Объект класса мегасайенс что это
Что такое установки мегасайенс и зачем они нужны?
Нацпроект «Наука» предполагает создание нескольких уникальных научных установок класса мегасайенс. Используя их, ученые смогут проводить исследования на мировом уровне. О том, что скрывается за термином «мегасайенс» и какие комплексы создаются в России для ученых со всего мира, читайте далее.
Международный прорыв
Мегасайенс (от англ. megascience — меганаука) — это сверхмощные и, соответственно, дорогостоящие научные комплексы, которые позволяют проводить уникальные исследования высокой степени сложности и выходить за рамки привычного. Во второй половине XX века мировое научное сообщество признало, что пора объединять усилия — финансовых и исследовательских возможностей отдельных государств не хватало на подобные проекты. Так и родилась идея создания крупных международных проектов в области науки.
Самый знаменитый пример проекта класса мегасайенс — Большой адронный коллайдер. Построенный на границе Швейцарии и Франции ускоритель заряженных частиц стал первым международным проектом такого масштаба. В его строительстве и исследованиях участвовали более 10 тыс. ученых более чем из 100 стран мира (в том числе из российских 12 институтов и двух федеральных ядерных центров).
«В настоящее время основной проект CERN (Европейской организации по ядерным исследованиям) Большой адронный коллайдер — самая большая установка, которую поддерживает фактически весь научный мир. Все страны вносят свой вклад в строительство и работу этой установки — как ускорителя, так и базы для экспериментов. Наша лаборатория фундаментальных взаимодействий участвует в двух экспериментах данного глобального проекта. Это установка ATLAS (A Toroidal LHC ApparatuS), одна из двух установок, которая обнаружила бозон Хиггса. Вторая установка — это ALICE (A Large Ion Collider Experiment), в данный проект мы вступили в июле этого года», — рассказал порталу заведующий лабораторией фундаментальных взаимодействий МФТИ, сотрудник коллаборации ALICE доктор физико-математических наук Юрий Харлов.
Сегодня наша страна участвует и в других проектах мегасайенс — выделяет финансирование вместе с другими государствами и привлекает для работы на них отечественных ученых. Среди таких проектов, например, термоядерный реактор ITER во Франции, Европейский рентгеновский лазер на свободных электронах (XFEL) в Германии и мегапроект Borexino в Италии.
Отечественное производство
Россия также строит собственные уникальные установки класса мегасайенс. Они представляют собой не имеющую аналогов в мире научную инфраструктуру (в физическом или цифровом виде), которая функционирует как единое целое. При этом каждая из таких установок также должна быть ориентирована на научные результаты, которые невозможно получить больше нигде в мире. Сейчас основных таких проектов восемь, среди них исследовательский реактор ПИК в Гатчине — самый мощный источник нейтронов в мире.
Сегодня, в День российской науки, на площадке НИЦ «Курчатовский институт» — Петербургского института ядерной физики имени Б.П. Константинова (ПИЯФ) состоялся вывод нейтронного реактора ПИК на энергетический режим работы.
Проект реактора ПИК с компактной активной зоной и отражателем из тяжелой воды создавался еще в начале 1970-х, в период наибольшего расцвета реакторной науки в мире и особенно в СССР. Первый этап строительства был выполнен успешно. Схема компоновки реактора, предложенная для реактора ПИК, была настолько удачна, что в дальнейшем стала использоваться практически во всех пучковых реакторах с тяжеловодным отражателем в мире.
К 1986 году, когда произошла авария на Чернобыльской АЭС, готовность реакторного комплекса составляла почти 70%. После аварии проект был принципиально переработан на предмет безопасности, потребовалась новая экспертиза, которая заняла несколько лет и завершилась в 1991 году.
Однако последующие годы для проекта ректора были очень тяжелыми, строительство было фактически заморожено. Ситуация изменилась, когда ПИЯФ был включен в состав участников пилотного проекта по созданию НИЦ «Курчатовский институт» и строительству был придан новый импульс. После завершения сооружения пускового комплекса № 1 в феврале 2011 года был осуществлен успешный физический пуск реактора на мощности до 100 Вт.
Тогда правительство РФ решило создать на площадке НИЦ «Курчатовский институт» — ПИЯФ Международный центр нейтронных исследований в области фундаментальных взаимодействий, ядерной физики, медицины, материаловедения, нанобиотехнологий. Часть экспериментальных станций создается вместе с учеными из Германии.
«Ввод в эксплуатацию научно-исследовательского реакторного комплекса ПИК обеспечит существенное увеличение доли России на мировых рынках оказания высокотехнологичных услуг по использованию нейтронных и ядерных методов в разработке новых материалов, в том числе для биомедицины», — уверены в Курчатовском институте.
Российский коллайдер
Другой крупный отечественный научный проект — коллайдер NICA, который с 2013 года строится в городе Дубне Московской области. По задумке ученых, он позволит создать условия, в которых находилась наша Вселенная через несколько секунд после Большого взрыва.
«Работа по созданию ускорительного комплекса NICA прошла ряд критических точек и вышла на завершающую стадию. Комплекс NICA примечателен прежде всего тем, что позволит проводить актуальные фундаментальные исследования в области экстремальной плотности ядерной материи, недоступной на других ускорительных комплексах. Для проведения этих исследований уже сформированы две международные научные коллаборации, включающие соответственно более 250 и 550 ученых из разных стран, а третья коллаборация находится в стадии формирования, но уже объединила свыше 300 участников. Эти коллективы постоянно развиваются, привлекая в свои ряды новых ученых. Кроме того, комплекс предоставит возможности для проведения прикладных работ по созданию радиационно стойкой электроники, изучению биологических объектов в условиях радиационного воздействия далекого космоса, разработке уникальных накопителей энергии и ряда других работ», — рассказал директор Объединенного института ядерных исследований доктор физико-математических наук, академик РАН Григорий Трубников.
Кроме того, еще одна установка класса мегасайенс создается в Протвине — это источник синхротронного излучения четвертого поколения (ИССИ-4).
Все эти уникальные проекты дадут возможность нашей стране занять лидирующие позиции в области научных разработок. «Установки класса мегасайенс являются объектами глобальной научной инфраструктуры, которые позволяют проводить исследования на передовом фронте современной науки. Уже сама реализация проектов класса мегасайенс на территории РФ способствует привлечению к проекту талантливых ученых и инженеров из России и многих других государств и объединению их усилий для решения поставленных задач. Это дает толчок не только научно-технологическому развитию, но и ускоренному росту образовательного и культурного уровня страны в целом», – уверен Трубников.
Текст: Артём Колядко
В рамках Всероссийского фестиваля науки NAUKA 0+ в Фундаментальной библиотеке МГУ прошла лекция известного российского физика, первого заместителя министра по науке и высшему образованию Григория Трубникова «Проекты мегасайенс – интернациональные магниты интеллекта».
Что такое проекты мегасайенс и зачем они нужны? По словам Григория Трубникова, это прорывные проекты, нацеленные на создание того, чего в мировой истории до сих пор не существовало. Это масштаб и магнит для интеллекта – десятки стран и десятки тысяч людей. Любой ученый, который участвует в таких проектах, подтягивает свой профессиональный уровень. К тому же это долгоиграющий проект – минимум на сорок лет.
Свое выступление Григорий Трубников начал с исторического экскурса: древних обсерваторий, которые являются прародителями современных проектов класса мегасайенс. Лектор упомянул Гозекский круг (Саксония, Германия), обсерваторию индейцев майя Эль-Караколь (современный Белиз) и обсерваторию Улугбека в Самарканде.
Григорий Владимирович отметил, что современная наука невозможна без приборов, позволяющих проводить точные расчеты. По его словам, 1608 год стал одним из важнейших в развитии науки: голландский очковый мастер Иоанн Липперсгей собрал первую в мире оптическую трубу (телескоп). А уже в 1609 году Галилей нашел научное применение данному прибору: использовал его для изучения звездного неба. Лектор упомянул суммирующую машину Блеза Паскаля как одно из определяющих изобретений в области математики.
Среди изобретений и экспериментов XIX–XX веков Григорий Трубников выделил следующие: первый компьютер «Марк 1», нобелевская премия Резерфорда за исследования в области распада элементов в химии радиоактивных веществ, рентгеновская трубка, установка Энрико Ферми, эксперимент мадам Ву.
В 1940-х годах стали возникать первые крупные научные центры для решения масштабных задач – настоящие установки класса мегасайенс. По словам Григория Владимировича, только ведущие государства могли себе позволить создать крупный институт, где могли бы работать тысячи ученых. Одна из приоритетных целей ученых была национальная безопасность.
Однако после Второй Мировой войны к мировым лидерам пришло понимание, что военные проекты класса мегасайенс могут закончится летально. Поэтому начали создаваться открытые центры класса мегасайенс, в которых принимали участие ученые со всего мира. Финансовых и человеческих ресурсов отдельных государств (даже таких сверхдержав, как СССР и США) стало не хватать, чтобы осуществить действительно амбициозные проекты. Первыми такими крупными проектами мегасайенс стало открытие лаборатории в Женеве в 1954 году (лаборатория ЦЕРН) и в СССР в 1956 году в Дубне.
Более 10 тысяч ученых задействованы в этом проекте из более чем 100 стран. Большой адронный коллайдер предназначен для разгона протонов и тяжелых ионов (ионов свинца) — это поможет приоткрыть тайну образования Вселенной и понять структуру материи. Интересно, что первый проект коллайдера был предложен группой советских ученых под руководством академика Герша Будкера в Новосибирске в 1950-х годах.
Важную часть коллайдера составляют приборы — ускорители элементарных частиц. Григорий Трубников подчеркнул, что 30% нобелевских премий по физике так или иначе связано с ускорителями. Где же используются эти приборы, помимо большого андронного коллайдера? Медицина (лучевая терапия), хирургия, производство микросхем и микрочипов, стерилизация инструментов (одноразовая вата, шприцы), продление сроков хранения сельхозпродукции, экология (фильтры в дымовых трубах заводов) — это далеко не полный список сфер, где ускорители играют определяющее значение.
Сейчас в мире существует несколько мегапроектов: международный IceCube в Антарктиде, Байкальский гигатонный детектор в России, детектор в Средиземном море, радиотелескоп (обсерватория) Пьера Оже в Аргентине и Европейская Южная обсерватория в Чили.
Григорий Владимирович также выделил основные проекты класса мегасайенс, в которых участвует Россия: термоядерный реактор ITER во Франции, европейский электронный лазер SPEL, большой адронный коллайдер, европейский центр синхротронного излучения в Гренобле, европейский центр по исследованию ионов и антипротонов в Германии (FAIR).
«Участие — это значит финансирование плюс привлечение отечественных научных групп и коллабораций», — подметил важную деталь спикер. И добавил: «Доля финансового участия России в этих проектах составляет от 3 до 27 процентов, а это миллионы долларов».
Говоря о развитии науки в России, лектор упомянул о восьми основных мегапроектах:
После лекции Григорий Трубников ответил на вопросы «Журналиста Online».
– В одном из своих интервью вы говорили, что в нашей науке не хватает умов и рук. Под многие проекты выделяются деньги, но зачастую не хватает кадров. Как вы видите решение этой проблемы?
– Голов не хватает. Рук тоже не хватает. Государство должно настойчиво решать задачу по созданию крупных проектов на своей территории. Только действительно амбициозные проекты с гарантией их реализации, с гарантией их сооружения смогут привлечь таланты со всего мира. Вот для реализации всех крупных проектов, которые объявлены, анонсированы либо создаются, абсолютно точно я вам гарантирую, не хватит существующего населения, даже с учетом бурного роста населения Китая, Индии, Африки. Поэтому переманивать можно сейчас интересными задачами.
По-настоящему серьезного ученого вы привлечете тремя вещами. Я бы их так расставил в порядке приоритета. Первое – это амбициозные задачи, где он может себя реализовать и стать нобелевским лауреатом. Это означает, что он будет делать что-то, что до него в мире никто не делал. Вторая вещь – это условия для проведения исследований. То есть это современное оборудование, упрощенные режимы получения визы, пересечения границы, заказа материалов, реактивов и так далее. Это важнейшая вещь, потому что сейчас народ соревнуется (да и не только сейчас – это и в восьмидесятые годы было) буквально на часы и даже на минуты. Крайне важно, кто первый опубликует, какая из групп, из коллабораций первой успеет опубликовать на archive.org результаты работы. Иногда речь действительно идет о часах, поэтому качественные, комфортные условия для проведения исследований – это очень важно. Необходимо, чтобы у тебя все было под рукой, чтобы было максимально автоматизировано, оцифровано.
А третья вещь, конечно, социальные условия. Ученые – это часть общества. У них есть семьи, у них есть дети. Ученым надо больше концентрироваться на задачах научных, а вопросы детских садов, школ, зарплат у исследователей не должны занимать больше 50 % их времени. То государство, которое преуспеет в балансе этих трех вещей, однозначно выиграет.
– Вы сами из Дубны. В прошлогоднем интервью «Ъ» («Коммерсанту») вы говорили, что планируется запуск строительства жилищных блоков в Дубне. Насколько этот проект реализуется?
– Программа строительства жилья для молодых специалистов продолжается. Она, конечно, не отвечает тем запросам, которые есть сейчас в обществе. То есть там вводятся десятки квартир в год, а нужны сотни. Но есть вопросы финансовых возможностей. Я считаю, что более активную роль должны играть регионы и субъекты федерации. У нас довольно много регионов, которые являются донорами, где есть крупная индустрия, где есть огромные бюджетные доходы: Тюмень, ЯНАО, Татарстан, Башкирия и так далее. Москва та же или Санкт-Петербург. Если эти регионы хотят «приземлять» у себя хорошие, интересные, амбициозные проекты, создавать установки, новые институты – они должны больше внимания уделять жилищному фонду и социальной инфраструктуре. Тогда общими силами все это можно будет решить. Жилья никогда не будет хватать. Зарплаты всегда будет недостаточно. А потом, на мой взгляд, в рамках нацпроекта есть несколько интересных инициатив – это научно-образовательные центры (НОЦ), которые будут создаваться по стране. Вот эти проекты – класса мегасайенс. За них идет сейчас агрессивная борьба между регионами. Я честно вам признаюсь: я каждую неделю встречаюсь с губернаторами, которые говорят: «Мы хотим у себя разместить проект класса мегасаейнс». Но чтобы дать, нужно соответствовать уровню. Нужно создавать проекты под задачи, которые никто не решал, не повторять кого-то. Регионы могли бы играть более активную роль. И сейчас они уже это делают: например, регионы-доноры, о которых я упоминал, говорят: «Не нужно нам никакого финансирования, мы будем бороться за статус. Мы хотим у себя такой проект, мы хотим у себя такой центр, мы хотим у себя такой институт». Мы готовы приводить индустрию, мы готовы создавать социальные условия приезжающим людям. Мы в правительстве через инструменты научно-образовательной политики точно будем помогать и способствовать процессу, который бы аккуратно, деликатно, умно связывал территориально нашу страну и переносил баланс из Москвы и Санкт-Петербурга в провинцию. Поэтому регионам, вплоть до Дальнего Востока, надо создать преференции, чтобы люди не все в Москву стремились. Много проблем с этим фактором связано. Самые высокие баллы ЕГЭ на поступление в московских вузах. Все, кто получает наивысший балл ЕГЭ в регионах, стремятся в Москву. Соответственно есть отток из регионов. А ребята в столице с высокими, но не наивысшими результатами (80-90 баллов) остаются в Москве и идут на платное образование. А могли бы ехать в регионы. Но для этого надо создать условия.
– Вы говорили про преференции для Дальнего Востока. А как обстоит дело с бизнесом? 36% финансирования науки – это бизнес. В той же Америке – это порядка 60 %. Как вы сами считаете, наука должна финансироваться больше государством или частным сектором?
– Наука должна финансироваться и государством, и частным сектором. Идеальный баланс – это 50/50. То есть паритет, если мы говорим про весь сектор исследований и разработок: фундаментальный, поисковый, ориентированный, прикладной, НИОКР (Научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы). Что надо для этого делать? Бизнес со стороны государства должен иметь как рекомендации, так и директивы (некоторые настойчивые рекомендации о том, чтобы больше создавать НИОКР-подразделений, чтобы больше вкладывать в высшее образование, чтобы разделять ответственность по созданию инфраструктурных проектов региона). Но бизнес, на мой взгляд, и так несет большую социальную нагрузку в стране, особенно за Уралом. Мы говорим о крупных компаниях, которые мы ругаем за то, что они не финансируют науку. Они на самом деле несут колоссальную социальную нагрузку. Я считаю, к ним не надо предъявлять какие-то претензии. В той или иной ситуации надо разбираться в деталях. Но тем не менее общий тренд в государстве должен быть: бизнес и через мягкие, и через настойчивые рекомендации должен вкладываться в отечественные исследования и разработки. Это вопрос пресловутого импортозамещения и национальной безопасности. Не в смысле военной, а в смысле индустриальной самодостатоности: по разработке лекарств, по агропрому, по медицине. Это большая государственная задача. Но я хочу сказать, что и наука не должна предъявлять претензии к государству: «Мол, вы заставляйте бизнес. » Наука тоже должна перестраиваться. Если институт, коллектив, человек говорит, что занимается приоритетным направлением в исследовании, то он должен слушать и слышать заказы индустрии, государства, бизнеса, экономики, а не заниматься тем, что интересно только ему. Может быть, он делает что-то очень хорошо уже 50 лет, только это никому не надо. Но вот в этом деле он колоссальный специалист. Вот эти коллективы, команды надо затачивать под приоритетные проекты. Другими словами, это реорганизация. Она должна проводиться государством умно. Например, в Китае, Индии вот такие реформирования министерств, академии наук, различных фондов проводятся в очень жесткой форме каждые 3-4 года. Без этого тоже невозможно. Не может наука существовать отдельно от запросов и заказов государства.
— Какой регион станет первой площадкой, где будут реализованы научно-образовательные центры?
— Сейчас у нас есть заявки от пары десятков регионов. По планам должно быть создано не менее пятнадцати. А в 2019 году мы хотим не менее пяти таких научно-образовательных центров (НОЦ) создать. Но есть действительно реальная конкуренция. Где-то, где будет совсем высокая конкуренция или надо будет действовать методами комплементарности (взаимного сотрудничества), НОЦ могут быть межрегиональными. Это когда два или три региона объединяются вокруг нескольких тематик и крупных индустриальных задач и подтягивают в разной степени свои университеты и институты.
— Кто принимает решения о финансировании проектов мегасайенс в России?
— Решение принимает РАН. Она сейчас по указу Президента России главный экспертный орган. Мы сейчас там организовали экспертную группу, в которой участвует и министерство, и РосАтом, и РАН. И у нас сейчас около 25 заявок на проекты класса мегасайенс (или крупные проекты, близкие по статусу к мегасайенс). Раньше от РАН нам [в министерство науки и высшего образования РФ – прим. ред.] приходило 95% хороших проектов c просьбой поддержать. То есть никто не соотносил ни экономические, ни кадровые возможности. В этот раз из 24 проектов РАН поддержала только три. И это очень хороший тренд. Академия сказала: «Остальные проекты хорошие, но они не прорывные, не класса мегасайенс». Но те, которые действительно прорывные – академия действительно поддержала.
Объект класса мегасайенс что это
Полная стоимость создания реактора «ПИК» составляет около 60 млрд. руб. в ценах 2015 года. Стоимость инфраструктуры научных исследований оценивается приблизительно в 15 млрд. руб. Стоимость эксплуатации реактора и научной инфраструктуры – около 1 млрд. руб./год.
Проект ориентирован на проведение фундаментальных и прикладных исследований в различных областях науки и техники. МЦНИ станет мульти дисциплинарным научно-технологическим центром коллективного пользования, многофункциональность которого будет заключаться в возможности проведения на нем взаимодополняющих исследований по физике, химии, биологии, наукам о Земле, материаловедению, а также технологического контроля изделий, работ по развитию технологий микро- и наноэлектроники, производству изотопов, элементному анализу образцов и изделий, медицине.
 |
 |
 |
 |
 |
 |