В условиях кризиса, когда любые планы научных работ могут пострадать от сокращения финансирования, особый вес для ученых приобретают программы Союзного государства Беларуси и России.
Их минус – чрезвычайно длительный процесс принятия – вдруг превратился в такой важный плюс, как «непотопляемость». Ведь Постоянный комитет СГ и союзный Совмин скорее согласятся не трогать то, что с таким трудом было утверждено, чем отважатся вносить изменения в документ и тем самым начинать многостадийную процедуру сначала. Именно такая научно-техническая программа, предусматривающая разработку наноматериалов и нанотехнологий для космической техники и других областей народного хозяйства, находится сегодня на заключительной стадии согласования. Она начнется уже в этом году и за четыре года потребует 846 миллионов российских рублей из союзного бюджета (550 миллионов за счет долевого участия России и 296 миллионов – за счет отчисления Беларуси в общую казну). Принесет же выполнение совместных проектов сумму, которая будет раз в 10 больше, чем затраты.
— Поначалу в программе речь шла только о космосе, но по нашему настоянию формулировка была дополнена строкой: «…и других областей народного хозяйства», — говорит координатор программы с белорусской стороны, заместитель директора Института тепло- и массообмена имени А.В. Лыкова (ИТМО) НАН Беларуси доктор физико-математических наук Кирилл Добрего. – Ведь ракетно-космическая техника важна в первую очередь для России, а нам было бы интересно развивать нанотехнологии в электронике и производстве приборов широкого назначения, где сильна наша промышленность, а также в энергетике, медицине и других отраслях. По оценкам, использование созданных по программе разработок может приносить белорусской электронной промышленности до 100 миллионов долларов ежегодно. Разумеется, космический вектор нам тоже очень важен, так как позволит сократить издержки при реализации, например, национальной программы дистанционного зондирования Земли, поддерживать на высоком уровне свои институты, которые традиционно участвовали еще в советских, а затем и российских космических программах. Кроме институтов НАН Беларуси в совместных проектах с нашей стороны будут заняты также университеты, предприятия и отраслевые НИИ. Сроки предусмотрены очень сжатые, поэтому фундаментальная составляющая программы будет невелика. Упор делается на доведение до промышленного уровня разработок, которые уже существуют в виде лабораторных образцов.
Одно из важнейших направлений исследований – создание на основе наноматериалов термоизоляции нового поколения, позволяющей снизить вес теплового экрана спускаемого аппарата в 2–2,5 раза. Роль наночастиц в устройстве такого щита заключается в том, что они создают многослойную структуру с заданной теплопроводностью в разных направлениях и по толщине слоя, то есть дают возможность наиболее эффективно уводить в сторону жар плазменного облака, окутывающего космический аппарат при входе в атмосферу. При этом ориентированные наноструктуры улучшают также механические и химические свойства жаростойкого экрана. В результате он должен значительно меньше терять массу на активном участке торможения. Все эти расчеты уже подтверждаются при испытаниях, которые ведутся в ИТМО в плазменных потоках, генерируемых торцевым холловским ускорителем. Анализ показывает, что за счет использования наноматериалов и упрочняющих наноструктурных покрытий можно также существенно уменьшить вес электроники, систем электропитания, двигательных установок, конструкционных элементов, что в итоге позволит в 1,5 раза снизить массу космических аппаратов или на такую же величину увеличить их полезную нагрузку.
В программе записано, что одной из ее целей является создание наноспутников. Разумеется, речь пока не идет о спутниках, которые можно рассмотреть только под микроскопом. Это будут космические аппараты массой от нескольких до десятков килограммов, но обладающие благодаря наноразмерным элементам возможностями многотонных космических лабораторий. Такими элементами спутники нового поколения будут оснащаться постепенно. В частности, одной из новинок станут матричные микродвигатели системы ориентации, создавать которые совместно берутся ученые Белорусского государственного университета информатики и радиоэлектроники, Белорусского национального технического университета и ИТМО. Трудную проблему дозирования управляющего импульса миниатюрного аппарата они решили просто: наноспутник будет получать толчок при микровзрыве одной из множества ячеек специальных «сот». Надежность, точность, дешевизна и технологичность – вот основные достоинства такой системы.
Но если матричный двигатель – явление все же чисто космическое, то для многих других находок белорусских ученых есть перспективы не только в космосе. Например, сверхэффективные системы накопления энергии, фотопреобразователи и термоэлектрические элементы для получения электричества за счет использования перепадов температур вдохнут новую жизнь в альтернативные проекты для бытовой и малой промышленной энергетики. Известно, что фотоэлементы на кремниевой основе могут превращать в электричество до 15 процентов солнечной энергии, а уровень, начиная с которого гелиоэнергетика может спорить с классическим сжиганием углеводородов, оценивается приблизительно как 30 процентов. Перешагнуть этот барьер сложно, но многослойные наноструктурные фотоэлектрические элементы, разрабатываемые в Институте физики НАН Беларуси, на такое способны. Сначала новинка будет работать в космосе, а затем обязательно спустится на Землю.
Такой же путь должны проделать и разрабатываемые совместно с россиянами наноприсадки к ракетному топливу, улучшающие удельный импульс и позволяющие всю химическую энергию топлива направлять на формирование тяги. Самое очевидное земное применение космической новинки – авиация. На транспорте, в системах отопления и электронике должны прижиться и создаваемые совместно Институтом механики металлополимерных систем и ИТМО НАН Беларуси тепловые трубы с ориентированными нанопленочными покрытиями. Системы охлаждения и подвода тепла на их основе будут на десятки процентов более эффективными, что повысит надежность конечной продукции и снизит ее стоимость.
По оценке специалистов, новая программа Союзного государства станет одной из самых многообещающих. И дело не только в получении прибыли от научных разработок. Совместная работа укрепит связи белорусских ученых с ведущими российскими институтами, под революционные цели и задачи наши исследовательские центры оснастят современным оборудованием, которое позволит развивать и другие направления, сохранять научные школы, привлекать в лаборатории молодые таланты.
