Интервью на портале «Научная Россия»

Игла в небо. "В мире науки" №11,2017

Радость видеть и понимать есть самый прекрасный дар природы. Альберт Эйнштейн

Институт физики им. Б.И. Степанова НАН Беларуси давно и успешно сотрудничает с российскими научными институтами в области фундаментальной науки и прикладных исследований.
В рамках программы Союзного государства сегодня выполняются научные проекты по самым разным направлениям: нанофотонике, физике наногетероструктур, методам оптического зондирования атмосферы, физике плазмы и т.д. Особенно активно развивается сотрудничество с томским Институтом оптики атмосферы им. В.Е. Зуева СО РАН. Ученые обоих
институтов совместно разрабатывают важные для экологической безопасности механизмы контроля содержания парниковых газов в атмосфере по данным наземных и спутниковых измерений. Об этом и многом другом — наш разговор с учеными из Минска и из Томска.

Заведующий Центром «Оптическое дистанционное зондирование» Института физики им. Б.И. Степанова кандидат физико-математических наук А.П. Чайковский

Заведующий Центром «Оптическое дистанционное зондирование» Института физики им. Б.И. Степанова кандидат физико-математических наук А.П. Чайковский

Наблюдать — значит видеть

Наверное, это единственный дом в Минске, где каждое утро, чтобы начать работу, «делают дырку в крыше». Литературный образ принадлежит заведующему Центром «Оптическое дистанционное зондирование» Института физики им. Б.И. Степанова кандидату физико-математических наук Анатолию Павловичу Чайковскому.
Он и командует той самой лазерной установкой для исследования атмосферы (лидаром), для которой требуется отверстие в крыше.
— Почему вы занимаетесь лазерами?
— Исторически наш институт сформировался как оптический. Потом появились лазеры и стали одним из основных направлений его развития. Проблема использования лазеров для исследования окружающей среды сегодня — одна из наиболее актуальных. У нас в институте работает член-корреспондент НАНБ А.П. Иванов. Он был руководителем лаборатории оптики рассеивающих сред в 1960-е гг., когда работы с лидарами только начинались. А.П. Иванов, как и один
из главных ­организаторов нашего института Б.И. Степанов, приехал к нам из Ленинграда, из Государственного оптического института. Там велись наблюдения за состоянием атмосферы.
— Другой центр был в Томске?
— Да. А наблюдать — значит видеть.
— Сквозь облака, туманы, задымления и грозы?
— Конечно. Как только появились лазеры, стало понятно, что теперь есть уникальный инструмент, который позволяет видеть состояние атмосферы гораздо лучше, чем раньше. Приложений множество. Но если раньше загрязнение атмосферы было где-то на втором плане, то постепенно эта проблема стала актуальной и, пожалуй, самой главной. Это ведь экология планеты! В то же время сформировался институт в Томске. С тех пор мы с Томском непрерывно взаимодействуем. Иногда работаем над одними проектами, иногда мы у них что-то заказываем, иногда они у нас. В общем, мы добрые друзья. И в научном плане у нас много общего, и в технологическом отношении мы дополняем друг друга. То есть у нас полное взаимодействие.
— И что же вы делаете вместе?
— Применений лазерных систем очень много. В Беларуси изготавливаются десятки лазеров для различных целей. Они используются в машиностроении и медицине, на химических производствах и в вузах, а также для исследования окружающей среды.
Начиная с 1990-х гг. подходы к определению целей и организации научной работы меняются. Беларусь — независимая страна, у нас совсем другой круг вопросов и во многом другой подход к задачам научных исследований, чем был в Советском Союзе. У нас он очень практичный. Раньше мы разрабатывали лазерную технику, передавали ее в большую страну — там был потребитель. Нам не нужно было задумываться, что будет с этим прибором. Сейчас подход другой. У нас есть свои проблемы, в решении которых лазерные системы могут дать хороший результат. В последние годы мы работаем над серьезной проблемой — мониторингом трансграничного переноса загрязнений в атмосфере в регионе Беларуси. Лазерное зондирование атмосферы — это дистанционный метод. Он хорош тем, что позволяет обнаруживать загрязняющие вещества на больших расстояниях. Локальные измерения в приземном слое атмосферы для этих целей непригодны. Перенос загрязнений по большей части происходит не вблизи земной поверхности, а в слое атмосферы до 30 км. Лидары (лазерные
локаторы) — оптимальный инструмент для наблюдения этих процессов. Это большая работа, которую мы ведем с российскими коллегами.
— Вы изучаете истоки загрязнений атмосферы не только в Беларуси?
— Конечно. Почему мы сотрудничаем с томичами, хотя, казалось бы, они так далеко от нас? Дело в том, что нам нужно получать информацию со всего евразийского континента, в ряде случаев требуются данные наблюдений на всей планете.
— Чтобы понимать, что происходит в Беларуси?
— И это нужно не только нам. Дистанционный мониторинг окружающей среды стал необходимым для всех развитых в научном и техническом отношении стран, которые обладают потенциалом для решения экологических проблем. Существуют  две технологии, которые позволяют получать достоверную информацию об атмосфере в требуемых объемах. Одна — это спутниковые наблюдения, а вторая — сети наземных систем дистанционного зондирования. Один лидар дает локальную
информацию, но не общую картину.
— А что измеряется?
— Атмосферные примеси — газовые и аэрозольные; как эти вещества появляются, откуда пришли, сколько их. В 2000 г. в рамках Пятой рамочной программы ЕС была создана Европейская экспериментальная аэрозольная лидарная сеть EARLINET. Сеть объединяла и координировала работу 21 научной группы, проводившей регулярные лидарные наблюдения в атмосфере в странах Западной Европы. Наш институт был единственной организацией из стран Восточной Европы и бывшего СССР,  которая участвовала в этом проекте. Проект продолжается 17 лет. За это время экспериментальная лидарная сеть EARLINET трансформировалась в комплексную сеть дистанционного зондирования окружающей среды с развитой инфраструктурой измерительных станций, широким перечнем аппаратуры и измеряемых характеристик, унифицированной измерительной аппаратурой, системой контроля качества измерений и развитым информационным обеспечением. Объем выполняемых работ и количество участников проекта превысили рамки исследовательской программы. Проект ACTRIS-2 в рамках программы Европейского союза «Горизонт 2020» — нынешний этап этой крупной и успешной исследовательской работы — будет ее последней научной частью. Уже принято решение о создании на пространстве EC инфраструктуры для обеспечения дистанционного мониторинга окружающей среды на основе выполненных научных исследований, технических и методических разработок.
— Думаю, это пример качественной и эффективной научной работы.                                                                                               — Наш институт проводит систематические наблюдения переноса загрязнений в атмосфере приборами дистанционного зондирования с 2002 г. Мы проводим регулярные лидарные и радиометрические наблюдения в атмосфере, используем данные спутниковых систем, моделируем процессы переноса загрязнений. Контроль качества воздуха в приземном слое на территории Беларуси проводит Гидромет (Республиканский центр по гидрометеорологии, контролю радиоактивного загрязнения и мониторингу окружающей среды) Минприроды Республики Беларусь.
Об атмосферном воздухе в Минске и Беларуси: по данным станций Гидромета, качество воздуха в большинстве городов Беларуси оценивается как соответствующее установленным показателям. Есть факторы, которые ухудшают обстановку, а есть факторы, которые ее улучшают.
— Начнем с хороших новостей.
— Отопительные системы. Они переводятся на газ. Объем вредных выбросов значительно уменьшается по сравнению с использованием угля, мазута. Правда, на Украине и в Польше проблема качественного топлива остается актуальной.
— А плохое?
— Транспорт. Много автомобилей и топлива с плохими экологическими показателями. Еще одна проблема — загрязнение атмосферы мелкими частицами с размерами меньше 1–5 мкм. Такие мелкие частицы беспрепятственно проникают в наши
легкие, в кровь, они очень вредны для нашего здоровья.
— Откуда они?
— Эти частицы возникают в атмосфере как результат фотохимических превращений, содержатся в выхлопных выбросах автомобилей и — очень много — в дымах лесных пожаров. Одно из самых вредных последствий трансграничного переноса
загрязнений для Беларуси в весеннее-осенний период — перенос дымов лесных пожаров преимущественно с Украины и из западных районов России.                                                                                                                                                                      — Экологические проблемы чрезвычайно важны, особенно сейчас. Когда такая измерительная сеть распространится дальше на восток ?
— Убежден, что, следуя примеру Европейского союза, нам необходимо создавать совместную сеть дистанционных наблюдений атмосферы на пространстве Союзного государства, привлекать заинтересованные организации других стран Евразии к решению этой актуальной проблемы. При этом, в отличие от Европы, на большей части евразийского пространства наземная инфраструктура для проведения измерений отсутствует. В таких условиях оптимальным способом построе-
ния дистанционной системы контроля атмосферы становится использование спутниковых данных вместе с результатами измерений сети ­наземных базовых станций, на которых проводятся комплексные локальные и дистанционные измерения
характеристик окружающей среды.
В 2004–2008 гг. мы выполнили проект, в результате которого организовали координированные лидарные наблюдения атмосферы на пространстве стран СНГ — лидарную сеть CIS-LiNet. В проекте участвовали ученые из Томска (Институт оптики атмосферы им. В.Е. Зуева СО РАН), Москвы (Институт прикладной геофизики им. Е.К. Федорова), научные группы из Сургута, Владивостока и из Кыргызстана. Работали вместе весьма эффективно и продолжаем сотрудничество в настоящее
время.
К сожалению, отсутствуют механизмы формирования и выполнения таких крупных международных программ. Надеюсь, что ситуация поменяется в связи с интеграционными мероприятиями в рамках Евразийского экономического союза: например, создана Евразийская ассоциация поддержки научных исследований (ЕАПИ).
— Минск считается одной из лазерных столиц мира. Многое было сделано здесь впервые. Точка роста — ваш институт?
— Конечно. Здесь создавались лазеры для различных целей. Институт физики стал такой лазерной школой, где формировался уникальный коллектив исследователей, конструкторов и инженеров. Институт физики дал мощный толчок
развитию лазерных технологий в Беларуси. Сейчас в Минске работают несколько организаций, производящих лазеры различного назначения: «Лотис ТИИ», «Солар ЛС» и другие. Качество, надежность и умеренная цена на лазерные системы,
ставшие следствием здоровой конкуренции, отличают продукцию белорусских производителей. Большая ее часть идет на экспорт.
— А в чем основа успеха?
— В специалистах. Если есть специалисты, способные работать на хорошем мировом уровне, то все получится. Именно таких формировал Институт физики. Хочу напомнить, что институт создавался с участием ученых ленинградской оптической школы.
— Но все это продолжается?
— Конечно. Сотрудничество с российскими учеными — важный фактор для решения крупных проблем.
— Что вы имеете в виду?
— Новые проекты. Один из проектов, в котором сотрудничество с российскими учеными важно и необходимо, — исследования в Антарктиде.
В Антарктиде на белорусской научной станции «Гора Вечерняя» мы построили комплексную систему дистанционного мониторинга атмосферы и земной поверхности. Антарктида — это образец чистоты окружающей среды. В Минске по содержанию взвешенных частиц воздух считается чистым. Однако в Антарктиде содержание аэрозоля в атмосфере меньше в 10–20 раз.
Выше я говорил о другом проекте — формировании системы дистанционного мониторинга окружающей среды на евразийском пространстве. Решение этой задачи — необходимое условие устойчивого развития стран Евразии. Мы и наши
российские коллеги — единомышленники в понимании необходимости и выборе методов решения этой проблемы.

1. Директор Института оптики атмосферы СО РАН доктор физико- математических наук Г.Г. Матвиенко

Директор Института оптики атмосферы СО РАН доктор физико-математических наук Г.Г. Матвиенко

Взгляд с космических высот

В томском Институте оптики атмосферы СО РАН им. В.Е. Зуева разработан широкий спектр научных приборов для лабораторных и натурных измерений аэрозольных, газовых, турбулентных и других характеристик атмосферы. О том, какие исследования проводятся в Томске, рассказал директор института доктор физико-математических наук Геннадий Григорьевич Матвиенко.

— В беседе с А.Б. Чайковским мы говорили о «наземном» использовании приборов и аппаратуры, с которой вы работаете вместе. А мне хотелось перенестись на космические высоты. Вы же смотрите на атмосферу не только снизу, но и сверху. Не так ли?
— Конечно. Особенно это актуально сейчас, когда и Беларусь вышла на орбиты. Я имею в виду запуск спутника Земли и программу работ по исследованию природных ресурсов из космоса.
— Вы же автор уникального проекта по мониторингу растительного покрова планеты!
— Это очень интересное исследование, Убежден, что к нему присоединятся специалисты не только Беларуси, но и других стран. Это ведь глобальный дистанционный контроль физиологического состояния растительности планеты. Это наблюдение и фиксация природных и техногенных катастроф, а также несанкционированной индустриальной деятельности. Проще говоря,
из космоса будем наблюдать за изменениями в атмосфере, что позволит иметь более четкое представление о том, что происходит на Земле и как человеческая цивилизация влияет на изменения как в атмосфере, так и на поверхности.
— Но вы ведь в космосе работаете издавна?
— Еще в 1995 г. на станции «Мир» появился первый российский космический лидар «Балкан», который был создан Институтом оптики атмосферы, СКБ НП «Оптика» и НИИ космического приборостроения. Лидар вел зондирование облаков. Эксперимент был успешным. Однако он убедил нас в том, что следует отдать предпочтение автоматическим аппаратам. Дело в том, что на борту станции идет жесткая экономия энергии, а наша аппаратура требует ее достаточно много. Поэтому предпочтительнее работать на спутниках.
— Еще до запуска МКС я знакомился с программой научных исследований. Тогда предполагалось, что мы с американцами будем работать вместе. Была общая комиссия по отбору научных экспериментов. Ее возглавляли академик В.Ф. Уткин и астронавт Томас Стаффорд.
Помню, по лазерному зондированию из космоса предлагалось несколько интереснейших экспериментов. Главными в них был Институт оптики атмосферы. Почему же не удалось их реализовать?
— Отсутствие финансирования — и только! Мы создавали соответствующую аппаратуру, прошли много этапов подготовки,
но вынуждены были сначала заморозить работы, а потом и прекратить их. Из-за этого многие интереснейшие и нужные эксперименты были отложены. Сейчас мы восстановили контакты с «Энергией». Работаем по ряду проектов. В частности, разрабатываем прибор для точного определения места посадки космонавтов. В настоящее время разброс довольно велик, а наша аппаратура позволяет определять точку приземления — именно точку, а не район. Но все-таки сосредоточиваемся на аппаратуре для спутников. Сейчас разработан технический проект спутникалидара. Его отработка и запуск полностью зависят
от финансирования, все остальное у нас есть.                                                                                                                                     — Интересно, а сколько приборов и аппаратуры создано в институте?
— Сказать точно не смогу. В целом — более сотни. Мы оснастили все исследовательские полигоны, пункты от Москвы до Владивостока, от Ямала до Алтая, от Якутии до Кыргызстана. Нами создана надежная наблюдательная сеть.                           — А территорию западнее Москвы покрывают коллеги из Беларуси?
— Мы тесно сотрудничаем с ними буквально с первого дня, как был создан Институт физики в Минске.
— Союзное государство помогает вам?
— Конечно. Хочу отметить, что в Беларуси создаются отличные лазеры, самые надежные в мире — и к тому же достаточно дешевые, а потому мы закупаем их и широко используем.

Беседовал Владимир Губарев

институт физики им би степанова нан беларуси оптика оптика атмосферы союзное государство

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.