Наука - практике

Прецизионный инклинометр ОИЯИ установлен в Гарни

Когда заходит речь о пользе науки, бесспорным аргументом считается практическое применение ее результатов для жизни и здоровья людей. Ученые не перестают повторять - важен не только эксперимент, но и процесс его подготовки, когда рождаются принципиально новые приборы, оригинальные методы и подходы. И вот один из самых свежих примеров - прибор изобретался для ЦЕРН, а применение его, как ожидается, может оказаться полезным и для спасения человеческих жизней.

Создание в Лаборатории ядерных проблем нового прибора - прецизионного лазерного инклинометра (ПЛИ) - наша газета отслеживает несколько лет (№50, 2014 и №51, 2016). Первая публикация появилась, когда был получен патент РФ. Затем мы сообщали о том, как работает прибор, установленный в туннеле ЦЕРН. Теперь уже можно списком перечислять этапы развития этого российского изобретения. Каждый из них - подтверждение востребованности точнейшего измерения колебаний Земли и высоких характеристик устройства. Этой весной экземпляр ПЛИ установлен в Армении, в туннеле Гарнийской геофизической обсерватории. В данный момент он работает в штатном режиме, служит сейсмологам.

***

Научный руководитель этого направления Юлиан Будагов подчеркивает, что работа инклинометра основана на свойстве жидкости сохранять горизонтальную поверхность при наклонах земной поверхности. Лазерный луч, направленный на такую поверхность, отражается. Зафиксировав это отражение, можно исследовать наклоны Земли. "Нам удается сделать это с чувствительностью, превышающей возможности аналогичных приборов в 10000 раз, - рассказывает один из создателей прибора старший научный сотрудник ЛЯП Михаил Ляблин. - Фактически мы изобрели угловой сейсмограф, регистрирующий угловые колебания поверхности земли с точностью 2,4x10^-11 Рад/Гц (в диапазоне от миллионной доли Гц до 4 Гц)".

Место расположения инклинометра в туннеле ГГО.

Работы по созданию ПЛИ начались в 2009 году. Первый прототип сделан для ЦЕРН и работал там на "открытом воздухе" в 2010-2012 гг. В 2012 году был получен патент РФ, и с этого момента прошли еще несколько этапов: работа в транспортном туннеле ЦЕРН; исследование характеристик ПЛИ в условиях воздушной среды (2012-2014); в вакууме (2014-2015). С 2015 года началось создание профессионального ПЛИ.

Один экземпляр профессионального ПЛИ ОИЯИ поставлен в ЦЕРН, а точнее, в зоне расположения Большого адронного коллайдера введен в эксплуатацию, и с осени 2017 года начался мониторинг сейсмической активности в регионе ЦЕРН. В феврале 2018 года второй экземпляр профессионального прибора поставлен в Армению и размещен в туннеле Гарнийской геофизической обсерватории (ГГО). И теперь уже в двух местах планеты с максимально возможной точностью отсчитывается пульс Земли, ее реакция на тектонические процессы и деятельность людей.

На вопрос корреспондента, что означает "профессиональный" прибор, научный сотрудник ЛЯП Николай Азарян пояснил: "Первые наши инклинометры были все-таки прототипами, и постороннему человеку работать с ними было бы невозможно. Но в процессе развития ПЛИ мы, помимо постоянного улучшения рабочих характеристик прибора, уделяли внимание и удобству работы с ним. Его современная конструкция тщательно продумана как для эксплуатации, так и для малосерийного производства. Прибор роботизирован и независим, детально проработана его аппаратная архитектура. Для ПЛИ разработано специальное программное обеспечение с удобным и понятным графическим интерфейсом, которое гарантирует его полноценную автономную работу".

Таким образом сейчас прибор могут использовать не только его создатели, хотя от них по-прежнему требуется минимальное обучение пользователей и техническое сопровождение. Однако инклинометр можно совершенствовать дальше. В его конструкцию заложен потенциал для дальнейшего развития, и такие работы уже ведутся. "В первую очередь, - говорит Н.Азарян, - это перевод инклинометра на микрокомпьютерную платформу, что существенно повысит его отказоустойчивость и снизит себестоимость. Кроме этого, необходимо организовать сервер для сбора данных с наших ПЛИ и разработать программное обеспечение для обработки данных с сети инклинометров. Все эти работы ведутся совместно с компанией из Армении "Ширак Технолоджис".

***

Министр МЧС РА Д.Тоноян и заведующий лабораторией ИГИС Л.Ахвердян.

Сотрудничество с Арменией в регистрации и исследовании колебаний земной поверхности более чем закономерно. После катастрофического Спитакского землетрясения 7 декабря 1988 года в Армении уделяется особое внимание вопросам сейсмологии, ранней диагностики сейсмической активности и возможности предупреждения населения о землетрясениях. В течение нескольких лет проводились встречи и обсуждения, и в результате к научной общественности присоединились дипломаты, службы МЧС Армении.

"Когда стало ясно, что ПЛИ может успешно быть использован в задачах по сейсмологии, мы постарались найти партнеров в этой области, - рассказывает профессор Ю.Будагов. - Как оказалось, в структуре МЧС Армении успешно функционирует "Служба сейсмической защиты". В Гарнийском отделении этой службы имеется туннель с развитой инфраструктурой, где рядом с сейсмологической аппаратурой может функционировать и наш ПЛИ". Туннель для работы инклинометра необходим из-за высокой чувствительности прибора - изменение температуры или влажности будет сильно влиять на точность показаний. Пересечение взаимных интересов привело к новому научному союзу - в марте 2016 года состоялось первое совещание по вопросам сотрудничества ОИЯИ и Гарнийской обсерватории, в том числе по разработке профессионального ПЛИ. В июне 2016 года подписано соглашение между ОИЯИ и ГГО, в рамках которого до сих пор успешно ведутся совместные работы.

Таким образом, в Гарни образовался коллектив, заинтересованный в совместных исследованиях по ПЛИ. "Это представители институтов Национальной академии наук Армении, Ереванского государственного университета, ГГО, "Ширак Технолоджис" и других научных центров, - рассказывает старший научный сотрудник ЛЯП Грач Торосян. - Есть понимание, что те исключительные по точности характеристики сейсмологических процессов, которые достигаются ПЛИ, могут открыть новые возможности в постановке и решении нового класса геофизических задач". В феврале этого года один экземпляр профессионального ПЛИ был перевезен и после тестирования и настройки размещен в туннеле Гарни. С этого момента сейсмологи Армении обладают данными, в 10000 раз превышающими точность показаний ранее использовавшихся приборов. Такое преимущество, полагают ученые, может существенно повлиять и на точность предсказаний подземных толчков.

Представители Объединенного института ядерных исследований Г.Торосян и Н.Азарян.

***

В день установки прибора, 13 февраля 2018 года, министр МЧС РА Давид Тоноян открыл совещание с участием представителей армянских научных центров в Гарни. В совещании участвовали сотрудники ОИЯИ М.Ляблин, Н.Азарян, Г.Торосян, которые подробно представили параметры и возможности ПЛИ.

Интерес к прецизионному лазерному инклинометру высказали представители Национальной академии наук Республики Армения: академик-секретарь Отделения математических и технических наук НАН РА Л.Агаловян, академик-секретарь Отделения химии и наук о Земле НАН РА Л.Тавадян, директор Института геофизики и инженерной сейсмологии имени А.Назарова НАН РА - ИГИС Дж.Киракосян, заведующий лабораторией ИГИС Л.Ахвердян; от Ереванского государственного университета: заведующий кафедрой оптики Р.Алавердян, член-корреспондент НАН РА Г.Караян, доцент факультета радиофизики А.Макарян, а также и.о. заведующего Гарнийской геофизической обсерватории А.Байрамян. Приобрести ПЛИ для своей работы считают возможным представители государственных некоммерческих организаций "Западная служба сейсмической защиты" и "Северная служба сейсмической защиты" советник директора Г.Петросян, заместитель исполнительного директора Р.Степанян. Председатель госкомитета по науке, Полномочный представитель РА в ОИЯИ С.Арутюнян еще раз подчеркнул ценность такого взаимовыгодного сотрудничества между ОИЯИ и научными центрами Армении, а также подтвердил готовность всемерно содействовать установлению таких научных связей.

Совещание 13 февраля в конференц-зале ГГО.

"На совещании в Гарни подчеркивалась целесообразность создания сети из нескольких инклинометров, размещенных в нескольких точках в Армении. Этот вопрос находится в поле зрения МЧС Армении, и лично министр Д.Тоноян обещал свою поддержку, - добавляет Г.Торосян. - В августе 2017 года ОИЯИ посетил посол Республики Армения в России Вартан Тоганян. На встрече с академиком В.А.Матвеевым в дирекции Института обсуждались перспективы развития сотрудничества. И когда было рассказано о планах разместить ПЛИ в Гарни, а в дальнейшем создать сеть из нескольких инклинометров в Армении, то посол проявил живой интерес и со своей стороны высказал готовность поддержать эту инициативу. Так что есть все предпосылки с оптимизмом строить планы на будущее".

Кроме того, на встрече было подробно рассказано о совместной работе с компанией "Ширак Технолоджис". "Мы второй год успешно сотрудничаем в рамках программы ОИЯИ-РА, - говорит профессор Ю.Будагов. - Уже разработано программное обеспечение автоматизированного удаленного управления инклинометром. В этом году планируем создание программы управления сетью из нескольких инклинометров. Установленный в туннеле ГГО сверхточный прецизионный лазерный инклинометр - результат успешного сотрудничества ученых Объединенного института ядерных исследований и Гарнийской геофизической обсерватории. Мы благодарны дирекции ОИЯИ и ЛЯП, заместителю министра образования и науки РФ Г.В.Трубникову за неоценимую помощь и поддержку".

Таким образом, один из ПЛИ уже "пеленгует" колебания земной коры в ЦЕРН, и там планируют приобрести еще четыре прибора, чтобы мониторировать пространственное положение пучков протонов по периметру кольца Большого адронного коллайдера. В планах Армении также развитие сети из таких устройств.

На вопрос корреспондента о более долгосрочных планах и возможностях применения ПЛИ М.Ляблин ответил: "Надеемся, что прибор позволит сейсмоизолировать большие установки, такие как LHC, детекторные комплексы ATLAS, CMS, ALICE. Он также будет очень полезен для наблюдения долговременного сейсмологического ландшафта, выявления накопления сейсмической энергии, то есть для предсказаний землетрясений. Однако мы предполагаем и другие применения. С его помощью возможно создание сейсмоизолированной платформы, что позволит проводить физические эксперименты в сейсмоизолированных условиях. ПЛИ поможет в создании сейсмоизолированных чувствительных элементов антенн в экспериментах по определению гравитационной постоянной с большой точностью. Инклинометр будет востребован в обеспечении сейсмоизолированных условий для производства современной микроэлектроники".

Материал подготовила Галина МЯЛКОВСКАЯ,
фото предоставлено пресс-службой МЧС РА