Наука и технологии России

Вход Регистрация

Физики предскажут смерчи и ураганы

Смерчи, грозы, ураганы, снегопады… Существующие методы метеорологических наблюдений не всегда позволяют предсказать их приближение. В национальном исследовательском ядерном университете «МИФИ» разрабатывают новый метод заблаговременного обнаружения погодных аномалий. Для этого учёные анализируют потоки мюонов, которые образуются в верхних слоях атмосферы. Одновременная регистрация их потоков с различных направлений позволяет получать картину состояния атмосферы в динамике. Подробнее о мюонной диагностике рассказывает руководитель научно-образовательного центра (НОЦ) «НЕВОД» Анатолий Петрухин.

Анатолий_Петрухин
Анатолий Петрухин: «Нашему центру нужно не 5, а 15 миллионов рублей в год»

В Вашем центре находится уникальный экспериментальный комплекс, спроектированный более 20 лет назад для исследований в области физики высоких энергий. В последние годы Вы используете его для разработки методики раннего обнаружения аномальных возмущений в атмосфере и магнитосфере Земли, предшествующих природным катаклизмам. Что удалось сделать?

– Мы смогли серьёзно продвинуться в своих работах благодаря поддержке ФЦП «Кадры». В общей сложности наш центр выполнял работы по 15 проектам. Глобальная задача, которую мы решаем, связана с разработкой и развитием нового метода диагностики атмосферы Земли и состояния околоземного пространства. Для этого анализируем космические лучи, которые приходят на Землю. На них влияют как процессы, происходящие на Солнце, в гелиосфере и магнитосфере, так и в атмосфере. Это влияние было известно давно и изучалось с помощью нейтронных мониторов. А мы взялись за мюоны. Наш подход имеет несколько преимуществ. Первое – можем следить за более высокоэнергичными процессами, которые, естественно, сильнее влияют на атмосферу. Второе – получаем пространственную картину этих явлений.

Какие природные явления вы можете предсказывать?

– Я бы сказал не предсказывать, а заблаговременно обнаруживать. В первую очередь – мощные магнитные бури, которые могут портить связь, выводить из строя спутниковую аппаратуру, сбивать с курса самолёты. Это очень серьёзная, если не сказать «страшная» штука. Наведённые токи могут появляться в газо- и нефтепроводах. Мы надеемся, что сможем обнаруживать приближение магнитной бури за сутки, а в некоторых случаях – даже за двое.

Далее – атмосферные явления. Пока у нас в архиве есть несколько проанализированных событий. С первого начинали свои исследования в 1998 году, когда был мощный ураган в Москве (20 июня). Тогда мы случайно обнаружили его приближение – за 5–6 часов наши установки зафиксировали волну. Она была устойчивой, хорошо видимой. Но никто не знал, что это такое, откуда волна взялась, и сложно было выяснить, что она относится к этому урагану. Второй случай произошёл в 2005 году (26 июня). Тогда был очень мощный ураган, точнее сказать, смерч. Он прошёл через Дубну, в 140 километрах от нашего института – довольно далеко. И прочистил полосу метров в двести, деревья поломал. Мы как раз только что запустили первый модуль новой установки, специально предназначенной для исследования таких явлений (у неё и название «УРАГАН»), и на ней увидели устойчивую волну за 2–3 часа до того, как смерч обрушился на Дубну. Ну и, наконец, мощный снегопад 7 декабря 2009 года, заваливший всю Москву. Я в тот день добирался на машине до дома шесть часов. Снегопад не был своевременно предсказан или обнаружен ни одной из существующих систем наблюдений. И со спутников ничего не было видно, лишь маленькое облачко, которое не привлекло ничьё внимание. Наш анализ показал, что волна появилась где-то за 4 часа до снегопада.

Мюонные_детекторы Экспериментальный зал мюонных детекторов

На те частицы, которые попадают в атмосферу, влияют все атмосферные явления. Если меняется температура, давление, влажность, то, естественно, меняется и состояние атмосферы. Если возникают какие-то волновые процессы, то мы их должны зафиксировать. Мы видим грозы, происходящие в атмосфере Земли, циклоны и антициклоны, но в «мюонном свете». Здесь ничего особо интересного нет. Потому что всё то же самое видно и со спутников, и обычных станций наблюдения. Но мы ещё видим волны, которые сопровождают все эти явления и которые никто другой не видит. По этим волнам можно попытаться предсказать, когда придёт то или иное возмущение, скажем, в район Москвы.

На какой стадии готовности находится эта методика? Сколько нужно времени, чтобы её отшлифовать?

– Нам нужно собрать большой статистический материал. Прошлый попал на минимум солнечной активности. Вспышек на Солнце было очень мало. Сейчас активность возрастает. Существует 11-летний солнечный цикл. Нам нужно добрать ещё 5 лет, которых недостаёт до полного цикла. Тогда мы сможем исключить влияние стандартных процессов и посмотреть только те аномалии, которые представляют опасность. Я думаю, что, когда у нас будет статистика за 11 лет, то есть за полный солнечный цикл, можно будет сделать достаточно надёжные выводы, подготовить рекомендации. И в какой-то степени методику можно будет опробовать в реальном режиме.

В нашей работе есть некое противоречие. С одной стороны, для того, чтобы всё быстро сделать, нужно как можно больше мощных событий – они хорошо различимы. С другой стороны, то, что их мало, хорошо для Москвы и её жителей. Если будет много ураганов, может разнести полгорода. Зато мы разработаем метод их раннего обнаружения. Это явно неравноценный обмен.

Гроза Схема регистрации волнового процесса от грозы

Использование вашей методики предполагает установку специального оборудования?

– Конечно. Это недешёвое удовольствие. Однако один прибор сможет контролировать ситуацию в радиусе до 100 километров. Для такого города, как Москва, нужны минимум три станции, чтобы иметь перекрёстную информацию. Мы такой проект в правительство Москвы представляли. Сейчас разрабатываем прибор – мюонный годоскоп, который можно будет серийно производить. Фактически уже готов первый образец. Он будет работать в автоматическом режиме. Мы рассчитываем, что в перспективе такие приборы будут установлены на метеостанциях или в других специальных пунктах.

Анатолий Афанасьевич, если вернуться к федеральной целевой программе «Кадры», как Вы оцениваете её организацию?

– В целом программа очень хорошая, нужная, своевременная. Недостатки связаны не с самой программой, а с существующим порядком распределения денег, отпущенных на науку, по конкурсам, где цена играет главную роль. Например, объявляется конкурс на научно-образовательный центр. Оговаривается, что есть 5 миллионов в год. Мы пишем заявку на большую работу. Другие люди пишут заявку на небольшую работу, сбивают цену в разы и выигрывают! В результате выполняется много мелких работ, а серьёзного продвижения в науке нет.

Второе: из-за того что конкурсные процедуры длятся очень долго, а отчёты надо сдавать в октябре-ноябре, фактически получается, что двухгодичные контракты превращаются в годичные. Пропадало отпущенное время. Деньги выдавали все, но эффективно их использовать было практически невозможно. На зарплату, конечно, можно всё истратить. Но чтобы что-то купить, а тем более что-то разработать, опять необходимо проводить конкурс. А на это времени нет.

Аспирант_И.И.Астапов_студент_А.И.Терегулов Аспирант И. И. Астапов (слева) и студент А. И. Терегулов (справа) во время монтажа нового детектора

И третий момент: умопомрачительное количество бумаг. Это касается как заявок, так и отчётов. При этом размер отчётов (приблизительно 100 страниц со всеми приложениями) практически не зависит от суммы контракта. Я твёрдо уверен, что никто их читать не может – просто физически! Заявки? От нашего института на конкурсы было подано несколько сотен заявок (я точно не знаю их количество). И к каждой заявке прикладывается устав вуза (70 страниц) и выписка из ЕГРЮЛ. Спрашивается, зачем с института, который подотчётен Министерству образования и науки, требовать эту документацию в десятках и даже сотнях экземпляров каждый год? Я понимаю, когда никому неизвестное ОАО подаёт заявку на конкурс, с него можно это потребовать. Но зачем то же самое спрашивать с МГУ, МГТУ, МИФИ или ФИАН?!

А как бы Вы предложили упростить процедуру отчётности и подачи заявок?

– Проблема не только и не столько в отчётности и подаче заявок, а в самой системе распределения финансирования на научные исследования. Сейчас основной критерий отбора работ – цена, а не объём выполняемых работ. Необходимо изменить существующий подход к распределению финансирования:

основными критериями оценки заявок должны быть объём и качество предлагаемых работ, обоснованность достижения заявленных индикаторов и показателей и соответствие запрашиваемому финансированию.

Это даст возможность получать адекватные суммы как крупным коллективам, так и небольшим.

Конкурсы надо проводить до начала календарного года, чтобы люди могли начать работу если не с января, то хотя бы с февраля, а не с августа-сентября. Экспертизу должны проводить научные советы, укомплектованные из достаточно широкого спектра специалистов, а не только из сотрудников институтов РАН, как это часто бывает.

Естественно, с учётом инфляции нужно увеличить размеры финансирования по всем мероприятиям.

Насколько нужно увеличить финансирование?

– Мы по мероприятию 1.1 (поддержка НОЦ) в 2009 году получили 14 миллионов рублей на три года. Когда задумывалась эта программа (она начала формироваться где-то в 2005–2006 годах), в то время это были серьёзные деньги. А сейчас, сами понимаете, с их помощью много не сделаешь. Вот и приходилось дополнительно подавать заявки на конкурсы для докторов, кандидатов (старых и молодых), аспирантов. А это всё бумаги, бумаги… в общем, работать уже некогда. Кстати, аспирантам в начале программы давали по 500 тысяч рублей в год, а в 2011 году, чтобы выиграть, приходилось снижать сумму до 250 тысяч рублей.

Нашему НОЦ нужно 15 миллионов рублей не на три года, а на один. Кстати, таких НОЦ, которые оснащены экспериментальной базой, не имеющей аналогов в мире, в стране не так уж много.

Сейчас в высших учебных заведениях штатная зарплата довольно низкая. Тарифные ставки мизерные. Для реальной поддержки НОЦ нужно, чтобы оплата работ в рамках программы «Кадры» составляла минимум 20–25 тысяч рублей в месяц. А дальше всё считается просто. Если у вас в НОЦ 30 сотрудников, то вам необходимо 600–750 тысяч рублей в месяц. Умножаем на 12 месяцев и получаем 7–9 миллионов. А ведь есть ещё студенты и аспиранты, которые работают в НОЦ, – хотел бы подчеркнуть: не только обучаются, но и работают. Им тоже надо платить. А деньги на материалы и дополнительное оборудование, которые необходимы для проведения заявленной работы? А теперь, если включить социальные отчисления и накладные расходы, цифра и определится.

Здание_центра_Невод Здание экспериментального комплекса научно-образовательного центра «НЕВОД»

По вашему проекту много студентов привлекалось для исследований?

– В нашем центре учёба и наука неразрывно связаны. Все студенты, проходящие подготовку в НОЦ «НЕВОД», в обязательном порядке участвуют в исследованиях, обслуживают установки, ведут обработку и анализ получаемых данных, участвуют в разработках и создании новых детекторов. Тематика их научно-исследовательских и дипломных работ напрямую связана с исследованиями центра, в том числе и по программе «Кадры». Такую подготовку ежегодно проходят около 30 студентов различных факультетов, начиная с 3–4 курса. Об уровне научных исследований, выполняемых студентами, свидетельствует тот факт, что по результатам большинства из них представляются доклады на российских и международных конференциях. Как правило, эти работы вызывают интерес, публикуются в научных журналах и часто отмечаются различными наградами.

РЕЙТИНГ

4.43
голосов: 7

Галереи

Мемориальный кабинет М.В. Келдыша в ИПМ РАН

В здании Института прикладной математики РАН на Миусской площади находится мемориальный кабинет Мстислава Келдыша – выдающегося математика, теоретика авиации и космонавтики, президента Академии наук СССР в 1961-1975 годах. Основная часть обстановки осталась неизменной с 1978 года, а предмет отдельного интереса – подарки, врученные Келдышу в разные годы по разным памятным случаям, большинство их – оригинальные сувениры космической тематики.

32 фото

Обсуждение