Прогресс на вечной мерзлоте

Владимир Мельников

Н

С Титана на Землю

— Владимир Павлович, вечная мерзлота занимает 70% территории России. Это наша беда или благо?

— У каждого природного явления в отношении человека могут быть разные проявления — позитивные и негативные. Как к этому относиться, таков и будет результат. Несмотря на усилия специалистов, мерзлота многие годы считалась врагом: она усложняет жизнь, ведение сельского хозяйства, добычу подземных вод. Полезные ископаемые в вечной мерзлоте намного дороже, строительство требует специальных технологий и контроля. Поэтому и развитие науки шло в борьбе с трудностями, получаемыми от вечной мерзлоты. Но чем больше мы изучаем это природное явление, тем больше видим позитива. Мы живем в самом холодном крае (более суровый климат только в Монголии: чем континентальнее страна, тем он суровей). Но я бы не называл это бедой России.

Явные позитивные стороны вечной мерзлоты, которые работают на нас, — это сохранение лесов там, где их не должно быть. Например, Якутия по количеству осадков — полупустыня, но там тайга. А значение лесов никому объяснять не надо. Мерзлота выполняет роль экрана, который не пропускает глубоко в почву редкие осадки, заставляет работать на продуцирование дикой и культурной растительности. Значит, это благо для сельского хозяйства. Весной по талому слою эти осадки стекают в русла рек, сначала маленьких, затем больших. Поэтому четыре наши реки входят в десятку крупнейших по территории бассейна, а Лена и Енисей — по водности. Если говорить о строительстве на мерзлоте, то многолетние мерзлые грунты — это прекрасные основания, но для их сохранения нужны особые меры.

— Прокомментируйте, пожалуйста, точку зрения экономиста Андрея Паршева по поводу того, что суровые климатические условия нивелируют все конкурентные преимущества нашей страны?

— Я во многом разделяю эту точку зрения. Если на уровне абстрактной теории говорить о конкурентоспособности, то, естественно, цена продукта, произведенного в холодных условиях России, и такого же продукта, сделанного в условиях Юго-Восточной Азии, несовместима: слишком разнятся энергозатраты, условия жизни человека, производящего этот продукт. Паршев совершенно прав: при таком сравнении мы неконкурентоспособны. Но во-первых, есть наукоемкие технологии, которые вообще от климата не зависят — и чем дальше, тем их будет больше. Их надо развивать. Во-вторых, есть преимущества географического положения. Наша страна — мост между Европой и Юго-Восточной Азией. Мы можем неплохо зарабатывать, правильно организовав транспортные маршруты и перевозя транзитом огромное количество товаров. Более того, совершенно не изучены сами криогенные ресурсы. Основания для фундаментов — это один их вид. Многоводность наших рек — это опять-таки ресурс мерзлых пород, и он работает на нас. Я уверен: еще очень многие открытия будут связаны со структурой льда, его использованием в самых разных сферах нашей жизни.

Развитие кристаллографии привело ко многим открытиям, но физика и химия еще мало внимания уделяют кристаллам льда. За этим — большое будущее. Раньше наука считала, что при отрицательных температурах все тихо и спокойно. Но недавно получены снимки с очень холодной планеты Титан, аппарат летел к ней семь лет. Так вот, энергоемкие процессы буквально бурлят там при температуре минус 150 — 170 градусов Цельсия. Мы взглянули на Титан и увидели: при очень низких отрицательных температурах может быть практически все то же, что и при положительных. Но только давления другие, состав атмосферы другой, все — другое. То, что сейчас получает мировое сообщество от этих открытий, может лечь в основу абсолютно новых технологий.

Газогидраты в ладошке

— Насколько востребованы результаты ваших исследований?

— Даже в энциклопедии записано: мерзлотоведение — фундаментальная наука с большим прикладным значением. Почему? Наука возникла от требований практики. Еще в 1932 году, потом в 50 — 60-х были призывы строить Комсомольск-на-Амуре, Байкало-Амурскую магистраль. Все это так или иначе касалось зоны мерзлоты. Люди сталкивались с этим явлением и не знали, что делать. Мы всегда давали практические рекомендации — с момента основания института мерзлотоведения в Якутске и нашего Института криосферы Земли в Тюмени. Волей-неволей мы вынуждены были отвечать на требования практиков — тех, кто осваивает Север. Жаль, в новой России такие проекты исчезли из экономики, в них отпала нужда. Но, похоже, спрос на наши знания начинает расти. Жизнь заставляет добывать газ на территориях, где самая сложная мерзлота, значит, нужно строить там поселки и города, прокладывать трубопроводы разного назначения, а все это связано со взаимодействием с мерзлыми породами. Для новых условий нужны новые разработки.

— Получены ли результаты ваших исследований газовых гидратов — соединений молекул воды и газа в виде льда? Насколько реально промышленное освоение этих ресурсов?

— Для образования газового гидрата требуются высокие давления и низкие температуры, поэтому в природе он встречается в осадках глубоководных акваторий и в недрах суши с мощной вечной мерзлотой. Исследования показывают, что потенциально 98% газовых гидратов находится в океане. Остальные 2% — в основном в зоне многолетней мерзлоты. Запасов газа в газогидратном состоянии, по последним подсчетам, примерно в 2 — 2,5 раза больше, чем природного газа в мире. Такие цифры заставляют заниматься этим явлением. Но Россия — самая богатая страна по природному газу, мы обеспечены им на 200 — 250 лет. А разрабатывать газогидраты — дорогостоящее удовольствие. Дело в том, что условие их стабильности — высокое давление. Как только достаешь их с большой глубины, они начинают таять в ладошках — буквально на глазах. По пальцам можно пересчитать те точки, откуда добыты природные газогидраты. Пока еще трудно учесть их запасы на суше, а тем более в океане.

— Как предполагается использовать газогидраты?

— Есть несколько направлений, мы работаем над этим. Наш институт — один из немногих, который глубоко проник в природу образования газогидратов. Мы изучаем генетику явления и на этой основе — условия разложения газогидрата, извлечения из него газа. Много внимания сейчас уделяется поиску способов сохранения газа в газогидратном состоянии: добыть газ, превратить в газогидрат, сделать запасы на глубине. Найдем со временем. Уже есть технологии транспортировки газа в виде газогидрата, но пока больше научные, чем практические. Те страны, где нет природного газа (Япония, Индия), вкладывают в исследования и технологии добычи газогидратов сотни миллионов долларов. Недавно группа ученых из Индии разработала программу, вовлекла в исследование наш институт, а также некоторые институты Новосибирска. Спрос на наши разработки есть. Пока еще до добычи газогидратов далеко. Но исследования проводятся, и результаты — высокого уровня.

Фундамент для Крайнего Севера

— Каковы состояние и перспективы развития в Тюменской области индустрии спецсредств для строительства недвижимости в зоне вечной мерзлоты?

— В этом плане Тюмени повезло. Термостабилизацией грунтов давно занимаются, например, в Москве и Якутске, но там не сумели создать современное производство термостабилизаторов. А в Тюмени нашелся самородок. Григорий Долгих, несмотря на огромные трудности, создал мощную фирму, НПО «Фундаментстройаркос», и она завоевала большую часть рынка России с этим продуктом. Тюменский север, плотины на северных реках Вилюе и Риляхе, Охотск, Чукотка — география очень быстро пополняется новыми пунктами, куда поставляются тюменские термостабилизаторы. Их, например, используют «Якутские алмазы» (предприятие «АЛРОСА»). Так что в Тюмени есть институт, занимающийся производством новых знаний (наш Институт криосферы Земли), есть кафедра криологии Земли при Тюменском нефтегазовом университете — он готовит кадры, и есть производство. Три составляющие — современные наукоемкие технологии, производство новых знаний и подготовка кадров — работают на одно большое дело, развивают инновационную экономику России.

— В чем принцип действия термостабилизаторов?

— Это перенос естественного холода в основание фундамента, чтобы не разрушить вокруг мерзлоту и сделать сооружение более устойчивым. Когда этот принцип только придумали (а его придумали в Америке), использовалась труба, наполненная керосином. Зимой верхняя часть керосина охлаждается, холодный керосин опускается вниз, вместе с собой переносит холод и понижает температуру грунтов — вот и весь принцип. Он таким и остался. Совершенствуются только технологии и устройства. Термостабилизаторы становятся тоньше, но эффективная поверхность увеличивается. Меняется теплоноситель: керосин заменили аммиак и углекислый газ. Что будет дальше, посмотрим.

— Ваш институт принимал участие в создании государственной концепции стратегического развития Сибири на долгосрочную перспективу. В чем оно состояло и почему концепцию не приняли?

— Инициатива Сибирского отделения РАН — создать хотя бы первый вариант национальной инновационной программы на основе того, что уже есть в отделении. Сибирское отделение РАН предлагало 13 инновационных программ, одна из них — наша: институт выступал с предложением развивать в стране, в частности на Крайнем Севере, современные строительные технологии. Север — наиболее динамично развивающийся регион, там все основные запасы и месторождения. Мы объединились с «Фундаментстройаркосом» и создали проект по основаниям фундаментов на многолетних мерзлых грунтах.

Да, федеральное правительство эту концепцию не приняло. Но примет — не эту, так другую. Деваться некуда, если мы не хотим ухудшения уровня жизни, а хотим его непрерывного роста. Нужны очень хорошие менеджеры, которые запустят эти программы в жизнь, тогда в кратчайшие сроки мы получим результат.

В подготовке материала участвовал Павел Кобер

Дополнительные материалы: