«Прорывы в современной науке невозможны без установок мегасайенс»
Установки мегасайенс — это сверхмощные, дорогостоящие научные комплексы, которые позволяют проводить уникальные исследования и выполнять эксперименты высочайшей степени сложности. Исследовательская инфраструктура такого класса создается и используется только в странах с очень высоким уровнем научно-технологического развития. В России работает целый ряд мегаустановок, а в ближайшее время их станет еще больше. В рамках национального проекта «Наука и университеты» принята Федеральная научно-техническая программа (ФНТП) развития синхротронных и нейтронных исследований и исследовательской инфраструктуры на 2019–2027 годы. Головная научная организация программы — НИЦ «Курчатовский институт». О значимости этой программы и перспективах развития российской меганауки «Известия» поговорили с вице-президентом центра Александром Благовым.
— Почему для современной науки так важны установки мегасайенс, в чем их значение?
— Прорывы в современной науке невозможны без установок мегасайенс. Это необходимо для развития науки и современных технологий в очень многих сферах.
Благодаря этим установкам мы можем изучать объекты (и неорганические, и живые — например, вирусы) на уровне атомов: детальное понимать, как формируется структура вещества, какие химические и биохимические реакции в нем происходят и т.д. Такие знания необходимы для развития практически во всех областях науки: от химии и материаловедения до биологии, фармакологии и медицины.
Например, полученные данные позволят разрабатывать перспективные методы диагностики и лечения болезней, создавать новейшие типы лекарств, развивать промышленные технологии, синтезировать новые материалы с уникальными свойствами для наноэлектроники, нейроморфных и природоподобных систем и многое другое.
На современных источниках синхротронного излучения (СИ) исследуют широчайший спектр объектов на качественно новом уровне. Например, визуализация атомной структуры вещества традиционно требует достаточно крупных образцов. Но возможности источников СИ четвертого поколения позволяют перейти к трехмерной визуализации атомной структуры неупорядоченных объектов практически любых размеров: микронных, субмикронных, нанометровых. А рентгеновские лазеры на свободных электронах открывают совершенно новую область временных масштабов и позволяют изучать динамику различных систем со сверхвысоким (фемтосекундным) разрешением по времени.То есть на таких установках мы можем по сути наблюдать, какие процессы происходят в природе.
— Почему для развития мегаустановок понадобилась специализированная ФНТП? В чем главная миссия этой программы?
— Ее цель — сформировать единую научную среду с распределением исследовательских задач с учетом специфики региона, научного сектора и индустрии.
Разработка источника СИ четвертого поколения, как и вся ФНТП, была инициирована президентом НИЦ «Курчатовский институт» Михаилом Ковальчуком. Работы по созданию такого синхротрона ведутся в Курчатовском институте с 2011 года. А в 2018 году мы представили концепцию распределенной сетевой структуры научных центров на базе источников СИ и исследовательских реакторов.
Создание сети мегаустановок — сложнейшая, комплексная, крайне дорогостоящая задача. При этом установки мало просто построить и запустить — их работу необходимо встроить в научную жизнь страны в целом, использовать в проектах, наиболее значимых для развития науки и технологий.
Включенные в ФНТП установки — важнейшие компоненты нового научного ландшафта России, центры притяжения ведущих ученых и талантливой молодежи. Реализация программы обеспечит исследовательские потребности научных и научно-производственных организаций России на десятки лет вперед.
ФНТП развития синхротронных и нейтронных исследований предполагает создание распределенной сети научных центров синхротронных и нейтронных исследований.
В том числе — целый ряд установок, которые создаются на площадках НИЦ «Курчатовский институт» и при непосредственном участии его специалистов:
— Уникальный источник синхротронного излучения четвертого поколения с лазером на свободных электронах «СИЛА» в г. Протвино (Московская область);
— Международный центр нейтронных исследований на базе высокопоточного реактора «ПИК» в г. Гатчина (Ленинградская область);
— Источник СИ поколения 4+ «СКИФ» в г. Кольцово (Новосибирская область);
— Синхротрон «РИФ» на о. Русский (Приморский край).
Будет проведена глубокая модернизация источника «КИСИ-Курчатов» в Москве (сегодня это единственный в России действующий специализированный источник синхротронного излучения).
Запланирован пилотный проект на базе протонного ускорителя У-70 — создание источника нейтронов для структурных исследований «ОМЕГА» в г. Протвино.
Предусмотрено создание типового центра ядерной медицины, включающего:
— клинические комплексы протонной и ионной углеродной лучевой терапии на базе синхротронов в Москве и Протвино;
— онкоофтальмологический комплекс на базе циклотрона в Гатчине;
— комплекс для производства радиоизотопов и радиофармпрепаратов в Москве и Гатчине.
— В чем заключается роль Курчатовского института как головной научной организации программы?
— Головная научная организация — научный руководитель, координатор всего проекта, носитель уникальных знаний и компетенций, интегратор идей и решений.
В рамках программы Курчатовский институт также разрабатывает исследовательские программы с учетом задач реального сектора экономики, занимается экспертизой проектов и достигнутых научных результатов.
Кроме того, наш центр координирует международную деятельность. За последние два десятилетия российский сегмент стал неотъемлемой частью международной исследовательской инфраструктуры. А новые проекты класса мегасайенс станут основой для расширения международного сотрудничества — в первую очередь, со странами СНГ и БРИКС.
— Как решается вопрос кадрового обеспечения создающейся системы установок мегасайенс?
— Подготовка высококвалифицированных научных и инженерных кадров — ключевая задача для успешной реализации всей программы. Нам нужны как узкоспециализированные специалисты и инженеры (для разработки и обслуживания ускорителей и экспериментальных станций), так и междисциплинарные.
Для этого в 2018 году мы создали ассоциацию пользователей мегаустановок: 19 организаций высшего образования, в том числе ведущие федеральные университеты. В сотрудничестве с вузами мы готовим программы целевой подготовки профильных специалистов. При этом обеспечиваем непрерывность такой подготовки: от обучения к стажировке, а затем — в реальную работу, ведь получение знаний связано с конкретными научными и инженерными задачами.
Кроме того, в этих программах мы учитываем конкретный кадровый заказ по определенным специальностям — готовые рабочие места в горизонте десятилетий. Возможность участвовать в разработке крупнейших установок, решать амбициозные научные и технические задачи — важнейший фактор привлечения талантливой молодежи.