Андрей Антонинов

    Мир, нас окружающий, пронизан электромагнитными волнами. Они – вне наших чувственных восприятий. До поры, до времени эти волны ведут себя безобидно. Пощекотали воображение лазеры, главным образом с подачи толстовского "Гиперболоида", но ушли в технологию – ни тебе разрезанных на части индустриальных громадин, ни пробуравленных лучом скальных тоннелей. Пока.
    Пока – потому что сам видел нечто иное. Правда, еще в миниатюре, если можно считать малостью гранитный валун размером в полкомнаты, в считанные минуты развалившийся от внедренного в него на сантиметры проводочка. Так, по крайней мере, это выглядит наяву. Камень спокойно лежал под окном одной лаборатории, откуда прямо через форточку и протянули проводок. По названию – фидер.

    О таком не мечтали и в Рио...

    Лаборатория электрофизического разрушения горных пород Института горного дела имени А. А. Скочинского, корпуса которого внушительно высятся в подмосковных Люберцах, – это несколько комнат, заставленных старыми столами, полками и электронными шкафами. И вот эти-то мирно гудящие железные контейнеры и есть генераторы ВЧ и СВЧ, создающие небывалый эффект, сокрушающий гранит. Без взрыва, грома, пыли, без гари, которая сопровождает подобное явление при обычных механических и взрывных методах. Зрелище действительно чарующее, если ведать хоть немного о характеристиках прочности горных пород. Это не вибрация, не распилка, не сокрушение титанической силой. Подведенный со шнуром "штепсель" вставляется в пятисантиметровое гнездо, просверленное в камушке. Легкое, вроде шмелиного, жужжание, и через пару минут начинает змеиться сначала неуловимая, потом все более зримая трещина, пока монолит, крякнув, не раскладывается пополам.
    Камней жалко, их сюда не натаскаешься (входят в себестоимость эксперимента), а то бы кололи и кололи, как орешки. Технология уже создана, можно строить агрегаты, переносить в производство, где до сих пор в рудниках и карьерах закладывают центнеры взрывчатки, оцепляют, эвакуируют людей и технику... А дробилки в ГОКах – то и дело давятся камнями, заклинивают, вывихивают механизмы... Кстати, тут рядом, под тем же окном, во дворике, железобетонные блоки, тоже опробованы ВЧ-технологией на прочность и тоже поддались. А сколько старых фундаментов в городах, в тесноте, многолюдье застроек, где ни рвануть, ни ударить, ждут разборки при реконструкции. А слышали вы, например, о проблеме расширения улиц в Рио-де-Жанейро, где с одной стороны океан, с другой – скальная стена, которую надо подвинуть, а между – множество, как говаривал незабвенный Остап, жизнерадостных людей и все в белых штанах. Попробуй что-нибудь взорви.
    Об этих и еще о многих проблемах, требующих и ждущих технологии "бесшумного взрыва", обстоятельно, с проникновением в непознанные тонкости строения материи, рассказывает один из ведущих ученых этой лаборатории Анатолий Долголаптев, широко известный в научном и политическом мире (в недавнюю бытность его вице-губернатором Московской области и заместителем председателя Совета Федерации). В большую политику он ушел из института имени А. А. Скочинского от Люберецкого избирательного округа в тот момент, когда его исследовательский проект был в самой интересной, многообещающей поре. Однако благословленный своим коллективом в большую политику на переломе судьбы страны, он продолжает оставаться руководителем научного направления, в котором у института мировой приоритет. Коллеги рассказывают, как в перерывах между парламентскими заседаниями он успевал примчаться на полигон, облачиться в комбинезон, поучаствовать в эксперименте, провести анализ и обсуждение, обсудить, как продвинуть тему вперед. Вперед – то есть состыковаться с "внешним миром", миром заказчиков и потребителей, которые страдают без такой конверсионной, ранее засекреченной технологии, но у которых, к сожалению, не хватает денег для ее освоения.

    Гиперболоид инженера Образцова

    Мне повезло встретиться сразу с тремя заведующими этой уникальной лаборатории. Первый из них, собственно ее создатель, Анатолий Пантелеймонович Образцов, и ныне активный исследователь и опытнейший консультант, начинает со времен почти незапамятных, когда и словосочетания "высокие технологии" не было в обиходе.
    В далеком 1954 году для ослабления прочности железных руд, туго поддающихся взрыву и бурению, здесь решили попробовать электрофизическое воздействие. Но не очень зубасто проявили себя переменные токи высокого, а потому очень дорогого напряжения. Тем временем повсюду нарастал СВЧ-бум, о котором отдельно два слова.
    СВЧ – сверхвысокочастотное – излучение известно в радиотехнике в основном как локаторное. "Гуляя" в сантиметровом диапазоне, почти на границе оптического, оно создает заманчивые отражательные и энергетические эффекты. Нашли они применение и в быту, например в микроволновых печах, популярных среди домохозяек. В космонавтике – это дистанционное зондирование земной поверхности, причем СВЧ-съемка, как никакая другая, показывает состояние и динамику подпочвенных вод. Генералы науки ставили перед СВЧ-умельцами задачи из числа вообще фантастических: получение воды на Луне, создание искусственной шаровой молнии, разминирование на расстоянии минных полей. Это еще когда деньги на оборонно-фантастическую науку отпускались немереные. Зловещее шипучее звучание придало СВЧ-излучению и дурную репутацию среди населения, чувствительного к идее всяческого на себя воздействия. Отсюда слухи о зомбировании людских толп или жалобы на соседей, облучающих своих недругов через стенку СВЧ-генераторами. Иногда инициативно, иногда по секретному "заданию" своей или иностранной разведки. Конечно, если бы больше людей знали механику высокоэнергетичного СВЧ-воздействия, всех условий его осуществления, то пациентов соответствующих клиник было бы, пожалуй, меньше.
    В лаборатории среди профессиональных ученых-горняков генератором новых идей на стыке двух дисциплин стал выпускник Бауманки универсальный физик Анатолий Долголаптев. Свою научную судьбу он называет счастливой потому, что хорошо освоил целый спектр физических методов (учился на оптика, защищал диссертацию по химической физике), а в этой институтской лаборатории встретил "одну из самых светлых голов в горной науке" – своего наставника и предшественника Образцова. Усилиями классных специалистов, объединенных пытливостью, изобретательностью ума и тягой к авангардным идеям, впервые в мировой практике создана технология разрушения крепких и особо крепких пород в высокочастотных полях. Этот единственный в мире способ может применяться и под водой, где невозможно обеспечить "аккуратный" взрыв.

    Чудотворцы с улицы Вавилова

    Специалисты формулируют задачу в переводе с формул и уравнений на язык житейский так: надо изловчиться "закачать" в твердую породу как можно больше энергии, где она, превратившись в тепло, и произведет свое разрушительное действие. Тут важно сосредоточить излучение в волноводе так, чтобы не рассеять в пути, и сконцентрировать в прилагаемой точке так, чтобы не распылить. В противном случае можно греть какую-нибудь скалу бесконечно и без всякого проку. Тут и математика, и физика, и энергетика, и сопромат, и стык всего на свете. Когда все сложится – это как выстрел в десятку: порода преобразует волновую энергию в тепловую и "лопается", как от клина. Срабатывает СВЧ-клин. Сколько перетаскали к себе в лабораторию камней, чтобы добиться эффекта – Сизифу не снилось! "Институт тогда еще располагался в Москве на улице Вавилова, – вспоминает доктор Образцов. – И когда в лаборатории разрушили первый кусок железной руды, стали ходить делегации. Ахали, удивлялись, но никто не спросил, каким способом мы его разрушили, все спрашивали, как затащили этот кусок к себе на третий этаж".
    Когда получен реальный эффект, фундаментальная наука переходит в прикладную. Следующий этап – создание технологии, а на ее основе машины для бурения, проходки, вскрытия карьеров. Все начинается с испытательных стендов. Это тоже не один год. Скажем, заказ ВМФ – установка подводного разрушения скальных пород при аварийно-спасательных работах. Проще говоря, корабль сел на мель и надо эту мель разрушить без лишнего шума и взрывов, которые разнесут и корабль, и подводную фауну. Корабельный генератор – мобильную, удобную, эффективную установку – начинали делать здесь в лаборатории с экспериментов в корыте с подсоленной водой. Рассказчики здесь – заслушаешься, как про увлекательную охоту или авантюрный сюжет. Вот, например, техническая изюминка: как разделить в воде два электрода. Гениальное по простоте и надежности решение: подача под давлением сжатого воздуха, отжимающего воду. И еще десятки таких остроумных решений найдено, пока выполненная с заводами-смежниками и испытанная, как космический аппарат, на виброустойчивость, перегрев и переохлаждение система не предстала перед заказчиком в виде промышленного образца. Можно держать на борту, можно забрасывать на вертолете, причем через два часа после спуска установка готова к работе. В настоящем море, с корабля, ее испытывали на Балтике, на скалистом основании острова Мощный. И удалось то, о чем, скажем, мечтают японцы, прокладывая под своими островами подводные тоннели без взрывов, но не имея подобающего инструмента. Кто только о таком не мечтает? А единственные в мире две промышленные установки, переданные нашими учеными русским морякам, стоят в Ломоносове, на берегу Финского залива, напротив Кронштадта, и сохнут на суше. А корабли с мелей снимаются по-старому, тросами, пропарывая днища, потому что у ВМФ нет денег на вызов квалифицированных спасателей.

    Стена, которую не прошибить

    Однако вернемся в забой. Участие лаборатории в Государственной научно-технической программе "Недра России" обозначилось направлением: "Новые способы разрушения и технологии проведения горных выработок и бурения скважин". Кооперация – солидней не придумаешь, как для космического изделия. Тут и Санкт-Петербургский горный институт, и Институт Севера, ЦНИИПодземмаш и НПО "ВНИИ ТВЧ", оборонные НИИ и КБ... Кто вносит модели процесса и программы расчета, кто исходные данные на стендовую базу, кто теоретические расчеты разрушаемости массива, но следом идут уже осязаемые элементы фидерных линий, теплообменники, контрольно-измерительная аппаратура, электрические буровые устройства. В финансировании проекта участвовали Минтопэнерго и Миннауки, а стоил он "всего" 120 млн. руб. Правда, в ценах 1992 года. Дальнейшую игру этих цен сполна ощутил нынешний заведующий лабораторией Юрий Вороновский, когда не хватает не то, что на командировки в районы опытно-промышленных испытаний, но и на содержание законсервированных полигонов. Институтский полигон под Москвой и базовый, под Выборгом, куда ездят испытывать технологию на массивах крепких пород, встали ныне в такую копеечку, что опустошают бюджет всего института. Разница со "старым добрым временем": раньше при небольшой зарплате можно было ездить в любые командировки и приобретать любое оборудование, за обеспечение научного и экспериментального процесса можно было не тревожиться. Теперь из заданной проектной суммы надо отрезать ломтики и на зарплату, и на долги по "коммуналке", и на приборы, и на "подопытные" камни, и на все на свете. А как – если в 1995 году на разработку бурового станка из плановых 170 млн. было получено лишь 18? Какая смета реальна при такой пропорции?

    Бур крепится... резинкой

    Тем не менее, за счет множества научно-технических, экономических и организационных ухищрений, а часто за счет солидарности братьев-ученых буровой станок на подмосковном полигоне доказывает свою готовность к широкой промышленной эксплуатации. С виду – штатная автомобильная установка, и только на крыше наметанный глаз специалиста заметит непривычный "бачок" СВЧ-генератора, замкнутого на буровую трубу. А там вместо знакомого шарошечного долота породу грызут резцы, одновременно подающие в нее СВЧ-колебания, т. е. одновременно и резец, и электрод-излучатель. "Комбинация электромагнитного и силового механического воздействия", как это называется в документе, втрое и более раз снижает усилия для механического разрушения той же породы, т. е. экономит "железо" (особенно твердые сплавы) и энергоносители. Скорость разрушения породы любой твердости возрастает в несколько раз, причем чем скала тверже, тем выше эффективность метода. Там, где традиционное долото с визгом и перегревом крошит камень в пыль в час по чайной ложке, СВЧ-бур лущит податливыми структурными чешуйками.
    А вот "бачок" размером с небольшую стиральную машину – лабораторный прообраз проходческого комбайна, за который спасибо скажут и прокладчики горных водоводов, и строители метро, и тоннельщики БАМа. Главная беда подобных старых агрегатов в том, что при горизонтальной проходке невозможно "навалиться" на забой всей тяжестью металла, и как бы ни громоздка была машина, создать нужное усилие в сотни тонн остается проблемой. Резец-антенна электрофизико-механического варианта отменяет приложение столь грубой скрежещущей силы. В лаборатории при эксперименте с удивлением обнаружили "эффект резинки" – когда подачу толкателя на резец прикрепили не сваркой, не болтами, а просто... привязали резинкой. И этого незначительного усилия хватило, чтобы резец начал разрушать породу. К сожалению, перспектива таких комбайнов уходит пока в XXI век, потому что разработку и доведение до промышленного образца пришлось остановить. Нет денег.

    Нефть, торф и магнитные "ловушки"

    Выживать часто приходится за счет смежных проектов – скажем, не за счет скал и руд, а пуха и перьев. Вот бизнес-план создания высокотехнологичной и экономной линии получения органических и органо-минеральных удобрений из птичьего помета. Рядом – крупнейшая в Европе Томилинская птицефабрика тонет в этом продукте. В среднем птички производят его по 40 т и более в день. Куда девать? Большинство попросту смывают в водоемы и овраги, губя природу всей округи. Кто-то пытается употреблять как компост, не задумываясь о бактериологических последствиях. Если подойти к задаче научно и грамотно, то откроется просто спасительный кладезь. Пропущенная через СВЧ-стерилизатор торфо-пометная смесь может обезвоживаться, обогащаться минеральными добавками, гранулироваться, фасоваться и подаваться на поля или на продажу. Розничная цена компостов на рынке Западной Европы составляет 1000 – 1200 долл. за тонну. В российской розничной торговле – 200 – 600 долл. Производительность одной линии позволяет окупить ее за полтора года.
    А вот и свеженький патент – "способ получения нефтяного сорбента", зарегистрированный 20 апреля 1996 года. Сразу и не перечислить количество аварийных прорывов, заливших нефтью тундру, леса, реки, степи. По данным экологов, потери и разливы достигают 25 млн. т ежегодно, а собирают их в основном лопатами, бульдозерами, тракторными скребками. Между тем пол-России стоит на торфе, который после электромагнитной обработки и гидрофобизирования (проще говоря, чтобы впитывал нефтепродукты и отталкивал воду, не тонул в ней) способен чистить окружающую среду, а после отжимки и сушки использоваться снова, пока не пойдет на превосходные топливные брикеты. Кроме насосного, сеточного или дискового сбора предусмотрена магнитная модификация, которая позволит собрать пропитанный нефтью сорбент магнитными ловушками. Промышленные испытания сорбентов, превосходящих отечественные и зарубежные аналоги, прошли на полигоне под Выборгом, на очистных сооружениях в Кировской области, при ликвидации нефтяного разлива в Башкирии. Найдено и обосновано место размещения будущего производства – на базе торфопредприятия "Мещерское" в Рязанской области.

    Ноу-хау на подножном корму

    Сколько еще сюрпризов преподнесет электромагнитная технология – трудно сказать, как и трудно поверить, что горстка исследователей – их осталось в лаборатории всего одиннадцать – способна действовать так многопланово и универсально. Уже "влезли" и в синтезирование искусственных алмазов, которое ведет НПО "Союз" через утилизацию твердого ракетного топлива.
    Будь у нас высокотехнологичная цивилизация и индустрия, эти светлые головы и искусные руки наверняка не сидели бы без заказов, на подножном корму. И зарабатывали бы столько, что отдыхали на Багамах. Но в нашем раздоре и безденежье, упадке наукоемкой промышленности, унижении интеллектуального труда при "диком" рынке творцам высоких технологий в Люберцах приходится перебиваться огородами. Простаивают две ведущие фирмы по созданию СВЧ-приборов: НПО "Исток" и "Торий"... Заказчики же ведут себя странно. Предложили им, например, установку для безопасного, экологичного, бесшумного и экономного разрушения бетона бывшего бассейна "Москва", на месте которого воссоздастся Храм Христа Спасителя. Почесал заказчик затылок, поморщил лоб и нагнал в бассейн солдат с отбойными молотками, бить до посинения. От наукоемкой установки отказался. Думается, это уже не косность и "консерватизм", а ущербная психология, падкая на использование дешевого, но в самом деле разорительного, примитивного Сизифова труда. В мире нет другой такой страны, располагающей развитой фундаментальной наукой и наукоемкими технологиями, где "живой" труд, в том числе интеллектуальный, стоил бы гроши. История "громовержцев" из лаборатории Института имени А. А. Скочинского – настораживающий и поразительный пример невостребованности главного богатства России – ее мощного умственного, технологического, инновационного ресурса. Быть ли нам нацией Королевых или землекопов и каменотесов, орудующих киркой вместо брошенного на заднем дворе экономики СВЧ-генератора? От того, какая "модель" развития в итоге победит, говорит Анатолий Долголаптев, зависит и судьба России.