Россия мечтает о лазерной пушке
Как построить в космосе солнечную электростанцию?
Установка, полагают специалисты ФГУП ЦНИИмаш, должна быть бескаркасной, а солнечные элементы - раскрываться с помощью центробежных сил. Оригинальная технология уже испытана Роскосмосом в безвоздушном пространстве, но до готового изделия еще очень далеко: нужно повышать эффективность волоконных лазеров и электронной базы. В этом месте исследователи натыкаются на множество подводных камней: опытно-конструкторские разработки тормозятся по объективным и субъективным причинам. Представители космической отрасли предрекают, что торпедирование перспективного проекта грозит РФ потерей энергетической безопасности.
Главный научный сотрудник ФГУП ЦНИИмаш Виталий Мельников основой энергетических установок предлагает сделать волоконные лазеры – длинные нитки из кварцевого стекла, накапливающие солнечную энергию. Бескаркасную конструкцию, формируемую в виде круга центробежными силами, можно развернуть на 10-20 километров, и она, вращаясь, позволит передавать на Землю 1,5 киловатта энергии с каждого квадратного метра.
Опыт создания в космосе бескаркасных конструкций у России имеется, что позволит сделать станцию дешевле, чем у американцев, которые хотят развернуть в околоземном пространстве металлическую конструкцию длиной 5 километров. Обойдется им это удовольствие в 24 миллиарда долларов, а вот результат может разочаровать: как полагает В.Мельников, нагреваясь на солнце, гигантская установка обязательно деформируется.
Мельников убежден, что идти по пути американцев – значит терять время и деньги: "Мы проигрываем им во всем, но вот в производстве волоконной оптики и волоконных лазеров нам нет равных. Использование конкурентных преимуществ позволит России в обозримой перспективе заработать миллиарды долларов".
Но на поприще получения баснословных прибылей россиян ожидает множество подводных камней. По оценке специалистов, волоконные лазеры с солнечной накачкой не очень эффективны, а отечественные электронные изделия сильно уступают иностранным – особенно по радиационной стойкости. Судьба же проекта, утверждает В.Мельников, на 70% зависит от электроники.
Руководитель ООО "Хонбин" Олег Ким отмечает, что ведущие мировые разработчики электронной техники стремятся выйти на уровень 45 нанометров, повысить частоту тактовых импульсов до 5 гигагерц и проектировать базовые конструкции в системе 3D-интеграции. Технологии предприятий микроэлектроники России находятся на уровне 90-180 нанометров. На сокращение отставания от западных компаний потребуется масса времени, денег и сил. Создание конкурентоспособной отечественной электронно-компонентной базы при таком разном уровне технологий, полагает эксперт, практически невозможно.
О.Ким предложил идти другим путем: вместо совершенствования плоскостной конструктивной базы сосредоточиться на развитии пространственной, то есть перенести выполнение электрических соединений из плоскости в пространство. Упрощенно многомерную конструкцию можно представить в виде многогранника, на стенках которого размещаются всякие элементы, а внутри стоит управляющий орган (что-то вроде процессора), который дирижирует элементами, подключая их и тем самым поднимая производительность. При таком подходе, полагает он, можно достичь мировых результатов в области нано- и микроэлектроники при существующем в стране уровне технологий.
Проект прошел экспертизу в инновационном центре "Сколково" – и был отклонен. Не стал он и победителем двух последних государственных конкурсов по получению мегагрантов, хотя все иностранные эксперты оценили его очень высоко. Сказалась позиция отечественных экспертов: три из четырех дали отрицательное заключение – причем двое из них, утверждает О.Ким, сфальсифицировали исходные данные и затем дискредитировали ведущего ученого.
По мнению руководителя ООО "Хонбин", проект выкинули потому, что он был единственным, за которым не стояли влиятельные лоббисты, распределяющие гранты. О.Ким убежден, что его разработку под разными предлогами (скажем, Министерству обороны РФ для принятия решения не хватило информации) блокируют те, кто имеет отношение к бюджетному финансированию. Заместитель генерального директора ФГУП "НПО автоматики" Лев Бельский подтверждает, что отношения исследовательских коллективов назвать вегетарианскими нельзя.
Российские конструкторы десятилетиями ведут спор о том, что эффективнее: одноразовое средство выведения груза на орбиту либо корабль многократного использования типа "Шаттл". У каждой стороны находятся свои доводы. Понятно, что ракетчики, которые делают носители одноразового пользования, прилагают массу усилий, чтобы опорочить многоразовые челноки. Их оппоненты поступают точно так же.
И уж тем более производители не прощают "выскочек". Например, "НПО автоматики", чтобы повысить степень интеграции, придумало микросборку. Это позволило сократить габариты, снизить потребляемую мощность и создать более благоприятную температурную среду внутри вычислительного блока. Производители корпусных микросхем позволили внедрить микросборку лишь потому, что новая технология не вышла за рамки предприятия. Во всех других случаях перспективные решения блокируются остальными участниками рынка, поскольку изобретатели залезают на чужую территорию.
Руководителю свердловского регионального отделения ООО "Союз машиностроения России" Андрею Бухмастову известен и механизм, с помощью которого осаживают "выскочек". В институты и организации, имеющие в штате квалифицированных экспертов, очень часто приходят сомнительные личности и за деньги предлагают подписать уже готовое заключение. Чтобы коррупционеры не могли повлиять на судьбу разработки, полагает он, нужно в саму процедуру выбора экспертов вводить элемент случайности: например, опустить в барабан шарики с фамилиями специалистов в данной теме, крутануть его и сделать произвольный выбор.
Но, как выяснил обозреватель "Уралинформбюро", коррупция – не главная опасность на поприще создания отечественной электронной компонентной базы. Совершенствовать вычислительную микроэлектронику можно интенсивным и экстенсивным способом. Тот, кто избирает первый путь, сокращает топологические размеры, стремится разместить вычислительный комплекс на одном кристалле. Последователи второго пути пытаются налепить как можно больше элементов и многопроцессорным комплексом решить ту же самую задачу. По мнению Л Бельского, причина неудач ООО "Хонбин" заключается в том, что оно избрало экстенсивный способ развития. Поэтому можно долго сокрушаться, что копирование сложнейших западных технологий не позволит сократить технологическое отставание, но идти придется по стопам иностранцев, то есть повышать производительность за счет сокращения проводниковых связей.
В.Мельников ситуацию не драматизирует: по его мнению, если государство проявит волю, то ученые создадут свою компонентную базу. На заре освоения космоса проблем было ничуть не меньше: например, не было ниобия, который понадобился для ядерных реакторов на космических кораблях. Через шесть лет ниобий стали выпускать как нержавейку, научились его паять и ковать.
По такому же сценарию, полагает главный научный сотрудник ЦНИИмаша, будут развиваться события и при создании солнечной космической электростанции. Волоконные лазеры малоэффективны лишь потому, что они никому до сих пор не были нужны. Появится на них спрос – КПД возрастет в разы.
Эксперт убежден, что Россия обречена на создание солнечной станции. Электроэнергия из космоса при всех раскладах будет в несколько раз дешевле, чем произведенная на Земле путем сжигания топлива. Тот, кто первым научится ее аккумулировать и передавать, за очень короткое время захватит мировой энергетический рынок. Нефть с газом станут не нужны.
Произойти это может уже через 10-15 лет: американцы обещают построить станцию в 2016 году, японцы – в 2025 году.
Владимир ТЕРЛЕЦКИЙ