От Корабелки до Байкала: 37 ледовых экспедиций в сердце зимней Сибири
Ведущий научный сотрудник и доцент СПбГМТУ Михаил Розанов в минувшем январе отметил 80-летний юбилей. В преддверии Дня российской науки мы поговорили с Михаилом Ивановичем о его работе в экспедициях на Байкальском льду. Тридцать семь лет каждый год в конце зимы он отправляется на месяц в Сибирь, чтобы участвовать в регламентных работах и регулярном наращивании состава глубоководного нейтринного телескопа.
- Михаил Иванович, сколько лет Вы работаете в Морском техническом университете?
- В 1970 году я окончил кафедру позиционных подводных аппаратов приборостроительного факультета Корабелки. После выпуска мне предложили остаться в вузе. Я начинал работу старшим лаборантом, потом – инженерная работа, следом – научная, так она до сих пор и продолжается. Сфера моих научных интересов – различные аспекты разработки подводной техники: автономных и привязных подводных аппаратов, заякоренных буйковых систем. Также преподаю на двух кафедрах – гидрофизических средств поиска и проектирования и технологии производства морских подводных аппаратов и роботов.
- Вы известны в университете своими ежегодными экспедициями на Байкал, где строится глубоководный нейтринный телескоп Baikal-GVD. Расскажите, чем там занимаетесь?
- Я участвую в работах, связанных с расчетным обоснованием прокладки донных кабельных линий связи телескопа. Прокладка осуществляется кабелеукладочным комплексом через щель во льду, которую делает ледорезная машина. Глубоководные кабели обеспечивают информационную связь телескопа с береговым центром, подачу электропитания и управляющих команд из берегового центра на аппаратуру телескопа.
- А как выглядит телескоп?
- Он выстроен как сеть глубоководных буйковых станций, удерживаемых в точках заякорения на заданном углублении с помощью канатно-кабельных связей – буйрепов и мёртвых якорей. Каждая станция выполнена в виде двух буев и вертикальной гирлянды, навесных аппаратурных модулей на глубинах более 750 м, куда не проникает дневной свет. Оптические чувствительные элементы – сферические фотоэлектронные умножители (ФЭУ) размещены в прочных стеклянных корпусах. Каждый прозрачный корпус имеет диаметр 450 мм и состоит из двух полусфер. Их соединение напоминает знаменитые «магдебургские полушария»: торцы полусфер тщательно сошлифованы и одна половина установлена на другую. Внутри создается пониженное давление – примерно половина атмосферы, – что обеспечивает герметичность и прочность всей конструкции.
В работе телескопа задействованы два типа аппаратуры. Фотоэлектронные умножители выступают как сверхчувствительные детекторы, способные регистрировать вспышку отдельного фотона и обнаруживать световые сигналы на дистанции до 80 м в байкальской воде. Параллельно функционируют системные модули, на которые по кабелям передаются сигналы от ФЭУ, проводят предварительную фильтрацию и обработку информации, а затем передают данные по донным подводным кабелям в береговой центр.
Работа телескопа проходит в непростых условиях. Несмотря на исключительную прозрачность байкальской воды, присутствует фоновое свечение от микропланктона. Биолюминесценция этих микроорганизмов создает помехи, которые необходимо учитывать при обработке сигналов.
Вся собранная информация по подводным кабелям направляется в береговой центр, а дальше по быстрым каналам связи в Иркутск, Дубну, Москву и к другим участникам Байкальской коллаборации. Там данные подвергаются детальному анализу. На основе полученных сигналов ученые реконструируют события, связанные с прохождением высокоэнергетичных нейтрино из космоса через водную толщу.
- Телескоп начали строить еще в 80-х годах прошлого столетия. Вы следите за научными результатами работы телескопа?
- За это время накоплен уже значительный объем данных. Физики активно работают с полученной информацией, а астрофизики анализируют потоки нейтрино – причем как приходящие из космоса через поверхность озера, так и те, что проходят снизу из-под Земли. Для нейтрино наша планета практически не является препятствием, поэтому они свободно проникают сквозь нее.
Зачем это нужно? Прежде всего, чтобы лучше понимать устройство Вселенной: как она возникла, как развивается и какое место в ней занимаем мы. Это фундаментальные вопросы, которые волнуют человечество.
При этом нас, как прикладных исследователей, интересовало практическое применение данных, полученных с помощью телескопа. Поначалу связь фундаментальных исследований с практикой была неочевидна, но сегодня уже есть конкретные результаты. Например, в атомных электростанциях: их работа сопровождается выделением потоков нейтрино. Отслеживание характеристик этих потоков позволяет в реальном времени оценивать состояние станции – определять, работает ли она в штатном режиме или требуется вмешательство для корректировки процессов.
- В экспедиции Вы проводите около двух месяцев. Как там устроен быт?
- В общей сложности я отработал на Байкале более 36 месяцев, которые сложились в 3 года трудовой жизни в зимней морозной Сибири в условиях снега и льда этого высокогорного озера. Корабелка начала участвовать в проекте еще в конце 80-х годов XX века. От нашей лаборатории мы ездили туда в составе трех – пяти сотрудников. Жили в большом деревянном доме, построенном еще при прокладке Транссиба накануне Русско-японской войны. Сегодня там, конечно, развернут большой лагерь с домами-вагонами, похожими на строительные бытовки. В каждом таком домике два купе, а посередине умывальник, холодильник и микроволновая печь. По утрам выезжаем на работу в ледовый лагерь в четырех километрах от берега. Обедать возвращаемся на берег, после чего снова на лед до ужина. В экспедиции нет ни выходных, ни праздников. В редких случаях непогоды – пурги с сильным ветром – отъезд на лед отменяется и возникает передышка в работе.
Еще интересный момент: Байкал находится в сейсмически активной зоне. Небольшие землетрясения там сплошь и рядом. Когда находишься на льду, вдруг слышишь выстрел, как из пушки, значит, где-то тряхнуло и лед покрылся новыми трещинами и разрывами. Первое время, конечно, страшно было, а потом привык и уже не обращаю внимания.
- Студентам Корабелки рассказываете о своих экспедициях и работе на Байкале?
- Да, на первых занятиях знакомлю. Для нашего университета это не основное научное направление, хотя и ставшее очень востребованным. В некоторых российских вузах уже даже читают курс по нейтринным подводным телескопам.
