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

Информация предоставлена Информационным агентством "Научная Россия". Свидетельство о регистрации СМИ: ИА № ФС77-62580, выдано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций 31 июля 2015 года.