"Гиперболоид" из вузовских аудиторий

Возможности лазерной техники сегодня огромны. Ее использование может значительно улучшить качество промышленной продукции, способствовать производству высокотехнологичного оборудования, военной и космической техники, а также решить целый ряд важнейших в наши дни задач – спасения людей в условиях экологической катастрофы, диагностирования и лечения заболеваний, уничтожения корпусов боеприпасов химического оружия...

Одной из задач созданного при Ижевском государственном техническом университете Лазерного центра как раз и является активное продвижение лазерного оборудования на предприятия Удмуртии. О сегодняшнем этапе развития лазерных технологий и деятельности созданного центра рассказывает проректор по научной работе ИжГТУ Владимир Александрович Алексеев.

- Владимир Александрович, каковы сегодня возможности лазерных технологий и какие результаты может принести их использование в разных отраслях народного хозяйства?
- Сам по себе лазерный луч существует уже давно, еще лет 10 назад лазерная техника имела совершенно другие характеристики и параметры. Для того чтобы создать довольно мощное излучение, требовалось большое количество внешней электрической энергии, обеспечение специальных мероприятий. Кроме того, само оборудование было крупногабаритным – его размеры могли достигать размеров комнаты. Все это отрицательно сказывалось на использовании лазерных технологий – они не находили применения в промышленности, других отраслях народного хозяйства, а в большей степени интересовали ученых.

Сегодня спектр лазерной техники представлен достаточно широко: от миниатюрных (лазерные указки) до среднегабаритных лазеров, которые могут обрабатывать материалы, резать металл, бетон толщиной в несколько сантиметров, при этом скорость резки превышает несколько м/мин. Лазер может обработать материалы до мелкодисперсной, нанодисперсной структуры, с его помощью можно получить супертонкое отверстие,  сварить разнородные материалы.

Сфера применения лазерных технологий сегодня достаточно широка: это и промышленность, и медицина, и сельское хозяйство. Лазер используется в военной технике, в космических исследованиях, в энергетике.

Так, появление мощных лазеров сегодня – основа для создания термоядерной энергетики, использование которой будет резко отличаться от существующей атомной энергетики. Дело в том, что термоядерный синтез не дает излучения, технология такова, что, например, при открытии реактора он мгновенно прекратится.

Следовательно, термоядерный синтез экологически безопасен, и аварий, подобных Чернобыльской, при термоядерной энергетике не может произойти в принципе.

- Раз мы коснулись темы экологической безопасности, расскажите об использовании лазерной техники в этой области?
- Экологическое применение лазеров сегодня достаточно интересно. В России созданы мощнейшие комплексы, так называемые лазерные лидары. Их использование позволяет определять всевозможные неоднородности в атмосфере: облака, дым, любые вещества, примеси, которые находятся в воздухе в достаточной концентрации. С помощью лазерных лидаров можно определять направление ветра, следить за движением облаков, что очень важно в случаях различных техногенных аварий – для определения наиболее безопасного места при эвакуации людей. Кроме того, лазерный лидар может определять и концентрацию веществ в атмосфере, что тоже очень важно при химически опасных авариях. Неслучайно министр МЧС РФ Сергей Шойгу подписал распоряжение о внедрении лидаров во всех регионах России. Уже сегодня несколько установок действуют в Москве, некоторых регионах страны, осуществляя постоянный контроль за состоянием атмосферы.

В Удмуртии, хотя республика и рекомендована для размещения лидаров, оборудование пока не установлено. Между тем на территории УР действуют два объекта уничтожения химического оружия – в п. Кизнер и г. Камбарка. Но если в Камбарке радиус зоны защитных мероприятий небольшой – 1 км, и лазерный лидар здесь не так необходим, то  радиус зоны защитных мероприятий Кизнера составляет 12 км, здесь проживает около 19 тысяч человек, и все они подвергаются опасности в случае возникновения какой-либо аварии. Поэтому размещение лазерного лидара в Кизнере необходимо, и МЧС Удмуртии направило соответствующее предложение в органы, отвечающие за создание объектов УХО.

Что касается использования лазеров в других экологических задачах, сейчас очень актуальна проблема аварийных выбросов в различные трубопроводы: водопроводы, нефтегазопроводы и т.д. Мы живем в такое время, когда нельзя исключать возможность терактов, техногенных аварий. И в случае подобного происшествия, в трубопроводы, в том числе на станции водоочистки, могут попасть вредные вещества, которые не будут вовремя обнаружены используемыми сегодня приборами. Например, на водоочистительных станциях пробы воды берутся 1 раз в час. А где гарантия, что в случае возникновения аварии, о которой еще не будет известно, определенный объем вредных веществ не попадет к потребителю? Раньше задачу решить было сложно, но сегодня использование лазерной техники может обеспечить  постоянный контроль воды в трубопроводах и выявить инородные примеси.

Что касается активного применения лазера – разрушения каких-либо структур в целях обеспечения экологической безопасности, здесь также есть интересные решения.

Например, обнаружено, и в том числе это подтверждено учеными Удмуртии (ИжГТУ, УдГУ), что при воздействии лазерного излучения на растения они становятся более жизнестойкими к воздействию отравляющих веществ, которые в микродозах могут попадать в почву в процессе деятельности какого-либо предприятия.

Более того, переходя от экологии к сельскому хозяйству, нужно отметить, что это же воздействие лазерного излучения на сельскохозяйственные культуры повышает их урожайность, уменьшает рост сорняков, при обработке семян – повышает всхожесть, обработке овощей – увеличивает срок хранения, так как убивает микробы.

- Расскажите о достижениях ученых Удмуртской Республики в области применения лазерных технологий.
- Вузы Удмуртии ведут достаточно активную работу по изучению и применению лазеров в разных областях народного хозяйства, промышленности и т.д.

Если взять медицинскую тематику, ученые ИжГТУ, Физико-технического института РАН, ИжГСХА, ИГМА в свое время провели исследования по созданию прибора фотоплетизмографа, в котором используется лазерное излучение для диагностики сердечно-сосудистых заболеваний. Прибор, разработанный коллективом ученых Удмуртии, получил десятки патентов на изобретение. Правда, пока он не внедрен в практику и используется только в исследовательских целях.

Его внедрение особенно интересно в ветеринарии и животноводстве. Суть действия заключается в следующем: на доильный стакан устанавливается лазерный модуль, и в процессе дойки осуществляется диагностика состояния сердечно-сосудистой системы животного. Это очень действенный способ для определения такого распространенного среди коров заболевания, как мастит. Данный метод позволяет выявлять заболевание на ранней стадии, следить за ходом его протекания и, кроме того, лечить животное тем же лазерным лучом.

Кроме того, сегодня есть другие уникальные разработки, связанные с использованием лазера, предложенные учеными ИжГТУ. Например, технология сварки алюминиевых корпусов конденсаторов для ОАО «Элеконд»  отличается тем, что сварка лазерным лучом осуществляется в обычной атмосфере.

ИжГТУ занимается решением задачи уничтожения корпусов боеприпасов химического оружия. Дело в том, что после уничтожения самого химического вещества необходимо утилизировать миллионы корпусов боеприпасов. Обычным методом на решение этой проблемы уйдет большое количество времени, резка лазерным лучом позволит уничтожить корпуса в гораздо более короткие сроки. Сейчас проводятся исследования в области целесообразности использования технологии. Они положительные, поэтому, скорее всего, данный метод будет применен при уничтожении боеприпасов.

Еще одно направление, развиваемое в ИжГТУ, – обработка лазерным лучом ситалловой подложки, которая делает ее супергладкой. А что такое супергладкая ситалловая подложка? Это все SIM, вся микроэлектроника России и мира. И чем более гладкой будет ситалловая подложка, тем выше будет качество микроэлектроники. Пока результаты имеются лишь в виде научных исследований. До нас их никто не получал, поэтому сегодня они представляют колоссальный интерес  для изучения и применения в промышленности.

- Какие промышленные предприятия республики уже сегодня используют в своем производстве лазерную технику?
- Лидером по применению лазера сегодня является «Ижевский механический завод», где он используется для маркировки, нанесения рисунка на охотничьи ружья.

Маркировка может широко применяться для нанесения изображения на самые разные материалы: стекло, пластмассу, металл, гранит и т.д. При использовании лазера рисунок наносится быстро и получается очень качественным. Также данный метод взяли на вооружение в НИТИ «Прогресс», на «Воткинском машзаводе», в ОАО «Элеконд» и т.д.

Как известно, лазер достаточно широко используется в военной технике. На одном из предприятий Ижевска выпускается высокоточное оружие, использующее лазерное излучение для целенаведения снарядов. Снаряд попадает в цель с точностью до нескольких сантиметров, что особенно важно при терактах. Впервые высокоточное оружие (об этом было объявлено по телевидению) использовалось во время военных действий в Южной Осетии.

Доказано, что возможности лазера очень большие. К сожалению, далеко не все предприятия республики используют его в своем производстве. Многие просто не знают об этих преимуществах и элементарно не могут выбрать нужный лазерный аппарат. В связи с тем, что использование лазера в производстве началось сравнительно недавно, у предприятий имеются две основные проблемы: отсутствие квалифицированных специалистов, которые могут работать с лазерной техникой и выбрать нужное для производства оборудование; и отсутствие информации о возможностях лазерных технологий. Все это усложняет процесс внедрения на предприятиях.

С целью разрешения существующих проблем и принято решение о создании при Ижевском государственном университете Лазерного центра.

- Расскажите об основных задачах Центра. Когда он начнет работу и каковы его возможности в плане вывода промышленности и других отраслей на новый виток развития?
- Приказ о создании Лазерного центра у нас уже есть, и, по сути, он уже существует - оборудование установлено. Но активную работу с предприятиями мы планируем начать с 2009 года.

Одна из задач – помощь промышленным предприятиям в обработке материалов. В Центре будут размещены самые современные лазерные установки и техника, которых нет на заводах республики. Специалисты предприятий смогут прийти в центр, познакомиться с современной техникой, ее характеристиками и возможностями, принести свою заготовку и провести на ней испытания – с целью определить, подходит ли данное лазерное оборудование для решения конкретных задач.
Целью деятельности Лазерного центра, конечно, является и обучение. 5 лет назад ИжГТУ открыл кафедру для подготовки специалистов по лазерной технике. Но для республики количество выпускаемых нами специалистов недостаточно. Мы набираем группы по 18 человек, выпускники очень быстро находят место на предприятиях.

Кроме того, их приглашают на работу в соседние регионы, где также нехватка квалифицированных в этой области сотрудников. Стоит отметить, что это настолько новая специальность, что она имеется всего в 5 вузах России.

Когда я говорю, что в Центре будет установлено современное лазерное оборудование, понятно, что вуз не в состоянии приобрести его на собственные средства. В связи с этим у нас есть договоренность с рядом российских фирм на бесплатное предоставление техники во временное пользование. На сегодняшний день в Лазерном центре уже установлено оборудование ОАО «Лазерный центр» (г. Санкт-Петербург) на сумму в несколько миллионов рублей. Сейчас мы ведем переговоры с московской фирмой «Полюс», которая предполагает поставить в центр оптоволоконный лазер.

Через наш Центр промышленные предприятия республики смогут заключать контракты на поставку необходимого оборудования с производителями, получать всю интересующую информацию и необходимые консультации.
Мы рассчитываем, что, кроме промышленных предприятий, Лазерный центр будет интересен медикам, а также специалистам других отраслей народного хозяйства.

Надеемся, что работа Центра будет способствовать внедрению и развитию современных технологий на предприятиях, в том числе, и нанотехнологий – представить развитие нанотехнологий без лазера сегодня также невозможно.