Смерчи, грозы, ураганы, снегопады… Существующие методы метеорологических наблюдений не всегда позволяют предсказать их приближение. В национальном исследовательском ядерном университете «МИФИ» разрабатывают новый метод заблаговременного обнаружения погодных аномалий. Для этого учёные анализируют потоки мюонов, которые образуются в верхних слоях атмосферы. Одновременная регистрация их потоков с различных направлений позволяет получать картину состояния атмосферы в динамике. Подробнее о мюонной диагностике рассказывает руководитель научно-образовательного центра (НОЦ) «НЕВОД» Анатолий Петрухин.
В Вашем центре находится уникальный экспериментальный комплекс, спроектированный более 20 лет назад для исследований в области физики высоких энергий. В последние годы Вы используете его для разработки методики раннего обнаружения аномальных возмущений в атмосфере и магнитосфере Земли, предшествующих природным катаклизмам. Что удалось сделать?
– Мы смогли серьёзно продвинуться в своих работах благодаря поддержке ФЦП «Кадры». В общей сложности наш центр выполнял работы по 15 проектам. Глобальная задача, которую мы решаем, связана с разработкой и развитием нового метода диагностики атмосферы Земли и состояния околоземного пространства. Для этого анализируем космические лучи, которые приходят на Землю. На них влияют как процессы, происходящие на Солнце, в гелиосфере и магнитосфере, так и в атмосфере. Это влияние было известно давно и изучалось с помощью нейтронных мониторов. А мы взялись за мюоны. Наш подход имеет несколько преимуществ. Первое – можем следить за более высокоэнергичными процессами, которые, естественно, сильнее влияют на атмосферу. Второе – получаем пространственную картину этих явлений.
Какие природные явления вы можете предсказывать?
– Я бы сказал не предсказывать, а заблаговременно обнаруживать. В первую очередь – мощные магнитные бури, которые могут портить связь, выводить из строя спутниковую аппаратуру, сбивать с курса самолёты. Это очень серьёзная, если не сказать «страшная» штука. Наведённые токи могут появляться в газо- и нефтепроводах. Мы надеемся, что сможем обнаруживать приближение магнитной бури за сутки, а в некоторых случаях – даже за двое.
Далее – атмосферные явления. Пока у нас в архиве есть несколько проанализированных событий. С первого начинали свои исследования в 1998 году, когда был мощный ураган в Москве (20 июня). Тогда мы случайно обнаружили его приближение – за 5–6 часов наши установки зафиксировали волну. Она была устойчивой, хорошо видимой. Но никто не знал, что это такое, откуда волна взялась, и сложно было выяснить, что она относится к этому урагану. Второй случай произошёл в 2005 году (26 июня). Тогда был очень мощный ураган, точнее сказать, смерч. Он прошёл через Дубну, в 140 километрах от нашего института – довольно далеко. И прочистил полосу метров в двести, деревья поломал. Мы как раз только что запустили первый модуль новой установки, специально предназначенной для исследования таких явлений (у неё и название «УРАГАН»), и на ней увидели устойчивую волну за 2–3 часа до того, как смерч обрушился на Дубну. Ну и, наконец, мощный снегопад 7 декабря 2009 года, заваливший всю Москву. Я в тот день добирался на машине до дома шесть часов. Снегопад не был своевременно предсказан или обнаружен ни одной из существующих систем наблюдений. И со спутников ничего не было видно, лишь маленькое облачко, которое не привлекло ничьё внимание. Наш анализ показал, что волна появилась где-то за 4 часа до снегопада.
На те частицы, которые попадают в атмосферу, влияют все атмосферные явления. Если меняется температура, давление, влажность, то, естественно, меняется и состояние атмосферы. Если возникают какие-то волновые процессы, то мы их должны зафиксировать. Мы видим грозы, происходящие в атмосфере Земли, циклоны и антициклоны, но в «мюонном свете». Здесь ничего особо интересного нет. Потому что всё то же самое видно и со спутников, и обычных станций наблюдения. Но мы ещё видим волны, которые сопровождают все эти явления и которые никто другой не видит. По этим волнам можно попытаться предсказать, когда придёт то или иное возмущение, скажем, в район Москвы.
На какой стадии готовности находится эта методика? Сколько нужно времени, чтобы её отшлифовать?
– Нам нужно собрать большой статистический материал. Прошлый попал на минимум солнечной активности. Вспышек на Солнце было очень мало. Сейчас активность возрастает. Существует 11-летний солнечный цикл. Нам нужно добрать ещё 5 лет, которых недостаёт до полного цикла. Тогда мы сможем исключить влияние стандартных процессов и посмотреть только те аномалии, которые представляют опасность. Я думаю, что, когда у нас будет статистика за 11 лет, то есть за полный солнечный цикл, можно будет сделать достаточно надёжные выводы, подготовить рекомендации. И в какой-то степени методику можно будет опробовать в реальном режиме.
В нашей работе есть некое противоречие. С одной стороны, для того, чтобы всё быстро сделать, нужно как можно больше мощных событий – они хорошо различимы. С другой стороны, то, что их мало, хорошо для Москвы и её жителей. Если будет много ураганов, может разнести полгорода. Зато мы разработаем метод их раннего обнаружения. Это явно неравноценный обмен.
Использование вашей методики предполагает установку специального оборудования?
– Конечно. Это недешёвое удовольствие. Однако один прибор сможет контролировать ситуацию в радиусе до 100 километров. Для такого города, как Москва, нужны минимум три станции, чтобы иметь перекрёстную информацию. Мы такой проект в правительство Москвы представляли. Сейчас разрабатываем прибор – мюонный годоскоп, который можно будет серийно производить. Фактически уже готов первый образец. Он будет работать в автоматическом режиме. Мы рассчитываем, что в перспективе такие приборы будут установлены на метеостанциях или в других специальных пунктах.
Анатолий Афанасьевич, если вернуться к федеральной целевой программе «Кадры», как Вы оцениваете её организацию?
– В целом программа очень хорошая, нужная, своевременная. Недостатки связаны не с самой программой, а с существующим порядком распределения денег, отпущенных на науку, по конкурсам, где цена играет главную роль. Например, объявляется конкурс на научно-образовательный центр. Оговаривается, что есть 5 миллионов в год. Мы пишем заявку на большую работу. Другие люди пишут заявку на небольшую работу, сбивают цену в разы и выигрывают! В результате выполняется много мелких работ, а серьёзного продвижения в науке нет.
Второе: из-за того что конкурсные процедуры длятся очень долго, а отчёты надо сдавать в октябре-ноябре, фактически получается, что двухгодичные контракты превращаются в годичные. Пропадало отпущенное время. Деньги выдавали все, но эффективно их использовать было практически невозможно. На зарплату, конечно, можно всё истратить. Но чтобы что-то купить, а тем более что-то разработать, опять необходимо проводить конкурс. А на это времени нет.
И третий момент: умопомрачительное количество бумаг. Это касается как заявок, так и отчётов. При этом размер отчётов (приблизительно 100 страниц со всеми приложениями) практически не зависит от суммы контракта. Я твёрдо уверен, что никто их читать не может – просто физически! Заявки? От нашего института на конкурсы было подано несколько сотен заявок (я точно не знаю их количество). И к каждой заявке прикладывается устав вуза (70 страниц) и выписка из ЕГРЮЛ. Спрашивается, зачем с института, который подотчётен Министерству образования и науки, требовать эту документацию в десятках и даже сотнях экземпляров каждый год? Я понимаю, когда никому неизвестное ОАО подаёт заявку на конкурс, с него можно это потребовать. Но зачем то же самое спрашивать с МГУ, МГТУ, МИФИ или ФИАН?!
А как бы Вы предложили упростить процедуру отчётности и подачи заявок?
– Проблема не только и не столько в отчётности и подаче заявок, а в самой системе распределения финансирования на научные исследования. Сейчас основной критерий отбора работ – цена, а не объём выполняемых работ. Необходимо изменить существующий подход к распределению финансирования: основными критериями оценки заявок должны быть объём и качество предлагаемых работ, обоснованность достижения заявленных индикаторов и показателей и соответствие запрашиваемому финансированию.
Это даст возможность получать адекватные суммы как крупным коллективам, так и небольшим.
Конкурсы надо проводить до начала календарного года, чтобы люди могли начать работу если не с января, то хотя бы с февраля, а не с августа-сентября. Экспертизу должны проводить научные советы, укомплектованные из достаточно широкого спектра специалистов, а не только из сотрудников институтов РАН, как это часто бывает.
Естественно, с учётом инфляции нужно увеличить размеры финансирования по всем мероприятиям.
Насколько нужно увеличить финансирование?
– Мы по мероприятию 1.1 (поддержка НОЦ) в 2009 году получили 14 миллионов рублей на три года. Когда задумывалась эта программа (она начала формироваться где-то в 2005–2006 годах), в то время это были серьёзные деньги. А сейчас, сами понимаете, с их помощью много не сделаешь. Вот и приходилось дополнительно подавать заявки на конкурсы для докторов, кандидатов (старых и молодых), аспирантов. А это всё бумаги, бумаги… в общем, работать уже некогда. Кстати, аспирантам в начале программы давали по 500 тысяч рублей в год, а в 2011 году, чтобы выиграть, приходилось снижать сумму до 250 тысяч рублей.
Нашему НОЦ нужно 15 миллионов рублей не на три года, а на один. Кстати, таких НОЦ, которые оснащены экспериментальной базой, не имеющей аналогов в мире, в стране не так уж много.
Сейчас в высших учебных заведениях штатная зарплата довольно низкая. Тарифные ставки мизерные. Для реальной поддержки НОЦ нужно, чтобы оплата работ в рамках программы «Кадры» составляла минимум 20–25 тысяч рублей в месяц. А дальше всё считается просто. Если у вас в НОЦ 30 сотрудников, то вам необходимо 600–750 тысяч рублей в месяц. Умножаем на 12 месяцев и получаем 7–9 миллионов. А ведь есть ещё студенты и аспиранты, которые работают в НОЦ, – хотел бы подчеркнуть: не только обучаются, но и работают. Им тоже надо платить. А деньги на материалы и дополнительное оборудование, которые необходимы для проведения заявленной работы? А теперь, если включить социальные отчисления и накладные расходы, цифра и определится.
По вашему проекту много студентов привлекалось для исследований?
– В нашем центре учёба и наука неразрывно связаны. Все студенты, проходящие подготовку в НОЦ «НЕВОД», в обязательном порядке участвуют в исследованиях, обслуживают установки, ведут обработку и анализ получаемых данных, участвуют в разработках и создании новых детекторов. Тематика их научно-исследовательских и дипломных работ напрямую связана с исследованиями центра, в том числе и по программе «Кадры». Такую подготовку ежегодно проходят около 30 студентов различных факультетов, начиная с 3–4 курса. Об уровне научных исследований, выполняемых студентами, свидетельствует тот факт, что по результатам большинства из них представляются доклады на российских и международных конференциях. Как правило, эти работы вызывают интерес, публикуются в научных журналах и часто отмечаются различными наградами.