Megascience

На ПМЭФ-2019 прошла дискуссия о развитии в России проектов megascience, которые могут создать промышленность будущего. По мнению научного сообщества, меганаука авангардом прокладывает путь к практическим улучшениям нашей обычной жизни. Такие эффекты станут заметны позже, это может занять не одно десятилетие, но ученые обещают «и пиво, и колбасу», сравнивая уникальность исследований megascience и их влияние на жизнь людей с проектами ВПК. Корреспондент “Ъ” Яна Войцеховская разбиралась в высоком и бытовом.

Megascience — научные установки национального и мирового масштаба для решения принципиально новых фундаментальных и прикладных задач. Это ускорители и коллайдеры заряженных частиц, плазменные установки, источники синхротронного излучения, мощные лазеры, лазеры на свободных электронах, астрофизические, биологические и вычислительные комплексы. Сегодня формируется программа развития синхротронных и нейтронных исследований на 2019–2027 годы, целью которой является обеспечение научно-технологического прорыва России.

Вклад прошлых лет

Согласно национальному проекту «Наука», в 2024 году Россия должна войти в пятерку ведущих стран мира, осуществляющих научные исследования и разработки в приоритетных областях. Установки класса megascience уже действуют в Гатчине, Дубне, Троицке, Нижнем Новгороде, а также в Новосибирске. Статусом установки megascience обладают также Большой адронный коллайдер (БАК) Центра ядерных исследований в Женеве и строящийся во Франции Международный экспериментальный термоядерный реактор ITER.

По словам президента НИЦ «Курчатовский институт» Михаила Ковальчука, установки megascience — дорогостоящий проект, обладание ими для многих стран является важным элементом демонстрации уровня технологического развития. Они являлись следствием развития атомных проектов, поэтому основными государствами, которые реализовали эти установки, были СССР и США. Установки, которые сейчас есть в ряде стран, образуют узкий круг, но Россия в нем занимает одно из ведущих мест, считает господин Ковальчук. Он отмечает, что с распадом СССР и приостановкой финансирования крупных научных проектов произошел выход на открытый рынок большого количества специалистов. Они были подобраны разным странами, говорит он. «Фактически мы являемся интеллектуальным донором существующих крупных зарубежных проектов»,— заявил господин Ковальчук, подчеркнув, что Россия также инвестировала около €2 млрд в развитие европейских проектов megascience.

Помимо базы для получения фундаментальных знаний и создания принципиально новых материалов, установки megascience являются элементом технологического обеспечения современной промышленности, а значит, элементом технологической независимости и национальной безопасности, уверен господин Ковальчук. «Допустим, вы купили технологию, вас научили нажимать кнопки, но если вы не понимаете, что внутри, то тот, кто вам продал, может поменять технологию и не сказать вам об этом, тогда вы зря это купили. В этом смысле программа создания установок megascience — ответ на глобальные общемировые вызовы»,— говорит он.

Эффекты работы

Помощник президента Андрей Фурсенко отметил, что промышленность и экономика будущего, в том числе вхождение России в список стран-лидеров, невозможны без установок megascience. Они должны дать нам знания нового уровня в самых разных областях — медицине, нефтедобыче (при создании новых катализаторов), фармацевтике, создании новых элементов, объясняет он, подчеркивая, что создание этих ставок требует новой промышленности, нестандартных и интересных решений. «В определенном смысле мы действительно повторяем опыт ВПК. Вещи, которые создавались для этой сферы, оказались полезными во многих других отраслях»,— считает господин Фурсенко.

Это касается вопросов экологии, создания нового информационного пространства и новой энергетики. «Инструментарий (установок megascience.— “Ъ”) не придуман физиками, чтобы им было чем заняться: он вызван требованиями времени и жизни. Это огромный стимул для развития, это реальный запрос и экономики, и общества. Вся наука и прорывы — это идеи, кадры и инфраструктура. Идеи и кадры очень подвижны, а якорь, который может их привязать к месту,— это продвинутая инфраструктура»,— заключил он.

Для иллюстрации эффектов работы установок megascience господин Ковальчук привел пример с исследованием полезных ископаемых в недрах земли. Для того чтобы понять, что лежит на глубине, нужно бурить скважину, проводить сложные геолого-разведочные работы, в то время как аналогичную работу можно провести на рабочем столе с прибором. «Можно сделать алмазную наковальню, поставить два алмаза острием, сжимать любое вещество до огромного давления, а дальше можно поставить лазер и нагревать это — и вы можете дальше моделировать состояние любого вещества на любой глубине залегания. Простая вещь — перед вами на столе вся геологоразведка и устройство земли»,— объясняет он.

Глава Объединенной судостроительной корпорации Алексей Рахманов добавил, что судостроители готовы быстро внедрять инновационные технологии, однако работа контрольно-надзорных органов иногда осложняет этот процесс. «Судостроители считают, что ледокол "Ленин" не был бы построен за три года, если бы мы работали в рамках текущей контрольно-надзорной деятельности. У меня возникает стойкая дрожь в руках, когда речь заходит о скорости внедрения инноваций. Мы их пылесосим по всему миру: это композитные материалы, материалы с новыми свойствами, 3D-печать и все то, что связано с развитием новых покрытий, которые позволяли ли бы нам не так часто красить суда, обеспечивали бы проходимость во льдах и весь спектр других технологий. Вот придут коллеги и скажут, что сделает жизнь корпуса судна дольше, но мы опять будем говорить о годах внедрения этой технологии»,— делится он.

Господин Ковальчук отметил, что работа с инфраструктурой megascience оказывает синергетический эффект на научное сообщество. «К установке приходят люди, которые понимают в физике высоких энергий и в конструировании ускорителей, люди, которые понимают в рентгеновской оптике, люди, которые понимают в искусственном интеллекте, в управлении этой системой, после этого медики смотрят ангиографию, биологи создают лекарства, материаловеды делают новые открытия, продлевают срок службы атомных станций. Нет специальности, которая не работала бы с установкой megascience. Синхротронный зал — это все возможные направления науки в одном месте»,— рассказывает господин Ковальчук.

Теория и практика

Надо понимать, что вся фармацевтическая промышленность базируется на знании трехмерной структуры биологических объектов, продолжает он. Есть два вида лекарств: одни замещают функции в теле, другие блокируют излишние реакции. Если орган работает плохо, например, предстательная железа, надо взять секрет, превратить его в кристалл, посмотреть на рентгене структуру, расшифровать ее, а потом сделать химический или биологический аналог. Если чего-то много в организме, например, если чрезмерно выделяется адреналин, вызывая гипертонию, надо иметь блокатор, который «защелкнет» рецепторы. «Иными словами, поднося таблетку ко рту, вы должны понимать, что за ней стоят огромный труд и деньги. Вся структура биологических объектов расшифрована на рентгене, рентгеновское излучение создало сегодняшнюю молекулярную биологию. Сегодня 100% субстанций, из которых делают лекарства, расшифрованы с использованием синхротронного излучения»,— говорит господин Ковальчук.

Еще непонятно, можно ли назвать опыты и эксперименты Галилея, Ньютона или Фарадея меганаукой, считает вице-президент Российской академии наук Юрий Балега, но они дали выход в будущее человечеству, экономике и промышленности. Так, каждый носит в сумке или кармане астрономический инструмент — мобильный телефон. В нем есть ПЗС-матрица (прибор с зарядовой связью), маленький кристалл, с помощью которого можно фотографировать. Кроме этого, геолокацию в навигаторе помогают определять квазары (источники космического радиоизлучения, расстояния до которых оцениваются в миллиарды световых лет). Хотя изначально эти приборы создавались для науки и оборонных целей, астрономия дала будущее и промышленности, считает господин Балега. «Впереди авангардом идет меганаука, которая дает — но не сразу — выпуск колбасы и пива. Меганаука может быть неощутимой первые годы и десятилетия, но со временем это обязательно шаг вперед для человечества. Будет и пиво, и колбаса!»— завершил дискуссию господин Балега.