Нейтроны наши быстры

Конкурентоспособность большинства российских технологий на мировом рынке не слишком высока. Однако в отраслях, где научный потенциал был накоплен в советский период, ситуация не так безнадежна. Это ядерная энергетика, авиационная и космическая промышленность. Хотя по объемам производства даже эти отрасли уступают аналогичным западным, тем не менее некоторые технологические решения российских ученых вполне соответствуют мировым стандартам.

Атомная энергетика

На сегодняшний день атомная энергетика, пожалуй, единственная отрасль российской экономики, где конкурентоспособность российских технологий не вызывает сомнений. Основа этого заложена еще в 1954 году, когда в городе Обнинске (Калужская область) была запущена первая атомная электростанция мощностью 5 МВт. Сегодня в ядерных технологиях Россия опережает остальной мир на несколько лет по всем показателям.

Главная проблема как мировой, так и российской атомной энергетики — это исчерпаемость запасов урана в мире. На сегодняшний день мировые запасы урана, оцененные в 10 млн т, исчерпаны на треть. Если продолжать использовать уран для получения атомной энергии теми же растущими темпами, то, по оценкам экспертов, он закончится вместе с нефтью и газом примерно лет через 60-70.

На сегодняшний день у России в разработке есть два уникальных проекта в области атомной энергетики. Это реакторы на быстрых нейтронах (реакторы, энергия ядерной реакции в которых превышает 1-2 МэВ, что соответствует скорости движения частиц при температуре в несколько миллиардов градусов), а также плавучие АЭС.

Большинство атомных электростанций сегодня оборудованы реакторами на тепловых нейтронах. Но энергия ядерной реакции в них составляет 0,03 эВ, что в тысячи раз меньше, чем в реакторах на быстрых нейтронах. Первый и пока единственный в мире реактор на быстрых нейтронах БН-600 мощностью 600 МВт уже 25 лет бесперебойно работает на Белоярской АЭС (Свердловская область). Мощность модифицированной версии реактора БН-800 — 800 МВт. Стоимость такого реактора составляет $1,2 млрд, что пока на 20-30% дороже реактора на тепловых нейтронах.

Как пояснил BG главный ученый секретарь и заместитель директора РНЦ "Курчатовский институт" Андрей Гагаринский, в традиционном реакторе на тепловых нейтронах (ВВЭР, РБМК) при выделении энергии используется изотоп уран-235. В природном уране его содержание 0,711%. В реакторе на быстрых нейтронах за счет его физических свойств можно из урана-238 (содержание которого в природном уране достигает 99,3%) производить новое ядерное горючее плутоний-239, причем в значительно больших количествах, чем "сжигается" урана-235 в реакторе. Это в сотни раз увеличивает топливные ресурсы атомной энергетики. "Общий объем мировой энергетики сегодня оценивается в 400 ГВт,— говорит Андрей Гагаринский.— Согласно прогнозам, к 2100 году он возрастет до 5000 ГВт, из которых 40%, то есть 2000 ГВт, составят реакторы на быстрых нейтронах".

Аналогов в мире пока нет. В Японии был создан небольшой реактор на быстрых нейтронах Monju, но из-за происшедшей в 1995 году утечки 2 т натрия реактор был заглушен, программа приостановлена. США заморозили свою ядерную программу еще в 1970-е годы из-за боязни распространения оружия массового уничтожения. Правда, сегодня обе страны снова вернулись к ядерным программам.

Проект постройки мобильных плавучих АЭС предусмотрен для стран и регионов с плохими условиями для энергообеспечения — отдаленных и труднодоступных уголков земли, островных государств. Плавучая станция представляет собой платформу, на которую устанавливаются два реактора мощностью по 40 МВт каждый (КЛТ-40). Такую платформу можно отбуксировать в любой энергетически бедный регион. Строительство первой такой АЭС сейчас ведется в Северодвинске на предприятии "Севмаш". Его планируется завершить к 2009 году. Это пилотный проект, но интерес к нему уже проявили некоторые страны (Малайзия, Индонезия, страны Латинской Америки). Китайские ученые заявили, что будут развивать подобное направление у себя. Стоимость одной плавучей АЭС составляет $180-200 млн.

"Первенство России состоит в том, что у нас огромный задел в строительстве подобных реакторов на атомных подводных лодках,— рассказывает Андрей Гагаринский.— Кроме того, накоплен огромный опыт по обеспечению безопасности, в том числе и печальный — авария на Чернобыльской АЭС". Обвинения экологов он категорически отвергает: "Когда поднимали затонувший 'Курск' (атомная подводная лодка 'Курск' затонула в Баренцевом море 12 августа 2001 года.— BG), было обнаружено, что, несмотря на сильный удар, реактор оказался вполне работоспособен и мог быть снова введен в эксплуатацию".

Энергетика финансируется за счет собственных средств, то есть доходов от тарифов. Это ничтожно мало, этого не хватает. Необходима государственная поддержка, которой нет. Необходим совместный проект, например, с "Газпромом", чтобы привлечь средства из бюджета — примерно $3 млрд.

Авиация

В 1980 году количество гражданских и военных самолетов, сделанных в СССР, составляло соответственно 28% и 38% мирового рынка. Сегодня доля России в обоих сегментах менее 1%. Крупнейшее мировые производители Boeing и Airbus ежегодно поставляют на рынок по 300 самолетов каждый, в то время как Россия — только 10-12 военных самолетов, в основном изготовленных на экспорт.

Самолет МиГ-31 Foxhound, запущенный в серийное производство в 1979 году, и его модификации (МиГ-31М и МиГ-31БМ, выпущенные в 1992 и 1999 годах) не имеют аналогов в мире. Это высотные дальние двухместные истребители-перехватчики, способные уничтожать крылатые ракеты на фоне земли. Модификация МиГ-31Б оснащена модернизированной системой вооружения, полученной в ходе разработки системы управления вооружением "Заслон-М". Она способна одновременно вести до 24 целей и применять оружие по 8 из них. МиГ-31БМ способен обнаруживать типовые воздушные цели на расстоянии до 320 км, а поражать их — с расстояния 280 км, что в настоящее время недоступно ни одному зарубежному истребителю. Для сравнения: дальность поражения воздушной цели у лучшего американского перехватчика F-14D Tomcat (корпорация Northrop Grumman) не превышает 180 км. При этом МиГ-31 стоит около $70 млн, а Tomcat на $30 млн дороже.

К лучшим мировым образцам относятся также многофункциональные базовые истребители четвертого поколения Су-27 и многоцелевые двухместные истребители типа Су-30, Су-З0МКК, Су-30МКИ (разработка КнАППО). Благодаря двигателям АЛ-31Ф производства ФГУП "ММПП 'Салют'" эти самолеты обладают сверхманевренностью и способны выполнять такие уникальные фигуры высшего пилотажа, как "Кобра Пугачева", "Колокол" и "Хук". До сих пор ни один из зарубежных аналогов (например, F-16 корпорации Boeing) повторить этого не может. С 1993 года эти самолеты закупаются Индией и Китаем. Стоимость одного истребителя составляет приблизительно $30 млн.

В классе ударных самолетов мировым признанием пользуется истребитель-бомбардировщик Су-34 (принят на вооружение российскими ВВС в 1993 году). Его основное назначение — мощные и точные ракетно-бомбовые удары по наземным целям противника. Комплектация ракетным оружием класса "воздух-воздух" в сочетании с высокими летными и маневренными характеристиками делают Су-34 высоко эффективным в воздушном бою. Единственным зарубежным аналогом Су-34 является тактический истребитель F-15 Eagle, поступивший в 1988 году на вооружение ВВС США, но его стоимость составляет около $60 млн, а Су-34 — $40 млн.

Еще одна разработка российской военной авиации — это Ан-124 ("Руслан"). На сегодняшний день это самый большой военно-транспортный самолет в мире. Размеры грузового отсека (36,5x6,4x4,4 м) позволяют перевозить практически любую боевую технику, включая вертолеты. "Руслан" — рекордсмен по грузоподъемности (171,2 т) и дальности полета (20 151 км). Его цена колеблется от $50 млн до $150 млн в зависимости от комплектации.

Если все предыдущие разработки авиапрома являются результатом труда еще советских конструкторов, то учебно-боевой Як-130 — единственный самолет, созданный российскими конструкторами за последние 15 лет. Проект был реализован с участием зарубежного капитала. Изначально работа над созданием самолета шла совместно с итальянской компанией Aeromacchi, в 2000 году итальянцы выкупили конструкторскую документацию за $77 млн и продолжили работу над его производством самостоятельно. В итоге был построен итальянский аналог M-346 компании Aeromacchi. Однако по обоюдному соглашению о конкуренции речи не идет, так как M-346 не может поступить на рынок стран СНГ, а Як-130 не будет поставляться в страны НАТО.

Аналогами Як-130 являются также американские истребители F-16 (Lockheed Martin), F-18 (Boeing), французский Mirage 2000-5 (Dessault Aviation) и некоторые другие. По словам пресс-секретаря ОАО "НПК 'Иркут'" Елены Федоровой, по соотношению стоимости и эффективности Як-130 превосходит все зарубежные аналоги. Такой самолет стоит $12 млн.

Разнообразный модельный ряд Як-130 (учебно-тренировочный, учебно-боевой, легкий ударный самолет и др.) позволяет выполнять полеты во всех режимах, свойственных современным боевым самолетам в дозвуковом диапазоне, так что на нем можно подготовить пилота практически для любого самолета четвертого и пятого поколений (в том числе для Су-30, МиГ-29 и др.) В 2002 году эта модель была принята на вооружение ВВС России. На сегодняшний день построено четыре самолета.

"В последние годы авиастроение держалось за счет экспортных поставок,— говорит Елена Федорова,— но для дальнейшего развития российского авиастроения необходима государственная поддержка и инвестиции не только в опытно-конструкторские разработки, но и в серийное производство самолетов".

Космическая промышленность

На стыке космической и телекоммуникационной промышленности российские ученые из НПО "Прикладная механика" им. М. Ф. Решетова (г. Железногорск, Красноярский край) разработали новую глобальную навигационную спутниковую систему (ГЛОНАСС). Эта система помогает любому человеку или транспортному средству при помощи специального приемника для обработки сигнала со спутника определить свои точные координаты, скорость движения и осуществить точную привязку по времени.

Самый известный аналог — это американская глобальная навигационная система GPS (Global Positioning System). О ее глобальности говорит хотя бы тот факт, что почти в каждом мобильном телефоне сегодня находится простейший приемник GPS — SIM-карта. Существует также европейский аналог — система Galileo, но она возникла сравнительно недавно и будет введена в действие к 2010 году.

О реальной конкуренции ГЛОНАСС на мировом рынке пока говорить не приходится. GPS была введена в эксплуатацию в 1985 году, в системе сегодня 29 рабочих спутников, точность определения координат — до 3-5 м. Платы для GPS-приемников запущены в массовое производство и стоят порядка $50-150. ГЛОНАСС официально внедрена в 1993 году и имеет пока 13 рабочих спутников, распределенных по орбите неравномерно, что может тормозить вычисление координат на несколько часов, при том что точность определения координат — 50-70 м. Стоимость комбинированной платы ГЛОНАСС\GPS колеблется от $500 до $1000. По сути, сегодня ГЛОНАСС пока выполняет роль подрядчика GPS.

Тем не менее российские разработчики смотрят с оптимизмом на перспективы ГЛОНАСС. К 2007 году планируется довести количество спутников до 24, что должно обеспечить оптимальную работу навигационной системы. В 2006-м будут произведены спутники нового поколения ГЛОНАСС-М. Срок жизни аппарата увеличен до семи лет (против трех лет в прошлой версии). Вес одного спутника уменьшен до 1415 кг. Появилась возможность вывода на орбиту сразу группы из трех спутников. Кроме того, разработана очередная модификация — спутник ГЛОНАСС-К на базе легкой негерметичной платформы "Экспресс-1000" (в отличие от старых, собранных на базе морально устаревшей герметичной платформы). Спутник будет облегчен до 700 кг, так что появится возможность доставлять на орбиту сразу шесть аппаратов. Срок эксплуатации увеличится до десяти лет (как у современных спутников GPS). Благодаря этим нововведениям сократится число запусков ракет-носителей, что снизит затраты на обеспечение работы всей навигационной системы (сегодня одна доставка на орбиту трех аппаратов ракетой-носителем "Протон" обходится в $60 млн). Кроме того, разработчики утверждают, что через три-пять лет смогут определять координаты объектов с точностью до 3-5 см.

По данным Федерального космического агентства, прибыль от использования системы ГЛОНАСС из 18 спутников (минимальное число для бесперебойной работы системы) достигнет 16 млрд рублей в год через пять лет после запуска. Суммарный объем доходов от эксплуатации системы GPS и от продаж GPS-оборудования составляет $8 млрд в год в США и €12 млрд в Европе.

Еще один проект, с которым связаны большие надежды российской космической промышленности,— это создание нового корабля многоразового использования "Клипер".

"Клипер" будет меньше по размерам и экономичнее американского шаттла (один полет которого обходится в среднем в $500 млн). По мнению специалистов, миниатюрный "Клипер" нельзя рассматривать как серьезную альтернативу американским кораблям. С другой стороны, на рынок космических челноков Россия выходит с уникальным предложением дешевого пилотируемого транспортного средства. Интерес к "Клиперу" проявило Европейское космическое агентство. На этот сегмент рынка претендуют также Китай и США.

Многоразовый челнок "Клипер" придет на смену одноразовому "Союзу". По размерам (длина около 10 м, диаметр около 3,5 м) и стартовой массе (14,5 т) "Клипер" будет крупнее "Союза". Внутренняя конфигурация представляет собой полую кабину, состоящую из шести капсул (против трех у "Союза"), бортового и двигательного отсеков. Таким образом, "Клипер" сможет вместить шесть человек — двух профессиональных космонавтов и четырех пассажиров. Конструкцией предусмотрена возможность присоединения межорбитального буксира и грузового контейнера, чтобы транспортировать до 12 т полезного груза. Еще одна особенность "Клипера" — возможность автономного (беспилотного) полета сроком до десяти дней.

У "Клипера" значительно улучшены по сравнению с "Союзом" аэродинамические качества, что снижает тепловые нагрузки и позволяет космическому кораблю садиться в аэропортах (первого класса), как обычному самолету. Корабль рассчитан на 20-25 полетов, срок эксплуатации — десять лет.

По предварительным оценкам, стоимость проекта "Клипер", включая экспериментальную отработку и изготовление первого летного образца, составляет около 10 млрд рублей. В дальнейшем программа "Клипер" предусматривает модернизацию. Снабженный дополнительным количеством пускового топлива, этот летательный аппарат сможет совершать полеты к Луне и Марсу.

Справедливости ради стоит отметить, что российская космическая программа выдвинулась на первый план во многом благодаря несчастью конкурентов — после того как 1 февраля 2003 года при входе в атмосферу старейший американский шаттл "Коламбия" потерпел крушение. В итоге полеты американцев были приостановлены на два года.

Основной причиной крушения шаттла назвали повреждение обшивки, которое привело к разрушению крыла при прохождении через атмосферу. В этом смысле, по мнению российских разработчиков, "Клипер" защищен лучше. Сегодня российские технологии по производству новых материалов с заданными свойствами опережают аналогичные мировые технологии. В облицовке "Клипера" будут использованы уникальные композитные материалы, которые ранее применялись для теплозащиты космического корабля "Буран".

Химия

О технологиях по производству материалов с заданными свойствами заговорили как об одном из наиболее перспективных направлений технологической химии еще лет 30 назад. Российские успехи в производстве таких материалов основаны на научных разработках еще советских ученых. По сути, они стали ответом на потребности ВПК, прежде всего космической и авиационной отраслей, где необходимы были высокопрочные и термоустойчивые материалы, которых не существует в природе.

Материалы с заданными свойствами, или композитные материалы, образуются путем объемного сочетания химически разнородных компонентов с четкой границей раздела между ними. Их главное отличие в том, что они не обладают свойствами ни одного из первоначальных элементов. Характерный пример — это стеклопластик, сплав на основе полимеров и стекла.

Конкурентоспособными проектами в этой области на мировом рынке признаны разработки ОНПП "Технология" (г. Обнинск, Калужская область) — головные обтекатели и облицовка с уникальной теплозащитой.

Как рассказал BG генеральный директор ОНПП "Технология" Владимир Викулин, на предприятии разрабатываются и комплектуются головные обтекатели (носовые элементы.— BG) из полимерных композиционных материалов для ракет-носителей типа "Протон", "Рокот" и радиопрозрачные керамические обтекатели для российских ракетно-зенитных комплексов С-300. Благодаря уникальным свойствам обнинских обтекателей РЗК С-300 успешно конкурируют с американскими аналогами РЗК Patriot и даже превосходят их по точности попадания и скорости движения.

"Преимущества нашей технологии производства композитных материалов — в более точных характеристиках материала, соответствующих задаче,— поясняет Владимир Викулин.— Более того, ведь главная задача не просто произвести материал с заданными свойствами, а реализовать их в изделии. У самого материала могут быть превосходные свойства, но когда созданное из него изделие начинает эксплуатироваться в жестких условиях, например при перепадах температур в несколько тысяч градусов или при увеличении нагрузки на несколько тонн, это изделие может разлететься вдребезги".

Второй проект — уникальная теплозащита для космических кораблей "Буран", "Клипер". Аналогичные разработки имеются в США, но российская теплозащита более устойчива к термоциклическим нагрузкам. "На мой взгляд, разрушение теплозащиты на шаттле 'Коламбия' произошло не потому, что там были физические повреждения,— рассуждает Владимир Викулин,— а потому, что по причине большого количества взлетов-посадок (29 полетов.— BG) в материале произошли процессы кристаллизации, что ухудшило прочностные характеристики. А у нас есть оригинальное решение, которое исключает кристаллизацию".

Россия и инновации

В структуре российской экономики доля топливной промышленности, электроэнергетики, черной и цветной металлургии в совокупном объеме промышленной продукции составляет 50%, в экспорте — 70%. Доля России на мировом рынке гражданской наукоемкой продукции — 0,3%, в то время как доля США — 36%, Японии — 30%, Китая — 6%. Разработку и внедрение технологических инноваций осуществляют 5% российских промышленных предприятий. На разработку новых технологий приходится 2,3% затрат, на приобретение технологий — 18,3%, на закупку машин и оборудования — 62,2%. В России используется приблизительно 10% инновационных идей и проектов, в США — 62%, в Японии — 95%. Из 500 запатентованных изобретений лишь одно применяется в российской промышленности.

Почему в российской экономике реализуется так мало инновационных проектов?

На этот вопрос отвечает Александр Дынкин, заместитель директора ИМЭМО, член-корреспондент РАН.

В структуре мировых инновационных приоритетов первые места занимают медицинские технологии, фармацевтика, информационно-коммуникационные технологии, нанотехнологии. Кроме последнего направления, здесь нам похвастаться нечем. Правда, российская наука пока не отстает в большинстве естественнонаучных дисциплин — физике, математике, химии, космических исследованиях, материаловедении. Но и эти преимущества стремительно теряются в силу малых объемов финансирования и старения научных кадров.

В развитых странах финансовая поддержка осуществляется бизнесом, поэтому национальные приоритеты (правительственные и бизнеса) в значительной степени приближены к потребностям развития коммерчески значимых технологий. В некоторых отраслях практикуется разделение. Так, в США фундаментальные исследования для здравоохранения финансирует правительство, а НИОКР для разработки технологий по производству новых лекарств — частные фармакологические компании. В производстве вооружений американское правительство берет на себя финансирование всего цикла НИОКР, однако организацией НИОКР, разработкой и коммерческим освоением технологий занимается в основном частный сектор в рамках тех или иных форм госзаказа. В России исследования в широком спектре научных и технологических направлений финансируются в основном государством, отвечая его запросам. Проблема заключается в том, что со стороны государства нет заметного инновационного спроса, который мог бы стимулировать появление прорывных нововведений. Ситуация усугубляется низким спросом со стороны частного сектора. Наша налоговая система не содержит стимулов для частных инвестиций в науку и инновации. Она неконкурентоспособна по сравнению с институциональной средой не только развитых стран, но и Китая, Бразилии, Казахстана. Кроме того, при тех показателях инфляции, которые наблюдаются в России, осложняются общеэкономические условия для осуществления инвестиций в инновационные проекты, поскольку это долгосрочные проекты, связанные с высокой степенью финансовых, рыночных и технологических рисков. Чем выше инфляция, тем менее рискованные, а соответственно, менее прорывные технологические проекты могут реализовываться.

Точечные конкурентоспособные проекты постоянно реализуются в сфере космических исследований, в производстве и экспорте вооружений и в атомной энергетике. Этого пока не умеют делать ни в Бразилии, ни в Китае, ни в Индии. Лицензии на производство отдельных видов российских вооружений закуплены многими странами. Высокими темпами развивается экспорт программного обеспечения. Но его абсолютные размеры ($1 млрд) пока заметно уступают мировому лидеру Индии ($8 млрд).

С учетом структуры российской экономики, низкого уровня энергосбережения приоритетными, на мой взгляд, могли бы быть инновации в энергетическом секторе по всей цепочке: от геологоразведки через добычу, транспортировку, переработку, сбыт до потребления. Необходимы также инновации в сфере телекоммуникаций, транспорта, тяжелого энергетического машиностроения.

Безнадежно ли технологическое отставание России?

На этот вопрос отвечает заместитель директора Межведомственного аналитического центра при Минэкономразвития РФ Борис Кузнецов.

Российские технологии в единичных отраслях, например в военной авиации, пока опережают зарубежные аналоги, но надеяться на то, что прибыль от продажи самолетов заменит нам доходы от продажи нефти и газа, бессмысленно. Авиационного рынка внутри страны нет, продавать за рубежом самолеты сложно. Дело в том, что в некоторых отраслях спрос объективно ограничен. Возьмем ядерную энергетику. Всем известно, что помимо России очень мало стран в состоянии самостоятельно построить атомную электростанцию. Но с другой стороны, потребности в массовом строительстве АЭС ни у нас, ни в мире нет. То же отчасти относится к космосу. Сколько спутников в год можно запускать? Единицы.

С моей точки зрения, у России колоссальные возможности в лесной отрасли, лесохимии и во всем, что связано с переработкой леса. Пока технологии мы закупаем у финнов, но это не мешает параллельно развивать собственный технологический базис. Это потенциальная точка роста в силу нашего естественного преимущества — лесного ресурса.

В технологическом отношении сегодня мы сильно отстаем от развитых стран, но ситуация небезнадежна. Развитые страны находились в ситуации, аналогичной нашей, лет 30 назад. Инновации были сконцентрированы в руках крупных компаний, а средний и мелкий бизнес закупал готовые разработки. Сейчас на Западе на долю мелкого и среднего бизнеса приходится больше половины инновационных технологий. У нас неизбежно произойдет то же самое, так как мы идем по тому же пути развития. Производители неизбежно придут к необходимости вкладывать в новые технологии.