«Автомат Калашникова» от науки помогает вычислить концентрацию в воздухе вулканического пепла
«Работает, как автомат Калашникова». Такое уважительное сравнение заслужил у зарубежных коллег лидар, то есть лазерный локатор для исследования атмосферы, представленный учеными Института физики Национальной академии наук Беларуси на европейском форуме создателей подобной техники в Лейпциге. Они собрались здесь минувшим летом на своеобразные смотрины 11 мобильных приборов, созданных на континенте и предназначенных для калибровки стационарных лидарных станций, входящих в европейскую сеть. При этом сами эталонные приборы прошли на территории Германии сравнительные испытания – интеркалибровку, как назвали мероприятие физики. Эти совместные тесты и выявили явные достоинства белорусского прибора, который оказался не только точным, но еще и очень неприхотливым, простым в обслуживании и дешевым. Действительно, как тот легендарный автомат.
— В европейскую программу нас пригласили потому, что в области создания лидаров наш институт еще с 60-х годов прошлого века входит в число мировых лидеров, — говорит заведующий лабораторией оптики рассеивающих сред Института физики НАН Беларуси доктор физико-математических наук Анатолий Чайковский. – За эти годы у нас было разработано и построено более 20 типов лидаров, отлажены технологии их использования, в том числе при взаимодействии со спутниковой радиометрической и лазерной аппаратурой, методики идентификации регистрируемых в атмосфере частиц, математические модели расчета места происхождения загрязнений при трансграничном переносе. В одном из корпусов Института физики был также оборудован Центр лидарных измерений, оснащенный 7 разными лидарами собственной разработки и регулярно проводящий наблюдение за составом воздуха над Минском вплоть до высот 40 километров. Он стал важным звеном в национальной системе мониторинга окружающей среды, а также самой восточной станцией наблюдений в европейской сети EARLINET, включающей 20 базовых станций. Кроме того, наша станция одновременно является и самой западной в подобной сети стран СНГ CIS-LiNet (8 станций в Беларуси, России и Кыргызстане), созданной по нашей инициативе при поддержке Евросоюза и Канады на средства Международного научно-технического центра (МНТЦ). В перспективе минский центр лидарных измерений вместе с созданной недавно антарктической белорусско-французской станцией радиометрических наблюдений «Vechernaya Hill» войдет и в состав глобальной сети лидарного мониторинга GALION, которая сейчас формируется в мире.
Предмет исследования ученых – атмосферные аэрозоли, поднятая в воздух пыль пустынь и пепел вулканов, промышленные выбросы, переносимые ветром на огромные расстояния. Все это, в принципе, можно было бы изучать с помощью зондов или летающих лабораторий, но лазерный локатор здесь вне конкуренции. Ведь зонд – предмет одноразовый, поэтому оснащать его дорогой аппаратурой нет смысла, хотя и без того запуск баллона с самыми простыми датчиками температуры, влажности, скорости и направления ветра стоит дорого. Эксплуатация самолета, даже беспилотного, тоже удовольствие не из дешевых. Спутниковые же системы контроля атмосферы пока не вполне устраивают исследователей, так как недостаточно точны.
А вот лидар, посылающий с земли световой импульс и анализирующий отраженный сигнал, хотя и стоит несколько десятков тысяч долларов, работает годами и десятилетиями, а потому оправдывает затраты. При этом он дистанционно добывает данные о взвешенных в атмосфере частицах с той же точностью, что и бортовая аппаратура, которая собирает и исследует их в полете. Более того, лазерный локатор получает информацию с высот, не доступных самолету и зонду, может делать моментальный вертикальный срез состава атмосферы, что также практически невозможно при использовании любых других средств мониторинга.
Когда в апреле прошлого года возникла тревожная ситуация в связи с извержением исландского вулкана Эйяфьятлайокудль, европейцы организовали непрерывные лидарные наблюдения в течение двух месяцев, главной задачей которых была оценка качества прогнозирования распространения вулканического пепла. Наши физики проводили эти наблюдения в Минске, на самой восточной из наблюдательных станций, а также по приглашению французских коллег, обязавшихся оплатить все расходы, установили свою мобильную лидарную систему – тот самый «автомат Калашникова» — в районе города Лилля. Весь кризисный период, в любое время суток белорусские специалисты проводили лидарные измерения и вносили свой вклад в формирование общей базы данных о содержании пепла в атмосфере. Так что в хаосе, воцарившемся в аэропортах континента в связи с отменой рейсов по соображениям безопасности, есть и «белорусский след».
По мнению белорусских физиков, подход европейцев к запрету на полеты был излишне жестким, что привело к неоправданным финансовым потерям. Хотя, конечно, в условиях недостаточно надежного и точного прогноза распространения вулканического пепла оправданием можно считать и соображения безопасности. Над Беларусью, кстати, Центр лидарных наблюдений не зафиксировал концентраций пепла, угрожающих безопасности полетов.
Как бы там ни было, вулкан угомонился, а европейцы приняли после этого решение о создании специальной сети лидарных станций для отслеживания подобных ситуаций и кардинальном развитии системы прогнозирования переноса опасных примесей так, чтобы расчетные цифры непрерывно сопоставлялись с результатами измерений. Участие в создании такой системы примут и белорусские физики, которые по недавно подписанному контракту уже поставили блоки своего лидара в Румынию и готовы рассматривать предложения по продаже зарекомендовавшего себя прибора европейским странам.
Для Беларуси же, по мнению специалистов, одной станции вполне достаточно. Другое дело, что их нет в странах Балтии, Украине и западной части России, что очень осложняет составление прогноза. Но этот недостаток, судя по всему, будет исправлен с помощью программы МНТЦ. Во всяком случае, белорусы, получив предварительное согласие, готовят проект создания сети лидарных станций в Литве, Эстонии, Украине и Молдове. Россия, скорее всего, строить новые станции в европейской части страны в ближайшем будущем не собирается, по крайней мере, за счет средств МНТЦ, так как выходит из этой программы. Но белорусские ученые и их российские коллеги все же ищут другие варианты организации совместных наблюдений и надеются, что это удастся сделать в рамках программы Союзного государства.
На снимке: научные сотрудники Михаил КОРОЛЬ и Дмитрий САВИЦКИЙ готовят лидар к очередному сеансу зондирования атмосферы.
Фото: Александр ТОЛОЧКО
