Российский атомный ледокол «Вайгач»
Северный морской путь впервые за долгое время привлек внимание иностранных транспортных компаний, для которых он выгоден, так как короче маршрута через Суэц. Однако многие боятся его непредсказуемости: несмотря на истончение ледового покрова из-за потепления, опасные айсберги могут пересекать торговый маршрут даже в летнее время года.
Три системы слежения
В отличие от лабораторий, которые сами могут выбирать себе те или иные темы, Научно-технологический центр освещения обстановки создан только под конкретные проекты, которые закреплены за ним руководством. Как отмечает Александр Родин, исполнительный директор центра, основной для него проект сегодня так и называется — НИР «Освещение обстановки». Ключевое событие этого проекта — натурные испытания трех подсистем слежения за обстановкой в Арктике.
Первая из них отслеживает подводную сейсмику и гидроакустику, вторая — ведет ледовую разведку при помощи беспилотного летательного аппарата, оснащенного комплексом приборов, разработанных в МФТИ. Третья подсистема осуществляет мониторинг околоземного космического пространства. Все эти три системы должны быть развернуты в виде экспериментальных образцов в Арктике. Кроме них существует еще и информационная подсистема верхнего уровня, которая обеспечивает автономную спутниковую связь в арктических условиях, а также прием данных и отображение их в информационно-аналитическом центре МФТИ.
Подсистема, исследующая подводную среду, включает сейсмические и акустические датчики, гидрофоны и геофоны, разработанные в МФТИ. Важную роль в их создании сыграл задел кафедры молекулярной электроники Физтеха, давно создававшей миниатюрные датчики с использованием ряда нестандартных технологий. Например, некоторые из датчиков, используемых центром, получают питание не по проводам, а с помощью энергетического оптического канала. Питающий лазер по оптоволокну подает световые импульсы в датчик, а тот с помощью принимающего фотоэлемента преобразует эту энергию в электрическую.
Может показаться не совсем ясным, зачем усложнять давно известные технические решения. Но для датчика, который должен длительное время работать на морском дне, это оправданно. Дело в том, что способность обеспечить энергетику электронной системы под водой без электрических потенциалов резко улучшает эксплуатационные характеристики системы. Практически любой электрический потенциал поблизости от металлических изделий в морской воде приводит к очень быстрой коррозии. А вот если питание идет без него, то рабочий ресурс датчика в море может возрасти многократно. По словам Александра Родина, за пределами МФТИ серийные подводные датчики такого рода не делают нигде в мире — то есть речь идет о заметном конкурентном преимуществе над аналогичными системами.
Беспилотник «Полярник»
Беспилотник «Полярник»
Другая важнейшая подсистема, создаваемая в рамках проекта НИР «Освещение обстановки», — беспилотный вертолет «Полярник», способный наблюдать Арктику днем и ночью при помощи целого комплекса оборудования: оптического, инфракрасного и радиолокационного. Последнее в местных условиях очень важно: полгода там полярная ночь, а наблюдать в это время особенно критично — как для понимания ледовой обстановки, так и для решения целого ряда других задач.
Александр Родин, исполнительный директор Научно-технологического центра освещения обстановки:
– Наблюдательные средства нового беспилотника, созданные в МФТИ, работают в двух радиолокационных диапазонах, а также включают мультиспектральные камеры инфракрасного и видимого диапазонов. Основная задача, непосредственно поставленная нам госзаданием, — это оперативная ледовая разведка. В ее рамках требуется не только обнаружить ледовый покров и отдельные льдины и айсберги, но и классифицировать их, оценить их свойства, потенциальную опасность для судоходства. Опираясь на эти данные, капитаны судов и целых караванов смогут выбрать самый безопасный маршрут.
Ресурс беспилотного летательного аппарата, который использует центр, позволяет ему непрерывно летать более трех часов, что сравнимо с длительностью полета легкого пилотируемого вертолета типа Robinson. При этом беспилотник легче: взлетная масса — 320 килограммов (из них до 50 килограммов — приборы), и несет намного больше специализированных приборов наблюдения, в том числе тех, что хорошо «видят» ночью.
Большие возможности
На этой же летающей платформе возможно размещение не только приборов слежения за ледовой обстановкой, но и совсем иных комплексов, разработанных в МФТИ. В частности, в лаборатории прикладной инфракрасной спектроскопии разработан дистанционный детектор метана, работающий на принципах лазерной спектроскопии. По словам Александра Родина, предусмотрена и возможность отслеживания с помощью детектора сипов метана — мест, где он активно «утекает» с морского дна, создавая области, сильно насыщенные пузырьками природного газа. «У нас есть и заказчики на эту работу, газодобывающие компании», — продолжает он. Коммерческих заказчиков, конечно, интересуют не столько морские сипы, сколько утечки на газопроводах, которые очень сложно обнаружить до того, как они достигнут больших размеров.
Беспилотники как платформа для решения таких задач намного выгоднее традиционных решений. Одна летающая машина за 3,5 часа может облететь сотни километров трубопроводов, зарегистрировав утечку в любой их точке. Ясно, что разместить лазерные спектрометры высокого качества по все длине газопровода будет много дороже.
Кстати
Некоторые из датчиков получают питание не по проводам, а с помощью энергетического оптического канала.
На более дальнем горизонте научно-технологический центр планирует работать с крупными компаниями, специализирующимися на добыче полезных ископаемых и геологоразведке: создавать приборы для геологоразведки на базе БЛА, по параметрам близкого к «Полярнику». В этом случае для летающих платформ МФТИ откроются значительные перспективы не только над морем, но и над сушей — в поиске ископаемых ресурсов, которыми так богата Арктика.
