Как наука и технологии помогают освоению Арктики?

Хотя активное освоение Арктики продолжается уже не один десяток лет, мир вечной мерзлоты и дрейфующих льдов все еще не так комфортен для жизни и работы человека, как хотелось бы. Суровая и вместе с тем такая уязвимая природа Арктики ставит перед людьми множество сложных, но интересных задач.

Давайте посмотрим, как современная наука и технологии справляются с полярными трудностями, и какие проекты развиваются сегодня в Российской Арктике.

Атомные технологии против морского льда

Еще на заре освоения Арктики было понятно, что с обычным морским флотом в этих краях далеко не уплывешь. Толщина льда у северных берегов Евразии достигает 2,5-3 метров, а в морях, далеких от Гольфстрима, этот лед существует большую часть года. И хотя ученые удивляют нас прогнозами, обещая первое полное таяние плавучих льдов Арктики уже летом 2027 года, пока круглогодичная навигация по Северному морскому пути без ледокольного флота невозможна. Бесперебойная доставка грузов, добыча полезных ископаемых и работа научных судов в Российской Арктике осуществимы только при наличии современного ледокольного флота – флота на основе атомной энергии.

Ядерные силовые установки на морских судах впервые появились еще в середине прошлого века. Сегодня во всем мире морские суда с ядерной энергией на борту – атомные подводные лодки и авианосцы – выполняют задачи исключительно военного характера. И только в России существует уникальный в своем роде гражданский атомный флот. Ядерный реактор на борту ледокола – это наукоемкая и весьма дорогостоящая технология, но она оправдана в этом регионе и имеет большие перспективы. Главное преимущество любого атомного ледокола состоит в том, что он может без дозаправки совершать длительные переходы. Дизельным ледоколам, которые эксплуатируются в других странах мира, эта задача не под силу.

Гордость российской атомной отрасли – ледокол проекта 22220 типа «Арктика» – способен проложить путь даже в тех районах, где толщина льда достигает 3-х метров! По сравнению с предыдущими типами ледоколов новые суда обладают повышенной проходимостью и превосходят их по скорости. Еще одно важное преимущество – универсальность новых ледоколов. Они могут одновременно как работать на большой глубине в морской акватории, так и заходить в русла северных рек: для этого на ледоколе проекта 22220 «Арктика» применили новую двухосадочную конструкцию судна.

В настоящий момент 3 передовых атомных ледокола уже работают по маршруту Северного морского пути: «Арктика», «Сибирь» и «Урал». Кроме этого, ведутся работы по строительству и вводу в эксплуатацию еще 3-х ледоколов нового поколения. Работами в этом направлении руководит государственная корпорация «Росатом» при участии ЦКБ «Айсберг».

Ядерная энергетика и ветровые электрогенераторы

Как и в любой другой части планеты, для работы и жизни в полярных районах нужны электрическая и тепловая энергия. Но в Арктике ее получение осложняется не только экстремальными погодными условиями, но и огромными расстояниями между населенными пунктами и промышленными объектами.

С 2020 года в Певеке, у берегов Чукотского автономного округа работает уникальная плавучая атомная станция «Академик Ломоносов». Это отдаленный район, лишенный доступных источников энергии, а доставка сюда горючего топлива для работы тепловой электростанции связана со значительными трудностями. Атомная плавучая станция стала оригинальным решением проблемы, хотя и весьма затратным.

Еще один источник ядерной энергии в условиях Арктики – водород. На базе Института арктических технологий МФТИ сейчас разрабатывается интересный проект: международная арктическая станция «Снежинка». Она разместится на территории Ямало-Ненецкого автономного округа. Предполагается, что это будет полностью автономный научный комплекс из зданий купольного типа вместимостью до 80 человек, а энергетическую автономность объекта обеспечит водородная энергетика.

На станции планируют разместить астрономическую обсерваторию и несколько научных лабораторий, которые наряду с другими исследованиями будут заниматься проблемами деградации многолетней мерзлоты в Арктике. Помимо ядерной энергетики на станции будет использоваться и ветровая энергетика. Научный комплекс планируют разместить в Нефритовой долине, недалеко от города Салехард, так как это место известно своими частыми и сильными ветрами.

Получение энергии за счет силы ветра – еще одно перспективное направление развития арктической энергетики. Регионов, где особенно зимой часто дуют сильные ветры здесь немало. В отдаленных от материка районах скорость ветра нередко достигает 25 м/с и даже выше. Ученые из Института арктических технологий МФТИ считают, что нужно активно использовать эти ресурсы природы и занимаются разработкой ветровой энергетической установки. Конечно, это не стандартная установка, а спроектированная специально для Арктики: она способна работать при температуре до минус 50 ºС, выдерживать порывы ветра до 60 м/с и не подвержена оледенению.

Сейсмическая активность и безопасность

По сравнению с невероятным холодом, ветрами, плавучими льдами и полярной ночью угроза землетрясений в Арктике не кажется проблемой, требующей незамедлительного решения. Но это лишь на первый взгляд. Не стоит забывать, что некоторые полярные районы являются зоной повышенной сейсмической опасности, особенно это касается северной части Кольского полуострова, Моря Лаптевых и прилегающих к нему прибрежных участков севера Евразии.

Планируемая добыча полезных ископаемых в таких условиях требует принятия дополнительных мер безопасности. В настоящий момент ведется мониторинг сейсмической активности арктического региона, а ученые Геофизического центра РАН работают над проектом, который позволит оценить сейсмические риски при работе в Арктике.

Комплексный мониторинг среды в Арктике

Комплексные научные исследования в Арктике – основа устойчивого развития региона. Изучение выбросов метана в морях, климатические показатели, ледовая обстановка, мониторинг флоры и фауны, геофизические исследования – этими и многими другими вопросами в Арктике постоянно занимаются российские специалисты.

В том числе и для решения этих задач два года назад была создана и запущена в эксплуатацию уникальная платформа – дрейфующая научная станция «Северный полюс» с возможностью автономного плавания до 2-х лет. Это настоящая мобильная лаборатория, на борту которой одновременно могут находиться более 30 ученых самого разного профиля. В августе 2024-го года судно во второй раз отправилось по просторам Северного Ледовитого океана. Помимо платформы «Северный полюс» в Арктике работает еще ряд научных судов со специальным оборудованием, которые ведут мониторинг параметров окружающей среды, в том числе и в рамках международных проектов. Наша страна принимает участие в проекте по сохранению популяции белых медведей и проводит работы в рамках изучения изменений климата.

Научные наблюдения в Арктике ведутся не только в самом регионе, но и из космоса. Специально для этих целей были запущены два спутника дистанционного зондирования земли под названием «Арктика-М». Помимо круглосуточного мониторинга эти аппараты обеспечивают связь в акватории морей Северного Ледовитого океана: на данный момент эта, почти необитаемая территория, не имеет альтернативных способов связи.

Технологии для добычи и разведки полезных ископаемых

Первая разработка сырьевых ресурсов в Российской Арктике началась еще в советский период и активно продолжается в современной истории. Медно-никелевые руды Норильского района, углеводороды на полуострове Ямал, алмазы севера Якутии, каменный уголь, хромовые руды и многое, многое другое – все это невероятное разнообразие полезных ископаемых успешно добывается сегодня в материковой части Российской Арктики. Но в обозримом будущем Россия планирует наращивать добычу сырьевых ресурсов в морской акватории, а это означает, что потребуются новые технологические решения для суровых и неординарных условий Арктики.

В первую очередь ведутся работы по созданию и применению новых материалов, которые используются для объектов инфраструктуры и добычи ископаемых. Кроме этого, активно внедряются цифровые сервисы и IT-технологии, ведется автоматизация всех процессов, какие только возможны: от мониторинга ледовой обстановки до бурения геологоразведочных скважин и самого процесса добычи нефти на шельфе. Продолжаются многочисленные разработки технологий для геофизических исследований: разведка и разработка сырьевых месторождений стимулирует развитие и в этой сфере.

На базе ЦКБ Морской техники «Рубин» ведется разработка сразу нескольких проектов для работы в арктических условиях, в том числе и для добычи полезных ископаемых на шельфе. Представлен весьма перспективный проект «Айсберг» – это высокотехнологичный комплекс, который сможет заниматься сейсморазведкой и добычей нефти на морском дне, даже в тех районах, где существует многолетний морской лед. На различных тематических выставках уже были представлены модели подводных роботов-доставщиков, грузовые подводные аппараты и другая интересная техника этого бюро.

Чем геофизики помогут юристам?

Среди важнейших вопросов сегодняшней Арктики немало тех, которые требуют решения не только от инженеров, физиков, химиков, энергетиков, но и от юристов. И если материковая часть полярного региона не вызывает вопросов, да и островные территории по большей части нашли своих владельцев, то вот вопрос о принадлежности морских акваторий Северного Ледовитого океана и хранящихся там природных богатствах остается открытым. Канада, Норвегия, Дания, США, и, конечно же, Россия – это лишь неполный список стран, которые пытаются разобраться в тонкостях морского права с его двусмысленными формулировками и заявить о своих правах на новые акватории. Арктика, как, впрочем, и Антарктида, являются территориями, правовой статус которых до конца не определен.

Среди наиболее крупных проблем подобного рода – вопрос о спорной принадлежности хребта Ломоносова в центральной части Северного Ледовитого океана. Свои права на него, помимо России, заявили также Дания и Канада. Ученые полагают, что здесь сосредоточены колоссальные запасы углеводородов, поэтому странам мира рано или поздно придется решить, чьи же это ресурсы. И для того, чтобы определить юридический статус территории, понадобится помощь геофизиков и специалистов по глубоководному бурению, которые должны убедительно доказать, что земная кора в районе подводного хребта Ломоносова принадлежит именно к континентальному типу.

Ольга Фролова

Изображение на обложке: Freepik