Skip to Content

ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЙ СРЕЗ И ПРИКЛАДНОЙ МАСШТАБ

 

Российская академическая наука в докладах форума

В эти ноябрьские дни в Екатеринбурге был представлен практически весь спектр направлений российской академической науки от физики высоких энергий и математической теории управления до прогнозирования климата Земли и социальных стратегий, от выдающихся фундаментальных результатов до разнообразных прикладных разработок.

Научную сессию открыл академик Г.А. Месяц (Москва) докладом «Сильноточная электроника: проблемы и возможности». А перед его началом академик В.Н. Чарушин вручил Геннадию Андреевичу как организатору и первому председателю Уральского отделения РАН, своего рода первопроходцу памятную медаль имени первого члена-корреспондента Российской академии П.И. Рычкова, 300-летие которого отмечается в этом году. 

Академик Г.А. Месяц представил свой доклад как хронику создания новых научных направлений — сильноточной электроники и импульсной техники и, что не менее интересно, как историю становления ученого. Эти исследования стартовали в Томском  политехническом институте, где четверо молодых сотрудников во главе с Геннадием Андреевичем создали первый сильноточный импульсный ускоритель электронов, были продолжены в созданных Месяцем Институте сильноточной электроники Сибирского отделения РАН в Томске и Институте электрофизике УрО РАН в Екатеринбурге, а сейчас развиваются в возглавляемом им Физическом институте им. П.Н. Лебедева РАН, знаменитом ФИАНе. Мегаэлектроника имеет дело с токами в миллионы ампер и напряжениями в миллионы вольт и включает генерирование высоковольтных импульсов с большой амплитудой электрического тока, сильноточную эмиссионную электронику, наносекундную импульсную технику, изучение процессов, проходящих в газах и вакууме под воздействием сверхсильных полей. Благодаря предложенному Месяцем способу инициирования объемного разряда удалось создать новый класс газовых импульсных лазеров, новые типы ускорителей, мощные плазменные установки. На основе другого зарегистрированного открытия ученого — явления взрывной электронной эмиссии — созданы сильноточные вакуумные диоды, которые применяются в термоядерных исследованиях, для разработки новых типов квантовых генераторов и источников рентгеновских лучей, для накачки газовых лазеров.

Академик В.Е. Фортов (Москва) посвятил свое выступление экстремальным состояниям вещества на Земле и в космосе. Если предыдущий докладчик говорил о гигантских напряжениях и токах, то теперь речь шла о сверхвысокой концентрации энергии, которая возникает в результате действия сверхвысоких температур — до сотен миллионов градусов и сверхвысоких давлений — до миллиардов атмосфер. Теоретические и экспериментальные исследования в этой области необходимы для реализации управляемого термоядерного синтеза. Эту задачу человечеству все равно придется решать, поскольку запасы углеводородов рано или поздно иссякнут. Докладчик отметил выдающийся вклад в современную физику высоких плотностей энергии уральских ученых школы академика Е.И. Забабахина, в частности академиков Е.Н. Аврорина и Г.Н. Рыкованова (РФЯЦ-ВНИИТФ, г. Снежинск). Изучение экстремальных состояний вещества имеет огромное значение для космических исследований, ведь 98% барионного вещества, т.е. привычной нам материи, находится в сильно сжатом и разогретом состоянии. В основе многих процессов во Вселенной, например, вспышек сверхновых звезд, лежит термоядерная реакция. Исследования в области физики высоких плотностей энергии позволяют углубить фундаментальные представления о строении и эволюции Вселенной. 

Академик А.Л. Асеев (Новосибирск) представил технологию изготовления, интроскопии и применения квантовых полупроводниковых устройств. Докладчик обратил внимание на два квантовых эффекта, на использовании которых строится современная наноэлектроника: туннелирование электронов и изменение электронных состояний в квантовых ямах. Необходимые для этих целей квантово-размерные наноструктуры получают за счет технологий молекулярно-лучевой эпитаксии и электронной литографии. Как отметил А.Л. Асеев, оба метода дорогостоящи и требуют сложного набора инструментов, поэтому необходимы адекватные способы моделирования — интроскопии. По словам докладчика, использование суперкомпьютеров при расчетах в рамках базовых теорий позволяет вычислить для каждой точки пространства в любой интервал времени, как в объекте распространяются электронные волны. В докладе были приведены конкретные примеры расчетов. А.Л. Асеев представил последние достижения Института физики полупроводников СО РАН: структуры «кремний на изоляторе» с минимальной толщиной 3 нм, технологии изготовления полупроводниковых микро- и нанотрубок, киральных метаматериалов. Среди реализованных проектов на основе данных структур — создание инфракрасной техники, нанофотоники, биосенсоров и квантовых криптографических систем. 

Доклад академика В.Я. Панченко (Москва)был посвящен лазерно-информационным технологиям в биомедицине. Как отметил Владислав Яковлевич, человечество всегда мечтало научиться реконструировать фрагменты тела, потерянные в результате травмы или хирургической операции. В возглавляемом В.Я. Панченко Институте проблем лазерных и информационных технологий РАН уже существует ряд разработок в этом направлении. В частности, создана лазерно-информационная технология биомоделирования, позволяющая на основе данных томографии и рентгенодиагностики изготовить вещественные копии фрагментов скелета или отдельных органов, которые могут использоваться при подготовке к операции. Закономерным этапом дальнейшего развития этих технологий должно стать создание биосовместимых или даже биоабсорбируемых имплантатов. В Институте проблем лазерных и информационных технологий РАН разработана технология синтеза трехмерных пористых матричных структур из капсул полилактидного порошка и наночастиц углерода и золота. Полученные матрицы могут применяться как самостоятельные имплантаты, а также в тканевой инженерии. Помимо прототипирования и создания биосовместимых имплантатов лазерное излучение может использоваться для диагностики биотканей, при реваскуляризации миокарда в кардиохирургии, в адаптивных оптических системах в офтальмологии.

Генеральный директор Российского НИИ трубной промышленности, доктор технических наук И.Ю. Пышминцев представил доклад, подготовленный им совместно с председателем совета директоров Трубной металлургической компании и группы «Синара» доктором экономических наук Д.А. Пумпянским. Речь шла о научных основах и результатах модернизации технологии производства стальных труб на примере деятельности Трубной металлургической компании. Докладчик отметил, что она находится в фазе активной модернизации технологий, связанной с ростом спроса, прежде всего со стороны нефтегазового сектора. За последние десятилетия в этой сфере наметились тенденции к удалению новых месторождений от мест потребления, к извлечению нефтегазовых запасов в условиях труднодоступности, что приводит к изменению технологий добычи и доставки углеводородов. В этих процессах повышается роль высокопрочных материалов. По словам И.Ю. Пышминцева, исследования высокопрочных труб ведутся сейчас всеми нефтегазовыми и металлургическими компаниями мира, особенно актуально изучение их характеристик в эксплуатационных условиях. Успешный ввод в строй в октябре нынешнего года газопровода Бованенково — Ухта с использованием труб большого диаметра класса К65 (X80) свидетельствует об определенных подвижках в решении данной проблемы.

Генеральный директор — генеральный конструктор ОАО «ГРЦ Макеева» (Миасс) член-корреспондент В.Г. Дегтярь (на фото вверху) доложил об основных результатах и перспективах сотрудничества Уральского отделения РАН и ракетного центра. За 65 лет в ГРЦ создано несколько поколений ракетных комплексов для военно-морского флота и ракетных войск стратегического назначения, под руководством академика В.П. Макеева сложилась школа морского ракетостроения как самостоятельная область отечественной науки и техники. Впервые были решены вопросы, связанные с подводным стартом, размещением ракет в шахтах подводной лодки и другие. Владимир Григорьевич рассказал о комплексах, созданных в последнее десятилетие, и о ракетах «Станция», «Синева», «Лайнер». Кроме боевых ракет предприятие занимается и ракетами космического назначения. Многое сделано для создания унифицированных ступеней, чтобы стали возможными полеты не только в околоземном пространстве, но и на Луну и Марс. Это совместные работы ГРЦ и институтов машиноведения и органического синтеза УрО РАН. 

С академическими институтами ракетный центр начал сотрудничать уже во времена В.П. Макеева. С начала 1960-х годов ведутся работы по созданию управляемых в атмосфере гиперзвуковых летательных аппаратов различного назначения. Большую роль здесь играют задачи, которые решает Институт математики и механики УрО РАН. В разработке композиционных материалов с заданными свойствами ракетный центр взаимодействует с институтами химии твердого тела, органического синтеза и физики металлов УрО РАН.  Совместные работы ведутся с Институтом механики (Ижевск), Институтом механики сплошных сред (Пермь), Институтом электрофизики УрО РАН (Екатеринбург). Сотрудничество с Институтом горного дела и Институтом геологии и геохимии УрО РАН (Екатеринбург) позволило разработать технически эффективную, экологически безопасную и экономически целесообразную технологию утилизации твердотопливных ракет. В.Г. Дегтярь высказал некоторые предложения по реорганизации Челябинского научного центра и созданию в Миассе на базе «ГРЦ Макеева» отдела фундаментальных проблем аэрокосмических технологий. 

Генеральный конструктор ОАО «Авиадвигатель» А.А. Иноземцев (Пермь) рассказал о создании газотурбинного двигателя ПД–14 для магистрального самолета МС–21 — важнейшей задаче авиационного двигателестроения. По его словам, это самый грандиозный проект, который сегодня реализует авиационное двигателестроение нашей страны. Речь идет о целом семействе газотурбинных двигателей. Докладчик перечислил основные проблемы, которые предстоит решить в ближайшее время, и пригласил к сотрудничеству ученых и специалистов. По словам докладчика, самолеты с такими двигателями будут производиться в ближайшие 20–30 лет и захватят половину мирового рынка. Продукция буквально напичкана новыми технологиями, это большой риск, но другого пути в условиях сегодняшней жесткой конкуренции нет, поэтому производителям нужны последние разработки ученых. С Сибирским и Уральским отделениями РАН у «Авиадвигателя» развивается плодотворное сотрудничество. С институтами механики сплошных сред (Пермь), органического синтеза (Екатеринбург), механики (Ижевск) УрО РАН сегодня заключено четыре контракта.

О плотном сотрудничестве с институтами РАН и Уральского отделения в том числе говорил заместитель генерального директора Всероссийского НИИ авиационных материалов (ВИАМ), кандидат технических наук В.В. Антипов (Москва) в докладе «От фундаментальных исследований до серийного производства материалов авиационного назначения на предприятиях спецметаллургии Урала». Он рассказал о проблемах обеспечения эксплуатации и безопасности полетов, о применении современных композиционных материалов, подготовке кадров, современных методах управления инвестициями в производство.

Выступление академика С.Ю. Глазьева (Москва, см. фото вверху) было посвящено стратегии новой индустриализации России в условиях смены технологических укладов. По словам Сергея Юрьевича, неравномерность глобального технико-экономического развития может быть условно представлена в виде череды длинных волн экономической конъюнктуры. В основе каждой из них лежит соответствующий комплекс технологий или технологический уклад, жизненный цикл которого составляет около 100 лет и разделен на четыре фазы: эмбриональную, роста, зрелости и упадка. Оценивая современную ситуацию, докладчик отметил, что сейчас мы находимся в состоянии перехода к фазе рождения нового технологического уклада. Переживаемый нами момент сопряжен с вхождением экономики в зону турбулентности, что выражается во всплеске цен на энергоносители, снижении рентабельности отраслей обрабатывающей промышленности и надувании финансовых «пузырей». За этот период, длящийся в среднем полтора десятилетия, формируется новая траектория технико-экономического развития, и те страны, которые раньше других нащупают ее, получат преимущество в будущем. Как отметил С.Ю. Глазьев, современное прогнозирование позволяет довольно точно определить ядро нового технологического уклада — комплекс нано-, био-, информационно-коммуникационных технологий. Успешная реализация стратегии опережающего развития и новой индустриализации связывается докладчиком с эффективностью использования тех экономических механизмов, которые уже имеются у государства в руках.

Академик В.Л. Макаров (Москва) представил доклад о новом инструменте в общественных науках под названием «искусственное общество». Его появление докладчик связывает с бурным развитием в последние десятилетия информационного сектора экономики, основным продуктом производства которого являются цифровые изделия. Использование суперкомпьютеров, грид-вычислений и облачных технологий позволяет в настоящее время моделировать в виртуальной среде различные изделия и процессы. Отдельные синтетические миры образуют многопользовательские ролевые онлайн-игры (MMORPG), объединяя десятки миллионов участников через Интернет. Как отметил В.Л. Макаров, создаваемая в таких играх реальность постоянно изменяется, развивается и совершенствуется. Конкурентом, растущим быстрее MMORPG, являются социальные сети, которые также формируют свои особые виртуальные миры. По словам докладчика, все это свидетельствует о возможности создания инструмента «искусственное общество», который может быть использован в научных исследованиях. Речь идет о компьютерном моделировании общественных явлений и процессов с целью составить вариантные прогнозы их протекания. Первые модели «искусственных обществ» появились сравнительно недавно, и сейчас основной задачей ученых является создание усовершенствованных моделей, более приближенных к реальности. Академик В.Л. Макаров отметил, что в Центральном экономико-математическом институте РАН уже разработана модель России для исследования возможных изменений в социальной стратификации нашего общества.

С докладом о прошлом, настоящем и будущем климата Земли выступил академик В.М. Котляков (Москва). Он отметил, что наблюдаемое в последние 150 лет потепление в настоящий момент убыстряется и приобретает чуть большие масштабы, чем раньше. Но если сопоставить нынешнее время с весьма отдаленным прошлым, взяв несколько временных промежутков — в 12 тыс. лет, 65 млн и 500 млн лет, то картина окажется совершенно иной: нынешняя температура в сравнении с более ранними периодами является не такой высокой, а порой может быть охарактеризована и вовсе как достаточно низкая. Тем не менее наблюдаемые в последние десятилетия изменения в природе все же говорят о наличии угрозы глобального потепления, которое главным образом связывается с циркуляцией атмосферы. Особенности этой циркуляции объясняются вариациями солнечной активности, а также автоколебаниями в системе «атмосфера — лед — океан» и влиянием аэрозолей и парниковых газов антропогенного происхождения. Однако роль естественных причин по-прежнему остается решающей. Согласно же прогнозу глобальных изменений, основанном на сопоставлении текущего голоцена с так называемой 11-й морской изотопной стадией, нас может ждать и похолодание, впрочем, не относящееся к непосредственному будущему. Как подчеркнул докладчик, мы не можем предвидеть, что будет с нашим климатом в конце текущего столетия: возможно как потепление, так и похолодание. Оба варианта представляют большую сложность для человечества, которому придется адаптироваться к любому изменению климата, а это будет сопряжено с огромными потерями. 

Академик О.А. Богатиков (Москва) представил доклад по проблеме отработки и утилизации техногенных месторождений. Общеизвестно, что во всем мире сокращаются разведанные запасы и ресурсы различных типов руд. Смягчить эту проблему можно за счет повышения роли вторичных ресурсов — промышленных отходов, возникших при переработке руд горно-обогатительными и горно-металлургическими комбинатами и содержащих в нынешнем виде высокие концентрации ряда рудных элементов. По словам О.А. Богатикова, утилизация вторичных отходов имеет два аспекта. Во-первых, их использование в ряде случаев рентабельно. Во-вторых, утилизация отходов решает экологические и социальные проблемы регионов рудодобычи. Так, запасы вольфрама и молибдена в хвостохранилище Тырныаузского ГОКа оценены в 200 и 60 тысяч тонн соответственно с извлекаемостью 82–85%. Частичное решение проблемы дефицита редкоземельных элементов связывается с началом отработки отвалов в Мурманской области. Что касается урановых отходов, то в настоящее время разработана технология их захоронения в кристаллических матрицах из муратаита со снижением радиотоксичности до уровня природных урановых руд. Для извлечения попутного золота при утилизации материала хвостохранилищ Институтом геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН предложена адаптация термо-гидрометаллургической технологии, ранее использовавшаяся для переработки упорных золотых, колчеданных и полиметаллических руд.

Продолжение следует

Обзор подготовили Е. ПОНИЗОВКИНА, П. КИЕВ, Т.ПЛОТНИКОВА, Е. ИЗВАРИНА

Фото С. НОВИКОВА, Т. ПЛОТНИКОВОЙ

 

Год: 
2012
Месяц: 
декабрь
Номер выпуска: 
27-28
Абсолютный номер: 
1069
Изменено 12.12.2012 - 10:25


2012 © Российская академия наук Уральское отделение
620990, г. Екатеринбург, ул. Первомайская, 91
makarov@prm.uran.ru +7(343) 374-07-47