Объединяясь, мы находим решение быстрее

Впрошлом году Россия и Евросоюз отметили юбилей: пятнадцать лет официального сотрудничества в научной сфере. И российские, и европейские ученые называют взаимодействие в этой области «клеем, который скрепляет наши общества». И добавляют: развивающийся кризис в отношениях между РФ и ЕС на них никак не отражается. Во всяком случае, пока.
Текст: Валерия Мишина, Наталия Ферапонтова.

Наука — это единственная сфера взаимоотношений между ЕС и Российской Федерацией, которая основана на прямом межправительственном соглашении. Этот документ — Соглашение между правительством России и Евросоюзом о сотрудничестве в области науки и технологий — вступил в силу в 2001 году. «С того времени все эти годы взаимодействие развивалось более чем успешно и стало важной опорой для отношений между Россией и ЕС в целом», — заявили «Ъ» в представительстве Евросоюза в РФ. А на сайте российского постпредства РФ при ЕС сообщается, что «активизация научного сотрудничества с Евросоюзом рассматривается Россией в качестве долгосрочного приоритета».

В совместную работу вовлечены университеты, исследовательские лаборатории, крупные промышленные и небольшие частные компании, а также отдельные исследователи. При этом в представительстве ЕС говорят «об огромном массиве не только профессиональных, но и простых человеческих контактов». Областей сотрудничества немало — это и физика, и химия, и медицина, и космос, и нанотехнологии, и много что еще.

Особенно тесное взаимодействие сложилось в области исследовательской инфраструктуры. Сразу несколько крупных действующих и строящихся исследовательских объектов в Европе РФ поддерживает или финансово, или интеллектуально — направляя туда ученых. Например, россияне — полноправные участники проекта «Европейский рентгеновский лазер на свободных электронах» (XFEL), Международного ускорительного центра по исследованию тяжелых ионов и антипротонов FAIR, Европейского центра синхротронного излучения (ESRF). Кроме того, РФ — важный партнер крупнейшей в мире лаборатории физики высоких энергий CERN. «И конечно, ни идею, ни реализацию проекта ITER (Международный экспериментальный термоядерный реактор — „Ъ“) невозможно было бы представить без России», - подчеркивают в представительстве Евросоюза в Москве. И резюмируют: «Несмотря на текущие трудности в отношениях между ЕС и Россией, сотрудничество в сфере науки и исследований продолжает развиваться».

Не сомневаются в этом и российские ученые — более того, по их словам на эту сферу взаимодействия практически не влияют политические сложности. «В тот момент, когда Брюссель вводил санкции против России, в Брюсселе стартовал за деньги ЕС новый проект с характерным названием CREMLIN», — вспоминает спецпредставитель Научно-исследовательского центра (НИЦ) «Курчатовский институт» в европейских исследовательских организациях Михаил Рычев. Эта инициатива помогает установить контакты между учеными ЕС и шестью российскими мега-проектами. «Она считается очень успешной, сейчас Брюссель говорит уже о следующей фазе с существенным увеличением финансирования. А значит, мы не просто сохраняем, но и расширяем сотрудничество», — говорит собеседник Ъ.

Европейские ученые задействованы и в проектах на территории России. «Наши немецкие коллеги привозят свои рабочие экспериментальные станции на нейтронный реактор „ПИК“ в Гатчине, а итальянская сторона участвует в проекте термоядерного реактора „Игнитор“» — перечисляет Михаил Рычев. «Мы не просто не заметили каких-то сложностей, но, наоборот, почувствовали определенный позитив в развитии отношений, — уверен он. — Европейцы видят, что без нашего участия задачи решались бы, по меньшей мере, дольше. Объединяясь, мы, как правило, находим решение быстрее».

«Никакого усложнения взаимоотношений между нашими учеными и европейскими я не заметил, — согласен академик, замдиректора Объединенного института ядерных исследований (Дубна) Борис Шарков. — Наоборот, я от всех слышал: „Как жалко, что сейчас такие времена, политически неблагоприятные. Не дай бог, они будут мешать нашим контактам“».

По просьбе Ъ российские участники международных научных проектов рассказали об их значимости и ходе реализации.

XFEL: рентгеновский лазер, сверхмощный микроскоп и сверхскоростная камера

1 сентября в пригороде Гамбурга была торжественно открыта уникальная исследовательская установка — рентгеновский лазер на свободных электронах XFEL. На его строительство ушло десять лет, и это первый случай, когда именно Россия (не СССР, как в случае с ITER) стала полноправным партнером в рамках крупного европейского научного проекта. «За последние семь лет Россия перешла к формату институционального участия в европейских установках, — говорит Михаил Рычев. — Раньше это были такие „спорадические“ приезды или привоз каких-то узлов, оборудования, сделанного нашими учеными. А XFEL — это первый пример, когда мы вместе с другими странами начали с нуля. В основе этого проекта лежит идея российских ученых, мы полноценно участвуем в выработке научной политики и ожидаем участия российских групп в проведении экспериментов не меньше, чем на четверть».

Новый рентгеновский лазер — это одновременно и сверхмощный микроскоп, и сверхскоростная камера: ученые смогут не только в деталях рассмотреть даже одиночную белковую молекулу, но и увидеть химические процессы в реальном времени. До недавнего времени у биологов и биохимиков было не так много возможностей исследовать состав и структуру белковых молекул. Между тем, знание трехмерной структуры белка позволяет, например, найти уязвимое место вируса или бактерии, создать «на заказ» высокоэффективное лекарство, не перебирая сотни разных веществ, или пронаблюдать за ходом взаимодействия белковой молекулы и молекулы действующего вещества нового лекарства. Поэтому в экспериментах на XFEL заинтересованы как биологические институты, так и крупные фармацевтические компании. Также ждут работы с рентгеновским лазером специалисты в области нанотехнологий и те, кто занимается исследованиями экстремальных состояний вещества.

Технический проект XFEL был закончен в 2005 году, тогда суммарная стоимость установки была оценена 1,22 млрд. евро. 57% этой суммы должна была внести Германия, около 26% — Россия. В итоге финансовое участие России в проекте XFEL — второе по величине после Германии: российская сторона внесла в проект 306 млн. евро (если считать в ценах 2005 года, с учетом инфляции общая сумма приближается к 400 млн. евро). В консорциум вошли еще девять стран-участниц — Дания, Франция, Венгрия, Италия, Польша, Словакия, Испания, Швеция и Швейцария, но доля каждой из них составляла 1–3%. Координатор российской научной программы — Курчатовский институт. В экспериментах также будут участвовать ученые из МГУ, СПбГУ, МФТИ и Южного федерального университета.

ESRF: на пути к источнику четвертого поколения

В 2014 году Россия ратифицировала протокол о присоединении к Конвенции о строительстве и эксплуатации установки «Европейский источник синхротронного излучения (ESRF). Он был построен в Гренобле в 1994 году. Более 40 экспериментальных станций ESRF используются учеными для решения задач в области физики, химии, биологии, материаловедения, медицины, археологии. Источник синхротронного излучения востребован не только у ученых, но и у фармкомпаний, производителей микроэлектроники и нефтехимических компаний.

Для получения статуса полноправного члена в проекте, Россия внесла 10 млн. евро в качестве компенсации стоимости строительства установки. Дальнейшие отчисления составляют около 5,2 млн. евро ежегодно. Согласно протоколу, России принадлежат 6% стоимости установки и право на использование в такой же пропорции времени для проведения экспериментов. «Нам удается полностью использовать эти 6% времени работы. Причем мы не просто так используем, а делаем это в конкурентной борьбе, и заявки наших организаций высоко котируются, — рассказывает замдиректора по международной деятельности НИЦ „Курчатовский институт“ Михаил Попов. — Кроме того, вступление в ESRF дает доступ к технологическим новинкам, интеллектуальной собственности центра и необходимой документации, в том числе для сооружения источника следующего, четвертого, поколения уже на нашей территории».

Господин Попов напомнил, что в Курчатовском институте также действует источник синхротронного излучения, который работает «для решения прикладных задач внутри страны»: «И курчатовский источник востребован практически на все 100% времени. Он решает задачи либо российских организаций, либо специфические задачи нашего института. Это источник поколения 2+, а в ESRF — следующего, 3-го поколения». «Научная программа Курчатовского источника и научная программа наших организаций в ESRF дополняет друг друга, — отмечает эксперт. — Какую-то часть работы мы делаем здесь, какую-то — там. Наша задача — готовить научные коллективы, которые могли бы работать и там, и у нас. Но самое главное, мы готовим специалистов, которые впоследствии будут работать в России на источнике специализированного синхротронного излучения четвертого поколения. Мы с нашими коллегами из ESRF уже начинаем говорить о нем. И после реализации проекта уже они будут решать свои задачи у нас».

FAIR: «Мгновения после Большого взрыва»

Проект FAIR (Facility for Antiproton and Ion Research) возник в рамках Центра исследования тяжелых ионов GSI, расположенного в окрестностях немецкого Дармштадта. Главный элемент FAIR — это новый ускоритель SIS100, который представляет собой своего рода «надстройку» над уже существующей системой ускорителей GSI — ионы и частицы, разогнанные в «старых» ускорителях, будут попадать в новый ускоритель, который будет доводить их скорость почти до световой. Эксперименты на установке FAIR начнут проводиться в 2018 году.

Одна из главных научных задач — исследование экзотического состояния вещества — кварк-глюонной плазмы, которая существовала в первые мгновения после Большого взрыва. Если в обычном веществе кварки надежно «заперты» внутри протонов и нейтронов, то в сверхплотной и сверхгорячей кварковой плазме они могут высвобождаться. Частицы, сталкиваясь в ускорителе, на короткое время порождают такую плазму — исследуя ее ученые смогут понять, что происходило в момент рождения Вселенной.

Схожую задачу будет решать российский коллайдер тяжелых ионов NICA в Дубне. «Но за счет того, что это разные установки (NICA сталкивает встречные пучки частиц, FAIR — имеет фиксированную мишень), проекты не дублируют, а дополняют друг друга по своей научной программе», - говорит академик Борис Шарков, замдиректора Объединенного института ядерных исследований, который в течение семи лет был руководителем всего проекта FAIR.

Кроме того, в рамках проекта FAIR ученые будут исследовать структуру атомного ядра и сверхплотную барионную материю, которая может существовать, например, в недрах нейтронных звезд. Третье направление — это исследование антиматерии, аннигиляции антипротонов (что поможет понять причину исчезновения антиматерии в нашей Вселенной и природу массы), а четвертое — изучение физики плазмы. «Кроме того, есть целое направление исследований, которое может быть полезным современному обществу. Это, в частности, ядерная медицина, терапия опухолей пучками тяжелых ионов, проверка космической электроники на устойчивость к тяжелым заряженным частицам», - говорит Шарков.

Первоначально FAIR рассматривался как чисто национальный проект, но затем было решено сделать его международным. Теперь в нем девять стран-участниц, и вторая по значимости доля после Германии — у России. РФ присоединилась к проекту в 2010 году, ее взнос составляет 178,05 млн. евро (доля Германии составляет около 1 млрд. евро — порядка двух третей от общей стоимости проекта). Кроме того, проект получал средства из Седьмой рамочной программы ЕС, которая была направлена на поддержку международного сотрудничества научно-исследовательской деятельности.

ITER: «Термоядерная энергетика может быть экономически выгодна»

«Когда в 1980-х годах произошла разрядка в отношениях между СССР и США, потребовался пример того, что эти великие державы могут сделать вместе. И академик Евгений Велихов предложил Михаилу Горбачеву сделать совместный советско-американский экспериментальный термоядерный реактор», — рассказывает директор проектного центра ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) Анатолий Красильников. В 1986 году в Рейкьявике лидеры СССР и США Михаил Горбачев и Рональд Рейган достигли договоренности о реализации проекта, тогда же к нему присоединилось Европейское экономическое сообщество (12 стран Европы). Затем к проекту присоединились Япония, Южная Корея, Китай и Индия. Сейчас в нем участвуют 35 стран. «Это больше половины человечества по населению, участники проекта производят более 85% мирового ВВП. Это самый крупный международный проект», — объясняет господин Красильников.

Общая стоимость проекта оценивается примерно в 20 млрд. евро, однако специфика его в том, что партнеры вносят только 10% финансовыми средствами, остальные 90% их доли — это «натуральный» вклад: поставки необходимого оборудования. «Евросоюз вносит долю в 45%, таково было условия для размещения реактора в Европе, - рассказал Анатолий Красильников. — Площадка находится в местечке Кадараш, в 60 км на северо-восток от Марселя». Построить реактор на своей территории также предлагала Япония, и это расположение поддерживали США и Южная Корея. Между тем, Россия, Индия и Китай поддержали идею по строительству термоядерного реактора в Европе.

Проект призван помочь человечеству избежать энергетического кризиса. Как объясняет Анатолий Красильников, запасы газа, нефти и угля могут подойти к концу, по разным подсчетам, через 50–100 лет. При этом не у каждой страны есть такие ресурсы, да и их использование влияет на экологическую ситуацию в мире. Атомной энергии многие государства опасаются из-за аварий, а уран‑235, который там используется, также имеет ограниченные запасы — примерно на 200 лет. Технологии получения энергии из ветра и солнечной энергии имеют низкую эффективность.

В источниках же термоядерной энергии «горючим» являются изотопы водорода: дейтерий и тритий. «Технологии уже разработаны: дейтерий добывается из мирового океана, а мировой океан равномерно распределен по всему Земному шару, не надо воевать за месторождения, а вода — это неисчерпаемый источник, — рассказывает эксперт. — Второй компонент — тритий — делается из лития, а этот металл широко распространен в мире». Кроме того, при реализации проекта нет выхлопов парниковых газов в атмосферу и радиационных отходов. «Самое главное — при одиночном акте слияния дейтерия с тритием идет большое выделение энергии, — объясняет господин Красильников. - Иногда это объясняют так: одна бутылка, наполненная дейтерием и тритием эквивалентна железнодорожному составу с нефтью».

На сегодняшний день строительство большинства объектов завершено, сооружение главного реакторного зала находится на завершающей стадии. Первый пуск реактора запланирован на 2025 год. «Это будет комплексное тестирование всех систем, - рассказывает господин Красильников. — После этого машина будет остановлена, будет проведена некоторая досборка. В течение десяти лет она будет выходить на свой крейсерский режим. Сначала машина будет работать с водородом, гелием и дейтерием, на конец 2035 — начало 2036 года запланирован переход на дейтерий-тритиевую смесь». «Конечно, это будет экспериментальный реактор, задачи которого продемонстрировать, что термоядерная энергетика реализуема и может быть экономически выгодна, — подводит итог Анатолий Красильников. — Дальше таких реакторов будет очень много».

ESO: «Небо одно»

Российским астрономам, в отличие от физиков, сильно не повезло. Есть неустранимая географическая проблема — регионы с хорошим астроклиматом (сухой и прозрачный воздух, большая доля ясных ночей) остались после распада СССР за границами России. Европа решила эту проблему, создав в горных районах Чили Европейскую южную обсерваторию (ESO). С ее помощью можно исследовать объекты, практически недоступные для российских коллег. Например, планеты за пределами Солнечной системы.

Как рассказал научный руководитель Института астрономии РАН Борис Шустов, в 2005 году европейские ученые начали обсуждать с российскими коллегами возможность вступления РФ в консорциум ESO. Европейская южная обсерватория — международная организация, членами которой являются большинство стран Евросоюза, а также Чили и Бразилия. Каждая из стран платит членские взносы (которые составляют определенный процент от ВВП), а взамен ученые получают доступ к исследовательской инфраструктуре в Чили.

«Что дает вступление в ESO? Это выход на самые передовые технологические средства, которые сейчас существуют в мире. Мы не сможем сделать сами ни 39-метровый телескоп, ни телескоп, подобный ALMA (другой объект в Чили, построенный ESO вместе с международными партнерами — „Ъ“), а ведь они дают потрясающие возможности. Например, с той же ALMA идут данные о протопланетных дисках, видно, как планеты образуются», — говорит Борис Шустов.

Идея вступления в ESO получила предварительное одобрение и президента России, и премьера, но затем «завязла» в ведомствах. «У нас идет обсуждение этого вопроса в рамках рабочей группы по анализу перспектив развития российской астрономии, - говорит господин Шустов. — Со стороны европейцев дверь остается открытой, причем политические осложнения не повлияли на их позицию. Астрономия вне политики. Астрономы понимают, что небо одно».

«Объединяясь, мы находим решение быстрее»

Как Россия и Евросоюз сотрудничают в области науки

Взаимодействие на уровне

Ядерная смесь