Специалисты центра коллективного пользования «Сибирский центр синхротронного и терагерцового излучения (ЦКП «СЦСТИ) Института ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) совместно с коллегами из Физического института им. П. Н. Лебедева РАН (ФИАН) провели тестирование приемника электромагнитного излучения, который, как ожидается, будет использован при разработке регистрирующих элементов будущих космических обсерваторий. В эксперименте ученым впервые удалось напрямую наблюдать работу просветляющего покрытия для аппаратуры, работающей в диапазоне вакуумного ультрафиолета. Данная технология увеличивает чувствительность матрицы приемника электромагнитного излучения почти в полтора раза.

Основная задача современных обсерваторий космического базирования – проведение астрофизические исследований с помощью космических телескопов, работающих в коротковолновой области ультрафиолетового спектра, недоступной для наземных инструментов. Ультрафиолетовая астрономия изучает различные космические объекты, наблюдая их в диапазоне длин волн, который находится между видимым и рентгеновским (от 10-ти до 310-ти нанометров).

В этом участке электромагнитного спектра космический шум минимален, а количество физической информации о звездах и межзвездном веществе максимально. С помощью УФ космических телескопов появляется возможность исследовать атмосферу уже открытых экзопланет и, возможно, в недалеком будущем, удастся даже зарегистрировать признаки существования жизни на них. Также одной из научных перспектив ультрафиолетовой астрономии является поиск скрытого барионного вещества – массы газа и пыли, излучение от которых невозможно наблюдать даже при помощи самых современных телескопов, работающих в видимом диапазоне.

«Без калибровки приемника электромагнитного излучения научные данные, полученные в результате астрофизических наблюдений, не имеют смысла, – рассказывает старший научный сотрудник ИЯФ СО РАН, кандидат физико-математических наук Антон Николенко. – Необходимо связать показания этих приемников с реальным потоком фотонов, падающим на прибор. Точная калибровка – это своеобразный «билет на спутник» для этого приемника. Мы, как правило, делаем калибровку с погрешностью от двух до десяти процентов».

Приемник излучения, который тестировался на станции «Космос» ЦКП «СЦСТИ в рамках научного сотрудничества между ИЯФ СО РАН и ФИАН, представляет собой ПЗС-матрицу, произведенный в Великобритании, и чувствительную в области вакуумного ультрафиолета (ВУФ). Излучение этого диапазона очень сильно поглощается веществом и не способно проходить не только сквозь атмосферный воздух, но и сквозь тонкие (доли микрона) пленки вещества. Обычные матрицы, например, в фотоаппаратах, имеют в этой области нулевую чувствительность из-за защитных слоев и стеклянных окон, установленных перед их чувствительной поверхностью.

«Технология изготовления матрицы ВУФ диапазона очень сложна, и прибор имеет высокую стоимость, – поясняет Антон Николенко. – К тому же, для снижения фонового шума, матрица должна быть охлаждена почти до криогенных температур и может эксплуатироваться только в условиях высокого вакуума. Помимо сложных условий эксплуатации тестирование прибора осложняется трудностью в генерации излучения с нужной длиной волны и высокой интенсивностью этого излучения, недоступной для лабораторных источников излучения».

Станция «Космос» работает на источнике синхротронного излучения – коллайдере ВЭПП-4, который генерирует мощный поток фотонов в широком спектральном диапазоне – от видимого излучения до жесткого рентгеновского.

«Для калибровки космического оборудования необходимо выделить из этого широкого спектрального потока фотоны определенной энергии. В данном случае это фотоны с энергией около 10 эВ, – добавляет Антон Николенко. – Для этого на станции установлен монохроматор на основе дифракционной решетки. Точное значение потока определяется при помощи эталонного детектора, изготовленного в Физико-техническом институте имени А. Ф. Иоффе РАН (ФТИ им. А. Ф. Иоффе) и прокалиброванного в Физико-техническом институте Германии (Physicalisch-Technische Bundesanstalt, PTB). Зная точное значение интенсивности потока фотонов, мы можем калибровать всевозможные приемники, которые помещаются в вакуумную камеру нашей станции».

По словам специалиста, для достижения условий, при которых будет эксплуатироваться калибруемый приемник, он охлаждается жидким азотом до температуры -100С и находится в вакуумной камере, давление в которой поддерживается на уровне 10-4 Паскаля, что соответствует одной миллиардной доли от атмосферного давления.

Тестируемая матрица является экспериментальной, и поэтому имеет еще одну существенную особенность. На ее поверхность была нанесена ультратонкая пленка циркония, которая, по замыслу изготовителя, должна была сработать как антибликовое покрытие. Этот прием известен давно и широко применяется в высококачественных приборах с просветленной оптикой для видимого диапазона. Подобные пленки используются в объективах фотоаппаратов или биноклей.

«Меняя рабочую энергию монохроматора и измеряя отклик приемника, мы измеряем его чувствительность в каждой точке электромагнитного спектра. В нашем недавнем эксперименте нам удалось напрямую наблюдать работу просветляющего покрытия. Такое покрытие для ВУФ диапазона – это новая технология, и ранее эффективность его работы в этом диапазоне никто напрямую не измерял. Мы обнаружили, что оно увеличило чувствительность матрицы почти в полтора раза», – рассказал Антон Николенко.

Ожидается, что в случае успешного прохождения всех тестов матрица может рассматриваться, как хороший кандидат на роль основного регистрирующего элемента на космическом телескопе «Спектр-УФ» - это амбициозный российский проект, развиваемый с участием ряда других стран и превосходящий по ряду параметров знаменитый телескоп «Хаббл».

ЦКП «Сибирский центр синхротронного и терагерцового излучения» специализируется на фундаментальных и прикладных работах, связанных с использованием пучков синхротронного и терагерцового излучения, на разработке и создании экспериментальной аппаратуры и оборудования для таких работ, на разработке и создании специализированных источников синхротронного и терагерцового излучения. Ежегодно ЦКП предоставляет услуги по профилю своей деятельности десяткам российских (СО РАН, РАН и пр.) и зарубежных организаций.

Дата Ист выпустила интерактивную карту островов Белого моря - Чупинской губы. Карта дает представление о наиболее интересных местах для туристов, стоянках и смотровых площадках, близлежащих населенных пунктах, турбазах, содержит описание мысов, заливов, островов, горных вершин, природных месторождений и памятников культуры.

 Побережье Белого моря, или так называемый Карельский берег, пользуется популярностью у туристов. Это возможность увидеть заповедные места Русского Севера, встретить белух и морских котиков, побывать в старинных поморских деревнях и живописных бухтах, взобраться на скалы и погулять по сосновым лесам. Самые крупные поселки – Чупа и Лоухи. Название Чупа в переводе с карельского обозначает «тупик, угол». Этот далекий северный поселок в XVII веке стал центром российского промысла слюды. Еще в нем добывают кварц и «лунный камень» беломорит. В Чупе базируется Северная поисково-разведочная экспедиция, которая может провести спецтур по месторождениям полезных ископаемых.

Чупинская губа - самый южный фьорд Баренцево-Беломорского региона и удобная гавань для выхода судов в Белое море и на Соловецкие острова. В этой зоне расположены четыре научные биологические станции, принадлежащие Московскому, Санкт-Петербургскому и Казанскому университетам и зоологическому институту Российской Академии Наук. Некоторые территории здесь имеют охранный статус, вход на них возможен только по спецпропускам.

Туристы, приезжая на острова Белого моря Чупинской губы, сразу попадают в другую реальность. Здесь нет места Фейсбуку, лайкам и селфи, да и связи с миром практически нет. Навигаторы обычно выдают - «карты не знают, где вы находитесь». Вдохновляет особенный колорит и местный дзен – белые ночи, нетронутая природа, свежевыловленная рыба, мидии и морские звезды, разбросанные по берегу. Особенно хорошо отдыхать от интернета на необитаемом острове Кишкин, который местные называют Калифорнией. Рыбаки рассказывают, что однажды им удалось в начале октября поймать здесь бабье лето и даже искупаться. С тех пор гавань Кишкина — местный курорт, на котором, правда, очень мало следов присутствия человека: несколько кострищ, одна бесхозная беседка и общественная решетка, на которой можно зажарить рыбу и потом вернуть на место.

Теперь туристам можно легко сориентироваться на местности с интерактивной картой островов Белого моря. Она поможет им определить свое местоположение, найти информацию о базах, стоянках и местах отдыха, достопримечательностях, горных вершинах, мысах и заливах. Загрузив карту в смартфон c помощью бесплатного приложения CarryMap, путешественники могут использовать ее без подключения к интернету. Можно вносить путевые заметки и привязывать свои фотографии к точке на карте, а также записывать треки для истории.

Ранее компанией «Дата Ист» были опубликованы другие карты северных территорий – Териберки, Хибинских, Ловозерских и Кандалакшских тундр Мурманской области.

Скачать карту островов Белого моря Чупинской губы

Екатерина Вронская

В ходе XVII Всероссийской конференции «Распределенные информационно-вычислительные ресурсы: цифровые двойники и большие данные» (DICR'2019) на площадке Института вычислительных технологий СО РАН прошел круглый стол «Перспективные совместные (междисциплинарные) проекты в области цифровых двойников, анализа и организации больших данных».

О чем речь?

Как принято в академической среде, участники обсуждения сначала взялись сформулировать его предмет. Первый заместитель директора ИВТ кандидат физико-математических наук Андрей Васильевич Юрченко констатировал, что оба термина — цифровые двойники и большие данные — уже хорошо прижились как в научном, так и более широком обиходе. «С другой стороны, они очень расплывчаты. При этом я не считаю, что научные определения нужно унифицировать ГОСТами, — сказал А. Юрченко. — Мы, ученые, вправе находить взаимоприемлемые трактовки в рамках профессионального общения».

«С понятием больших данных я столкнулся впервые в 2012 году на крупной корпоративной конференции, — вспоминал доктор технических наук Владимир Борисович Барахнин из ИВТ СО РАН. — Представитель одного из операторов сотовой связи рассказывал, как они анализируют логи пользователей для выбора оптимальной маркетинговой политики. Речь шла о десятках миллионов записей и вывод был такой: решение по выбору сети принимают отцы семейств, на них нужно ориентироваться. Затем дама из медицинской компании продемонстрировала результаты работы с более сложными данными о ста тысячах пациентов. Это делалось для решения той же задачи, но дало противоположный результат: вышло, что ориентироваться при продвижении медицинских услуг нужно в первую очередь на женщин. Тогда нам казалось, что с позиций науки о вычислениях и первое, и второе ничего принципиально нового не представляют — не те величины. Но когда летом уже следующего года во время истории с Эдвардом Сноуденом выяснилось, что спецслужбы США способны сканировать и анализировать едва ли не всю электронную переписку — а это миллиарды очень плохо структурированных записей, — стало ясно, что термин “большие данные” имеет полное право на существование. И они требуют принципиально других, новых методов работы по сравнению с теми, к которым мы привыкли». Владимир Барахнин обозначил одно из таких отличий: работа с big data невозможна прямыми методами обращения к ним и требует многоуровневого машинного обучения.

Заместитель главного ученого секретаря Сибирского отделения РАН кандидат технических наук Юрий Александрович Аникин также апеллировал к опыту американских спецслужб, цитируя максималистское определение одного из директоров ЦРУ: «Большие данные — это все данные мира, причем доступные для анализа в пределах одного акта». Говоря о цифровых двойниках, доцент факультета информационных технологий Новосибирского государственного университета Виталий Геннадьевич Казаков назвал их «не научным термином, но научной метафорой». «Такие иносказания используются не для того, чтобы раздвинуть горизонты внутринаучного и межнаучного общения, — считает он, — а для вступления в контакт с людьми, которые распределяют деньги. Имитационное моделирование на компьютерах проводилось еще с 1950-х годов, и в течение нескольких десятилетий у нас не было никакой необходимости в термине “цифровые двойники”. Он появляется в тот момент, когда такие модели начали массово применяться в промышленности, а ей руководят не научные работники — с ними потребовалось находить общий язык и подбирать приемлемые понятия. Но прежде чем использовать такие термины в науке, я бы предложил предварительно определяться в их необходимости».

Кандидат технических наук Роман Константинович Федоров из иркутского Института динамики систем и теории управления им. В.М. Матросова СО РАН считает, что понятие “цифровые двойники” всё же приемлемо и в науке, поскольку выделяет класс имитационных моделей многоразового непрерывного использования и поэтому самообновляющихся, «живых», реагирующих на поступление новых данных в режиме реального времени. Прозвучала и гуманитарная трактовка: «Цифровые двойники — очередная опасная игрушка человечества, порожденная его неистребимой ленью и любознательностью». Опасность видится в превращении пользователя из профессионала в так называемого квалифицированного потребителя, который в большей степени наблюдает виртуального субъекта, нежели управляет им. В качестве примера приводились летные происшествия и даже катастрофы последних лет, вызванные зависимостью экипажей от интеллектуальной авионики.

Цифровые урожаи

Сельское хозяйство перестает быть консервативной сферой, в том числе и в России. Производительность растениеводства, например, за последние десятилетия возросла в разы. Если в СССР ежегодные «битвы за урожай» с привлечением почти всего городского населения давали (по состоянию на 1978 г.) средние 17 центнеров зерновых с гектара на площади 74 миллиона гектаров, то урожайность 2017 года составила 29 центнеров с гектара при сокращении посевов до 48 миллионов гектаров. Эти данные приводились в презентации академика Виктора Валентиновича Альта (Сибирский федеральный научный центр агробиотехнологий РАН), представленной участникам круглого стола.

Как выяснилось, рост производительности достигнут за счет комплекса изменений — прежде всего, увеличения количества и точности операций, производимых на полях, а также замены машинного парка на более современный (в том числе с автоматизированным и роботизированным управлением). Примером служит хозяйство «Майское» (Новосибирская область), где в 1988 году 9 тысяч гектар обрабатывали 67 комбайнов, а сегодня с 20 тысячами управляется 15 машин, при этом урожайность выросла ровно вдвое. Но высокий урожай — не всегда благо, в некоторые годы это вызывает пресыщение рынков, падение цен, накопление нереализуемых товарных излишков, как это произошло с сахарной свеклой и сахаром в текущем году.

Поэтому цифровизация аграрного сектора — не «цифровые двойники коров» (упоминавшиеся в качестве курьёза), а интеллектуальные системы комплексного прогнозирования, планирования и ведения хозяйства, основанные на работе с big data самого различного происхождения: от данных дистанционного мониторинга земной поверхности до экономических показателей и информации с сенсоров сельхозмашин. «Специалисты СФНЦА РАН и ИВТ СО РАН ведут совместный проект, к развитию которого намерены подключить индустриальных партнеров, — сообщил А.В. Юрченко. — Речь идет о разработке цифровых технологий для снижения потерь от заболеваний культур, а в перспективе — поэтапном создании системы планирования и управления урожайностью». Ученый не отрицает, что это окажет воздействие на автономию принятия решений отдельными холдингами и хозяйствами: «Мы все встали на путь создания новой плановой экономики, и не только аграрной».

Правда, не все согласны с возможностью стопроцентно эффективного планирования урожайности. «До сих пор важнейшим воздействующим фактором здесь является климат, — отметил В. Б. Барахнин. — Возможности его прогнозирования на сезоны вперед сегодня весьма невелики. Четкое предсказание семи тощих и семи тучных лет пока описано только в Книге Бытия».

Потоки и преграды

Другой комплексный проект, обсуждавшийся на круглом столе — создание цифровой модели Обь-Иртышского речного бассейна. Со стороны науки его инициаторами выступили барнаульский Институт водных и экологических проблем СО РАН и Кемеровский филиал ИВТ СО РАН, к которым позднее присоединился и центр «Новые производственные технологии» Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого. Проект уже включен в программу развития создаваемого научно-образовательного центра (НОЦ) «Кузбасс» и концептуально задуман прежде всего как межрегиональный. Соглашение об участии в нем подписали Кемеровская область (координационный совет проекта возглавил вице-губернатор региона Константин Геннадьевич Венгер) и еще восемь субъектов Сибирского и Уральского федеральных округов.

По словам Андрея Юрченко, цель этой научно-территориальной коллаборации — сохранение и экологическая реабилитация водных объектов, входящих в Обь-Иртышский бассейн (включая Телецкое озеро), точная оценка влияния на них располагающихся на берегах рек и озер этого бассейна городов и агломераций за счет построения основанной на больших данных (data-driven) системы комплексного управления водными ресурсами (КУВР) речного бассейна в соответствии с действующим международным стандартом на такие системы. «Это очень больший проект, — подчеркнул заместитель директора ИВТ, — в котором мы хотели бы, с одной стороны, использовать по максимуму те заделы, которые уже есть у нас и наших коллег — как в области моделирования, так и в работе с большими данными. — С другой стороны, мы надеемся, что межрегиональная и междисциплинарная инициатива будет поддержана государством как соответствующая целям национальных стратегий и проектов».

Обь-Иртышский проект А. Юрченко назвал своеобразным спин-оффом (ответвлением — Прим. ред.) более широкого научного начинания по моделированию сложных экосистем, сопряженного с Планом комплексного развития СО РАН. «Мы видим возможность не только масштабирования и переноса создаваемых моделей на экосистемы других частей России и заинтересованных стран, но и построение, по аналогии, систем мониторинга и управления другими природными ресурсами», — подчеркнул ученый.

Затраты на создание цифровой модели Обь-Иртышского бассейна оценены весьма приблизительно — «порядка миллиарда рублей». «Потребуется создание десятков, если не сотен, новых экологических полигонов и контрольных станций, оснащенных самым современным оборудованием, — заметил Андрей Юрченко. — Это далеко не чисто научный проект, и мы рассчитываем на участие в нем десятков предприятий и компаний, региональных властей и управляемых ими ресурсов». Неизбежен, но не решен вопрос об интернационализации проекта: верховья и истоки Иртыша находятся на территориях Казахстана и Китая, без поступления данных откуда полнота модели ставится под сомнение. Как отметил заведующий лабораторией ИВТ СО РАН доктор технических наук Евгений Леонидович Счастливцев, сопредельные страны могут быть вовлечены через структуры Шанхайской организации сотрудничества, тем более что академии наук государств-участников ШОС создали специальный совет по взаимодействию.

Участники обсуждения не скрывали того, что в академических институтах и университетах есть факторы, препятствующие их активности в комплексных проектах. В частности, был назван разрыв (ментальный, мотивационный, инструментальный) с высокотехнологическими компаниями, включая сектор IT. «Даже в Академгородке не все субъекты готовы к кооперации», — высказался Виталий Геннадьевич Казаков из Новосибирского госуниверситета. «Мы относимся со скепсисом друг к другу и все вместе — к новым амбициозным проектам, — заметил Андрей Юрченко. — Возможно, этот скепсис и мешает нам больше всего».

Андрей Соболевский

Президент Российской академии наук Александр Сергеев вручил ордена Александра Невского вице-президенту РАН академику Валерию Козлову и научному руководителю Института теоретической и прикладной электродинамики РАН Андрею Лагарькову, передает корреспондент РИА Новости.

Ранее указ президента РФ о награждении был опубликован на официальном портале правовой информации.

Козлов при получении награды заявил, что служит "отечеству и нашей Академии". Лагарьков отметил, что для него "большая честь и огромное удовольствие" получить награду именно в стенах РАН.

Козлов получил ряд фундаментальных результатов в области прикладной математики, в частности, по проблемам точного интегрирования уравнений динамики, устойчивости движения, динамики твердого тела.

Главными направлениями научной деятельности Лагарькова являются исследования в области так называемых метаматериалов, радиопоглощающих покрытий, стелс-технологий, физики низкотемпературной плазмы. Им выполнен цикл исследований нагрева тел, входящих в плотные слои атмосферы с гиперзвуковой скоростью, что имеет важное значение с точки зрения создания перспективных образцов вооружений

Продолжение. Начало здесь

«Мы стремимся накормить человечество», - нередко именно с таким пафосным заявлением инициаторы крупных проектов в области сити-фермерства обращаются к своей аудитории. Эту же фразу мне приходилось несколько раз слышать из уст директора одной новосибирской компании. Наверное, я бы воспринял эти слова всерьез, если бы ничего не знал об огромном тепличном комбинате, находящемся возле Новосибирска и ежедневно поставляющем на прилавки городских супермаркетов тонны овощей и зелени. Я бы поверил в миссию сити-фермеров, если бы не подозревал о том, что почти полмиллиона новосибирских семей владеют дачными участками, где они выращивают ту же зелень и овощи. Наконец, я молчу о мелких фермерских хозяйствах, пробивающихся на городские рынки. Я даже не упоминаю о больших оптовых складах, куда регулярно поступает овощная продукция из Средней Азии и Китая.

Неужели наши сити-фермеры намекают на то, будто в ближайшей перспективе всё только что перечисленное провалится в тартарары? Да, я в курсе насчет того, что численность населения Земного шара растет, а площади пахотных земель сокращаются. Но мне как-то не приходило в голову, что данное обстоятельство необходимо положить в основу фермерского бизнес-плана. И главное, причем здесь пахотные земли, если речь идет о выращивании растений в условиях защищенного грунта, где используется гидропоника, капельное орошение и прочие технические изобретения? Нет, я намекаю сейчас не на городские вертикальные фермы, а на «традиционное» тепличное хозяйство, которое за последние полвека очень даже неплохо продвинулось в техническом плане. Конечно, если забыть об этом факте, то тогда сити-фермы предстанут единственной альтернативой «отсталому» земледелию. А если всё-таки учесть этот факт?

Давайте сравним два подхода к использованию свободных пространств. Так, израильтянам удается прямо в пустынях создавать сады, виноградники и выращивать овощи и зелень в таких количествах, что они становятся предметом экспорта. Израильские теплицы и используемая там система капельного орошения известна во всем мире. Вдумайтесь – высокопродуктивное сельское хозяйство создается среди раскаленных песков! Не удивительно, что Израиль почти на сто процентов обеспечивает себя всеми необходимыми продуктами питания.

А теперь еще раз вспомним возведение помпезной вертикальной фермы в Дубае, на которую потратили 40 миллионов долларов. В ОАЭ также полно пустынных территорий, но там почему-то решили удивить весь мир дорогущей новинкой с посевной площадью 1,2 гектара. Полагаю, израильские специалисты смогли бы за ту же сумму создать в пустыне нормальный тепличный комплекс площадью в несколько раз больше. Вообще, весьма странно, когда в стране с солнечным «профицитом» принимают техническое решение, призванное заменить солнечный свет за счет дефицитной здесь электроэнергии. Не удивительно, что ОАЭ, в отличие от Израиля, обеспечивает себя продуктами питания всего лишь на 15 процентов.

Где-то в одной из публикаций, посвященной вертикальной ферме в Дубае, прозвучало оптимистическое предположение насчет того, что электроэнергию для освещения растений можно будет вырабатывать там с помощью солнечных панелей (поскольку с солнечной радиацией проблем нет никаких). Что же, решение весьма «оригинальное» - направлять солнечный свет не на растения, а на солнечные панели, чтобы с их помощью произвести свет, нужный этим самым растениям. Очень «хороший» путь для повышения себестоимости (я уже не говорю о том, что вам придется покрыть этими солнечными панелями площадь, равную площади посева). Вдобавок учтем необходимость периодической замены ламп, коих там тьма-тьмущая (в то время как солнечный свет мы получаем совершенно бесплатно). В итоге даже самый большой любитель космических решений в области агротехники способен убедиться в том, что вертикальные фермы с точки зрения возможностей «накормить человечество» - не очень эффективный способ, заметно проигрывающий «традиционному» подходу.

Впрочем, у самих стартаперов на этот счет также нет ни малейших сомнений. Все прекрасно понимают, что запуск и работа городской вертикальной фермы влетают в кругленькую сумму. Убедительные примеры на этот счет демонстрирует Новая Зеландия. Продукция, выращенная здесь традиционным путем, продается по всему свету. В то же время все начинания с вертикальными фермами закончились ничем. Фермеры, решившиеся приобрести такое оборудование, в конечном итоге были вынуждены от него отказаться по чисто экономическим причинам – работа здесь осуществлялась в минус. Отметим, что некоторые российские стартаперы даже не скрывают, что вертикальные фермы далеко не всегда обещают прибыль.

Так, Татьяна Дубовская, которую считают «евангелистом» сити-фермерства в России, прямо заявляет, что компания UrbaniEco «работает в небольшой минус», из-за чего компанию приходится «финансировать за счет дохода от других проектов». Не добившись рентабельности на выращивании овощей, некоторые сити-фермеры начинают осваивать свободные ниши, сосредотачиваясь на редких видах и сортах листовой зелени и пряно-ароматических травах (например, базилике).

С точки зрения бизнеса данный подход получается вполне рациональным. Только вряд ли его можно совместить с девизом «Накормим человечество!». Думаю, человечество не налегает в таких же количествах на базилик и рукколу, как это происходит с овощами, зерновыми, бобовыми, картофелем и корнеплодами. А значит, красивая легенда о сити-фермерстве, мягко говоря, не срабатывает. Кстати, в США проводились эксперименты и по выращиванию зерновых (пшеницы и риса) в вертикальных фермах. Однако опыт оказался совсем удручающим. Выяснилось, что при выращивании пшеницы пришлось бы всего лишь на одну буханку хлеба затратить электричества на сумму 11 долларов! 

В общем, вертикальные фермы способны всерьез конкурировать с «традиционными» теплицами только при одном условия – при условии совершенно бесплатной электрической энергии. Впрочем, сити-фермеры выдвигают в свою пользу еще один аргумент: мол, расположение вертикальных ферм в городской черте упрощает логистику. На самом деле данное утверждение является лишь наполовину правдой, а на половину – мифом. Правда здесь в том, что затраты на логистику исключаются для малых форм. Скажем, когда вы размещаете небольшое количество стеллажей в каком-то готовом помещении. Например, в торговом павильоне или в столовой, в здании санатория или же просто у себя в квартире. Такие варианты существуют, но они совсем не подпадают под тиражируемые мифы и легенды. Это уже совсем другая история.

Что касается организации больших пространств в рамках серьезных коммерческих проектов, то при таких масштабах собираемый ежедневно вал продукции так или иначе требует оптовых складов для своего временного хранения перед розничной реализацией. Здесь происходит все то же самое, что и для обычных тепличных комбинатов. В США некоторые сити-фермеры не учли этого момента, после чего их логистика только УСЛОЖНИЛАСЬ. То есть им пришлось организовывать оптовые склады ЗА ГОРОДОМ. Иначе говоря, вначале собранные овощи они везли на загородный склад (а другого места для него они найти не смогли, ибо ничего такого не предусмотрели заранее), а потом уже оттуда снова ввозили продукцию в город! Именно по этой причине компания Plenty начала размещать свои большие «городские» фермы ЗА ГОРОДСКОЙ ЧЕРТОЙ, в пригородной зоне. Вот вам и весь сказ про городское фермерство, якобы придвигающее свою наисвежайшую продукцию прямо к вашему порогу. Действительность, как видим, оказалась не столь предсказуемой, как виделось вначале.

Наконец, переходим к самому впечатляющему мифу, призванному разом оправдать высокие затраты и высокую стоимость продукции в глазах покупателя. Почти во всех публикациях, во всех выступлениях на эту тему красной нитью проходит утверждение, будто сити-фермеры предлагают покупателям продукцию исключительно «натуральную» и совершенно «безвредную», поскольку их технологии-де не предполагают использования «химии», а условия выращивания растений таковы, что им не страшны никакие болезни.

Заявления насчет «натуральности» меня всегда слегка озадачивали. Да, среди сити-фермеров есть такие инноваторы, что решили перейти на органический субстрат, дабы на законных основаниях объявлять свою продукцию «органической» (и запрашивая, тем самым, более высокую цену). Но большинство из них преспокойно используют гидропонику, как это делается в «традиционных» тепличных хозяйствах. Потому совершенно непонятно, с какой стати салат, выросший на гидропонике при ИСКУССТВЕННОМ освещении, объявляется более «натуральным», нежели тот салат, который также рос на гидропонике, но под солнечным светом.

Еще больше удивляют категоричные утверждения насчет того, будто вертикальные фермы являются надежным бастионом против нашествия болезней. У профессионального растениевода такая категоричность способна вызвать ироничную ухмылку. Как мне объяснял один специалист: «Там, где появляются растения, обязательно появятся и болезни». Абсолютно исключить попадание в искусственную среду тепличного пространства каких-либо зловредных микроорганизмов (особенно при использовании органического субстрата) невозможно в принципе. Для этого, пожалуй, придется размещать вертикальные фермы на Луне. Да, профилактические меры необходимы, но они только снижают вероятность заболеваний, но не исключают их. Такие же меры используют и в «традиционных» теплицах, но никто из производителей не даст вам абсолютных гарантий насчет того, что никакая зараза внутрь «не проскочит». Таких гарантий нет и у сити-фермеров, как бы они ни старались убедить нас в обратном. Поэтому тезисы насчет стопроцентной «безвредности» своей продукции рассчитаны, конечно же, на дилетантов.

В общем, попытка выдать от своего имени все самое лучшее, что есть в современном растениеводстве, и приукрасить эти заявления декларациями о своей особой миссии по «спасению» человечества от голода, оказываются очень красивой легендой. Конечно, можно убеждать покупателей и инвесторов в том, что через 10 – 15 лет вертикальные фермы покажут себя во всей красе, но пока что такие утверждения отражают лишь веру, а отнюдь не знания.

Константин Шабанов

В Институте солнечно-земной физики СО РАН (Иркутск) появится дополнительная тема исследований — «Развитие новых методов прогнозирования солнечной и геомагнитной активности», над которой будет работать самостоятельное структурное подразделение института. Оно займется разработкой новых методов прогнозирования космической погоды. Руководить темой будет ведущий научный сотрудник ИСЗФ СО РАН кандидат физико-математических наук Юрий Владимирович Ясюкевич.

Научный руководитель института академик Гелий Александрович Жеребцов подчеркнул значимость исследований и подчеркнул, что коллектив научного учреждения уже накопил огромный массив наблюдений, на основе которых необходимо разработать работающие модели, позволяющие делать как среднесрочный, так и долгосрочный прогноз космической погоды.

«Программа космической безопасности нашей страны не может быть решена без спутниковой группировки и системы наземного наблюдения. Однако даже имея все эти сведения, без новых современных моделей прогноз сделать не получится. Именно такая амбициозная задача — выработка и апробация новых моделей — стоит перед учеными, которые займутся работами в рамках нового направления», — отметил Гелий Жеребцов.

Юрий Ясюкевич рассказал, что прогноз будет строиться на основе данных, полученных на инструментальном комплексе ИСЗФ СО РАН. Для этого будут разработаны новые модели, позволяющие осуществлять прогноз в сложной взаимодействующей системе Солнце-солнечный ветер-магнитное поле Земли-атмосфера Земли.

«В ИСЗФ много групп уже работает по этой тематике, просто сейчас их усилия будут сконцентрированы на получении прогноза. Мы уже запланировали целый ряд семинаров, на которых совместными усилиями мы выработаем программу работы», — сказал Юрий Ясюкевич.

В частности, для решения задач нового направления исследований будет задействован в регулярном режиме Солнечный телескоп оперативных прогнозов, предназначенный для измерения магнитного поля Солнца как звезды и для измерения слабых крупномасштабных магнитных полей на солнечной поверхности. Основанная на PC-совместимых компьютерах автоматизированная система телескопа постоянно совершенствуется.

Надо отметить, что исследователи планируют получать как кратковременный прогноз (три дня, месяц), так и долговременный — на весь цикл активности Солнца. Кроме того, ученые рассчитают, как процессы, происходящие на Солнце, отразятся на атмосфере Земли.

В Новосибирске регулярно проходят публичные мероприятия с обсуждением развития сити-фермерства, уже определились компании, инициировавшие соответствующие проекты, а одна из них даже получила известность за рубежом и рассчитывает в настоящее время на заказы из других стран.

Для меня показательным моментом стал тот факт, что тема сити-фермерства никак не заинтересовала представителей расположенного рядом с городом, в поселке Толмачево, тепличного комбината - крупнейшего регионального производителя овощей в современных теплицах пятого поколения. Несмотря на приглашение от мэрии Новосибирска, в хозяйстве, видимо, не сочли для себя полезным указанное мероприятие.  Еще один показательный момент: представитель Россельхозбанка (также приглашенный) не стал задавать выступающим никаких вопросов и, не дождавшись окончания, прокинул зал. Красочные презентации его почему-то «не зацепили».

На первый взгляд, может показаться, будто у нас в стране слишком сильны консервативные убеждения, будто все еще дает о себе знать косность мышления, и, наверное, многие влиятельные персоны совершенно не чувствительны к революционным переменам в сфере агропромышленных технологий. Сити-фермерство (в том виде, как его позиционируют в наши дни) претендует как раз та такую технологическую революцию. Представители этого направления заявляют о себе так, словно они открыли новый путь в сфере выращивания растений, явившись к страждущему человечеству прямо из будущего. Разумеется, что многие из нас, считающие себя современными и прогрессивными людьми, готовы рукоплескать при виде каждой презентации, принимая на веру любые тезисы и выкладки от новоявленных стартаперов, умело подкрепляющих свое прогрессистское амплуа с помощью футуристических «железок» и софта.

Ни для кого не секрет, что видные инициаторы таких проектов вышли из IT-сектора, и такой бэкграунд, как ни странно, не только не вызывает вопросов с нашей стороны, но и, наоборот, - способствует доверию. Еще бы – ведь мы живем в мире цифровых технологий, наши города должны в скором времени стать одновременно и «умными», и «зелеными».  А значит, «умные» теплицы напрашиваются сюда сами собой.

Да, мы очень восприимчивы к этой вдохновляющей идеологии. Но, к сожалению, далеко не всегда оцениваем ее с позиций количественных показателей, не соотносим с конкретными цифрами и фактами. Многие не только не изучали мировой ситуации со стартапами в области современных вертикальных ферм, но даже не имеют ни малейшего представления о том, как развиваются дела в современном тепличном хозяйстве, какие проекты здесь реализованы, что представляют собой эти хозяйства, сколько продукции выдают, какова там рентабельность и окупаемость. Только на фоне конкретных цифр, когда вам есть с чем сравнивать и сопоставлять, когда вы знаете историю вопроса, вы начинаете по-иному воспринимать ажиотаж вокруг «умных» сити-ферм. И здесь у вас сразу же появляются вопросы, которые журналисты почему-то до сих пор не задают нашим модным инноваторам.

Начнем с одной неутешительной (а во многом – поучительной) истории. В течение как минимум четырех лет, начиная с 2014 года, в прессе то и дело мелькали восторженные отзывы об американской сити-ферме Urban Organics, расположенной в городе Сент-Пол на севере США. Ее преподносили в качестве примера самого смелого и наиболее интригующего инновационного решения, связанного с производством «органических» продуктов питания в черте города. Свое знаменитое предприятие компания открыла на месте старой пивоварни, став поставщиком свежей рыбы и зелени. Здесь использовалась замкнутая система аквапоники, когда два разных типа продукции (рыба и растения) дополняли друг друга в едином производственном цикле. Всё было организовано на высшем уровне, с привлечением науки и новейших технических разработок. Сити-ферма поставляла в магазины несколько видов рыб, различную зелень и овощи. Важным достижением новой технологии считалось очень высокая экономия водных ресурсов. По словам разработчиков, главное достижение заключалась в том, что получаемый здесь объем конечной продукции требовал лишь два процента воды от тех объемов, которые требуются при традиционной системе выращивания. Была уверенность, что в стратегическом плане данная технология будет очень востребована в пустынных районах планеты, например, в Африке.

В общем, всё складывалось весьма удачно, и все были довольны – и производители, и покупатели. Однако весной 2019 года сити-ферму закрыли. Инвесторы сочли предприятие убыточным, несмотря на поток восторгов в его адрес. Как признался представитель компании Pentair (главный инвестор проекта), использованная здесь бизнес-модель не оправдала ожиданий, несмотря на большие надежды, с ней связанные.

К чему я привожу здесь этот пример? К тому, что на текущем этапе все славословия в адрес подобных стартапов и технологий еще не свидетельствуют о том, будто любое прекрасное инновационное начинание непременно ждет столь же прекрасное будущее. Например, сегодня объявляют весьма удачным стартап Plenty, который пару лет назад привлек более 200 миллионов долларов. На сегодняшний день это самое крупное вложение в проекты подобного рода. Судя по публикациям, создатели «умных» сити-ферм Plenty будто бы учли ошибки своих предшественников и нашли реальные пути снижения издержек. В частности, они значительно повысили урожайность с одного квадратного метра занимаемой территории (за счет использования трубчатых пластиковых колонн), снизили затраты на освещение и упростили логистику. В настоящее время Plenty осуществляет масштабную экспансию на «азиатском» направлении, пытаясь выйти на китайский рынок. Мы можем, конечно, предвкушать успех, однако в свое время такие же предвкушения вызывали и другие стартапы, в конце концов, зашедшие в тупик (к примеру, Padponics - в Атланте, LocalGarden - в Ванкувере, FarmedHere - в Чикаго). Еще в 2018 году про Urban Organics писали, что ее успех «вдохновляет других» заниматься сити-фермерством. Сообщалось, что, если городских ферм будет достаточно много, «это поможет создать в будущем сообщества городских жителей, целые районы, которые обеспечивают себя сами». И что же, в таком случае, мы можем сказать теперь, когда вдруг «выяснилось», что в экономическом плане проект оказался бесперспективным?

Тем не менее, инвесторы продолжают с прежним энтузиазмом вкладывать деньги в новые (зачастую – весьма амбициозные) проекты по созданию-сити ферм. В этой связи очень показательна финансовая история компании AeroFarms. Компания специализируется на выращивании зелени с помощью аэропоники, используя для этих целей закрытые городские помещения. Сообщается, что здесь применяется уникальная разработка, детали которой создатели держат в секрете. За время своего существования компания уверенно наращивала объемы инвестиций, пользуясь на начальных этапах поддержкой таких инвестиционных гигантов, как Goldman Sachs и Prudential. Эта компания является одним из «долгожителей» городского фермерства, появившись на рынке в 2004 году.  Если взять подшивку посвященных ей публикаций, то нельзя не обратить внимания на рост инвестиций в арифметической прогрессии. Если в начале речь шла о 39 миллионах долларов, то в 2019 году вложения достигли уже 100 миллионов долларов.

Аналитики полагают, что рост инвестиций в сити-фермерство – тенденция долгосрочная. В 2017 году общий объем рынка вертикального фермерского хозяйства составлял 2,3 миллиарда долларов, а согласно прогнозам Research And Markets, в 2023 году мировой рынок вертикальных ферм вырастет до 7,4 миллиардов долларов. Конечно же, отсюда делают скоропалительный вывод о том, что вертикальное сити-фермерство уверенно идет в будущее, якобы вытесняя «устаревшие» технологии. Во всяком случае, так заявляют апологеты данного направления. При этом за скобками остается такой важный показатель, как эффективность. Точнее, соотношение финансовых вложений и объемов конечной продукции.

В самом деле, что мы получаем «на выходе», вложив в тот или иной проект несколько десятков миллионов? Странно, что именно этот показатель в основной массе публикаций никак не комментируется. Вот самый свежий и самый «громкий» пример последних дней. Совсем недавно в Дубае (ОАЭ) возвели одну из крупнейших вертикальных ферм с посевной площадью 1,2 га (12 000 кв. метров). Стоимость проекта составила 40 миллионов долларов. Производительность оценивают на уровне 2,7 тонн овощей и зелени в сутки (то есть 986 тонн в год). Много это или мало?

Для человека, не интересующегося тепличным хозяйством, указанные выше цифры ровным счетом ни о чем не говорят. Однако если мы начнем сравнивать вертикальные фермы с голландскими теплицами пятого поколения, то оно может вызвать у нас легкий ступор. Например, шесть лет назад в Подмосковье примерно за ту же сумму (2,6 миллиардов РУБЛЕЙ) был построен современный тепличный комплекс площадью 12 га (!), с производительностью порядка 9 тысяч тонн овощей и зелени в год. То есть капитальные затраты на «традиционные» теплицы оказались в нашем случае в ДЕСЯТЬ раз ниже – при сопоставимой производительности (на единицу посевной площади). Кстати, упомянутый выше тепличный комбинат в Толмачево имеет площадь 17 га, производя ежегодно 12 тысяч тонн продукции. Кроме того, при строительстве крупных тепличных комплексов создается вся необходимая энергетическая инфраструктура (включая небольшие электростанции, работающие в режиме комбинированной выработки тепла и электричества).

Возможно, объект в Дубае – не показатель для нас. Тогда сошлемся на российские примеры. По сообщениям начала 2019 года, компания «РусЭко» (один из отечественных лидеров в области вертикальных ферм) собирается построить в Москве, на территории бывшей табачной фабрики «Лиггетт-Дукат», «крупнейшую в мире» вертикальную ферму для производства зелени и ягод. Объем инвестиций для создания первой очереди должен составить 5 миллиардов рублей. Запланированная посевная площадь - 67 тысяч кв. метров (то есть 6,7 га). Иначе говоря, один га такой фермы обойдется инвесторам в 746 миллионов рублей. Другая компания – «Агрорус» - предлагает свои вертикальные фермы по цене 65 тысяч рублей за 1 кв. метр. То есть один га в этом случае обойдется в 650 миллионов рублей.

Чтобы было понятно, стоимость одного га современной голландской теплицы в нашей стране составляет в среднем 85 – 90 миллионов рублей (без учета строительства энергоблоков, подстанций и т.д.). Теплицы от отечественных производителей предлагаются по цене 65 миллионов за один га. При использовании систем дополнительного освещения стоимость повышается до 80 миллионов. Но даже с учетом строительства энергетической и прочей инфраструктуры (ведь тепличные комплексы располагаются в чистом поле) вложения в «традиционные» теплицы оказываются как минимум в два раза ниже, чем при строительстве вертикальных ферм на готовых промышленных площадках внутри города. О производительности таких теплиц мы уже писали выше. «Традиционные» тепличные комбинаты работают у нас в стране с рентабельностью 30- 40 процентов (ТК в Толмачево заявляет о рентабельности 50 процентов). Такие теплицы окупаются примерно за 8 – 10 лет.

Какова рентабельность вертикальных ферм - до сих пор остается загадкой. Точных цифр никто не выкладывает – только общие указания на то, что это дорого. То есть мы получаем высоченные капитальные затраты при достаточно высоких (судя по всему) эксплуатационных расходах. Нетрудно догадаться, что основное бремя расходов приходится здесь на электричество, поскольку растения в вертикальных фермах выращиваются при искусственном освещении. По словам представителей компании AeroFarms, примерно 50% капитальных затрат приходится на светодиодные лампы, якобы производящиеся по специальному заказу. Такое внушительное количество ламп, безусловно, пропорционально повышает и энергозатраты.

В чем же тогда здесь преимущества, стоит ли «овчинка выделки», имеет ли смысл вкладывать средства в такой не совсем понятный бизнес? Апологеты вертикальных ферм уверяют, что у них есть своя «изюминка», коей лишены «традиционные» производители, а потому их делу открыта дорога в будущее. Однако насколько соответствуют реальности такие претензии на исключительную значимость?

Окончание следует

Константин Шабанов

​В октябре участники международной экспедиции на научном судне "Академик Мстислав Келдыш" зафиксировали в Восточно-Сибирском море рекордный выброс метана. Ученые отмечают, что это не единичное явление, а часть масштабного процесса дегазации недр Арктики, связанного с истончением слоя вечной мерзлоты в условиях потепления. РИА Новости вместе с экспертами разбирается, к каким последствиям для планеты приведет неконтролируемая эмиссия метана и какие риски при этом возникают.

Зачем нам нужна мерзлота

До 65 процентов территории России покрыты многолетней мерзлотой, а более 80 процентов всей подводной мерзлоты мира находятся на российском шельфе. От ее стабильности напрямую зависят перспективы экономической деятельности в Арктике. Ведь на вечной мерзлоте, всегда считавшейся надежным фундаментом, стоят многоэтажные здания заполярных городов, шельфовые буровые платформы и портовые сооружения, по ней проложены нефте- и газопроводы, автомобильные и железные дороги. Таяние многолетней мерзлоты приведет к тому, что вся эта инфраструктура будет нарушена.

Среднегодовые температуры растут в большинстве регионов планеты, особенно быстро — в Арктике. Если температура по земному шару за последние полтора столетия выросла в среднем на 0,8 градуса Цельсия, то в Арктике — на пять градусов. Многолетняя мерзлота быстро тает, и ее верхняя граница опускается все ниже. Особенно активно это происходит на шельфе, где мерзлота круглый год находится в контакте с теплой водой, а не с холодным атмосферным воздухом.

Под мерзлотой находится слой осадочных пород. По данным сейсмических исследований, которые проводят в регионе ученые из Российской академии наук и компании-недропользователи, такие как "Роснефть" и "Газпром", этот слой сильно насыщен газами, прежде всего метаном. По ослабленным зонам разломов газ пробивается к поверхности и выходит на дне моря в виде сипов — газовых фонтанов различной мощности.

Метан в газонасыщенный осадочный слой поступает из залегающих ниже залежей газогидратов или из других, еще более глубинных источников. Среди ученых существует мнение, что под арктическим шельфом скрыты гигантские залежи газогидратов. При повышении температуры и уменьшении давления они разлагаются на газ и воду. Высвобождение газа сопровождается значительным повышением давления, что может приводить не только к выдавливанию метана вверх по разломам и трещинам, но и к взрывным событиям.

Под прицелом климатического ружья

Метан — сильнейший парниковый газ, примерно в 30 раз более эффективный, чем СО2. Сегодня концентрация метана в атмосфере составляет около двух частей на миллион. При таких значениях вклад метана в глобальный парниковый эффект оценивается Межправительственной группой экспертов по изменению климата (IPCC) при ООН на уровне 30 процентов от вклада СО2.

Если всего два процента метана, скрытого в залежах арктических газогидратов, попадут в атмосферу, концентрация его в воздухе увеличится в два-три раза и его роль в парниковом эффекте сравняется с углекислым газом, против выбросов которого сейчас призывает бороться все мировое сообщество. Кроме того, выбросы метана приводят к возникновению так называемой петли положительной обратной связи: по мере того как планета нагревается, высвобождается больше метана, который еще больше усиливает глобальное потепление.

Основной риск заключается в том, что при дальнейшем прогреве Арктики и освобождении арктических морей от поверхностного льда может произойти резкое разрушение слоя мерзлоты и в атмосферу единовременно будет выброшена огромная масса метана, что отразится на климате не только арктического региона, но и планеты в целом. Описываемый сценарий в научной литературе называют "метангидратным ружьем" или "метановой катастрофой".

Слишком дорогой газ

В 2013 году экономисты из Великобритании и Нидерландов оценили возможный глобальный ущерб от "метановой катастрофы" в 60 триллионов долларов, что сопоставимо с размером мирового ВВП за год. Речь идет о потерях в сельском хозяйстве, связанных с засухой, а также о ликвидации последствий штормов, пожаров и подъема уровня моря. При самом экстремальном сценарии, предусматривающем, что пять-десять процентов метана из газогидратов, залегающих под дном морей Восточной Арктики высвободится в атмосферу в течение ближайших десяти лет, температура на планете увеличится на три градуса. А это уже климатическая катастрофа.

Свои расчеты европейские экономисты основывали на данных по эмиссии метана на шельфе восточно-сибирских морей, опубликованных в 2010 году российскими учеными во главе с членом-корреспондентом РАН Игорем Семилетовым, руководителем Международной лаборатории исследований углерода арктических морей при Томском политехническом университете.

Игорь Семилетов уже 15 лет возглавляет с российской стороны международную научную группу по изучению процессов деградации многолетней мерзлоты на шельфе морей Восточной Арктики. В работе группы участвуют ученые из Швеции, Италии, США, Нидерландов, Великобритании, а в последнее время — и из Китая. При поддержке правительства и Российского научного фонда на базе Томского политеха сейчас реализуется научный проект "Сибирский арктический шельф как источник парниковых газов планетарной значимости: количественная оценка потоков и выявление возможных экологических и климатических последствий".

Газовые фонтаны

За 15 лет проведены 37 экспедиций, в ходе которых исследователи зафиксировали и нанесли на карту тысячи бьющих со дна моря метановых фонтанов. И каждый раз, посещая те же места, они видят, что объемы метановой дегазации нарастают. Все больше появляется мегасипов — зон фонтанирования, имеющих больше одного километра в диаметре. Первую такую область массированной пузырьковой разгрузки ученые обнаружили в 2011 году. Сейчас их на карте уже семь, а ведь маршруты научного судна покрывают лишь очень малую часть площади шельфа, где происходят аналогичные процессы. Что касается сипов размером в первые сотни метров, то их выявлено уже около тысячи.

В октябре этого года в Восточно-Сибирском море зафиксировали рекордный по мощности выброс. Ученые наблюдали, как на площади в десятки квадратных метров за сутки выбрасывается до тысячи кубометров метана.

"За свои 45 арктических экспедиций я впервые видел сип такой мощности. Выбросы были настолько сильными, что вода буквально кипела от пузырьков метана. Даже на высоте 20 метров над поверхностью воды концентрация метана в атмосфере составляла 16 частей на миллион. Это примерно в десять раз выше, чем среднепланетарный показатель", — рассказывает РИА Новости Игорь Семилетов.

Исследователи доказали, что масштабы выбросов метана зависят от толщины слоя подводной мерзлоты и степени ее деградации. Данные, полученные в результате комплексных биохимических, геофизических и геологических исследований, проведенных в 2011-2016 годах, позволили сделать вывод о том, что в некоторых районах восточно-сибирского арктического шельфа кровля подводной мерзлоты уже достигла глубины устойчивости гидратов и дальнейшее ее разрушение может вызвать массовые выбросы газа. В частности, при повторном бурении на месте четырех скважин 1982-1983 годов авторы установили, что за последние 30 лет верхняя граница мерзлоты опустилась более чем на пять метров.

Общие объемы выбросов метана на шельфе российских арктических морей ученые оценивают в 20 миллионов тонн в год. Согласно же докладам IPCC, весь Мировой океан выделяет ежегодно... около пяти миллионов тонн.

"Получается, что наш шельф, который занимает меньше одного процента площади Мирового океана, выбрасывает метана в четыре раза больше, чем весь океан. Эксперты IPCC до сих пор пишут в своих докладах, что к концу текущего столетия уровень подводной мерзлоты опустится на три метра, а в реальности она уже опустилась на 50-100 метров. Они основывают свои выводы на кабинетных расчетах и моделях, а мы реально работаем в экспедициях, — объясняет Игорь Семилетов. — Еще в 2010 году мы опубликовали статью, в которой были обобщены результаты тысяч измерений, которые показали, что подводная мерзлота нестабильна. Воды восточно-сибирского шельфа перенасыщены метаном на один-два порядка относительно тех концентраций, которые были бы, если бы мерзлота оставалась стабильной".

Воздушная подушка

По мнению академика Леопольда Лобковского, одного из ведущих участников исследований на шельфе Арктики, руководителя геологического направления Института океанологии имени П. П. Ширшова РАН, не меньшую опасность, чем выбросы, представляет сам газонасыщенный слой осадочных пород, независимо от того, поступает в него газ из залежей газогидратов или из глубинных источников.

"В нем уже есть газ, и это основная опасность. Надо изучать свойства осадочного слоя в зонах строительства и бурения, — говорит академик Лобковский. — Выбросы метана представляют собой колоссальные риски при бурении, во время разведки и добычи углеводородов в Арктике. Как правило, они связаны с зонами активных разломов. И само бурение, и строительство платформ в таких зонах весьма небезопасно. Всегда есть риск взрыва метана. Есть и другие риски. Например, в зонах массовых выбросов метана образуются области разрежения плотности воды. Если в такую область попадет подводная лодка, она может потерять плавучесть и упасть на дно".

Ученый уверен, что эмиссия метана на дне арктических морей — процесс давний, не связанный с ростом температур, наблюдаемым в последние десятилетия.

"Во многих областях арктического шельфа дно покрыто покмарками — миникратерами, образовавшимися на месте выбросов метана. Это говорит о том, что выбросы происходят давно, как минимум, уже несколько тысяч лет", — отмечает Лобковский.

Пузыри и взрывы

В отличие от истощенной и во многих местах продырявленной, как решето, подводной мерзлоты, сквозь которую "сифонит" метан, наземная мерзлота пока достаточно прочна и стабильна. Но это не значит, что глубинная дегазация метана в наземной зоне Арктики не представляет опасности. Скорее, наоборот. Потому что здесь этот процесс сопровождается взрывами, на месте которых образуются огромные воронки-кратеры.

Член-корреспондент РАН, заместитель директора по науке Института проблем нефти и газа РАН Василий Богоявленский изучает "ямальские кратеры" с самого их открытия в 2014 году. Образование этих структур, по мнению ученого, связано с вулканическими процессами, происходящими по типу грязевых или криовулканических извержений, когда газ, прорывающийся под давлением с глубин, выносит на поверхность весь захваченный по дороге материал.

"В приповерхностных отложениях возникают аномально высокие пластовые давления, которые многократно превышают не только гидростатические, но и литостатические. За счет этого происходят мощные выбросы — пневматические выхлопы, нередко усиленные самовоспламенением и взрывом газа. В этих случаях образуются гигантские кратеры глубиной свыше 50 метров, а куски выброшенной взрывом мерзлой породы и ледогрунта летят на многие сотни метров. Размеры некоторых глыб измеряются десятками кубометров", — объясняет механизм явления ученый.

Богоявленский и его коллеги, которые недавно провели детальный анализ распределения зон газогидратов и опасных газонасыщенных объектов в акваториях Северного Ледовитого, Атлантического и Тихого океанов, считают, что при криовулканических извержениях выбрасывается в атмосферу несравнимо больше метана, чем при пузырьковой эмиссии на шельфе.

"В российской Арктике мы обнаружили более десяти таких объектов. Кроме того, из космоса на Ямале выявлены более семи тысяч многолетних бугров пучения, часть которых представляет потенциальную опасность, и более 400 озер, дно которых усеяно крупными кратерами выбросов газа", — говорит Богоявленский.

Для многих из объектов, за которыми исследователи наблюдают уже не один год, характерны эпизодически повторяющиеся взрывные события, что подтверждает вулканический характер процесса кратерообразования.

Реальность угрозы

Ученые сходятся в том, что деградация многолетней мерзлоты и эмиссия метана в Арктике — объективные процессы, последствия которых могут быть весьма серьезными. Чтобы реально оценить масштабы угроз, нужно продолжать исследования, выявлять новые и мониторить известные объекты. Особенно те, что расположены вблизи крупных нефтегазовых комплексов, населенных пунктов, портов и объектов инфраструктуры.
Тема изучения процессов, связанных с климатическими изменениями в Арктике, выходит далеко за рамки национальных интересов одной страны. Это глобальная проблема, требующая объединения усилий мирового сообщества ученых. И у России есть отличный шанс возглавить это сотрудничество.

Владислав Стрекопытов

Премия Правительства РФ в области науки и техники за 2019 год присуждена пяти сотрудникам ФИЦ «Институт катализа СО РАН» в составе коллектива из десяти лауреатов за разработку новых импортозамещающих технологий производства катализаторов риформинга и их промышленное освоение на нефтеперерабатывающих заводах РФ. Соответствующее Распоряжение вышло 29 ноября 2019 года. В число Лауреатов Премии из числа сотрудников Института катализа СО РАН вошли: руководитель работ Александр Сергеевич Белый, заведующий лабораторией Центра новых химических технологий ИК СО РАН (ЦНХТ ИК СО РАН, ранее ИППУ СО РАН); академик РАН Валерий Иванович Бухтияров, директор ФИЦ ИК СО РАН; Валерий Кузьмич Дуплякин, главный научный сотрудник ЦНХТ ИК СО РАН; Александр Валентинович Лавренов, директор ЦНХТ ИК СО РАН; Михаил Дмитриевич Смоликов, старший научный сотрудник ЦНХТ ИК СО РАН.

В число лауреатов Премии вошли также В.В. Англюстер, главный инженер и В.П. Томин, генеральный директор АО «Ангарский завод катализаторов и органического синтеза», А.Н. Караванов, начальник Отдела производства катализаторов Департамента нефтегазохимии и А.А. Романов, вице-президент по нефтепереработке ПАО «НК «РОСНЕФТЬ», а также В.М. Капустин, заведующий кафедрой технологии переработки нефти РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина.

Премия Правительства присуждена коллективу авторов, основу которого составили сотрудники ФИЦ ИК СО РАН, за развитие и внедрение технологий каталитического риформинга, который уже на протяжении 60 лет остается одним из основных процессов получения высокооктановых моторных топлив, ароматических углеводородах и водорода.

В стратегически важных вопросах рационального использования невозобновляемых источников энергии ключевую роль играют качество и свойства катализаторов, используемых в процессах переработки нефтяного сырья, и, в первую очередь, их селективность и стабильность. Поэтому ведущие компании мира уделяют большое внимание совершенствованию технологии процесса риформинга и разработке более эффективных катализаторов.

Ключевым активным компонентом катализаторов риформинга является высокодисперсная платина, распределенная на поверхности высокопористого оксида алюминия. Именно платиновый компонент обеспечивает высокую активность и селективность катализаторов, а также их стабильность в процессе эксплуатации.   Однако состояние платины в катализаторах риформинга зависит от условий их приготовления, требующих понимания влияния различных факторов на свойства получаемого катализатора.

В ходе масштабных работ по данной теме, начавшихся в 1978 году в Омском филиале Института катализа СО РАН, с использованием различных физико-химических методов исследования были получены данные о закономерностях образования и роли металлических частиц и заряженных атомов платины в катализе реакций превращения углеводородов, содержащихся в исходном нефтяном сырье. Ученые смогли установить общие принципы конструирования катализаторов риформинга, содержащих в своем составе соединения платины и модифицирующие элементы. Знание структуры активных центров легло в основу методов приготовления новых эффективных катализаторов риформинга.

Фундаментальные исследования продолжались до начала 90-х годов. Но уже с конца 80-х начались разработка и внедрение в производство технологии синтеза носителей и катализаторов риформинга на ЗАО «Промкатализ» в Рязани и на АО «Ангарский завод катализаторов и органического синтеза» ПАО «НК «Роснефть».

С тех пор по данной технологии произведено уже более 1100 тонн катализаторов риформинга разных марок. Внедрение отечественных катализаторов в промышленность проходило в условиях жесткой конкуренции со стороны признанных мировых лидеров-разработчиков катализаторов, которые в начале 90-х годов практически заполнили российский рынок. В результате разработки и внедрения новых отечественных катализаторов риформинга их доля в общей загрузке установок риформинга в России к 2019 году составила 48 %. Это внесло значительный вклад в реализацию планов Минэнерго РФ по импортозамещению базовых катализаторов нефтепереработки и тем самым способствовало значительному повышению энергетической безопасности России.

В ходе работ над созданием новых катализаторов риформинга получено 28 российских и международных авторских свидетельств, а также патентов на изобретение. Катализаторы были внедрены в производство на десяти российских НПЗ, в том числе, на нефтеперерабатывающих предприятиях ПАО «НК «Роснефть», ПАО «Газпром нефть», ПАО «НК «Сургутнефтегаз». В настоящее время на 13 промышленных установках России загружено около 650 тонн усовершенствованных марок катализаторов самой многочисленной серии ПР, что составляет 36 % от общей загрузки катализаторов риформинга на установках с неподвижным слоем катализатора, с использованием которых перерабатывается более 6,6 миллионов тонн прямогонных бензинов в год.

Многолетний опыт эксплуатации катализаторов позволяет говорить о том, что отечественные катализаторы риформинга успешно конкурируют с зарубежными аналогами известных производителей. Постепенно достигнуто увеличение октанового числа с 95 до 98-100 пунктов (ИОЧ) при повышении выхода высокооктановых компонентов бензинов с 82 до 90 %.

«Успех нашей команды в разработке катализаторов риформинга связан с тем, что при проведении этих работ был реализован комплексный подход, лежащий в основе всех разработок Института катализа: от фундаментальных исследований механизмов каталитических реакций до разработки новых типов катализаторов и технологий на их основе, – рассказывает лауреат Премии, директор Института катализа СО РАН, академик Валерий Иванович Бухтияров. – В данном случае глубокое изучение структуры активного центра нанесенных на оксид алюминия платиновых катализаторов для реакций превращения углеводородов позволило заложить основы приготовления катализаторов риформинга и постоянно, на протяжении последних тридцати лет, проводить улучшение их характеристик таким образом, чтобы они оставались востребованными на рынке, несмотря на постоянное появление новых поколений зарубежных катализаторов риформинга».

«Если говорить об экономическом эффекте внедрения наших катализаторов риформинга, – говорит лауреат Премии, директор ЦНХТ ИК СО РАН Александр Валентинович Лавренов, – то количество высокооктанового компонента автобензина, произведенного с использованием новых катализаторов риформинга серии ПР в период с 1992 года по настоящее время, по нашей оценке, составило около 20 миллионов тонн стоимостью около 1200 миллиардов рублей. Экономический эффект применения катализаторов на НПЗ России за счет увеличения выхода целевого продукта оценивается в пределах 29-43 миллиарда рублей».

«Исследования по совершенствованию катализаторов для получения высококачественных моторных топлив продолжаются, – комментирует руководитель работ Александр Сергеевич Белый. – В частности, совместно с ПАО «Газпром нефть» разработаны принципиально новые катализаторы, позволяющие обеспечить существенное снижение содержания экологически вредных ароматических углеводородов в высокооктановых топливах. В скором времени будет произведен выпуск первой опытно-промышленной партии нового катализатора и начнутся его промышленные испытания на Московском НПЗ. В будущем году коллективу ЦНХТ ИК СО РАН предстоит большая работа совместно с ПАО «НК «Роснефть» по реализации проекта с освоением серийного производства новых катализаторов риформинга в Ангарске».

Анна Ершова

Эта книжка со странным названием «Ледяные лишаи» впервые была издана в Токио в 1930 году мизерным тиражом - 500 экземпляров. Ее автор – капитан дальнего плавания Евгений Гернет (1882 – 1943), в то время работавший в Японии в качестве представителя СССР по фрахту судов.  Книга имела интригующий подзаголовок: «Новая ледниковая теория, общедоступно изложенная». Нельзя сказать, что на эту работу никто в СССР не обратил внимания. Она даже упомянута в одной из повестей Константина Паустовского. С ней был знаком Максим Горький. Просто в те годы содержание книги казалось столь необычным, что высказанную автором теорию до поры до времени не стали представлять широкой общественности от имени академической науки.

Книга увидела второе издание лишь спустя пятьдесят лет. Причем, на это раз она содержала приложение, написанное доктором географических наук О. П. Чижовым.  В приложении говорилось о научном и практическом значении данной теории, а также отмечался приоритет отечественной науки в принципиальном вопросе – происхождении ледниковых эпох. Отчего вдруг идеи капитана Гернета получили такое неожиданное научное признание? Ответ прост: тема происхождения ледниковых эпох с середины 1950-х годов стала серьезно обсуждаться на Западе. Так, схожие идеи были высказаны американскими геологами. В начале 1970-х в нашей научной периодике стали появляться переводные статьи западных гляциологов, которые пытались составить «летопись климата» по изотопному составу льда, взятого в толще ледяного щита Северной Гренландии. Посредством экстраполяций построенных графиков они даже предсказывали тенденции климатических изменений на многие годы вперед, пророча наступление очередной ледниковой эпохи.

В общем, за рубежом основательно взялись за ледниковую теорию, совершенно не упоминая при этом имени советского «первопроходца», попытавшегося дать развернутый ответ на причины масштабных оледенений и изменений климата. Об этом приоритете пришлось напомнить. В конце 1970-х в научной периодике появляются статьи о Гернете и его теории. Затем, наконец-то, выходит новое издание его книги, на которую когда-то научное сообщество не обратило должного внимания.

Для нас очень интересен исходный посыл указанной теории, ибо он ломает все устоявшиеся стереотипы. По Гернету, распространение ледников отнюдь не являются результатом климатических изменений на планете (вызванных какими-то внешними причинами). Наоборот, они сами, в ходе своего развития, оказывают влияние на наш климат. Образно говоря, наличие ледников для нашей планеты – это своего рода болезнь. Так считал Гернет. Нормальное состояние Земли, по его мнению, отличается равномерным теплым климатом на всей ее поверхности, без всяких ледников. Поэтому очаги оледенения он сравнивает с лишаями, намекая тем самым на ненормальное, болезненное состояние.

Гернет напоминает читателю, в чем заключается физическая сущность материкового оледенения. Для образования материкового льда необходимо, чтобы выпадающий на землю за зиму снег не успевал полностью растаивать за лето. Отсюда вытекают две возможности: либо в ледниковую эпоху слишком много выпадало снега, либо он слишком плохо таял в течение лета. На этом, собственно, базировалась основная масса гипотез, предлагавших объяснение причин оледенений. Одни ученые ссылались на перемещение полюсов, другие – на прохождение нашей планетой каких-то особо холодных областей «мирового пространства». Кто-то связывал оледенение с циклическим колебанием солнечной активности, кто-то – с изменением наклона эклиптики и т.д.  Но, как утверждает Гернет, ни одну из представленных гипотез нельзя считать удовлетворительной.

Как же объясняет причины оледенений сам автор книги? Как мы уже сказали, он считает оледенение ненормальным состоянием для Земли. Ледник расползается по поверхности планеты подобно лишаю, и по мере своего расползания он начинает оказывать влияние на климат планеты. Однако в силу чего, в таком случае, возникает этот самый ледяной лишай? Гернет утверждает, что медленные колебательные движения земной коры в ЛЮБОЙ ШИРОТЕ и при ЛЮБЫХ ВОЗМОЖНЫХ НА ЗЕМЛЕ КЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ  могут создать «ледородную возвышенность». Именно отсюда ледяной лишай в виде ледяного материкового покрова и бесчисленных айсбергов начинает расползаться во все стороны по суше и по воде «со все возрастающей силой». Что способствует зарождению ледника? По Гернету, на некотором расстоянии от поверхности Земли существуют «снегоизбыточный слой» атмосферы, окружающий весь земной шар. В таком слое в зимний период снега может выпасть больше, чем его успеет растаять за лето благодаря солнечному теплу. Там, где земная поверхность достигает снегоизбыточного слоя и входит в него, возникают вечные снега и ледники. Упомянутые поднятия и опускания суши приводят к тому, что куполообразные возвышенности касаются снегоизбыточного слоя, в результате чего там образуется ледяной лишай. Образовавшийся ледник охлаждает местный климат, понижает снегонулевую поверхность, способствуя тем самым своему распространению.

Конкретно в Северном полушарии такой ледяной лишай возник в Гренландии, в Южном полушарии – на территории Антарктиды. Возможно, что возникли они не одновременно, и один из этих ледников постепенно повлиял на образование другого. При этом, как указывает Гернет, Антарктический ледяной лишай локализован стационарно, то есть доходит до своего предела и на том останавливается. Гренландский же ледяной лишай находится в пульсирующем состоянии. То есть этот ледник наступает и отступает с определенной периодичностью, которую и фиксируют геологи. Что самое интересное: Гернет утверждает, что мы живем сейчас в межледниковую эпоху, причем, в самом конце ее.

Еще более интересны практические выводы автора книги. По его мнению, гренландский ледник нависает над нами как дамоклов меч – в том смысле, что теоретически он может расползтись по огромной части суши ледяным покровом и заполонить океаны бесчисленными айсбергами. Чтобы предотвратить наступление очередной ледяной эпохи, необходимо просто-напросто уничтожить этот Гренландский ледяной лишай, пока он еще находится в настоящей фазе. Гернет полагает, что людям такая задача по силам. Если человечество успеет это сделать вовремя, то оно вернет Северное полушарие Земли к мягкому миоценовому климату. Если же оно этого не сделает, то нас поджидают впереди серьезные бедствия, связанные с наступлением материкового льда на Европу и Северную Америку.

Гернет даже подготовил проект уничтожения гренландского ледника. Для этого, считает он, совсем необязательно куда-то перевозить айсберги. Всю основную работу сделает Солнце – достаточно только ему «помочь». Поскольку ледник разрастается благодаря выпадению снега, есть смысл весь выпавший в Гренландии снег сгребать и выносить в море. В этом случае солнце начало бы плавить старые слои льда, не растрачивая энергию на  плавление вновь выпавшего снега. В конце концов, оно дошло бы своими лучами до грунта. После уничтожения гренландского ледника гораздо быстрее начал бы оттаивать полярный океан. Хотя, считает Гернет, ждать этого также не стоит, и после освобождения Гренландии ото льда, необходимо было бы заняться уничтожением полярных льдов.

Что получит человечество в итоге? Например, Сибирь и Канада станут главными житницами Земли. Пустыни Центральной Азии, а также Сахара, вернутся к своему изначальному цветущему состоянию. Потеплеет климат Европы и Японии. Сократятся мировые торговые пути. Другого выбора у человечества нет. Ибо в противном случае, как было сказано, нас ожидают ужасы очередного ледникового периода.

Поразительно, что со времени написания этих строк прошло не менее восьмидесяти лет. И вот сегодня человечество бьет тревогу. Только не из-за наступления ледников, а, наоборот, - по поводу таяния тех самых полярных и гренландских льдов, о чем как раз мечтал Гернет. Человечество внесло-таки свой вклад в решение этой задачи, правда, совершенно неожиданно для себя.

Николай Нестеров