андреевич охарактеризовал мировые и российские запасах сырья, а также проблемы его переработки. Россия обладает достаточными запасами руд и производит около 10% мирового ванадия в пересчете на чистый металл, в перспективе реально увеличить этот показатель вдвое. Однако хотя страна экспортирует немалый объем ванадиевых шлаков и технической пятиокиси ванадия (V₂O₅), в то же время высокочистые сорта и качественные ванадиевые сплавы приходится импортировать. К сожалению, значительный процент ванадийсодержащего сырья (окатыши) и чугуна используется без извлечения этого ценного металла. Необходимо повышать комплексность переработки путем оптимизации технологических процессов — ведь из уральской руды можно получать не только сталь, но и титан и ванадий. Увы, технологической модернизации препятствует монопольное положение производителей и олигархическое управление промышленностью: заводы не могут самостоятельно, без ведома хозяев, вести или оплачивать технологические исследования, а российские ученые даже не входят в состав Международного научно-технического комитета по ванадию (Vanitec), поскольку никак не находятся деньги на оплату ежегодного взноса. В завершение доклада академик Л.А. Смирнов предложил, учитывая стратегический характер ванадия, разработать специальную программу по расширению его применения в различных сферах производства.

Последнее перед периодом отпусков заседание президиума УрО РАН 20 июня открыл доклад доктора технических наук, заместителя директора по науке Технического университета Уральской горно-металлургической компании (г. Верхняя Пышма Свердловской области) П.А. Козлова «Физико-химические основы и технические решения извлечения гаммы цветных и редких металлов из отходов промышленного производства». К сожалению, отметил докладчик, сегодня Россия является мировым лидером по производству неутилизируемых промышленных отходов на душу населения. В них содержатся ценные элементы, которых сегодня остро не хватает той же промышленности: цинк, медь, свинец, индий, кадмий и др. Однако отходы сильно отличаются от рудного сырья и не могут быть переработаны по уже существующим технологиям. С привлечением ученых РАН и УрФУ в Уральской горно-металлургической компании (УГМК) был разработан многостадийный процесс извлечения целого ряда элементов в ходе модифицированного вельц-процесса. Пущена промышленная установка на Челябинском цинковом заводе, впервые позволившая УГМК перерабатывать всю образующуюся в ходе текущего сталелитейного и медного производства пыль и перейти к переработке захороненных ранее отходов этого типа. Тем самым компания существенно расширила свою ресурсную базу, решила проблему с захоронением этого вида отходов, уменьшила выбросы углекислого газа. Оставшийся клинкер (твердый остаток) пригоден для получения низкомарочного цемента (марок 200–250), для чего ведется переоборудование бывшего завода огнеупоров. Фактически десятки тысяч тонн ежегодных отходов уходят в дело полностью, без остатка. Работы сопровождались многочисленными публикациями, защищены патентами; к ним проявляют деятельный интерес такие страны, как Бразилия, Турция, Болгария. Докладчик ответил на многочисленные вопросы. В своих выступлениях члены президиума отмечали, что достигнутый результат впечатляет, однако является локальным. Несмотря на то, что на Урале накоплены огромные запасы промышленных отходов (кстати, не только металлургического, но и горнодобывающего производства), не существует единой стратегии исследований и технологических разработок, которые позволили бы планомерно подступиться к этой проблеме. Сотрудничество с учеными необходимо строить на долгосрочной основе, а глобальной задачей должна стать такая модернизация производства, которая в принципе исключала бы появление такого объема отходов.

Апрельское заседание президиума УрО РАН открылось научным докладом доктора технических наук И.А. Тараторкина (Отдел механики транспортных машин ИМаш УрО РАН, г. Курган) «Методы регулирования движения транспортных машин, стабилизации динамических и вибрационных процессов в сложных механических системах». Курганские машиностроители хорошо известны своими уникальными разработками, а действующий там ОМТМ Института машиноведения УрО РАН обеспечивает научную составляющую, без которой сегодня невозможна разработка современных образцов и модульных платформ. Их результаты успешно используются не только на Урале: курганцы сотрудничают с такими известными производителями, как КАМАЗ и МАЗ, а также приняли активное участие в разработке единой модульной платформы (проект «Кортеж»). Доклад затрагивал вопросы моделирования и оптимизации динамических явлений, распределения нагрузок и параметрических колебаний (включая резонансные) в трансмиссии и движителе. Моделирование показало, что при объединении в одном изделии создаваемых разными конструкторскими центрами двигателя, трансмиссии и элементов движителя (в частности, гусеничных траков) может наблюдаться эффект «конфликта задач», резко снижающий эффективность мехатронной системы и даже провоцирующий внезапное разрушение отдельных узлов. В частности, именно параметрические резонансы ответственны за разрушение металлокерамических дисков фрикционных элементов. Особое внимание уделяют курганские машиноведы повышению скорости гусеничных машин. Несмотря на то что мощность двигателей непрерывно растет и показатель «число лошадиных сил на тонну массы» за последние полвека увеличился почти вдвое, быстроходными по-прежнему считаются машины, способные развивать более 30 км/час. Принципиально худшая по сравнению с колесными машинами управляемость падает с увеличением скорости, что осложняет задачу создания беспилотных (или хотя бы телеуправляемых) гусеничных машин. Игорь Александрович особо отметил: не поменяв принципиально используемую сегодня теорию движения, невозможно создать робота, управляемо движущегося на скоростях выше пешеходной. И в создании этой теории остается поле для широкой кооперации как с учеными академических институтов, так и с производственниками, что было подтверждено заинтересованным обсуждением доклада.

Заседание президиума УрО РАН 21 февраля открылось научным докладом «Фаунистические и экосистемные изменения на севере Западной Сибири в связи с климатическими и антропогенными преобразованиями» директора Института экологии растений и животных доктора биологических наук М.Г. Головатина (на фото). Прежде всего докладчик обозначил уникальные особенности полуострова Ямал. С одной стороны, здесь налицо мощное антропогенное воздействие на природу (колоссальный перевыпас домашнего северного оленя и разработка месторождений углеводородного сырья), с другой — первые масштабные исследования, начатые еще в 1930-е годы, позволяют отследить происходящие изменения. Дендрохронологическая шкала показывает, что нынешнее потепление климата для Ямала не только не уникально, но и далеко не достигает масштабов климатического максимума XI–XIV веков, когда граница леса располагалась почти на 100 км севернее. Участки, на которых ведется газо- и нефтедобыча, занимают считанные проценты территории и не оказывают существенного влияния на экологию, а вот неудержимый рост оленеводства (втрое за постсоветское время), приведший к рекордному по плотности поголовью, затронул почти 2/3 территории полуострова — кроме болот и кустарниковых массивов. Более всего пострадали лишайниковые тундры, потерявшие почти половину биомассы. В результате началось опустынивание полуострова, а поскольку значительная его часть представлена песчаными почвами, то сегодня до 5,5 % территории — настоящая песчаная пустыня. Это привело к существенному изменению биоценоза: резко сократилась популяция леммингов, соответственно исчез такой специализированный хищник, как белая сова, а «неспециализированные» хищники активно приспосабливаются к изменениям в рационе. Песец, существенно зависевший от грызунов, практически стал падальщиком, появился ворон, проникла с юга лиса. Сокращение ресурсов ягеля сказалось, разумеется, и на оленях: предубойный вес упал с 60 до 40 кг. Положение, по мнению Михаила Григорьевича, можно охарактеризовать как критическое на грани катастрофы. К сожалению, эффективных механизмов воздействия на ситуацию местная власть предложить не может. В обсуждении доклада была еще раз затронута роль стационара ИЭРиЖ в Лабытнангах и отмечена необходимость разработки междисциплинарной программы для развития сотрудничества с учеными Сибирского отделения и зарубежных государств.

Очередное заседание президиума УрО РАН 18 октября открыл научный доклад доктора биологических наук С.В. Дегтевой (Институт биологии Коми НЦ УрО РАН) «Анализ пробелов и перспективы развития сети особо охраняемых природных территорий Республики Коми» (на фото). По словам Светланы Владимировны, сегодня сеть ООПТ в Коми — одна из наиболее развернутых в стране. Хотя плотность населения невелика, в республике идут промышленная добыча полезных ископаемых и заготовка древесины, что наносит серьезный ущерб легкоразрушаемым северным ландшафтам и биоценозам. С 1930 года, когда был создан Печеро-Илычский заповедник, благодаря ученым и защитникам природы возникла целая сеть охраняемых территорий, насчитывающая сегодня 237 объектов разного статуса, площадь которых составляет около 13 % территории республики, что выводит ее в регионы-лидеры по этому показателю наряду с Якутией, Алтаем и Архангельской областью. С 2002 года началась реструктуризация сети ООПТ, практически завершенная к нынешнему времени. Ее задачей были не только дообследование и уточнение границ территорий, но и устранение пробелов в охвате типов ландшафта и биоценозов, исходя из концепции «экологического каркаса» территории. На основании большой работы, проведенной совместно учеными институтов биологии и геологии Коми НЦ УрО РАН, было предложено вывести из системы ООПТ республики 34 объекта, которые либо утратили свою ценность в результате антропогенных нарушений, либо исходно не обладали ценностью для охраны. Большую часть из них составляют болотные массивы, которым в настоящий момент хозяйственная деятельность не угрожает (разработки торфа свернуты, мелиорация прекращена). Взамен до 2025 года предложено создать 30 новых охраняемых природных территорий, в числе которых один национальный парк, 6 памятников природы и 23 заказника. Общая площадь охраняемых территорий должна увеличиться почти на миллион гектаров и составить 15,4 % территории республики. Особое место среди этих мероприятий занимает расширение границ объекта Всемирного наследия ЮНЕСКО «Девственные леса Коми» — самого большого массива нетронутых лесов Европы, включающего в себя национальный парк «Югыд ва» и Печеро-Илычский государственный природный заповедник. Напомним, что количество объектов Всемирного наследия, признанных на международном уровне, невелико. Сейчас в России их всего 28, в это число входит, например, исторический центр г. Санкт-Петербурга, озеро Байкал, цитадель Дербента, архитектурный ансамбль Кижского погоста и т.д. При обсуждении доклада члены президиума подняли актуальный вопрос о возможности компромисса между охраной и эксплуатацией, в частности, задачей развития внутреннего туризма. Подробный комментарий был дан в выступлении академика В.Н. Большакова, много лет возглавлявшего Российский комитет по программе ЮНЕСКО «Человек и биосфера» (МАБ).