Техника для арктики

Выбор техники для работы зимой и в условиях Севера

Новые технологии позволяют строить и в условиях короткого светового дня, мороза, ветра и снегопада. В горнодобыче, при прокладке дорог и магистральных трубопроводов укрыться от холода невозможно вообще, и в этом случае надежность самосвалов, экскаваторов, бульдозеров, трубоукладчиков и другой спецтехники имеет принципиальное значение. Опрос показывает, что наступление зимы не слишком пугает сибирские компании. На первое место специалисты ставят правильный выбор техники, на второе — выполнение всех рекомендаций ее производителей.

По инструкции — до минус двадцати

По словам директора ООО «Альфа-Инвест» (один из крупнейших комплексных застройщиков Барнаула) Игоря Алферова, в зимний период компания не планирует уменьшения объема работ, так как практически вся спецтехника, приобретенная предприятием, является всесезонной. Всего в парке около 80 машин: 15 единиц буровой техники на гусеничной и колесной базе, более 30 различных кранов, есть шнековые установки для подготовки растворов для буронабивных и буроинъекционных свай, а также другое оборудование.

«Несмотря на то что техника всесезонная, в конечном итоге все зависит от погодных условий. Оптимальный режим ее использования не должен превышать -20°С. Ниже этих температур можно работать, но нежелательно», — поясняет Игорь Алферов. Наиболее востребованным в это время года становится разнообразное долбежное оборудование на базе компрессоров и экскаваторов, в частности, гидродолбежные установки для рыхления мерзлого грунта.

Источник фото: exkavator.ruОптимальный режим использования техники не должен превышать -20°С

Особенностью осенне-зимнего периода является целый комплекс мер по подготовке техники к экстремальным условиям эксплуатации, в частности, замена масла и смазки на зимний вариант. Обслуживание, текущий и капитальный ремонт техники «Альфа-Инвест» выполняется собственными силами. Некоторые установки, по словам Игоря Алферова, работают даже лучше зимой, чем в другие сезоны. Например, что касается установок для устройства буронабивных свай, то там ряд процессов осуществляется зимой даже проще, чем летом. В то же время у установок для устройства буроинъекционных свай технологический процесс становится намного сложнее: оборудование нужно постоянно промывать, узлы и стыковки прогревать и т. д.

Читайте Как подготовить технику к зиме?

Генеральный директор ООО «Сибирь-Техника» (реализация и сервис вилочных погрузчиков японского производства Komatsu, лесозаготовительной техники производства ОАО «Алттрак», Абаканского опытно-механического завода, Кировского завода лесозаготовительных машин) Алексей Богородицкий пояснил, что к зимнему сезону наибольшим спросом пользуются трелевочники для заготовки леса и малые коммунальные машины для уборки снега. «В основном вся техника адаптирована к зимним условиям. Однако покупатели трелевочной техники дополнительно заказывают жидкостные предпусковые подогреватели, необходимые для работы на отдаленных от жилья лесосеках». Для коммунальных машин предназначены электрические предпусковые подогреватели. На погрузчики Komatsu устанавливаются кабины с отопителем, этим занимаются специалисты «Сибирь-Техники». «Если говорить об адаптации, то японская техника наиболее приемлема для нашего климата. Известны факты успешной работы машин, выпущенных еще в 70-е годы прошлого века».

Зима добавит работы коммунальщикам

«Если в теплое время мы занимаемся уборкой городских улиц, то в зимний период добавляется уборка снега и посыпка дорог», — говорит замдиректора по эксплуатации МУП «Специализированное автотранспортное предприятие» (г. Красноярск) Игорь Цедрик. Частично меняется и парк используемой предприятием техники. Зимой на улицы Красноярска выходят снегопогрузчики, более востребованными становятся грузовые самосвалы.

Комбинированная машина используется в работе коммунальных служб круглогодично, и в этом ее преимущество перед узкоспециализированным оборудованием. Так, например, в теплое время года машину можно использовать для полива улиц, зимой — для посыпки дорожного полотна. В основном предприятие использует отечественную технику. «Она более приспособлена для наших условий, да и дешевле зарубежных аналогов», — отмечает Игорь Цедрик. Всего в парке МУП насчитывается 26 комбинированных дорожных машин, восемь грейдеров, 31 самосвал и снегоуборочная техника.

В этом году в Красноярске идут активный ремонт дорожного полотна и модернизация улиц. Наступление зимы не остановило выполнения намеченных мероприятий. Так, с 25 октября в Красноярске из-за дорожных работ перекрыта часть главной транспортной артерии правобережья. Но если техника может работать и на холоде, то с приходом зимы возникают проблемы иного рода: при минусовых температурах асфальт слишком быстро остывает, поэтому проводить работы ночью нельзя. Именно поэтому дорожники вынуждены перекрывать улицы днем.

Дороги строят с холодами

«В прошлом году при 25°С эксплуатировали экскаватор Caterpillar 330D, — рассказывает главный инженер ОАО «СУ-888″, Максим Мазанов (Якутия). — Ничего не сломалось, хотя специальной подготовки не было, машина отработала на летнем масле. В этом году масло в двигателе и гидросистеме экскаватора будет заменено на зимнее. Машина отработала исключительно, хотя мы глушили ее на ночь, а утром заводили. Ходовую часть разогревали отдельно, двигатель заводился сам (установлена система Hydronic). Ходовую часть прогревали универсальной пропарочной машиной, применяемой для разогрева авиационных двигателей».

«Если говорить про Caterpillar, то вся специальная подготовка сводится к замене масла, охлаждающей жидкости и переходу на зимнее топливо — и все. Машины еще на гарантии, фильтры сами меняем, техобслуживанием занимается дилер. Парк — 75 единиц, из них импортной немного, пока всего пять машин», — говорит Максим Мазанов.

Источник фото: exkavator.ruМаксим Мазанов: «Отечественные машины покупать не будем вообще»

Сравнение преимуществ российской и зарубежной техники для специалистов этой компании — пройденный этап. «Мы для себя определились — только импорт. Отечественные машины брать не будем вообще, грузовики и самосвалы будем заказывать китайские». Максим Мазанов называет типичные поломки российской техники: ненадежность элементов гидросистемы погрузчиков, экскаваторов и бульдозеров. У бульдозеров — слабая ходовая часть, у экскаваторов — коробки передач, двигатели. Порывы РВД — общее больное место отечественных машин, причем даже находящихся в эксплуатации всего год.

По качеству российские машины все еще серьезно уступают импортным, но по цене быстро приближаются к ним, например, Т-170. «В прошлом году, — рассказывает Максим Мазанов, — заводская цена на этот трактор с рыхлителем была 1 750 тыс. руб., сейчас — 3 100 тыс. руб. Бульдозер Caterpillar Д7R на класс мощнее, стоит около 6 000 тыс. руб. уже в Якутске. Причем он в два раза производительнее, а по надежности заменит четыре Т-170. Выводы напрашиваются сами собой».

Китайская техника также успела неплохо себя зарекомендовать в Якутии, но ее слабое место — РВД. «Рукава нужно сразу менять, — поясняет главный инженер СУ-888. — Дилеры не имеют в регионе отлаженного сервиса, поэтому все делаем сами. Китайская резина, очевидно, не рассчитана на наши температуры, зимой в этом году первый раз выпустили «китайца» и у него начали «по кругу» рваться все шланги».

Читайте Как завестись в мороз?

С наступлением заморозков, когда болотистый грунт, наконец, начинает держать технику, дорожники Якутии выполняют основной объем работ. Фактически строительство идет с августа по декабрь и с февраля по апрель, поэтому надежность техники имеет для региона огромное значение. «Если у меня выйдет из строя вся погрузочная техника — это будет чрезвычайное событие. Уже известно: опускается температура — тут же начинаются проблемы с отечественной техникой. Однако удаленность наших объектов такова, что оперативный ремонт не сделать, кроме того, не всегда можно и подъехать — нет мостов. Но мы люди привычные, уже 48 лет так работаем».

Сначала нужно раскачать

Компания, владеющая небольшим количеством машин, более тщательно следит за их эксплуатацией. Например, ООО «Алданская строительная компания» (генеральный директор Николай Челондаев) использует экскаватор Caterpillar 322CL на возобновленном строительстве железной дороги Беркакит-Якутск. «При минус 30 останавливаю всю технику: и российскую, и импортную, — говорит Николай Челондаев. — Сворачиваем все работы, наверное, поэтому пока ничего не выходило из строя. Минус 20 — это еще тепло, мы работаем. К зиме готовимся специально, на всех машинах стоят дополнительные фильтры, в морозы они очень актуальны, гидроциклоны, камеры подогрева — без них никак».

Источник фото: exkavator.ruНиколай Челондаев: «При минус 30 останавливаю всю технику: и российскую, и импортную»

Автономные подогреватели в компании ставят лишь на двигатели. Николай Челондаев отмечает: «Если двигатель заработает, тогда кабина и так прогреется, а вот на момент пуска подогреватель нужен обязательно, на все оборудование без исключения, даже на генераторы тока. На зиму обязательно наклеиваем вторые стекла, масла по температуре летние или зимние. Все делаем своими силами. В гидросистему обязательно заливаем зимнее масло. Главное — аккуратно работать, с ходу не дергать машину, потихоньку раскачать и потом уже начинать работать».

Смотрите Все объявления о продаже землеройной техники

Из российских машин Алданская строительная компания использует экскаватор «Тагил» («Уралвагонзавод»). «Работает что зимой, что летом ощутимо хуже «Катерпиллара», — говорит про эту машину гендиректор. — Экскаваторы нужно брать импортные, автомобили желательно тоже. Но зарубежные марки пока для нас слишком дорогие, не окупают себя так, как отечественные». Китайскую технику компания пока не приобретала, однако Николай Челондаев отмечает, что в Якутии ее уже много: «Пока боюсь покупать. В большой фирме, где 40-50 машин, если из строя выйдет несколько единиц не страшно, а если у меня их всего 10, и из них 1-2 машины не будут работать, это будет очень ощутимо. Пока даже в голове такое не держу».

Ветер с Востока

Когда отечественные машиностроители не в состоянии справиться с растущим спросом на качественную спецтехнику, российский рынок активно осваивают китайские производители. Преимуществом китайской техники (по сравнению с российской) является то, что при конкурентном уровне цен ее комплектация заслуживает уважения, наглядный пример — автомобили Dongfeng (дословно — «восточный ветер»).

«Комплект, поставляемый нами российским компаниям, включает в себя предпусковой обогреватель двигателя Webasto, автономный отопитель салона, подогрев самосвальной платформы, обязательное утепление кабины «-40″ и аккумуляторы большей емкости», — рассказывает коммерческий директор ДФ «Транс» (региональный дилер компании Dongfeng Motor Co.) Алексей Щербаков.

Источник фото: exkavator.ruВ переводе Dongfeng значит «восточный ветер»

Официальные поставки машин этой марки начались в апреле, и уже к сентябрю в России был продан 1 000-й автомобиль. План до конца года — реализовать 1 800-2 000 машин. Соглашение, подписанное на 2008 год, предусматривает поставку 10 тыс. машин. «Специалисты берут технику Dongfeng , рассчитывая, что в зимних условиях машины будут работать хорошо, это подтверждает опыт их эксплуатации в Казахстане, где официальные поставки начались гораздо раньше, чем в России, — отмечает коммерческий директор ДФ «Транс». — Вся техника сертифицируется и только затем поставляется в северные регионы. Устойчивым спросом пользуются полноприводные самосвалы».

Единственный момент, который пока удерживает осторожных потребителей, — отсутствие официальной статистики эксплуатации работы китайских машин в условиях Сибири зимой. «Такого опыта у нас пока нет, поставки начались весной, отработаем год, и тогда можно будет уже говорить об этом конкретно. Но у меня есть полная уверенность, что наша техника зимой не подведет», — говорит Алексей Щербаков.

Может работать даже на полюсе

Есть места, куда попадает только проверенная техника. Два гидравлических экскаватора Liebherr R-992 были введены в эксплуатацию на Кайерканском угольном разрезе (расположен за Полярным кругом в 30 км от Норильска) еще в ноябре 2000 года. Условия работы самые тяжелые: влажность воздуха до 90%, сильные снегопады, температура зимой опускается до -48°С, (летом поднимается до +40°С), скорость ветра — 30-40 м/сек.

«Помимо того что нам требовалась мощная техника (экскаваторы оснащены ковшами емкостью 7,0 куб. м), главным условием их поставки стала готовность к работе в зимнее время», — говорит Юрий Заботкин, главный механик Кайерканского разреза «Норильского никеля». Оборудование поступило в «северном» исполнении.

Источник фото: exkavator.ruУсловия работы некоторой техники — влажность воздуха до 90%, температура воздуха — до минус 48°С

Для повышения надежности работы по рекомендации специалистов разреза компания Liebherr внесла и дополнительные изменения к стандартному исполнению кабины «-40». На экскаваторы были установлены фены для дополнительного обогрева и обдува стекол, все жгуты электродвигателя еще на заводе были закрыты наружной защитной оболочкой из материалов, выдерживающих температуру ниже -40°С. По согласованию с заказчиком был установлен ресивер компрессора увеличенного объема и применена специальная конструкция воздухосборника дизельного двигателя Cummins для увеличения срока службы воздушных фильтров. Цилиндры открывания ковша экскаватора защищают специальные металлические пластины, а машинное отделение и масляные радиаторы — специальные конструкции от попадания снега. Отсек с гидравлическими распределительными устройствами имеет особое герметическое уплотнение.

Инженеры Liebherr, получив информацию о будущих условиях эксплуатации экскаваторов, предусмотрели дополнительные аккумуляторные батареи и устройство для подключения резервных аккумуляторных батарей к основным, для запуска двигателя в холодное время года. Итог подготовки — оба экскаватора успешно используются на Кайерканском угольном разрезе на выемке вскрышных пород в течение всех семи лет, несмотря на тяжелые погодные условия. «Никаких претензий к работе», — отмечает Юрий Заботкин.

Это армейские снегоходы, вездеходы, жилые модули. Их будет использовать арктический спецназ. Но прежде — суровый тест-драйв по льду моря Лаптевых — сотни километров пути.

Это спецназ среди внедорожников — особые машины для арктических войск. Прежде чем принять их на вооружение в Министерстве обороны намерены испытать вездеходы на прочность. А чтобы не было сюрпризов в виде, скажем, неожиданно хорошей погоды решили действовать наверняка — отправили машины туда, куда их еще никто не гонял — к самому северному населенному пункту Якутии, в поселок Тикси.

Но и этого мало — от устья реки Лена они поедут еще севернее — на остров Котельный, большая часть экспедиции пройдет по льду вдали от населенных пунктов и ремонтных баз.

Ветер до 30 метров в секунду, температура — -70 градусов по Цельсию. Море Лаптевых — это одна из самых суровых точек на планете, наверное, лучшее, чтобы испытать технику на выносливость.

Здесь они уже три недели — готовились, делали пробные заезды, ждали, когда военно-транспортная авиации доставит последние машины для участия в испытаниях. Основной груз повезет тягач «Витязь». В военном исполнении он усилен броней, а еще у него есть кран-лебедка и третий прицеп, который делает его самым тяжелым вездеходом в мире.

«В каждом образце техники проведены доработки, которые мы проверяем в ходе этого марша. На этой машине испытывается третье неактивное звено, сейчас в данный момент она является топливозаправщиком с бочками, полная масса этого автопоезда будет порядка 80 тонн «, — сообщает начальник отдела военных гусеничных машин центра автомобильной техники Министерства обороны РФ Денис Винников.

А это более легкий и быстрый вездеход, для перевозки спецназа — ГАЗ 3344-20. Впереди кабина, сзади жилой отсек. По проходимости ему нет равных среди гусеничной техники.

«Наша машина создана, чтобы перевозить личный состав в условиях Крайнего Севера, Арктики. В первую очередь, микроклимата: будет ли комфортно экипажу, пассажирам в машине», — поясняет водитель-испытатель Андрей Плетников.

Внутри даже жарко, водитель приоткрывает люк и управляет вездеходом, как легковой машиной. В пробег пойдут и колесные внедорожники. На одном из них установлен экспериментальный прибор, чтобы в реальном времени сообщать толщину льда. Очень актуально, когда в колонне есть машины весом в десятки тонн.

Антенная система излучает электромагнитный импульс, он доходит до первого слоя воды, отражается и возвращается в приемную антенну, а на экране монитора, который установлен в самой машине, можно наблюдать толщину льда в реальном времени.

Гладкий, как стекло, лед моря Лаптевых. Отсюда от поселка Тикси колонна пойдет в почти тысячу километров до острова Котельный.

Никто и никогда этого раньше не делал. Полностью в автономном режиме пройти сотни километров по открытому морю, а потом тем же маршрутом вернуться обратно в Тикси. С учетом того, что самая тяжелая и медленная машина идет со скоростью 10 километров в час, а световой день в этих широтах сейчас четыре часа, снежные бураны могут длится стуками, на всю экспедицию отвели ровно 30 дней.

Через месяц якутские шаманы, которые провожали колонну в путешествие, будут ждать их на этом же месте, чтобы вместе отпраздновать возвращение.

Зона арктических пустынь

Арктика

Арктика – это огромное пространство Северного Ледовитого океана с морями и островами, на которых находятся арктические пустыни (рис. 1).

Рис. 1. Арктика (Источник)

Солнечные лучи только скользят по их поверхности, давая мало тепла, потому что солнце никогда не поднимается здесь высоко (рис. 2).

Рис. 2. Солнце Арктики (Источник)

В Арктике очень суровый климат: снег и лед лежат почти весь год, зима очень длинная и морозная (до -60°), дуют ураганные ветры, по несколько недель подряд бушует пурга. С середины октября солнца уже не видно – начинается долгая полярная ночь (длится до 6 месяцев). Иногда по время полярной ночи возникают полярные сияния, которые длятся от нескольких минут до нескольких суток и бывают настолько обширными, что их света достаточно даже для чтения (рис. 3).

Рис. 3. Полярное сияние (Источник)

В конце февраля появляется солнце и начинает прибывать день. А с середины мая до середины июня солнце совсем не скрывается – наступает полярный день. Но даже в это время температура поднимается лишь на несколько градусов выше нуля.

Растительный мир арктических пустынь

Острова настолько бедны растительностью, что их называют арктическими пустынями. На камнях встречаются мох, лишайники, полярный мак и некоторые другие растения (рис. 4–6).

Рис. 4. Мхи на камне (Источник)

Рис. 5. Лишайники на камне (Источник)

Рис. 6. Полярный мак (Источник)

Все растения здесь – карлики, их высота не более 10 см, только полярная ива достигает 1 м (рис. 7).

Рис. 7. Полярная ива (Источник)

Но все растения, защищаясь от холода и ветра, вынуждены прижиматься к земле.

Животный мир арктических пустынь

Море кормит всех обитателей ледяной зоны. В богатой кислородом и углекислым газом воде активно размножаются водоросли и рачки – первое звено пищевой цепи арктической зоны (рис. 8).

Рис. 8. Морские водоросли, рачки и другие обитатели океана (Источник)

Ими кормятся рыбы и птицы. Птицы собираются в большие стаи, селятся на скалах, и, несмотря тесноту и численность стаи, каждая птица безошибочно находит свое гнездо (рис. 9).

Рис. 9. Гнездование кайр (Источник)

Кайры – шумные птицы, которые гнездятся на отвесных скалах, куда не может добраться ни один зверь (рис. 10).

Рис. 10. Кайры (Источник)

Кайры высиживают только по одному яйцу конусообразной формы (такая форма предохраняет яйцо от падения с высоких скал). Когда птенец подрастает, кайра сбрасывает его в воду, где начинается его взрослая жизнь: кайры – отличные пловцы и ныряльщики (в воде развивают скорость до 20 км/ч, достигая глубины 140 м).

Чайки также приспособились к условиям Арктики: они отлично летают, хорошо плавают, но плохо ныряют (рис. 11).

Рис. 11. Чайки (Источник)

На некоторых островах можно увидеть огромное количество тупиков (рис. 12).

Рис. 12. Тупики (Источник)

Это красивые молчаливые птицы с необычным клювом. Для проживания они выбирают острова с толстым слоем торфа, в котором с помощью когтистых лап и клювов роют себе гнезда. Тупик – прекрасный добытчик: он может находиться под водой до 30 секунд, гоняясь за рыбой, и приносить в гнездо до 10 рыбок за один раз.

Еще одна цепь питания – это водоросли – рачки – киты (рис. 13).

Рис. 13. Кит (Источник)

Эти огромные животные прекрасно приспособились к жизни в ледяной зоне: водонепроницаемая шкура и толстый слой жира под ней защищают их от холода.

Тюлени – еще одни обитатели Арктики, живут и на суше, и в воде (рис. 14).

Рис. 14. Тюлени (Источник)

Они отличные пловцы. Им нужно до 16 кг пищи в день. В конце зимы у тюленей появляются на свет белоснежные детеныши – бельки. Белый цвет помогает малышам прятаться, маскируясь под снег, чтобы спастись от врагов, в первую очередь от белого медведя. А взрослые тюлени спасаются от своего главного врага в воде, ведь на суше они медлительны и неуклюжи.

Белого медведя называют царем Арктики, великим путешественником и охотником (рис. 15).

Рис. 15. Белый медведь (Источник)

Этот зверь великолепно приспособился к жизни в ледяной зоне: он быстр и ловок на суше и в воде, силен, у него отличный нюх, густая белая шерсть и широкие лапы с острыми когтями. Как и у всех обитателей Арктики, у него небольшие уши – чтобы не отмерзли. Самки-мамы на зиму залегают в снежные берлоги, где у них рождаются медвежата (чаще всего медвежат двое, они маленькие, размером с рукавичку). Мама-медведица кормит их и согревает. Весной медвежата выйдут из берлоги, но еще два года медведица будет учить своих детенышей ловить рыбу, охотиться на тюленей и многому другому (рис. 16).

Рис. 16. Белая медведица с детенышами (Источник)

Животный мир Арктики уникален. На острове Врангеля был создан заповедник – здесь наибольшие скопления моржей (рис. 17).

Рис. 17. Морж (Источник)

Бивни моржа – универсальное орудие в добыче пищи и оружие при обороне от врага, а также знак отличия (у кого самые большие и мощные бивни, тот и главный). На морде моржа есть густые усы – вибриссы – с помощью которых они отыскивают пищу на дне моря (рис. 18).

Рис. 18. Вибриссы на морде моржа (Источник)

Еще в этом заповеднике можно увидеть овцебыков (рис. 19).

Рис. 19. Овцебыки (Источник)

Заповедник на острове Врангеля

Когда-то они обитали на территории России, но потом исчезли, и ученые завезли их на остров Врангеля из Северной Америки (так сохраняют редкие и исчезающие виды животных).

А еще этот заповедник называют родильным домом белых медведей – медведицы приходят сюда со всех уголков Арктики, ученые насчитывают до 250 берлог за год.

Долгие годы Арктика манит к себе людей, которые, рискуя жизнью, в экстремальных условиях изучают ее просторы, составляют карты (рис. 20).

Рис. 20. Исследователи Арктики (Источник)

Исследования Арктики

На дрейфующих льдинах организовывают полярные станции, где живут и работают ученые-полярники. Они наблюдают за погодой, растительным и животным миром Арктики (рис. 21).

Рис. 21. Полярная станция (Источник)

На следующем уроке мы поговорим о зоне, которая находится южнее арктических пустынь, – тундре, ее суровом климате и уникальной природе.

Список литературы

Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет

  1. Geo-site.ru (Источник).
  2. Biofile.ru (Источник).
  3. Do.gendocs.ru (Источник).

Домашнее задание

  1. Составьте короткий тест (6 вопросов с тремя вариантами ответа) на тему «Зона Арктических пустынь».
  2. Подготовьте небольшое сообщение об одном из животных Арктики.
  3. Подумайте, как изменились бы внешний вид и повадки бурого медведя, если бы он жил в условиях зоны арктических пустынь.
  4. * Используя полученные на уроке знания, составьте небольшой (10 вопросов) кроссворд на тему «Арктика».

Не обожгитесь – Арктика! Нервозность климата под контролем «Полярной звезды»

Ледокол Polarstern готовится лечь в дрейф среди льдов. Фото © Московское бюро Объединения им. Гельмгольца

Агентство Bloomberg со ссылкой на американских ученых из Weather Underground и Weather Tiger LLC сообщает, что нынешняя аномально теплая зима в России, в странах Европы и США объясняется необычной ситуацией в Арктике. Все дело — в сформировавшейся необычайно устойчивой областью низкого давления в районе Северного полюса. Из-за нее ветры, которые обычно «отправляют» холодный воздух на юг, оказались буквально заперты в одном месте. Они циркулируют на самом севере планеты и не попадают в южные районы.

Такая ситуация привела к тому, что в США температура оказалась выше средней на 3 градуса. По данным местных метеорологов, если аномальная ситуация продлится до конца февраля, то нынешняя зима станет самой теплой в Соединенных Штатах за последний 141 год. Аналогичная ситуация складывается в Европе, восточной части Канады, а также большей части России. Ученые пока не выяснили, что стало причиной аномалии.

В том числе и на этот вопрос должна ответить начавшаяся пять месяцев назад, 20 сентября 2019 года, крупнейшая за всю историю изучения и освоения Арктики научная экспедиция на немецком ледоколе Polarstern («Полярная звезда»). Сейчас Polarstern, вмерзший в паковый лед, дрейфует в районе Северного полюса. Проект получил название MOSAiC (The Multi-Disciplinary drifting Observatory for the Study of Arctic Climate program – «Многопрофильная дрейфующая обсерватория по программе изучения арктического климата»).

Презентации этой уникальной исследовательской экспедиции была посвящена традиционная зимняя встреча, организованная московским бюро Объединения им. Гельмгольца (Германия). Президент Объединения им. Гельмгольца профессор Отмар Вистлер подчеркивает: «Мы уже получили огромный массив данных, касающихся проблемы изменения климата… Но науку не ледоколы делают, а ученые, светлые головы».

Горячая Арктика

Экспедиция на одном из самых современных исследовательских ледоколов «Полярная звезда» рассчитана на год. На борту медленно вползающего в льды Центральной Арктики судна трудится команда ученых, 100 человек из 17 стран. Каждые два месяца – пересменка.

В исследовательском консорциуме под руководством Института им. Альфреда Вегенера, германского центра полярных и морских исследований, совместно работают более 70 институтов. Бюджет MOSAiC – 140 млн евро. Зачем все это?

«То, что происходит в Арктике с изменением климата, не остается только там. Арктика представляет собой «большую кухню» и для погоды в Центральной Европе. Мы – возможно, последнее поколение, которое наблюдает Арктику, покрытую льдом круглогодично», – подчеркнул в интервью журналу Helmholtz Perspektiven руководитель экспедиции, специалист по физике атмосферы Маркус Рекс.

Уже имеющиеся экспериментальные данные действительно не слишком оптимистичны. «Мы существенно теряем лед в Арктике, – подчеркивает член-корреспондент РАН, доктор физико-математических наук, профессор, заведующий лабораторией Института океанологии им. П.П. Ширшова РАН Сергей Гулев. – За 40 лет количество льда сократилось на 30%».

«Все может прийти к тому, что ледяной покров в Арктике станет сезонным. Если бы растаяли льды Гренландии, уровень Мирового океана поднялся бы на семь метров», – подчеркивал директор Главной геофизической обсерватории им. А.И. Воейкова (Росгидромет) Владимир Катцов. И по словам Катцова, с середины ХХ века большая часть глобального потепления связана с антропогенным воздействием.

Научных проблем в Арктике хватает. В общем, хотелось бы лучше понять влияние происходящих в Арктическом регионе изменений на глобальный климат. «Если дело так пойдет дальше, то во второй половине столетия мы сможем из порта Гамбурга дойти под парусом до Северного полюса и открыть там бутылку шампанского», – невесело шутит Маркус Рекс.

Океан и Россия

«Наблюдаемый климат изменяется, – резюмирует Сергей Гулев. – Средняя глобальная температура за 100 лет выросла на один градус. Эти изменения выводят климатическую систему из равновесия: 2002 год – наводнение в Германии; 2003 и 2010 годы – волны тепла во Франции и России.

Но самое главное – это изменение происходит неравномерно. Так, в среднем по России температура выросла на 1,3 градуса за 100 лет…» Это явление получило уже и специальное название – «нервозность климата». Естественно, что нервничают и люди, и есть от чего.

По словам Гулева, на 86% нынешнее потепление – это потепление океана. На всех глубинах до 2000 м его теплосодержание растет. И это критически важно. В среднем по планете динамика роста уровня океана составляет 3 мм в год, регионально этот показатель может составлять до 6–7 мм в год. И динамика этого показателя усиливается. (Замеры производятся с 1880 года.)

В регионах, относящихся к Арктике, добывается 80% российского газа, более 90% никеля и кобальта, 60% меди, 96% платиноидов. На долю Арктики приходится более трети российской добычи рыбы и морепродуктов и около 20% производства рыбных консервов.

Ледокол Polarstern фактически стал ядром
исследовательского городка, созданного
вокруг него. Иллюстрация © Helmholtz
Perspektiven. 2020

«Отступление вечной мерзлоты – это очень важный показатель для оценки устойчивости территории России, – подчеркивает Сергей Гулев. – Вся инфраструктура в Арктике опиралась на устойчивость вечной мерзлоты. И это важно для планирования хозяйственной деятельности». Это не просто общие фразы, констатация очевидного. К северу от полярного круга расположено 20% (3 млн кв. км) территории России… В Российской Арктике живет около 2,5 млн человек, и это, как ни странно, преимущественно городское население.

И все эти процессы, актуальные и потенциальные, надо исследовать. Скажем, Германия и Франция в 2024 году специально для изучения вечной мерзлоты готовятся запустить спутник. Но одно ясно уже сейчас: вечная мерзлота деградирует. Вопрос только в том, какова динамика этого процесса. Как отметил Владимир Катцов, «сама наука адаптируется к изменениям климата: «Сейчас невозможно подобрать подходящую льдину для научной полярной станции. Приходится создавать искусственную дрейфующую платформу». И в 2019 году в России началось строительство своей «искусственной льдины» – дрейфующей ледостойкой самодвижущейся платформы «Северный полюс». Она рассчитана на 34 ученых и 14 членов экипажа. Очень похоже на Polarstern, только в уменьшенном масштабе.

Каковы стратегии поведения государства в арктическом макрорегионе? От научных экспедиций, подобных MOSAiC, политики, бизнес и общество ждут конкретных рекомендаций, обоснованных прогнозов. Как заметил на конференции Московского бюро Объединения им. Гельмгольца государственный секретарь Федерального министерства образования и научных исследований Германии Вольф-Дитер Лукас, «люди нуждаются не в панических выкриках, а в объяснениях».

Без суперкомпьютеров и математических моделей с этой задачей не справиться…

Погода с точностью до гектара

«Моделирование климата – это самое дорогое упражнение для современных компьютеров», – замечает Сергей Гулев. Судя по всему, Германия может себе такое позволить. По крайней мере на презентации MOSAiC специалист Центра им. Гельмгольца по исследованию окружающей среды Георг Тойч заявил: «Мы можем, наблюдая потоки энергии и массы, строить модели с привязкой к любому региону мира с разрешением 1–3 км. Мы можем на 80–100 лет предсказывать температуры, урожаи, запыленность. Модели могут имитировать сотни вариантов развития событий в зависимости от исходных данных».

По словам Георга Тойча, спутниковые данные позволяют получить разрешение до одного конкретного поля и даже до отдельной борозды на этом поле. Обработка этих данных производится сегодня, конечно, с использованием возможностей систем искусственного интеллекта. Логика такая: надо готовиться к изменениям климата как можно раньше: это проще и дешевле. Но, не зная причин, ни о какой адаптации к климатическим изменениям говорить не приходится.

Вообще на конференции Объединения им. Гельмгольца приводились результаты математического моделирования, которые впечатляют. Например, матмодели сегодня позволяют одновременно анализировать состояние 3–4 млрд деревьев! То же самое – относительно моделирования экологического статуса городов: как функционируют зеленые насаждения в городских условиях. Причем можно проследить историю отдельных деревьев за 100 лет…

Есть и еще одна проблема, особенно чувствительная для России с ее огромным шельфом.

«На арктическом шельфе существуют зоны активного выброса метана, – подчеркивает член-корреспондент РАН, руководитель геологического направления Института океанологии им. П.П. Ширшова РАН Леопольд Лобковский. – Происходит нагрев толщи многолетнемерзлых пород – отсюда и выбросы метана из газогидратов».

Так, за последние 10 лет температура воздуха над восточно-сибирским шельфом увеличилась на 5 градусов. «Потепление может быть связано и с разруше­нием берегов, с выбросом метана, – поясняет Леопольд Лобковский. – Некоторые об­щие оценки: вся почва – это примерно 1400 гига­тонн метана, одна гигатонна – это миллиард тонн. Подводная мерзлота восточно-сибирского шельфа оценивается в 1400 гигатонн газогидрата. Это на два порядка больше, чем метана в атмосфере. Два порядка! И если даже выделяется 0,01 – это уже сравнимо с тем, что сегодня находится в атмос­фере. Это очень большой потенциал».

Самое интригующее – вполне может быть, что деятельность человека здесь ни при чем. Просто 10 тыс. лет назад нынешний шельф был сушей со средней температурой грунта минус 17 градусов. Затем океан поднялся, температура повысилась до минус 1 градуса, и метан стал «газить». «Это одна из возможных причин потепления в Арктике», – отмечает Леопольд Лобковский.

Как бы там ни было, но однозначного ответа на вопрос – насколько во всех этих климатических изменениях повинен антропогенный фактор? – до сих пор не может дать ни одна математическая модель. Дело здесь, возможно, в масштабе.

Да, действительно, с 1500 года концентрация углекислого газа в атмосфере возросла очень сильно. На больших масштабах времени, по-видимому, основную роль играет изменение орбитальных параметров Земли – наклон оси, например. Уже в историческое время мамонты ходили на остров Врангеля, там было тепло! А на картинах Брейгеля, XVI век, жители Нидерландов катаются на коньках по замерзшим каналам.

Но на масштабах нескольких столетий трудно исключить влияние хозяйственной деятельности человека. «Без учета антропогенного воздействия современные модели климата не способны объяснить наблюдаемые экспериментальные данные», – констатирует Сергей Гулев…

Впрочем, на бытовом уровне пафос, конечно снижается. «Мы, кто живет в вечной мерзлоте, относимся к этому более спокойно, – заверила всех участников презентации президент Северо-Восточного федерального университета Евгения Михайлова. – Проблемы мы не отметаем, но и не драматизируем». Адаптация, о которой говорили ученые, в действии.

Техника, покоряющая Арктику

Арктика / Фото: Ростех

Последние несколько лет Россия наращивает присутствие в Арктике − регионе, перспективном сразу в нескольких направлениях. Во-первых, полярные территории богаты природными ресурсами, в первую очередь, нефтью и газом. Во-вторых, через Арктику пролегает Северный морской путь – кратчайшая морская магистраль из Европы в Азию, которая в связи с таянием полярных льдов становится доступной не только ледоколам, но и обычным судам. Третье стратегическое направление – оборона северных рубежей России. В связи с этим в полярном регионе строятся военные базы, разворачиваются системы ПРО и ПВО. Холдинги Ростеха разрабатывают оборудование, которое помогает российским военным и ученым осваивать суровые северные просторы.

Зенитный «Панцирь» на краю земли

Зенитный ракетно-пушечный комплекс «Панцирь» является одним из лучших в мире и сегодня, спустя 20 с лишним лет после его создания, продолжает применяться в войсках и совершенствоваться. Арктическая версия комплекса впервые была представлена на параде Победы в 2017 году, а первый «Панцирь-СА» должен поступить в войска уже в 2019 году.

ЗРПК разрабатывается тульским Конструкторским бюро приборостроения (входит в холдинг Ростеха «Высокоточные комплексы»). Комплекс предназначен для ближнего огневого прикрытия гражданских и военных объектов от воздушной, наземной и надводной угроз. Модульная система позволяет выбирать для «Панциря» различные базы – колесные или гусеничные, а также устанавливать его на военных морских судах.

И хотя базовая модель «Панциря» успешно выполняла задания даже в самых сложных условиях, для Арктики по результатам многочисленных испытаний было решено создать отдельную модификацию. Новый ЗРПК поставили на двухзвенный гусеничный вездеход ДТ-30 «Витязь», который справится с самыми непролазными грунтами. Кроме того, конструкторы отказались от пушки, так как ее работа при экстремально низких температурах осложняется, зато увеличили боекомплект с 12 до 18 ракет. «Панцирь-СА» может работать статично или прикрывать движущиеся по Арктике колонны техники, при этом поражая цели на расстоянии до 20 км и высоте до 15 км.

Беспилотники северных просторов

Применение беспилотных транспортных средств – перспективное направление развития в условиях Крайнего Севера и Арктики. Для работы в этих широтах компания ZALA AERO, являющаяся частью концерна «Калашников», разработала линейку дронов ZALA Arctic, в которую на данный момент входят модели ZALA 421-08М и ZALA 421-16Е.

Благодаря приспособленности комплексов к работе при значительных минусовых температурах, можно безопасно проводить многочисленные разведывательные операции и регулярный мониторинг ледовой обстановки. Возможности техники ZALA Arctic помогают планировать работы по добыче нефти и газа, где необходимы точные прогнозы погоды и ледовой обстановки. Крупнейшие нефтяные компании уже применяют беспилотники ZALA AERO в труднодоступных регионах.

Для операторов дронов компания оборудует жилые всесезонные модули на базе 20-футовых морских контейнеров, в которых можно автономно проживать и работать в арктических условиях. Устройство модуля позволяет обслуживать и ремонтировать беспилотники на месте. Комплексы ZALA Arctic способны решать задачи в любое время суток при продолжительности полета более 4 часов.

Холдинг «Вертолеты России» предлагает использовать в Арктике беспилотник вертолетного типа VRT300 Arctic Supervision. Благодаря своему немалому весу (70 кг), кроме задач мониторинга, дрон может выполнять транспортные функции – переносить небольшие грузы с корабля на полярную станцию и обратно.

Для ледовой разведки комплекс оснащен бортовым радиолокатором бокового обзора X-диапазона высокого разрешения, который позволяет оперативно оценить динамику ледовой обстановки. VRT300 Arctic Supervision оборудован дизельным двигателем и может использоваться в том числе на ледоколах и буровых платформах.

По сравнению с традиционной авиацией и наземными службами мониторинг с использованием беспилотных летательных средств в Арктике и на Крайнем Севере экономически более выгоден.

Экипировка «Нанук»: укомплектован по полной

Для выполнения работ при экстремально низких температурах требуются специальная экипировка и снаряжение. Концерн «Калашников» разработал для военнослужащих спецподразделений, действующих в условиях Крайнего Севера и Арктики, комплект «Нанук», который уже прошел проверку на местности.

Фото: kalashnikov.media

В составе набора есть все необходимое для экстремальных широт – снегоход, рейдовый костюм, арктическая палатка, спальный мешок, контейнеры для транспортировки и сохранения жизненно важных средств обеспечения: аптечки, продуктов, аппаратов связи и многое другое. Элементы набора могут быть востребованы и гражданскими лицами. Например, костюм «Нанук» может спасти человека, упавшего в прорубь. Костюм обладает высокой плавучестью и имеет встроенную эвакуационную петлю, за которую можно вытащить утопающего из воды.

Напомним, что комплект «Нанук» создавался при участии Министерства обороны Российской Федерации и ассоциации содействия освоению арктических территорий «Северный десант». Все элементы экипировки были опробованы специалистами «Калашникова» и военнослужащими Минобороны РФ в ходе арктической экспедиции в марте 2018 года на полуостровах Ямал и Таймыр. Температура во время испытаний достигала -47 °С, ветер – до 25 м/с и выше, влажность − до 100%.

«КАМАЗ Арктика»: вездеход и арктический дом

Не обошел своим участием программу освоения северных широт и грузовой гигант КАМАЗ. Компания в 2017 году представила уникальную разработку – арктический вездеход «КАМАЗ Арктика», созданный совместно с СКБ МАМИ и рядом вузов России. Машина кардинально отличается от всего, что ранее выходило с конвейеров завода.

Новый «КАМАЗ» сертифицируется как снегоболотоход и будет выпускаться в двух колесных вариациях: 6х6 и 8х8. Автомобиль работает на классическом камазовском двигателе V8, оснащен механической коробкой передач. Максимальная скорость уже выпущенной версии 6х6 – 50 км/ч, грузоподъемность − 13 тонн. На больших колесах установлены широкие шины низкого давления, каждая весом четверть тонны. Поворот «КАМАЗа» выполняется за счет шарнирно-сочлененной рамы. Клиренс автомобиля − 677 мм.

Конструкторы позаботились об экипаже и оснастили новый вездеход полноценным жилым модулем, который позволяет команде существовать в автономном режиме не менее трех суток. В модуле есть три спальных места, кухня, душ, туалет, системы обеспечения и даже телевизор. Для защиты от насекомых предусмотрены кондиционеры.

Газотурбинный агрегат ГТА-8: энергия для севера

Морской газотурбинный агрегат ГТА-8 разработки Объединенной двигателестроительной корпорации может применяться на нефтегазовых платформах в сложных природных условиях Крайнего Севера и Арктики. Разработка ОДК будет полезна и в составе теплоэлектростанций приморских промышленных и муниципальных объектов для выработки тепловой и электрической энергии.

Агрегат изготавливается из отечественных комплектующих на российском оборудовании. При этом в конструкции ГТА-8 использованы уникальные технологии, позволяющие ему работать в районах с высоким солесодержанием в воздухе, что полностью соответствует требованиям к оборудованию в составе морских платформ Арктического шельфа.
Нижний предел температуры окружающей среды для двигателя – минус 55 градусов. Отличительной особенностью ГТА-8 является способность работать на двух видах топлива – дизеле и природном газе. Газотурбинный агрегат может автоматически совершать переход с одного топлива на другое с сохранением рабочего режима. Тем самым достигается гибкость применения агрегата и повышенная безопасность, что особенно важно на удаленных морских объектах в полярных условиях.

АСУ «Андромеда-Д»: протестировано в Арктике

Модернизированная автоматизированная система управления «Андромеда-Д», разработанная НИИ систем связи и управления (входит в холдинг «Росэлектроника»), прекрасно зарекомендовала себя на учениях в зоне Арктики и успешно эксплуатируется в войсках связи ВДВ.

Система построена для ведения сетецентрических войн и предполагает управление из единого центра всеми видами и родами войск в режиме реального времени. В состав автоматизированной системы управления входят аппаратные связи, командно-штабные машины, мобильные командные пункты и другая техника. «Андромеда-Д» обеспечивает управление частями и подразделениями ВДВ, а также взаимодействие с другими войсковыми формированиями в боевых условиях.

Дом на льду по технологии «Швабе»

Холдинг «Швабе» Госкорпорации Ростех разработал и запатентовал технологию, которая позволяет возводить здания и сооружения на неустойчивых основаниях, в том числе на льду. Новинка существенно повышает эксплуатационную надежность таких строений и ориентирована на применение прежде всего в Арктическом регионе.

В основе технологии лежит механизм, позволяющий выравнивать и менять положение здания в зависимости от изменений поверхности грунта. В ходе строительства он крепится к сваям и помогает перемещать сооружение относительно основания по вертикали и горизонтали. Такой подход дает возможность избежать деформации конструкций и их дальнейшего разрушения при сдвигах ледяного или снежного покрова.

Технология может применяться в строительстве зданий практически на любом неустойчивом основании – не только на льду и снегу, но и на песчаном грунте. Авторами идеи являются специалисты Научно-исследовательского института «Полюс» (входит в холдинг «Швабе»).

Спецсвязь в экстремальных условиях

«Росэлектроника» разработала специальные комплексы связи для эксплуатации в экстремальных климатических условиях Арктики. Новые радиоцентры разработки холдинга могут использоваться в составе как стационарного, так и корабельного оборудования.

Многофункциональные радиоцентры обеспечивают надежный обмен информацией в различных радиосетях и радионаправлениях. Мощные радиопередающие устройства и радиоприемники с предельно достижимыми параметрами электромагнитной совместимости – это уникальная разработка Омского НИИ приборостроения, входящего в холдинг.

Корабельные узлы связи разработки «Росэлектроники» позволяют быстро развернуть систему зоновой радиосвязи в любых географических районах, организовать информационный обмен с федеральными системами связи по спутниковым и радиорелейным каналам, определить местоположение в системах ГЛОНАСС/GPS как на стоянках, так и на ходу.

МОСКВА, Ростех
21

Оригинал