Источник: «Российская газета», автор Никита Зайков, Новосибирск
Фото: А. Соболевский
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 месторождений 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 СО РАН 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 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.
