Чуткости не занимать. Российские сейсмодатчики показывают класс.

Землетрясения нервируют планету. То в одном, то в другом ее уголке рушатся здания, гибнут люди, цунами смывают все на своем пути. Наука пока бессильна перед природными катаклизмами, но это не значит, что ученые сидят сложа руки. В сотрудничестве с российской компанией “Р-сенсорс” в Центре молекулярной электроники (ЦМЭ) МФТИ разработаны и серийно выпускаются оригинальные высокочувствительные сейсмодатчики, основанные на физических принципах молекулярно-электронного преобразования сигнала и использования жидкостной инерционной массы. 

ЦМЭ МФТИ занимается разработкой датчиков уже более 15 лет. Центр успешен — во многом потому, что в нем работают люди неслучайные: выпускники, студенты и аспиранты факультета физической и квантовой электроники МФТИ. То есть народ одаренный, знающий дело и умеющий работать. Всего в центре непосредственно в разработках заняты 20 инженеров. ЦМЭ ведет исследования в таких областях, как молекулярная электроника, электрохимия, сейсмика, сейсморазведка, сейсмология, геофизика и инерциальная навигация. Курирует центр кафедра вакуумной электроники, которой руководит академик Александр Бугаев, внесший большой вклад в ее развитие и предложивший много оригинальных научных идей. 

О том, что это за принцип молекулярно-электронного преобразования, который заложен в датчиках, корреспонденту “Поиска” рассказал руководитель центра кандидат физико-математических наук Вадим Агафонов. Внутри датчиков есть каналы с электропроводящей жидкостью и электродами. Когда положение датчика меняется, жидкость протекает сквозь электроды, собирая вокруг них заряды и создавая “дополнительный” сигнальный электрический ток. Это дает возможность узнать величину внешнего механического сигнала. 

Особенность таких приборов — отсутствие движущихся механических деталей. Это гарантирует их надежность, простоту в эксплуатации, устойчивость к ударам и вибрациям, а также сравнительно небольшую стоимость. 

— Основанные на этой технологии датчики обладают исключительно высокой чувствительностью, а также широкими динамическим и частотным диапазонами. Это позволяет применять их в совершенно разных областях: в сейсмологии, для мониторинга состояния зданий и сооружений, мониторинга грунта и изучения динамики изменений, выявления деформации конструкций, системах безопасности и охраны периметра, навигации, сейсморазведке нефти и газа, — рассказал В.Агафонов. 

В ЦМЭ пришли к выводу о том, что у этой технологии высокий потенциал коммерциализации. Для выхода на рынок в 2004 году была создана компания ООО “Р-сенсорс”. Сегодня это уже холдинг — один из ведущих в мире производителей широкополосных и короткопериодных сейсмометров и акселерометров. В нем работают более полусотни высококвалифицированных сотрудников. “Р-сенсорс” является венчурным партнером Фонда посевных инвестиций РВК. Ее приборы поставляются в 15 стран мира. 

Успехи компании директор по развитию “Р-сенсорс” Сергей Курков объясняет просто: 

— Наши датчики не нуждаются в дополнительных настройках — их можно просто интегрировать в уже действующую сеть. Сегодня компания успешно продает сейсмометры и акселерометры сильных и слабых движений. При этом продолжаются разработки в нескольких направлениях: высокоточный геофон (для поиска нефти и газа), высокоточный гидрофон, миниатюрный акселерометр и гироскоп, сейсмостанция для поиска нефти и газа в транзитной зоне суша — море. Большинство из этих проектов находится на стадии опытно-конструкторских разработок или вывода на рынок. 

Среди самых перспективных разработок компании мои собеседники выделяют сейсмодатчики для поиска нефти и газа, создаваемые под брендом “ИГЕО”. Несмотря на многообразие предлагаемой на рынке продукции такого рода, у потенциальных заказчиков “ИГЕО” (нефтегазовых и нефтесервисных компаний, таких как “Росгеология”, “Геотек”, “Газпром-Нефть”) есть потребность использовать более точную информацию о геологических слоях на конкретных территориях. Благодаря молекулярно-электронной технологии датчики “ИГЕО” легко интегрируются в уже существующую сеть. Полевые испытания показали более высокую эффективность датчиков “ИГЕО” по сравнению со стандартными.

— История создания датчиков движения, использующих в качестве чувствительного элемента электрохимическую (молекулярно-электронную) ячейку, насчитывает несколько десятилетий, работы эти велись в основном в США. В СССР исследования в этой области проводились в Институте физической химии и электрохимии им. А.Н.Фрумкина, ВНИИ источников тока и ряде других организаций. Мы опираемся на результаты этих работ и плотно контактируем с большинством мировых центров, специализирующихся в данном направлении, — как в научном, так и в коммерческом плане, — отвечает он. — В России это лаборатории Института электрохимии и физической химии РАН, НПП “Квант”, Казанского национального исследовательского технического университета им. А.Н.Туполева. Они специализируются на исследованиях в области молекулярно-электронных (электрохимических) микросистем, преобразующих механическое движение в электрический сигнал. Мы, конечно, следим за их разработками. Но большинство указанных групп специализируются на отдельных аспектах проблемы. 

Вадим Агафонов обращает внимание на то, что в мире в последние годы наблюдается рост интереса и к исследованиям, и к техническим разработкам в этой области. Свидетельство тому — публикации в ведущих журналах по данной теме: за последние три года их количество выросло в несколько раз. Наиболее заметные из опубликованных результатов были получены в Университете штата Аризона (США), а также в Китае, в Институте электроники Китайской академии наук и Университете Джилин. Центр ведет ряд совместных работ с научными и коммерческими коллективами из Турции, Китая, Германии, Канады и США. 

— Вкладывали собственные средства, позже — средства от продажи сейсмометров. Очень помогли заказные НИР и НИОКР, гранты РФФИ, Министерства образования и науки, Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере, венчурные инвестиции, — объясняет Вадим Михайлович.

— Между прочим, исследования, проводимые в Университете штата Аризона, финансируются НАСА в рамках программы создания малогабаритного, высокопрочного и малошумящего лунного сейсмометра, а также из коммерческих источников, — замечает Сергей Викторович. — Работы, которые ведут китайские коллеги, финансируются государственными фондами, а также коммерческими компаниями.

При этом оба собеседника заявляют: несмотря на высокую конкуренцию, по-настоящему комплексный подход к развитию технологии — от стадии фундаментальных исследований до разработки коммерческого продукта — удалось осуществить только в МФТИ. 

О том, что так и есть, говорят уже реализованные проекты. Это и система мониторинга в режиме реального времени, развернутая в Турции вместе с компанией Teknikdestekgrubu: более 200 акселерометрических датчиков на зданиях и других сооружениях. Система мониторинга зданий и сооружений, созданная совместно с НПО “СОДИС”, была использована в том числе и на олимпийских объектах в Сочи. Это и совместный проект с Институтом геоэкологии РАН — скважинный трехкомпонентный цифровой акселерометр сильных движений (заказчик — ОАО “Газпром”), и сейсмическая сеть для мониторинга низкочастотных сейсмических процессов (совместная работа с испанской компанией Worldsensing). Это лишь малая толика уже реализованных проектов с участием организаций из России, Германии, США, Китая, Ирана, Кипра, Армении, Новой Зеландии, Колумбии, Южной Кореи и других стран.

Среди перспективных инновационных проектов центра и компании “Р-сенсорс” — создание системы охраны (или мониторинга состояния) периметра на основе молекулярно-электронных датчиков, сейсмической системы для поисков углеводородов в переходных зонах суша — море и до глубин 500 метров… В общем, работы много.