По наводке гравитации: интервью учёного МАИ о том, как его разработка поможет найти нефть
Гравитация. Эта таинственная сила, удерживающая нас на Земле, а планеты — на их орбитах, кажется совершенно неподвластной человеку. И это действительно так, но лишь отчасти. Влиять на закон всемирного тяготения, один из универсальных законов природы, мы, конечно, не можем, но использовать его проявления в своих интересах — сколько угодно. Скажем, такой пример: существуют гравитационные аномалии, которые могут подсказать, в каком месте находятся подземные кладовые природных богатств.
Перспективное направление практического применения этой закономерности предлагает поддержанный президентским грантом проект доцента кафедры «Теоретическая электротехника» Московского авиационного института Андрея Сулакова. Его цель — разработка концепции новой технологии гравиметрической разведки месторождений полезных ископаемых. Об особенностях и преимуществах предлагаемой технологии молодой учёный рассказал корреспонденту газеты «Поиск».
— В первую очередь наш проект ориентирован на поиск залежей углеводородных соединений: нефти и газа, — объясняет Сулаков. — Значимость этих ресурсов трудно переоценить: это и значительный вклад в бюджет за счёт экспорта, и покрытие большей части потребностей в энергии внутри страны. Но мы занимаемся не только углеводородами. Гравиметрическая разведка, новую технологию которой мы разрабатываем, — это один из этапов поиска и разведки практически любых природных ресурсов, залежи которых создают гравиметрические аномалии. Поэтому результаты нашей работы можно использовать также при освоении угольных бассейнов, рудных и нерудных полезных ископаемых.
— Что такое гравиметрическая разведка месторождений? Почему возникла необходимость в разработке новой технологии?
— Полезные ископаемые, как правило, отличаются по плотности от окружающих пород, это вызывает аномалии силы тяжести. Суть гравиразведки в выявлении этих аномалий и, соответственно, областей, потенциально богатых природными ресурсами. Сегодня гравиметрическая разведка проводится с помощью высокоточных, но громоздких гравиметрических комплексов, устанавливаемых на борта среднетоннажных морских судов, самолётов и вертолётов среднего класса, курсирующих по заранее выбранным траекториям (сети параллельных и секущих галсов). Главный недостаток этой технологии в том, что в труднодоступных регионах применять её крайне затруднительно. Морским объектам работу осложняют мели, скалисто-рифовые или ледовые области, летательным аппаратам — удалённость оборудованных аэродромов от места исследования.
Кроме того, непросто проводить детальную гравиметрическую съемку, а также повышать производительность измерений. И немаловажно, что применение современной технологии связано с высокими материальными затратами, вызываемыми стоимостью содержания каждого из видов носителей комплекса с персоналом на борту. А по новой технологии гравиразведку проводят с помощью малогабаритных морских и летательных аппаратов (в том числе беспилотных), что позволяет решить все упомянутые проблемы. Предлагаемая концепция подразумевает создание малоразмерного гравиметрического комплекса, который по своим точностным и эксплуатационным характеристикам не уступал бы традиционным более тяжёлым и габаритным аналогам.
Вместе с тем при таком подходе появляется возможность проводить более информативные векторные гравиметрические измерения, в то время как традиционно измеряется только одна (вертикальная) составляющая силы тяжести. Потребность в разработке новой технологии диктуется возрастающей необходимостью поиска и разведки новых месторождений углеводородных соединений (в особенности — в морях Северного Ледовитого океана).
— Как вы можете оценить свой этап исследований?
— Мы сформулировали принципы создания основного звена новой технологии — малогабаритного гравиметрического комплекса. Провели ряд его теоретических исследований, имитационное моделирование в различных режимах работы. Сделали упрощенные, предварительные, полунатурные (это практические исследования макетного образца с одновременной имитацией сигналов некоторых датчиков и подсистем) и экспериментальные исследования, которые показали принципиальную возможность его создания с характеристиками, удовлетворяющими требованиям гравиразведки месторождений полезных ископаемых. Сейчас отлаживаем функциональный алгоритм работы комплекса, находим его новые возможности, совершенствуем макетный образец для полунатурных и экспериментальных исследований, а также ищем области его применения.
— Расскажите немного о вашей научной команде. Насколько легко коллеги находят общий язык?
— Если говорить исключительно о проекте, поддержанном грантом президента, то наша команда состоит из двух человек: кроме меня это младший научный сотрудник кафедры «Автоматизированные комплексы систем ориентации и навигации» МАИ Григорий Ямашев. Я в основном занимаюсь теоретической стороной вопроса, разрабатываю имитационную модель работы комплекса, частично решаю вопросы полунатурного моделирования. Григорий имеет дело с задачами, связанными с имитационным моделированием и полунатурными исследованиями.
А если говорить в целом о нашей научной группе, то зародилась она более 10 лет назад благодаря доцентам той же кафедры Анатолию Тювину и Александру Афонину. Эти учёные впервые сформулировали принципы так называемой «бесплатформенной» мобильной гравиметрии, ставшие началом разработки принципиально нового малоразмерного гравиметрического комплекса. Афонин также организовал научный коллектив: нашел финансирование и привлек аспирантов, инженеров, студентов.
Состав за эти годы менялся (так как в работах участвовали студенты и аспиранты), и сейчас в нашей команде четыре научных сотрудника: кроме меня, это Афонин, Тювин, Ямашев. Проблемы, конечно, возникают — куда без них, стараемся решать их мирным путем. Ну а разные мнения только приветствуются. Как показало время, это хорошо: благодаря спорам, новым рассуждениям и исследованиям рождаются новые знания, иногда даже не связанные с предметом спора (хоть это и занимает порой слишком много времени).
— Не припомните ли что-нибудь любопытное из вашей исследовательской практики?
— Интересные случаи в моей научной деятельности не такое частое явление, но один эпизод мы иногда с улыбкой вспоминаем, хотя в тот момент было совсем не до смеха. Это произошло незадолго до защиты моей кандидатской диссертации. Мы провели научные исследования, получили удовлетворительные результаты имитационного моделирования и экспериментальных исследований, которые показали «ненапрасность» моей четырёхлетней работы. Рукопись готова, сдана в Учёный совет, собираются документы. Но одновременно ведётся научная работа по текущим проектам. И совершенно неожиданно обнаруживается ошибка в программе, результаты работы которой я использовал в диссертации. Исправление этой ошибки привело к кардинальному изменению работы программы. Если говорить простым языком — с ошибкой программа работала, как мы и ожидали, её результаты подтверждали описываемую в диссертации теорию. А после её устранения результаты уже говорили о том, что всё предполагаемое в теории — на практике не работает. Таким образом, значимость и целесообразность моей научной деятельности и всего нашего коллектива оказались под вопросом. Но на панику не было ни сил, ни времени, поэтому, бросив все дела, с верой в успех начали разбираться, в чем же всё-таки дело.
Если честно, у нас была уверенность, что это всего лишь какое-то недоразумение. После нескольких бессонных ночей проблема была устранена. Оказалось, в программе давным-давно (как выяснилось, еще на первых курсах моей аспирантуры) были допущены две ошибки, которые друг друга компенсировали, и поэтому с ними программа работала согласно нашим теоретическим предположениям. А после устранения одной из них работа программы нарушилась. С тех пор у нас появилось ещё больше уверенности в работоспособности нашей теории, и если в какой-то момент что-то не получается, а такое происходит практически всегда, когда мы внедряем что-то новое, то мы знаем, что делать — искать собственные ошибки.
— Ваши планы на будущее?
— Основная наша цель — это довести до практического воплощения разработку нашего комплекса и провести полноценные полевые испытания. В идеале же хотелось бы внедрить новую технологию гравиразведки. Впоследствии коммерциализировать наш проект, организовать малое предприятие, предлагать товары и услуги компаниям, занимающимся как поиском и разведкой полезных ископаемых, так и вопросами навигации подвижных объектов.
Фото: Андрей Сулаков
