По льду идет «Россия»

Сегодня технологический прогресс позволил человеку шагнуть в открытый космос, проникнуть в глубь Земли и приблизить, наконец, разгадку, скрываемую толщей арктического льда. В начале августа нынешнего года в ходе российской научной экспедиции «Арктика-2007» нашим ученым удалось провести исследования в Северном Ледовитом океане на шельфе Ломоносова. Уникальность этого «шага», отмеченная установкой на дне океана титановой капсулы с российским флагом, состояла еще и в том, что заглянуть в глубины неизведанного отечественным исследователями помогала разработка дальневосточных ученых – автономный необитаемый аппарат, по степени технического оснащения не имеющий аналогов в мире.

На минувшей неделе в президиуме Дальневосточного отделения Российской академии наук (ДВО РАН) участники этой экспедиции, являющиеся и непосредственными разработчиками «Клавесина-1Р» (такое необычное имя получил робот), рассказали о подробностях экспедиции и самом уникальном аппарате.
Как сообщил журналистам председатель Дальневосточного отделения Российской академии наук академик Валентин СЕРГИЕНКО, экспедиция состояла из двух частей. Основные исследования проводились уже на втором этапе, после того, как были завершены «парадные» погружения с водружением флага. «Вторая, как всегда «скромная», рабочая часть состояла в том, чтобы выполнить необходимые исследования на глубоководном шельфе российского сектора Арктики и тем самым получить дополнительные материалы, которые требуются в ООН для того, чтобы эта акватория и шельф были закреплены за тем или иным государством. Для этих целей по предложению соответствующих органов мы подготовили экспедиционный отряд, специальную технику, название которой впервые прозвучало в центральных СМИ – «Клавесин-1Р».


В ходе всего «туристического» похода, так сами ученые называют первую часть экспедиции, в которой приняли участие и многочисленные зарубежные гости, и представители всевозможных ведомств различных стран, необычное сооружение на вертолетной палубе атомного ледокола «Россия» привлекало огромное внимание и интерес всех участников похода. Не батискафы МИР-1 и МИР-2 интересовали американские «орионы», – загадочный аппарат, так тщательно скрываемый от посторонних глаз, старательно облетали они, следя за каждым действием дальневосточных ученых, проводивших подготовительные работы перед запуском «Клавесина» в океан.


- В разработке аппарата принял участие практически весь институт, – продолжает заведующий отделом Института проблем морских технологий (ИПМТ), заместитель главного конструктора Николай РЫЛОВ. – В экспедиционную же группу вошли ведущие специалисты – те люди, которые в экстренной ситуации могут понадобиться больше всех. Среди них: Олег ЛЬВОВ – разработчик электронных систем аппарата, Александр СИДОРЕНКО – системный программист, Александр ИНЗАРЦЕВ – разработчик системы управления аппарата, Александр КОВАЛЕВ и Владимир ЗОЛОТАРЕВ – акустики, разрабатывавшие гидроакустическую навигационную систему и гидролокаторы бокового обзора. Самый молодой из участников экспедиции – Родион СЕНИН был незаменим в качестве специалиста системы управления. Юрий МАТВИЕНКО – заведующий лабораторией, ответственный за все акустические системы на аппарате. Александр КОМОРНЫЙ – ответственный и создатель поста управления акустикой, которая взаимодействует с аппаратом. Роман РЫЛОВ – разработчик гидроакустической системы, системы телеуправления. Михаил СЕРВЕТНИКОВ – разработчик гидролокационных систем и Сергей ИЩЕНКО – ведущий конструктор, разработчик всей конструкции аппарата.


Детище института – «Клавесин-1Р» – это специально сконструированная машина, которая впитала в себя все лучшее, что было создано в институте за предыдущие годы. Нельзя сказать, что этот аппарат единственный в мире: подобных подводных автономных машин сейчас очень много. Но технический уровень именно этой разработки позволяет ученым с уверенностью говорить о его исключительности в мировом масштабе.
- Аппарат представляет собой автономный самоходный робот, который может двигаться в воде, перемещаясь в пространстве по заданной программе и стабилизируя либо высоту до дна, либо глубину, – рассказывает Николай Рылов. – Для исследовательских работ аппарат оснащен двумя гидролокаторами бокового обзора (низкочастотным и высокочастотным), акустическим профилографом, измерителем параметров среды и фото-телевизионой системой. Совершенная навигационная система позволяет ему работать как на полюсе, так и на любой широте Земли. А благодаря современным телекоммуникационным средствам возможно осуществление передачи всех необходимых пакетов данных и управления, если потребуется, с поверхности.
«Клавесин» имеет очень большой ресурс рабочего времени для подводного положения. На аппарате есть 4 батареи аккумуляторных модулей, благодаря чему автономность оставляет от 48 часов до 4 суток. В будущем, при оснащении робота более совершенными аккумуляторными батареями, возможно будет увеличить этот срок до 6 суток.


Наиболее важной характеристикой «Клавесина» является тот факт, что, подобно своим предшественникам, разрабатываемым в Институте проблем морских технологий, аппарат является автоматом. Это робот, который не подвергает опасности жизнь ни одного члена экспедиции. Как отметил Юрий Матвиенко, «абсолютная свобода и автономность аппарата позволяет ему работать самостоятельно, «общаясь» с судном только посредством канала акустической связи. Через этот канал передаются команды управления, принимается информация о состоянии систем подводного аппарата, и вся эта информация отражается в режиме реального времени на посту управления».
Аппарат оснащен также и средствами радиосвязи, что позволяет ученым связываться и общаться с «Клавесином» даже когда он находится на поверхности.


Говоря о самом процессе работы подо льдом, Николай Рылов отметил, что для сотрудников ДВО РАН это было совершенно новым опытом. «И здесь очень важно было, чтобы аппарат сработал без сбоев, чтобы его система управления функционировала безупречно, т.к. «Клавесин» необходимо было надежно и безупречно вывести в майну, шириной 80-120 м (вместе с ледоколом) и длиной 180-200 м. И даже малейшая ошибка здесь была недопустима».


После первого пробного спуска аппарат был запущен для работы на рабочую глубину – 1600 м, где машина в течение 7 часов отработала в трех линейных направлениях на различной глубине. Во второй запуск была выполнена гидролокационная съемка. Датчики температуры и электропроводности, которыми оснащен аппарат, позволили исследователям снять характеристику скорости звука, что позволило в дальнейшем уверенно ориентироваться, как себя будут вести акустические средства навигации. И на протяжении 21 часа «Клавесин» выполнил навигационные съемки, профилирование дна и съемку температурных полей.


При этом, как отметил Николай Рылов, работа проводилась в достаточно сложных условиях при усиливающемся ветре, из-за чего дрейф льда к завершению работы составлял до 0,7 узлов. «Надо сказать, что весь коллектив был накален до предела, но все выдержали, благодаря этому и техника сработала на «отлично», – подытожил ученый.
Об успешных итогах работы в Арктике говорят и те, кто ставил перед дальневосточными учеными задачу «покорить непреступные льды». «Наша основная задача заключалась в том, чтобы выполнить съемку участка морского дна на хребте Ломоносова, – продолжает Николай Иванович. – С помощью гидролокатора бокового обзора, обеспечивающего сплошное покрытие, нам удалось снять 50 кв. км площади. Стоит отметить, что полученные данные во много раз точнее обозначений рельефа дна на используемых сегодня морских картах. «Клавесин» позволил выполнить все замеры с точностью до долей метра. Была представлена и карта температурного поля. Измерены параметры среды, которые необходимы для гидроакустиков, океанологов и тех, кто занимается биоресурсами».


Высокая производительность работы аппарата уже сейчас дает возможность ученым строить планы на будущие исследования. По словам Юрия Матвиенко, «перед нами стоит задача обследовать район Арктики площадью около 1 млн. 200 тыс. кв. км. Нынешние исследования позволили доказать эффективность работы подобных автономных подводных аппаратов в столь экстремальных условиях. К тому же работа осуществляется без риска для человека, поэтому такие роботы могут уходить довольно далеко от полыньи, в районе которой расположен носитель».
Несмотря на то, что этот аппарат не обладает исполнительной функцией, т.е. не способен, к примеру, взять пробу грунта или произвести любую другую подобную работу под водой, область применения подобных машин очень велика.


«Аппараты такого класса незаменимы и им нет альтернативы среди машин, предназначенных для таких массовых работ, как поисково-обследовательские и прочие действия, – говорит Николай Рылов. – Никакая телеуправляемая машина, никакой обитаемый аппарат эти задачи не может решать, т.к. у них существуют большие ограничения по маневренности, по автономности, да и по стоимости в том числе.
Аппарат, подобный «Клавесину», свободен в пространстве. Фактически мы имеем на сегодня машину, которая обладает элементами искусственного интеллекта. Она никогда не наткнется на препятствия, она автоматически принимает решение, как обойти его и выберет при этом оптимальный вариант. Это очень серьезная работа, и могу с уверенностью сказать, что наш аппарат – это результат работы всего коллектива ДВО РАН, где работают математики и инженеры, программисты и специалисты по теории управления, электронщики, акустики и многие другие!»
По словам Валентина Сергиенко, сегодня такие машины могут использоваться в самых разных целях, начиная от поиска утерянных объектов, в ситуациях, связанных с катастрофами, и заканчивая геологическими и биологическими исследованиями. «Биологическое направление в исследованиях, конечно, привлекает наших ученых. Именно такие работы мы сейчас проводим в нашем Дальневосточном морском заповеднике, правда, с использованием других подводных роботов. Ведь сегодня уже разработаны все необходимые программно-технические средства, которые позволяют без привлечения человеческих сил проводить биологический мониторинг, высчитывать среднюю плотность тех или иных организмов на дне. К тому же это дает гораздо больше возможностей для исследований, ведь аквалангист может работать на глубине в среднем до 40 м, а что происходит на 100 метрах – никто не знает. Для аппарата же ограничений практически нет, и он может осуществлять всевозможные исследования на глубинах от 1 м до 6 000 м.
Как известно, Дальневосточное отделение РАН работает по контракту и с нефтяными компаниями, проводя мониторинг состояния сахалинского шельфа и производя наблюдения за серыми китами, чтобы выяснить, каким образом деятельность нефтегазовых предприятий влияет на окружающую среду. На сегодняшний день удалось обнаружить, что вблизи нефтяных платформ имеются огромные пространства на дне, которые покрыты так называемыми биологическими матами. Они состоят из большого сообщества самых разных микроорганизмов: от бактериальной среды и трубчатых червей до креветок, которые и привлекают в эти районы серых китов. Естественно, в связи с этим необходимо контролировать состояние биологической среды, так как она является индикатором чистоты. И любые загрязнения сразу же проявятся в различного рода изменениях.


Это дает ученым возможность и ускоренной локализации нефтегазовых месторождений. Если выходы метана являются индикаторами залегающих водородов, то с использованием подводных роботов гораздо проще пройти и отсканировать большие площади морского дна, чтобы определить, где наблюдаются максимальные скопления.


Это актуально и для северных территорий.
- Мы работаем в Восточно-Сибирском море, – говорит Валентин Сергиенко, – самая большая в мире шельфовая арктическая зона – 150 км. И в предыдущую экспедицию нашим ученым удалось обнаружить факелы метана в том районе. Так что в ближайшем будущем с использованием «Клавесина» либо другой подобной техники нам предстоит выяснить, что это: либо разрешение газгидратов – тогда это природная катастрофа, которая грозит усилением глобальных изменений климата; либо это связано с локализацией какого-то месторождения углеводородов в толщах с просачиванием метана через микротрещины.
Автономные подводные аппараты могут успешно применяться и при проведениях шельфовых работ, исследуя с помощью специальных акустических профилографов грунт на глубины от 60 до 100 м. Аппараты могут проводить и инспекцию технического состояния различных коммуникаций на дне, включая кабельные и трубопроводные.


По словам ученых, на сегодняшний день заинтересованность в таком аппарате, конечно, есть, и довольно большая. Однако, как оценивает Валентин Сергиенко, «пока «Клавесин» рано рассматривать в качестве предмета для рынка. Ясно, что потребуется еще некоторая доводка аппарата. Но уже сегодня можно констатировать, что мы готовы с этим аппаратом выполнять любые заказы на акватории Мирового океана».


Оценивая мировую практику, можно говорить о приблизительной стоимости машин подобного класса на рынке – от 2 до 5 млн. долларов в зависимости от оснащения. В то же время рынок услуг, которые могут быть произведены с помощью этого робота, оценивается в несколько десятков миллиардов долларов. И, по словам Валентина Ивановича, «сегодня этот рынок реализован лишь на несколько процентов».
«Заказы на сегодняшний день у нашего института есть, – продолжает он, – но нет фактических возможностей для производства аппаратов. Именно поэтому в 2003 г. Морской коллегией было принято решение о том, что в России необходимо создавать центр по проектированию, сертификации, испытаниям такого рода техники. И такое учреждение уже создается в настоящее время в пригороде Владивостока, в районе Чайки. Темпы строительства центра очень высокие, и поэтому можно рассчитывать, что уже в следующем году можно будет производить монтаж оборудования и работы по его наладке и запуску. Конечно, серийного производства таких высокотехничных аппаратов там не будет, но, думаю, что через 1,5 года центр уже будет способен ежегодно выдавать до 10 разработок.
На его базе также будет создан учебный комплекс, где будут проходить подготовку специалисты по управлению такого рода техникой. Для этого мы уже начали получать поддержку от местных властей, и в Хасанскойм районе будет создана специальная база, где на морских глубинах наши специалисты смогут производить тестирование аппаратов и там же расположатся учебные аудитории».


В нынешнем году, в октябре, ДВО РАН отметит 75-летие академической науки на Дальнем Востоке. Первое подразделение – Горнотаежная станция, организованная в 1932 г. по инициативе академика Дальневосточного научного центра АН СССР Владимира Леонтьевича Комарова, и сегодня благополучно продолжает свою исследовательскую деятельность. Не так давно и сам Институт проблем морских технологий отметил свое 10-летие. Так что «Клавесин» стал замечательным подарком для всей Российской научной академии. «Хотя, – отмечает Валентин Сергиенко, – это не единственный результат, которым мы гордимся и который известен в стране и за рубежом. Но на сегодняшний момент это самый яркий пример работы РАН, который продемонстрировал способность наших ученых создавать такие сложные комплексные технические системы, которые уже практически абсолютно буднично работают в натуральных условиях!»

Фото предоставлены сотрудниками ИПМТ

Наталья СЫЧЕВА