Притяжение космоса

Весенняя сессия Общего собрания УрО РАН, прошедшая 15 апреля, вскоре после Дня космонавтики, была посвящена исследованиям и разработкам уральских ученых, связанным с космосом. Как отметил во вступительном слове председатель УрО академик В.Н. Чарушин, Уральское отделение активно сотрудничает с Федеральным космическим агентством, важнейшие наши партнеры — Государственный ракетный центр им. В.П. Макеева, НПО Автоматики им. Н.А. Семихатова, ФГУП ЦЭНКИ (Центр эксплуатации объектов наземной космической инфраструктуры), ФГУП НИИ машиностроения. На космос «работают» академические институты математического, физического, химического, геологического профиля и даже Институт экологии растений и животных, где изучают экологические последствии падения отделяющихся частей ракет-носителей на территории Свердловской области. Неслучайно на собрании директору ИЭРиЖ академику В.Н. Большакову была вручена почетная медаль Федерации космонавтики РФ.
 

В традиционном отчетном докладе академик В.Н. Чарушин напомнил о важнейших событиях минувшего года, представил наиболее яркие научные результаты уральских ученых, обозначил перспективы уральской академической науки. Об этих событиях — принятии Стратегии развития УрО до 2025 г., крупных конференциях, праздновании 100-летия академика С.В. Вонсовского, открытии суперкомпьютерного центра «Уран» и многом другом — наша газета подробно информировала читателя.
 

Говоря об эффективности научных исследований, председатель Отделения привел данные о публикациях ученых УрО в 2008–2010 гг. — монографиях и статьях в российских реферируемых и зарубежных изданиях. Так, в 2010 г. уральские ученые опубликовали за рубежом 545 статей, это 18% от числа всех публикаций. Для сравнения: в МГУ — 50%. И все же, хотя по числу публикаций в иностранных изданиях академический Урал отстает от сибиряков и МГУ, итоговая цифра неплохая — более 1 статьи на одного сотрудника.
 

Представляя основные фундаментальные и прикладные результаты УрО за прошедший год, Валерий Николаевич обращал внимание собравшихся также на книги и статьи, в которых они отражены. Особо он отметил публикации в ведущих мировых издательствах, в частности вышедшую в «Шпрингере» в 2010 г. монографию Ю.А. Изюмова и Э.З. Курмаева по высокотемпературным сверхпроводникам, а также статьи с высоким импакт-фактором — сотрудников Института высокотемпературной электрохимии в журнале «Основы кристаллографии» (49,9) и Института технической химии Пермского НЦ — в «Тетраэдроне» (3,219).
 

Даже простое перечисление достижений уральских ученых в кратком обзоре невозможно, но некоторые прикладные разработки все же назовем. Так, в ИФМ отработана технология производства твердых колес повышенного качества для грузового железнодорожного транспорта, созданы высокопрочные сплавы для аэродинамических поверхностей сложной кривизны самолета Superjet. Разработанный в ИВТЭ 100-ваттный топливный элемент в ноябре прошлого года установлен на площадке «Газпромтрансгаз Екатеринбург». Ученые ИГД предложили инновационные способы добычи и переработки многокомпонентных руд в зависимости от технологических условий и определили перспективы обеспечения металлургического комплекса Урала до 2018–2020 гг. собственным минеральным сырьем. Уральский центр биофармацевтических технологий, партнерами которого являются академические институты физики металлов и органического синтеза, получил деньги на реализацию первого проекта — выпуск противовирусного препарата «триазавирин». В Институте экономики разработаны концепция продовольственной безопасности УрФО и Свердловской области на период до 2020 года, а также концепция и программа инновационного развития транспортного комплекса Свердловской области на 2011–2016 гг. Среди инновационных молодежных проектов была отмечена разработка кандидата физико-математических наук Д.В. Волосникова (Институт теплофизики) — прибор для экспресс-контроля качества топлива.
 

Председатель УрО отметил, что кадровая ситуация в Отделении стабильная: зарплаты чуть подросли, численность сотрудников на прежнем уровне, даже немного увеличилась, возрастная структура тоже не изменилась, особое внимание уделяется привлечению в академическую науку молодежи. Но можно ли назвать такое состояние дел периодом развития — вопрос открытый. Ведь по-прежнему львиная доля положенных Отделению бюджетных средств уходит на оплату труда, от чего собственно наука страдает. С другой стороны, есть оживление в социальной сфере, больше стало проводиться спортивных соревнований, приведен в порядок ведомственный лагерь «Звездный», где не только отдыхают дети сотрудников, но и проводятся научные форумы.
 

Среди задач на ближайшее время Валерий Николаевич назвал повышение результативности научных исследований за счет более активного участия в федеральных, ведомственных целевых программах, придание новых импульсов работе региональных научных центров Отделения, развитие международного сотрудничества, в том числе в рамках конкурса ERA.Net RUS, достойную встречу 300-летия основателя РАН М.В. Ломоносова.
 

В докладе главного ученого секретаря УрО РАН Е.В. Попова организационная деятельность президиума Отделения была представлена в цифрах и фактах. В 2010 г. прошли комплексные проверки институтов УрО РАН: философии и права, промышленной экологии, машиноведения, экологии растений и животных, экологии и генетики микроорганизмов, теплофизики, экономики, геологии Коми НЦ, Удмуртского института истории, языка и литературы. Было проведено 11 заседаний президиума УрО, принято 150 постановлений по научно-организационным, кадровым и финансово-хозяйственным вопросам. В минувшем году состоялись 34 международных конференции, симпозиума, семинара и школы, в работе которых участвовали 263 иностранных ученых. В зарубежные командировки в 53 страны мира выезжали 943 ученых Отделения, из них 202 — на научную работу, 694 — для участия в конференциях, 31 — на стажировку, 16 — для проведения переговоров. Были подготовлены к печати и изданы 94 научных издания, из них 67 монографий, проведен конкурс издательских проектов. Научные учреждения УрО РАН приняли участие в 15 выставочных мероприятиях как внутри страны, так и за ее пределами. Участники выставок отмечены 28 дипломами, 5 золотыми и 2 серебряными медалями. В 2010 г. подписано 20 соглашений о сотрудничестве с различными отраслевыми институтами, производственными объединениями и корпорациями. На основе приоритетных проектов развития были сформированы две заявки в комиссию правительства РФ по высоким технологиям и инновациям на разработку технологических платформ «Новые материалы и технологии специального назначения» и «Инновационное развитие горно-металлургического комплекса Урала».
 

* * *
 

Первый научный доклад от имени генерального конструктора ГРЦ имени В.П. Макеева члена-корреспондента РАН В.Г. Дегтяря «Создание ракетно-космических комплексов на основе достижений научной школы морского ракетостроения» сделал главный ученый секретарь центра кандидат технических наук С.М. Калашников (г. Миасс).
 

В основе сегодняшних достижений ГРЦ лежат открытия и разработки С.П. Королева, В.П. Макеева, А.М. Исаева, Н.А. Семихатова, Е.И. Забабахина и других исследователей и инженеров. 6 сентября 1955 г. состоялся первый в мире пуск с подводной лодки баллистической ракеты, сконструированной под непосредственным руководством С.П. Королева. С тех пор в Государственном ракетном центре созданы три поколения морских ракетных комплексов, разработаны различные модификации баллистических ракет, которые постоянно совершенствуются с целью уменьшения габаритов, увеличения дальности стрельбы, оптимизации энергомассовых параметров, уменьшения рисков, связанных с работой топлива и обслуживанием ракет.
 

Сегодня основными направлениями работы ГРЦ им. В.П. Макеева являются запуски с подводных лодок в научных целях, создание новых ракет-носителей, перспективных ракетно-космических комплексов и малогабаритных космических аппаратов.
 

В 1990-е годы работы в первом направлении велись в сотрудничестве с Германией — отечественные установки использовались для запуска в космос немецкой аппаратуры. Тогда же начались переоборудование военных ракет в ракеты-носители («Штиль») и выведение с их помощью на орбиту спутников, в том числе и научного назначения. Так, в 2006 г. был запущен малогабаритный космический аппарат «Компас» в помощь исследованиям Института земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн РАН.
 

Кроме того, разрабатываются перспективные комплексы воздушного и наземного базирования. На базе самолета АН-124 «Руслан» и двухступенчатой ракеты-носителя создаются комплекс для запуска ракет с воздуха и, соответственно, ракета космического назначения «Воздушный старт». Для наземного базирования сконструирована ракета «Россиянка» с многоразовой первой ступенью — экономически более эффективная, чем предыдущие модели. Этому способствует и модификация топлива, для которого используется сжиженный природный газ.
 

Докладчик представил и малогабаритные космические аппараты различного назначения. Например, вышеупомянутый аппарат «Компас» вносит свою лепту в наблюдение за зонами повышенной сейсмической активности и, следовательно, предсказание землетрясений, в изучение физических параметров околоземного пространства. Сейчас в ГРЦ ведутся проектные исследования по созданию нового космического аппарата для дистанционного зондирования Земли с высоким разрешением, то есть способного осуществлять контроль за землепользованием, экологическим состоянием территорий, отмечать возникновение чрезвычайных ситуаций, выявлять районы, перспективные для добычи полезных ископаемых и т.д.
 

Государственный ракетный центр активно сотрудничает с европейскими странами, ЮАР, Бразилией. С 2008 г. здесь разрабатывается первая ступень ракеты-носителя «Русь-М», предназначенной для запуска пилотируемых транспортных кораблей нового поколения с российского космодрома «Восточный», за которым — будущее российской космонавтики, в том числе, возможно, и полеты на Марс. Все это делается в тесном сотрудничестве с институтами УрО РАН.
 

    Заместитель генерального директора НПО автоматики им. ак. Н.А. Семихатова кандидат технических наук Л.Н. Бельский  представил доклад «Особенности разработки и построения СУ РН «Союз-2»». Поздравив присутствующих с 50-летием пилотируемых космических полетов, Лев Николаевич отметил, что отечественная космонавтика переживает нелучшие дни. Подсчитано, что сегодня каждый доллар, вложенный в космическую отрасль экономики США, приносит 14 долларов прибыли, тогда как в России аналогичные исследования и эксперименты себя все еще не окупают. Так и нет продуманной и утвержденной на государственном уровне космической программы, и далеко не все исследования, ведущиеся сейчас на околоземной орбите, представляются достаточно перспективными. В ноябре 2013 г. Китай планирует запустить зонд на Марс и, по словам докладчика, продвигается к этому достаточно быстро, во всяком случае быстрее России. А ведь на современном этапе освоение космоса вполне может стать национальной идеей для нашей страны, так же как транснациональной идеей — защита Земли от опасности падения астероидов. Ныне в космосе насчитывается порядка 3000 потенциально опасных для планеты объектов, из них примерно треть — экстремально опасных.
 

    В качестве иллюстрации к докладу Л.Н. Бельский показал фрагмент видеосъемки подготовки к старту и пуска с космодрома Байконур ракеты-носителя — во всех процессах были задействованы новейшие системы управления. Аппаратура, созданная в НПО автоматики, используется также на российском космодроме Плесецк и на французском Куру во Французской Гвиане.
 

На счету ракеты-носителя «Союз-2» уже 10 испытательных пусков (9 — для запуска на околоземную орбиту космических аппаратов). Модернизация классической «королёвской» ракеты-носителя, осуществляемая с середины 1990-х годов, включает разработку новой системы управления на базе цифровой техники — как для старта, так и непосредственно для полета. Постоянно совершенствуется схема размещения звеньев системы управления на ракете — важно до предела сократить массу приборов, расположенную на последней ступени. Создана цифровая система стабилизации ракеты-носителя, чтобы в полете корпус как можно меньше изгибался под действием «парусности» массивного головного обтекателя. Предприятие уделяет внимание и решению экологических проблем — теперь в зонах падения отработавших ступеней на землю падает «сухое железо», без остатков компонентов топлива. Кстати, благодаря разработкам НПО, площади этих зон сократились до 10–15 квадратных км.
 

Важным направлением является и гирокомпасирование — автономное аналитическое определение азимутальной ориентации гиростабилизированной платформы и истинного курса ракеты еще на старте, диагностика отказов в инерциальных приборах. В планах конструкторов — создание систем управления для стартовой установки ракеты «Русь-М» на космодроме «Восточный» (первый пуск должен состояться в 2015 г.). Для НПО автоматики важно продолжать и расширять связи с Уральским отделением РАН. На очереди в сотрудничестве с коллегами из Института машиноведения УрО РАН — создание нового вычислительного ядра: отход от классической гироскопии к бесплатформенным стартовым системам.

 Совместно с Институтом математики и механики производятся расчеты полетного задания непосредственно перед стартом, что важно для построения оптимальной траектории; совершенствуется терминальное управление в условиях конфликтных ситуаций. Фундаментальные исследования необходимы и в поиске новых материалов для корпуса ракеты, приборов и аппаратов; находят свое применение также разработки Института физики металлов в области магнетизма, аэродинамики и гидравлики. Успехи на всех этих и других перспективных направлениях возможны только при кооперации усилий и междисциплинарном подходе к решению каждой задачи.
 

Еще один научный доклад доктора технических наук Ю.Ф. Майданика (Институт теплофизики, Екатеринбург) был посвящен использованию контурных тепловых труб в космической технике. Принцип действия этих устройств, способных, по одной из приведенных цитат, передавать тепло в произвольном направлении в поле массовых сил и обеспечивать фантастические возможности для управления тепловыми потоками и температурами, был открыт в шестидесятые годы XX века в США, в Лос-Аламосской национальной лаборатории. Секрет возможностей состоял в строении закупоренных полых трубок, изнутри покрытых своеобразными «капиллярами». Такие устройства со сверхвысокой теплопроводностью своей простотой, удобством в эксплуатации сразу привлекли внимание специалистов, «космических» прежде всего, но оказалось, что их теплопередающая способность резко уменьшается при наклонах в гравитационном поле, которое неизменно действует в ходе любых наземных испытаний. Снять эту проблему пытались многими способами, но к наилучшим результатам пришли свердловские – екатеринбургские физики, вначале — на физико-техническом факультете УГТУ-УПИ, потом в Институте физики металлов УрО РАН. В уральском варианте контурных тепловых труб (КТТ) капиллярная структура не распределяется по всей их длине, а концентрируется в одном или нескольких местах, так называемых испарителях, что позволяет использовать их в самых разных условиях. Новая технология, совершенствуемая много лет, потребовавшая привлечения материаловедов, специалистов по порошковой металлургии, получила самое широкое распространение для терморегуляции космических аппаратов. Ее активно используют в НПО им. Лавочкина, она применяется на межпланентой станции «Фобос-Грунт», при разработке системы «Глонасс» — примеров приведено множество. Здесь Россия имеет безоговорочный приоритет перед признающими это американцами, другими странами. Однако КТТ, изначально создаваемые для космоса, как в заключение подчеркнул докладчик, более чем активно используются на Земле, в частности, при изготовлении ноутбуков, их ежегодное производство в мире достигает 200 млн штук. Уральские ученые намерены также выйти на этот рынок, им есть что предъявить.
 

В обсуждении докладов первым выступил главный ученый секретарь Сибирского отделения РАН член-корреспондент Академии Н.З. Ляхов, прежде всего высоко оценивший представленные результаты УрО, а также уровень сотрудничества двух академических отделений, итоги которого за последнее трехлетие он назвал блестящими. Как выяснилось, уральцы — лучшие партнеры сибиряков среди всех научных центров и зарубежных государств, и эти традиции надо поддерживать. Николай Захарович посетовал на сложность реализации крупных академических проектов, которые в СО сегодня если и осуществляются, то за счет внутренних резервов. Поэтому руководство Отделения старается придерживаться политики укрепления связей с крупными корпорациями, которые способны серьезно помочь, а не идти путем создания своих, маленьких фирм, к чему призывает государство. Председатель Удмуртского научного центра УрО академик А.М. Липанов, по прямой специальности «ракетчик», предложил НПО Автоматики новые темы для общих исследований.
 

Кроме того, на собрании прошли выборы и перевыборы руководителей ряда подразделений УрО, итоги которых будут опубликованы.
 

* * *
 

На пресс-конференции, состоявшейся после собрания, выступавшие ответили на вопросы журналистов. Спрашивали о качестве обучения профессионалов для космической отрасли, о состоянии защиты интеллектуальной собственности в международных космических проектах. Как выяснилось, после некоторого перерыва внимание к подготовке таких специалистов растет, соответствующие специальности открыты и в Уральском федеральном университете. Что касается интеллектуальной собственности, отечественных «ноу-хау» для космоса, то опять же после периода бездумного разбазаривания этих богатств, происходившего в девяностые, порядок здесь налаживается. Похоже, мы научились по-рыночному ценить свои достижения в этой сфере. Остается научиться получать от них не только моральные, но и материальные дивиденды.
 

Обзор подготовили
А. ПОНИЗОВКИН,
Е. ПОНИЗОВКИНА,
Е. ИЗВАРИНА