Машиностроение России

Новосибирский тренажер отправлен в Звездный городок

 Специалисты компании «СофтЛаб-НСК» усовершенствовали систему имитации фотосъемки земной поверхности с орбиты для тренажера, созданного в сотрудничестве с Институтом автоматики и электрометрии СО РАН. //  www.sib-science.info

 

С первой половины 1980-х годов начинается активное сотрудничество ИАиЭ СО РАН с Научно-исследовательским испытательным центром подготовки космонавтов им. Ю. А. Гагарина по созданию синтезирующих систем визуальной обстановки (ССВО) для космических тренажеров. На базе разработок института по формированию и отображению высокореалистичных виртуальных сцен в реальном масштабе времени создается несколько поколений ССВО, от одноканальных до многоканальных с расширенными функциональными возможностями, для практического применения в тренажерных комплексах ЦПК. Борис Долговесов помнит, как в 1981—1985 годах в ИАиЭ собирали образец трехканальной ССВО «Аксай» — первую в СССР профессиональную систему с математическим моделированием визуальной обстановки, построенную на отечественной элементной базе. Она была введена в эксплуатацию в 1985 году и использовалась в составе тренажерно-моделирующего комплекса (ТМК) в течение десяти лет при подготовке космонавтов по программе космической станции «Мир».

В 1986—1990 годах в ИАиЭ создаются различные модификации ССВО нового поколения «Альбатрос» для специализированных космических тренажеров ЦПК с расширенными функциональными возможностями моделирования реальной обстановки (подвижные объекты, текстура, атмосферные эффекты, различного рода источники света и так далее). По словам Б. Долговесова, система «Альбатрос» использовалась при подготовке космонавтов по программе орбитальной станции «Мир», а затем — Международной космической станции. Следующий этап совершенствования ССВО был связан с появлением высокоинтегрированной элементной базы, включая микропроцессоры общего назначения. Были разработаны новые алгоритмические и технические решения, положенные в основу создания более совершенной ССВО «Ариус» (1996 год) с расширенным набором функций. Различные модификации системы «Ариус» по сей день используются в специализированных тренажерах для подготовки космонавтов по программе МКС. ​

 

Академик Павел Логачев: СКИФ дает возможность очень точно исследовать атомную структуру вещества любых молекул

Институт ядерной физики им. Г.И. Будкера спустя десятилетия работы на переднем крае науки продолжает разрабатывать источники синхротронного излучения, коллайдеры и другие установки не только для российской науки, но и в рамках международных проектов. //  www.sib-science.info

 

Догнать и перегнать одновременно?

В данном случае мы никого не догоняем, а работаем в соответствии с опытом наших коллег. Ведь в создании всех упомянутых источников участвовали отечественные специалисты.

То есть ИЯФ известен во всем мире как организация, предлагающая лучшие технологические решения?

Верно. Наиболее яркий пример — запуск источника синхротронного излучения NSLS-II (National Synchrotron Light Source) в 2014 г., на тот момент лучшего и в мире, и в США, построенного в Брукхейвенской национальной лаборатории. В рамках проекта специалисты ИЯФ сделали бустерный синхротрон под ключ. Мы впервые взялись за почти 200-метровую машину. Вся работа опиралась на наши разработки и накопленный опыт, который получили сотрудники института при создании коллайдеров и других высокотехнологичных приборов.

Интересно и то, что до запуска NSLS-II уже работали подобные установки, которые, однако, не вышли на параметры третьего поколения: французская SOLEIL, испанская ALBA и австралийский «Бумеранг». Система запуска пучка из подготовительного инжекционного комплекса была достаточно стабильна, но пучок постоянно дрожал. Упомянутые ускорители работают в режиме непрерывной инжекции. Это значит, что при постоянных возмущениях необходимо филигранно точно сажать сгусток на равновесную орбиту, чтобы пользователи не видели этих колебаний или смещения источника рентгеновского излучения. Благодаря проделанной работе сотрудников Института ядерной физики синхротрон NSLS-II в Брукхейвенской национальной лаборатории запустился сразу на проектных параметрах, которые были запланированы. Похожее решение для инжекционного комплекса мы применим на СКИФ. То есть разработка, которая сделана нами для США, сыграет позитивную роль для отечественной установки.

Вы говорите о параметрах и четвертом поколении. О каких характеристиках идет речь?

Фактически речь идет о размере рентгеновского источника. Всем известно, что чем меньше источник света в фонарике, тем более ярким и дальнобойным будет луч. То же самое характерно для рентгеновских источников и синхротронного излучения. Научное сообщество бьется за минимальный размер излучающей области. И четвертое поколение как раз предполагает, что ее размер должен быть меньше длины волны излучения. В этом случае мы получаем уникальное свойство когерентности. Дело в том, что все электроны в пучке расположены случайно, значит, и излучает каждый конкретный электрон. Но если добиться правильного размера пучка, то излучение станет когерентным и будет обладать свойством лазера.

Когда размер источника существенно меньше длины волны, то даже случайно излучающие электроны получают привязку по фазе, излучая практически одновременно и двигаясь по единой траектории. В таком случае можно проводить тонкие измерения и видеть то, что недоступно при спонтанном излучении. Другое важное свойство — это колоссальная яркость при огромной интенсивности пучка.

Есть и другие тонкости, которые связаны с развитием современных технологий в области ускорительной техники. В последние десятилетия серьезно шагнули вперед — и ИЯФ здесь абсолютный мировой лидер — так называемые устройства для генерации синхротронного излучения. Во - первых, они давно стали сверхпроводящими. Во-вторых, при работе с ними не нужен жидкий гелий. Пользователю не нужно покупать его на рынке, собирать в отдельный резервуар, сдавать обратно и т.д., что сильно бьет по бюджету. Как оказалось, можно обойтись малым объемом гелия, который замкнут внутри системы. Остается просто включить тумблер сетевого питания — и уже через сутки магнит выйдет в сверхпроводящее состояние.

Когда это удалось реализовать?

Около пяти лет назад. Кроме нас этого никто в мире делать не умеет. Здесь мы в хорошем смысле считаемся монополистами.

Есть ли интерес к этой технологии?

Только у нас и покупают. Научные группы готовы ждать несколько лет, чтобы получить наше устройство и не платить большие деньги за эксплуатацию.

Поговорим о задачах проекта СКИФ. Каковы ключевые направления исследований, которые будут на нем проводиться?

Я бы разделил задачи на две части. Первая направлена на обеспечение отлаженных методик, использующихся на всех синхротронах, а их в мире около 50. Синхротрон — это рабочий инструмент, необходимый практически во всех естественных науках, начиная с физики и заканчивая медициной и археологий.

Вторая часть направлена на освоение технологий четвертого поколения. Надо понимать, что таких источников с очень малым размером не существует. С четвертым поколением пока никто работать не умеет, потому что его не было ранее. Мы попытаемся приблизиться к этим уникальным свойствам пучка, которые еще надо научиться использовать. Перспективы большие, но никто пока с этим не работал.

Придется учиться на ходу?

Конечно, ведь это тоже некий вызов для исследователей. У них появляется инструмент, которого никогда раньше не было. Для этого, в том числе, и создается Сибирский кольцевой источник фотонов. Но для нашего института СКИФ — скорее побочный продукт. Для нас работа над созданием ускорителя — в каком-то смысле отвлечение от наших исследований и главных направлений. Однако мы осознаем, что это нужно всему научному сообществу, поэтому не останавливаемся ни на минуту. Эдакая научная благотворительность.

А что СКИФ может дать исследователю? Экспериментальное доказательство теорий или гипотез?

Речь идет не о теориях, а скорее о моделях, которые могут превратиться в более системные представления за счет применения этого инструмента. Фактически это дает возможность очень точно и детально исследовать атомную структуру вещества любых молекул. Это касается и биологических объектов, и вирусов, и генетического материала в клетке и т.д. СКИФ обеспечит исследования, связанные с конструированием, которые ведутся в рамках синтетической биологии. Ученые смогут детально разобраться в том, как устроены клетки и молекулы, их связи, каковы межатомные расстояния.

Другое важное направление — материаловедение и создание новых материалов. СКИФ позволит исследовать, как материалы работают при реальных нагрузках, почему они разрушаются, как предотвратить это разрушение, как получить нужные свойства материалов в тех или иных условиях. Ученые смогут видеть, как расположены атомы, как они меняют свое положение исходя из давления, температуры, нагрузки, как и почему происходит разрушение и т.д. То, что раньше было недоступно, сейчас можно посмотреть впрямую, и это дает новые знания.

И, конечно, фармкомпании будут очень активно использовать синхротрон для более качественного и быстрого продвижения на рынок новых фармпрепаратов, включая такие сложные в создании и производстве, как средства адресной доставки в онкологии. Здесь же создание различных лекарственных форм, которые используют возможности иммунной системы и опираются на ее работу. Все эти направления чрезвычайно важны.

Открываются возможности в области исследования быстропротекающих процессов, которые применяются в том числе и в оборонной промышленности. До этого у нас не было мощных источников и возможностей обеспечивать развитие военной науки в этом направлении. После запуска СКИФ они появятся.

 

Андрей Миронов: Будущее приборов ночного видения – технологии, расширяющие границы

 Российские инженеры постоянно работают над расширением возможностей человека. О том, как новые проекты в сфере ночного видения и научные разработки воплощаются в жизнь на сибирском предприятии, о специальном и гражданском применении электронно-оптических преобразователей, о будущем отрасли и уникальном опыте ЗАО «Экран ФЭП» рассказал директор по исследованиям и разработкам Андрей Миронов. //  www.sib-science.info

 

– Еще в 2006 году наше предприятие выпустило первый в России электронно-оптический преобразователь с микроканальной пластиной, способный работать в ультрафиолетовом диапазоне, именно тогда мы поставили перед собой задачу по «закрытию» спектра от УФ до дальнего ИК. Сейчас мы ведем работу по изготовлению преобразователей, работающих в SWIR, MWIR и LWIR диапазонах, обсуждаются вопросы касательно освоения и терагерцового диапазона, что позволит в ближайшем будущем буквально видеть сквозь стены.

В последние годы активно развивается направление, связанное с объединением разных спектральных каналов получения информации, это так называемые фьюжн-системы, которые на сегодня включают в себя тепловой и ночной каналы. Развитие таких систем позволило значительно расширить возможности их применения. Одна из проблем, с которой сталкиваются разработчики таких приборов, – потеря информации на сопряжении аналогового и цифрового каналов. На нашем предприятии уже более двух лет ведется работа по разработке ЭОП с электронно-чувствительной матрицей. Этот прибор не только позволит полностью отказаться от применения МКП в качестве электронного усилителя, решить проблему потерь на сопряжении, но также даст возможность совмещать и проводить цифровую обработку изображений, получаемых из разных областей спектра.