13/08/2015
Арктика в цвету
505 ИНГГ СО РАН ИЛФ СО РАН ИГиЛ СО РАН СО РАН ИХН СО РАН Арктика Науки о Земле Проект Освоение Крайнего Севера требует создания новой технологической цивилизации
Суровый Север с его уникальными природными и ресурсными богатствами по сложности покорения нередко сравнивают с космосом — агрессивная среда арктических земель требует применения специальных технологий. Большая часть тех устройств и материалов, к которым мы привыкли на "большой земле", в Арктике работать не будет, уверены ученые. Условия вечной мерзлоты порой парадоксальным образом меняют свойства даже самого прочного металла, а фактически отрезанные от остального мира северные колонии будут нуждаться в создании собственных агропромышленных комплексов.
— Нельзя просто перенести в Арктику уже имеющиеся технологии и образ жизни в целом, — уверен заместитель председателя СО РАН академик Михаил Эпов. — Эта часть Земли очень сильно отличается от всей остальной ее поверхности, и многие технологии "большой земли" здесь просто не работают.
Там нужно строить все практически заново, и это касается и сельского хозяйства, и космических технологий, и полярной медицины. Поэтому арктический регион в перспективе его освоения можно назвать по-настоящему новой цивилизацией.
Важнейшей целью остается разработка место- рождений богатейших запасов природных ископаемых, которые скрываются на дне шельфа, под толщей льда арктических морей. Для этого на базе центрального конструкторского бюро морской техники "Рубин" разрабатываются средства сейсморазведки и бурения в условиях сплошного ледового покрова.
Сейчас в России подобной техники нет, а иностранные разработки для бурения в северных широтах не отвечают требованиям, которые предъявляет к своим покорителям Крайний Север.
В рамках проекта будут созданы не только буровые установки, технологии защиты от агрессивной среды и инструменты для подготовки месторождений, но и специальные транспортные средства, в том числе небольшая подводная лодка, способная погрузиться на подледную глубину до 400 метров. С помощью уникальной субмарины планируется устанавливать и обслуживать оборудование.
Бесперебойная работа добывающего оборудования в конечном итоге отразится и на сохранении экосистемы Арктики, и на результатах добычи полезных ископаемых. Крайний Север предъявляет к металлам слишком серьезные требования, и защитить их от коррозии — значит, гарантировать работу всего комплекса различных систем. Для этих целей в лабораториях новосибирских НИИ создаются различные способы укрепления металлических поверхностей.
Так, в Институте гидродинамики им. М. А. Лаврентьева разработали детонационный способ напыления защитного материала с помощью уникальной "пушки", которая буквально обстреливает поверхность наночастицами защитного слоя. Свой способ защиты металла от коррозии представили и специалисты Института лазерной физики (ИЛФ) СО РАН. Лазерно-плазменная модификация поверхности металла, как назвали свой метод ученые, позволяет более чем в три раза увеличить срок службы конструкций в экстремальных условиях Арктики при температурах ниже -50 градусов по Цельсию.
Заведующий лабораторией мощных непрерывных лазеров ИЛФ СО РАН Геннадий Грачев пояснил, что специалистами НИИ было разработано несколько методов нанесения на металл сверхлегкого и сверхпрочного покрытия с помощью воздействия лазерной плазмы, создаваемой в скоростном потоке газа. Впрочем, результат этих процессов ученые не зря называют не напылением, а именно модификацией поверхности: наночастицы как при обычном напылении покрывают металл, но в то же время происходят диффузия легирующих элементов и процессы закаливания поверхности, которая становится гораздо прочнее.
Таким способом можно добавить износостойкости самым разным металлическим конструкциям и механизмам — от опор буровых вышек до двигателей внутреннего сгорания. Также возможности гибкой системы управления этими процессами позволяют наносить тончайшие слои защитных элементов в несколько десятков микрон, которые увеличат срок службы металла на десятки лет. Кстати, в настоящее время этим направлением активно интересуется Китай — специалисты из Поднебесной намерены заключить с ИЛФ контракт на совместную разработку такого типа защиты металлов.
Однако ряд ученых склоняется к тому, что более важной задачей, чем непосредственно добыча полезных ископаемых, станет создание в агрессивной арктической среде условий для полноценной жизни людей. И сибирские разработки позволяют говорить не просто о строительстве уникальных жилых комплексов в арктической зоне, но и об озеленении Крайнего Севера.
Специалисты Института химии нефти СО РАН работают над усовершенствованием разработанного в лабораториях НИИ криогелей. Эти соединения из жидкостей под воздействием температур превращаются в упругий плотный материал, обладающий исключительными свойствами. Составы, созданные сибирскими учеными, уже используются для укрепления плотин, ликвидации скважин и укрепления грунта и насыпей. Например, читинские специалисты с помощью новосибирского криогеля усилили прочность значительного участка железнодорожных путей Транссибирской магистрали.
Однако криогели имеют и иные удивительные свойства: с их помощью можно сохранить корневую систему растений в условиях промерзшей земли.
Специалисты института совместно с коллегами из Ямало-Ненецкого АО проводят эксперименты по выращиванию деревьев и кустарников на севере России. Здесь, в грунте территории, прилегающей к арктической, растениям удается выжить очень редко, однако семена кедра, "брошенные" в пропитанную криогелем почву, прижились на сто процентов. Эти опыты позволяют надеяться, что и в условиях Крайнего Севера можно будет создавать зеленые участки среди арктических снегов.
Никита Зайков, Новосибирск