Материалы портала «Научная Россия»

Путешествие к центру Земли, а потом и Луны

Путешествие к центру Земли, а потом и Луны
Фантастика постепенно становится реальностью.

150 лет назад Жюль Верн написал один из своих знаменитых романов «Путешествие к центру Земли». Его с увлечением читали как современники великого фантаста, так и потомки, убежденные в том, что эти предсказания никогда не станут реальностью.

100 лет спустя академик Дмитрий Иванович Щербаков написал: «Создание аппарата для путешествия к центру Земли на сегодня — идея фантастическая, однако возможности развития науки и техники безграничны и, возможно, настанет время, когда на повестке дня так же реально будет стоять вопрос о путешествии к центру Земли, как сейчас стоит вопрос о путешествии на другие планеты».

И вот уже в наши дни приходит сообщение, которое заставляет меня бросить все дела и отправиться в Томский политехнический университет: кемеровскими учеными создан аппарат, способный уже в ближайшее время отправиться на Луну и пробурить ее насквозь.

Геоход на стапеле

Он скромно стоит в углу цеха и кажется совсем небольшим. Но чем дольше всматриваешься в очертания геохода, тем сильнее он приковывает к себе внимание.

«Напоминает сказочное чудовище», — скажет школьник. «Большая мясорубка», — возразит домохозяйка. «Железный дракон», — заметит китаец. «Главный герой фильма ужасов», — не согласится американец. «Машина моей мечты!» — поставит заключительную точку заведующий лабораторией подземной робототехники Института угля СО РАН профессор Владимир Валерьевич Аксенов.

Все новое в технике начинается с науки. Так произошло и на этот раз.

 — Вы академик горных наук, главный специалист по подземной робототехнике. Честно признайтесь: вы единственный?

— Если честно, то в целом нас немного, можно пересчитать по пальцам, а в Сибирском отделении РАН я единственный. Почему я выбрал эту профессию? Отец — шахтер, сибиряк, а мама из Белоруссии. Эвакуировали последним поездом из-под Витебска. В Кемерове окончил школу и поступил в Кузбасский политехнический институт. С тех пор я здесь.

— А как вы пришли к тому, что горную технику нужно менять коренным образом?

— Уточняю: проходческую технику. В 1977 г. в Кемерово открыли первое академическое отделение по комплексной горной технике, и уже на третьем курсе я начал там работать. По прямой специальности я шахтостроитель-технолог, а судьба забросила в горные машины. Коллектив был молодой, жаждущий сделать что-то новое. Обсуждали разные идеи, спорили, придумывали. Появлялись первые экспериментальные образцы — сами проектировали, изготавливали, проводили испытания. Научился работать на станках, варить, собирать разные конструкции. Нам выделили группу грамотных шахтеров, которые умели изобретать, и мы сделали первый экспериментальный образец новой машины.

— И это все в академическом институте?

— Мы не разделяли науку на прикладную и фундаментальную. Для нас она была едина, да и хотелось видеть воплощение своих идей в реальные конструкции. В общем, сделали опытный образец. На испытаниях мы доказали всем, что можем ввинчиваться в массив, т.е. использовать внешний движитель. Однако были крупные погрешности, а потому было решено создать другой экспериментальный образец. Кстати, при первом опыте прошли 10 м. Это была реальная выработка. Второй образец мы уже делали не сами, а разместили заказ на очень хорошем заводе в Новосибирске, аналоге Кировского завода. На заводе сделали нашу машину для проходки штолен диаметром 4,2 м. В это время на нас вышли военные, те, кто занимается саперной техникой, а затем и метростроевцы. Мы начали работать вместе. Однако пришли 1990-е гг., финансирование прекратилось. Надо было кормить семью. Я пошел в бригаду, которая укладывала асфальт. Потом закладывал новую шахту. В общем, ушел из науки. Чуть позже понял, что не могу без нее, — в 2004 г. вернулся, защитил докторскую…

— Странное дело: горные работы существуют веками, казалось бы, все известно… Почему так долго не придумывали новое? Ждали вас?

— Преподаватели в институте рассказывали, что горные инженеры были элитой — они ходили в белых перчатках, знали все на свете, на них смотрели с восхищением. Теперь-то я понимаю, что эта «элитарность» и это «всезнайство» и завели горные науки в тупик. Некие чудаки 100 лет назад делали из бумаги и реек аэропланы, горные инженеры над ними посмеивались — мол, ничего не получится, а те чудаки как раз и придумали движители, без которых не было бы ни авиации, ни ракетной техники, ни подводного флота.

Геоход на стапелях

Геоход на стапелях

— Везде прогресс, а в горном деле нет?

— Гусеничный ход хорош на поверхности, но не в земле. Там нужно двигаться иначе.

— То, что вы сделали, можно назвать революцией в науке и технике?

— Наверное. Как только мы вышли за флажки, сразу же открылся такой Клондайк идей и проектов, что это даже трудно было представить раньше. Геодинамика подземных аппаратов — мощная наука, и ее надо создавать. Необходимо исследовать, как элементы будут взаимодействовать со средой. Это и движитель, и корпус, и крылья, и все механизмы.

— Можно ли говорить о рождении принципиально нового направления в горном деле и о том, что оно требует к себе внимания представителей практически всех отраслей науки?

— Да, это так. Опять-таки хочу уточнить: горное дело — это добыча полезных ископаемых, использование в нем наших машин, конечно же, полезно. Но речь идет о создании разнообразных подземных сооружений с помощью новых технологий.

Работа по сборке геохода кипит, мечта становится реальностью

Работа по сборке геохода кипит, мечта становится реальностью

— Пофантазируйте, что можно сделать, когда таких машин будет в достатке?

— Можно построить подземные города. Но это в будущем. А сейчас такие машины можно применять, например, для прокладки подземных коммуникаций, транспортных систем. Мы по всей стране тянем пылящие и дымящие трассы, а ведь можно уйти под землю и летать там по проложенным тоннелям на машинах, использующих магнитные поля. Фантастика? Пока да, но в принципе создание аналогичного транспорта — всего лишь техническая проблема, вполне разрешимая уже сегодня. Сегодня нужны коллекторы в крупных городах, это уже жизненно важная проблема. Необходимо метро в тех городах, население которых превышает 1 млн жителей. Можно насчитать около сотни проектов на Земле.

А если уходить за ее пределы — ведь проекты колонизации Луны и Марса уже рассматриваются всерьез, — то без наших машин обойтись просто невозможно. Я упомянул Луну не случайно: уже ведутся разговоры о том, чтобы возить оттуда полезные ископаемые. Мы создали движитель, который, взаимодействуя с самой средой, создает силу тяги. Машины мы назвали геоходами. Это, по сути, проходческие агрегаты, которые движутся в твердой среде, используя ее саму.

— Летающие подземные самолеты?

— Образ имеет право на существование. Перед вами яркий представитель семейства геоходов. На его внешнем контуре есть специальные фрезы, а на хвостовой секции крылья как элемент противовращения. То есть всю силовую раскладку мы передаем на породу, и это позволяет резко снизить массу машины. Полная противоположность классическому горному машиностроению, утверждающему, что для эффективной проходки надо увеличивать вес. А мы утверждаем противоположное!

И теперь уже можно использовать самые современные материалы, в частности композитные. Это наукоемкие машины, которые можно постоянно совершенствовать, если появляются новые материалы. Итак, мы имеем дело с новыми технологиями, новыми машинами и новыми областями их применения. Ничего подобного нет не только в России, но и в мире. Машины можно использовать везде — при прокладке коллекторов в городах, в шахтах, при строительстве метро, для спасательных работ и, конечно же, в военных делах. Мы лидеры в этой области, и это признают и за рубежом.

Наша команда включает в себя как опытных ученых, лучших конструкторов горных машин, так и молодых исследователей и специалистов. Есть и студенты Томского политехнического университета. У них глаза горят, когда они видят геоход. Создается новая программа по созданию комплекса машин для горного дела, и в ней найдется место каждому талантливому молодому выпускнику Политеха. Наука в моем понимании — это разведка. Она должна добывать новую информацию, приносить людям, которые способны ее реализовывать.

Можно понять увлеченность создателя геохода — его мечта буквально на глазах становится реальностью. Но разве только он так увлечен новой машиной? Отнюдь — следом за наукой идет производство и образование. Именно на этих трех китах все держится в современном мире.

Машина нашей мечты

«Машина нашей мечты». Именно так о геоходе отозвались два очень непохожих друг на друга человека, один чистый производственник, второй — ректор вуза.

Общая стоимость проекта составляет 200 млн рублей, из них 90 млн выделило Министерство образования и науки непосредственно Кемеровскому опытно-механическому заводу, который сам потратил 20 млн рублей, чтобы довести изделие до опытного образца. Я поинтересовался у заместителя директора по развитию Сергея Григорьевича Масалитина, чем интересен этот проект для предприятия. Он ответил кратко и емко:

— Мы смотрим в будущее, размышляем о том, как предприятию надо развиваться. Наш завод выпускает продукцию для

Работа по сборке геохода кипит, мечта становится реальностью

городов — технику для летних и зимних работ. Предложение ТПУ нас заинтересовало потому, что геоход можно использовать в городском хозяйстве. Что скрывать, мы ищем новые рынки сбыта. Геоход — это та машина, которой в мире еще нет. Следовательно, благодаря ему мы сможем развиваться, получать прибыль. Кроме того, геоход — это современные технологии, новая техника, мы можем повышать квалификацию наших рабочих. Создавать технику завтрашнего дня — это не только выгодно, престижно, но и необходимо, чтобы достойно чувствовать себя в нынешней действительности.

С директором Юргинского технологического института ТПУ Андреем Борисовичем Ефременковым разговор получился обстоятельным. Он начался с истории о том, как судьба свела его с геоходом.

— Что вам нравится в этом проекте?

— Профессор Аксенов способен увлечь своими идеями любого. Однажды мы с ним встретились, поговорили, и этого оказалось достаточно, чтобы я загорелся идеей геохода. Я сразу же понял, насколько перспективны подобные машины. Как раз в это время Юргинский завод начал выпускать технику для горных работ и мы в институте открыли специальную образовательную программу. Таким образом, мои научные интересы переплелись с задачей подготовки специалистов. Нас поддержали на федеральном уровне. Были выделены средства, появилась реальная возможность не только помечтать о такой машине, но и сконструировать ее, изготовить, испытать и в конечном итоге запустить в серию. Федеральная программа, которая предусматривает единение академической науки, вуза и производства, реализуется в данном проекте. У нас образовалась хорошая команда, и мы поймали этакий профессиональный кураж. Три года работаем над проектом, увлечены все — от профессора до студента.

У нас в Юрге есть специальная площадка, на которой собираются специалисты института и Юргинского машзавода, а также студенты. Работа идет совместная. Если посмотреть на документацию, что была создана по проекту, то масштабы, конечно же, впечатляют. Это несколько коробов, заполненных чертежами, расчетами, документами. Для студентов это — «осязаемая» учеба.

— Увлекла фантастичность проекта?

— Когда впервые о нем слышишь, в его осуществление не верится. В этом не раз убеждались. Особенно когда с проектом знакомились шахтеры. Наверное, хорошо, что я не шахтер, а машиностроитель, иначе стереотипное мышление не позволило бы принять проект. Я увидел оригинальную машину, которая вполне воплотима. Шахтеры не любят рисковать, слишком опасная у них профессия, а потому ко всему новому они относятся с недоверием. Да и хозяева шахт не позволяют им это делать, а договориться с ними не всегда возможно, поскольку находятся они подчас далеко отсюда, совсем в других странах…

— С чем можно сравнить геоход? С атомным реактором или ракетой?

— Ближе ракета. Принцип работы геохода сам по себе очень красив. Мы используем твердую среду для того, чтобы машина двигалась вперед. Это достигается с помощью винтовых и продольных каналов. Двигаться в тверди очень сложно, и до конца мы все проблемы еще не только не изучили, но и не обозначили. Однако начало положено, и это главное. Теперь же к программе геоходов надо подключаться ученым разных специальностей.

— Машина красивая?

— Шикарная! Когда все механизмы начинают вращаться, взаимодействовать, возникает ощущение необычности происходящего. Если же представить, как геоход работает под землей, — а сделать это несложно, глядя на машину, — то действительно как будто попадаешь в фантастический фильм. А ведь это реальность!

— Где же вначале будут использоваться геоходы?

Держись, порода!

Держись, порода!

— Для создания проходов под автомобильными и железнодорожными трассами. Диаметр первенца — 3,2 м. Если же геоход с диаметром 6 м, то это уже годится для метро. В Кемерове предполагается делать канализационные коллекторы глубокого залегания. Коммунальные службы многих городов нуждаются в геоходах. И, конечно же, их можно использовать для спасения людей в чрезвычайных ситуациях. Там требуется геоход диаметром 1,5 м, причем небольшого веса, чтобы можно было транспортировать его на автомобильной платформе и в самолете. Можно использовать геоходы и для захоронения отходов атомной промышленности — там необходимо проделывать разные тоннели, и наши машины это могут делать весьма эффективно. Вот вполне реальные проекты применения геоходов.

— На каком этапе вы сегодня находитесь?

— Готов промышленный образец, который полноценно работает. Он делался таким образом, чтобы сразу начинать серийное производство. Есть конструкторская документация, есть все необходимое, чтобы тиражировать геоходы этого типа.

 — Вы читали «Путешествие к центру Земли» Жюль Верна?

— Конечно.

— И в какой степени вам удалось реализовать его идеи?

— Мне кажется, абсолютно. Я имею в виду техническую грань романа: как, на чем и каким образом следует путешествовать вглубь Земли. Наш геоход способен на это, по крайней мере до границ раскаленной магмы.

Четвертый кит успеха

С.В. Магазов

С.В. Магазов

В наши дни на трех китах уже не устоишь, нужен четвертый. Понятно, что я имею в виду бизнес. Настоящий, не спекулятивный, а созидающий. И яркий представитель его в команде геохода — генеральный директор Сибирского научно-производственного объединения Сергей Вильевич Магазов. О геоходе он высказался вполне определенно:

— Для меня геоход — это прежде всего спасательные операции. Землетрясения уничтожают целые города, взрывы газа приводят к разрушению домов — такое случается почти каждый день. Очень много людей гибнет под завалами. К пострадавшим можно добраться только сверху, разбирая завалы. А снизу нельзя, т.к. те же проходческие щиты весят много тонн. Одно из требований к геоходу — малый вес, чтобы его можно доставить на самолете в любую точку земного шара. Думаю, он спасет немало человеческих жизней.

— А смог бы он работать в условиях мощных радиационных полей?

— Безусловно. Дело в том, что в нем использованы те принципы и детали, на которых должно держаться современное машиностроение.

Чтобы развиваться и создавать новое, нужны четыре компонента: специальные металлы и сплавы, подшипники, редукторы и двигательные установки. В любой машине, будь то автомобиль или ракета, присутствует именно эта четверка. От качества агрегатов зависит создание новой техники, к которой и принадлежит геоход. В свое время появление самолетов и ракет вызвало создание новых отраслей промышленности. Геоход — это подземная ракета, следовательно, для него нужны надежные высокотехнологические узлы, что, в свою очередь, поднимает на более высокий уровень технику, промышленность, экономику.

— Ваше объединение выпускает редукторы, равным которым нет в мире. Но разве существует дефицит подшипников? Их ведь можно задешево купить за границей...

 — Да, подшипники можно купить в Китае, там их производится на $4 млрд, и распродаются они по всему миру, но сами китайцы почти на такую же сумму закупают подшипники в западных странах и Америке, потому что их качество несравненно выше. Поэтому я категорически против термина «импортозамещение», который подразумевает, что мы будем делать такую же продукцию, как за рубежом. У России есть сейчас уникальная возможность выпускать ее намного лучше, поскольку, используя мировой опыт, надо идти дальше. Геоход наглядно демонстрирует такую возможность.

Слева направо: С.Г. Масалитин, В.В. Аксенов, А.Б. Ефременков

Слева направо: С.Г. Масалитин, В.В. Аксенов, А.Б. Ефременков

— Откуда у вас такие глубокие знания не только техники, но и экономики?

— Я окончил МВТУ им. Н.Э. Баумана. Ракетчик. Практику проходил в Тушине, там стояли три «Бурана» разной степени готовности. Шел 1993 г., и никому они уже не были нужны. Наверное, именно там я понял, насколько важно заглядывать в будущее, чтобы уникальные машины не постигла судьба «Буранов». Я занялся экономикой, получил второе образование. И теперь уже появилась мечта о создании новой экономики, в которой «кладбищу “Буранов”» попросту не было бы места. А это зависит от того, вытеснили ли деньги творчество. Я не против того, чтобы предприятия зарабатывали, но нужно думать и о будущем, а не просто искать деньги…

...И бетонный куб надежды

В заключение — о символике. На испытательной площадке вырос бетонный гигант: шесть на шесть и десять метров в длину. Куб (так называют бетонное сооружение создатели геохода) необходим, чтобы испытать мощь машины. Она врежется в бетон, пройдет насквозь, и аккуратная дыра продемонстрирует возможности геохода, а также позволит создателям детально определить все его параметры. Это нужно для специалистов, которым предстоит работать с новыми аппаратами.

Для меня же куб — это граница между прошлым и будущим, в которое и пробивает новое окно уже легендарный геоход.

горная техника горнодобывающая промышленность добыча полезных ископаемых профессор владимир валерьевич аксенов

Назад

Социальные сети

Комментарии

Авторизуйтесь, чтобы оставить комментарий