Федеральная подпрограмма "Изучение и исследование Антарктики"

3.2.2. Научно-прикладные исследования и разработки

3.2.2.1 Гидрометобеспечение
3.2.2.2 Гидрография и топография
3.2.2.3 Технологии
3.2.2.4 Литосфера
3.2.2.5 Медицинские исследования

Российские работы в Антарктике традиционно не ограничиваются фундаментальными исследованиями, имеющими чисто научное значение. Деятельность РАЭ в южной полярной области имеет также вполне определенное научно-прикладное значение, важное как для обеспечения различных народно-хозяйственных задач, так и для исполнения обязательств России по Договору об Антарктике. К числу таких практически значимых направлений следует отнести следующие:

• оперативное и прогностическое обеспечение мореплавания и полетов авиации в южной полярной области планеты,
• создание и испытание перспективных инженерных технологий в условиях современного оледенения.

Основные проекты научно-прикладных работ России в Антарктике тесно увязаны с поддержкой и обеспечением выполняемых и перспективных исследований по различным разделам науки и техники. В то же время большинство этих проектов направлено на создание практических основ для рационального и эффективного использования природных ресурсов южной полярной области в будущем.

Включает ежегодные экспедиционные геолого-геофизические, гидрографические, геодезические работы, а также медицинские исследования. Эти работы необходимы для создания информационного потенциала для оценки минерально-сырьевых ресурсов, а также картографического материала по наиболее важным и перспективным районам Антарктики, оценки медико-биологических аспектов поведения человека в экстремальных условиях.

Необходимое финансирование по направлению научно-прикладных исследований и разработок составляет:

• 1998—2002 гг. 22,4 млн р. по статье “Прочие текущие расходы”, в том числе в 1998 г. — 4,5 млн р.
• 2003—2007 гг. 26,5 млн р. по статье “Прочие текущие расходы”.
• После 2007 г.  33,0 млн р. по статье “Прочие текущие расходы”.
• Всего:  81,9 млн р.

Указанные расходы будут направлены на оплату труда, обеспечение полевых работ специальными приборами и расходными материалами, оплату связи и авиационных средств для выполнения работ.

Финансирование на 1998 год, например, включает зарплату и начисления — 0,8 млн.руб., что обеспечивает работу примерно пятидесяти специалистов, материалы и приборы для проведения научных исследований — 1,6 млн.руб., прочее — 1,0 млн.руб., что включает оплату информационных, транспортных и других услуг.

3.2.2.1 Гидрометобеспечение

Система гидрометеорологического обеспечения в Антарктике создавалась в течение четырех последних десятилетий как неотъемлемая часть национальной службы погоды. Она основывается на данных наблюдательской сети, включающей:

• материковые станции;
• экспедиционные суда;
• дрейфующие буи;
• космические научные спутники и станции приема спутниковой информации;
• данные Гидрометцентра России и зарубежных радиометеоцентров по состоянию и прогнозу атмосферы южного полушария.

Сбор, обработка, хранение и передача гидрометеорологической информации осуществляется как в Гидрометцентре России, так и специальными научно-оперативными группами в ААНИИ, на борту НЭС “Академик Федоров” и на антарктических станциях Молодежная (с 1998 г. — на станции Мирный) и Беллинсгаузен. Оперативная и прогностическая информация циркулярно и по специальным запросам направляется потребителям, в число которых входит более 20 российских организаций.

Гидрометеорологическая информация, производимая и распространяемая российскими антарктическими станциями включает :

• карты погоды южного полушария (Р0 и Н-500),
• ледовые карты для антарктических морей в 240 градусном секторе (120° з.д. —120°в.д.),
• долгосрочные прогнозы погоды ледовых условий в Южном океане с заблаговременностью от 1 до 3 месяцев ,
• трехсуточные прогнозы погоды ,
• суточные прогнозы погоды ,
• авиационные прогнозы погоды ,
• специализированное обслуживание по запросам потребителей.

Цели и задачи

Основной целью данного направления работ РАЭ является обеспечение безопасности и эффективности мореплавания в Южном океане и полетов в Антарктике при осуществлении запланированной хозяйственной деятельности и научных исследований.

Программа последовательного совершенствования системы сбора, обработки и передачи гидрометеорологической информации позволит повысить оправдываемость прогнозов и обеспечит потребителей в более достаточной степени сведениями о погоде и ледовых условиях в южной полярной области.

Средства и методы реализации

В целях развития и улучшения функционирования системы гидрометеорологического обеспечения работ в южной полярной области необходимо выполнить научно-прикладные работы по следующим проектам.

1. Совершенствование методов долгосрочных прогнозов ледовых условий в Южном океане, а также долгосрочных и краткосрочных метеорологических прогнозов по отдельным районам Антарктики.
2. Модернизация технической базы получения, обработки и передачи гидрометеорологической информации.
3. Разработка специализированных форм режимно-прогностического гидрометеорологического и ледового обслуживания в соответствии с требованиями заинтересованных пользователей.

Ожидаемые результаты

1. Создание первых методов долгосрочных прогнозов ледовых условий для отдельных антарктических морей, наиболее важных для практического мореплавания.
2. Подготовка, публикация и распространение режимно-справочных пособий по планам национальной гидрометслужбы и ВМО.
3. Повышение информативности и достоверности текущей и прогностической ледовой и метеорологической информации.

Для поддержки и модернизации существующего гидрометеорологического оперативного и прогностического обеспечения мореплавания и полетов авиации в южной полярной области планеты, как неотъемлемой части национальной и всемирной службы погоды, планируются следующие работы.

1998 - 2002 гг.
Разработка и переоснащение системы оперативного и прогностического гидрометобеспечения на базе новой системы передачи данных с использованием спутниково-модемных каналов. Разработка системы авиационного метобеспечения для новой системы трансантарктических авиационных связей на базе создаваемого международного аэродрома в районе станции Прогресс.

2003 - 2007 гг.
Внедрение системы антарктического авиационного метобеспечения, совместимой с техническими системами стран южного полушария.

2008 - 2012 гг.
Продолжение работ по совершенствованию системы авиационного метобеспечения.

3.2.2.2 Гидрография и топография

Гидрографическое и навигационное обеспечение безопасности мореплавания в районах российских прибрежных антарктических станций и в Южном океане имеет жизненно важное значение для экспедиции, особенно при условии снабжения станций одним судном.

Создание и обновление массива топографических карт различных масштабов и построение астрогеодезической сети контроля параметров орбит искусственных спутников и воздушных объектов в Антарктике необходимо для решения современных задач.

Цели и задачи

• Усовершенствовать и дополнить существующий массив топографических, гидрографических и тематических карт новыми сведениями.
• Усовершенствовать фундаментальную астрогеодезическую и опорную топографо-геодезическую сеть как исходную основу контроля околоземных космических объектов и воздушной навигации в Антарктике.
• Разработать картографическую основу маршрута движения санно-гусеничного поезда от станции Прогресс до станции Восток.

Средства и методы реализации

1. Космические съемки с использованием различных методов дистанционного зондирования.
2. Создание взаимосвязанных астрогеодезических и гравиметрических пунктов на побережье и на коренных выходах внутри материка.
3. Доплеровские наблюдения в рамках программы геодезического комплекса "Гео-ИК" на двух антарктических станциях.
4. Разработка и испытания авианавигационной системы для автономного автоматического определения местоположения воздушных объектов.
5. Радиотехнические наблюдения ИСЗ.
6. Гравиметрия.
7. Попутные, шлюпочные и шельфовые гидрографические работы.

Ожидаемые результаты

1. Издание топографических, гидрографических и тематических карт различных масштабов и назначений.
2. Материалы астрогеодезической и гравиметрической взаимоувязанных сетей.
3. База данных для создания геоинформационных систем по южной полярной области.
4. Система автономного определения положения пилотируемого воздушного объекта, включающая его автоматическую индикацию на картографическом планшете.
5. Создание комплекса карт масштаба 1:500000, 1:1000000.
6. Обновление планов и карт.
7. Шельфовая съемка.

Для решения этих задач планируются следующие мероприятия.

1998 - 2002 гг.
Построение основы банка данных для фундаментальной астрогеодезической сети; построение и обновление геодезических и гидрографических карт для районов работ РАЭ; радиотехнические наблюдения ИСЗ; гидрографическая съемка.

2003 - 2007 гг.
Формирование банка данных для фундаментальной астрогеодезической сети; определение уточненных параметров вращения Земли; гравиметрические наблюдения; радиотехнические наблюдения ИСЗ; гидрографическая съемка.

2008 - 2012 гг.
Радиотехнические наблюдения ИСХ, гравиметрические наблюдения, издание карт, в том числе рельефа дна.

3.2.2.3 Технологии

Антарктида является единственным материком, находящимся в стадии полного оледенения. Существующие здесь ледниковые формы и климат требуют принципиально отличных от традиционных подходов к обеспечению любой деятельности. Разработка новых инженерных технологий, позволяющих эффективно работать в южной полярной области, является одним из существенных направлений активности стран-участниц Договора об Антарктике. Испытание и опытное применение перспективных технологий ориентировано как на их широкое практическое использование в крупно-масштабных научных проектах сегодняшнего дня, так и на многоцелевое внедрение в будущем.

К числу реально значимых методов, направленных на совершенствование практической деятельности российских организаций в Антарктиде, относятся:

• инженерно-гляциологические разработки по строительству сооружений из снега и льда;
• создание установок для использования возобновляемых источников энергии.

Цели и задачи

Разработка и научно-методическое сопровождение внедрения экономичных и экологически чистых способов и технологий строительства аэродромов, причалов и дорог из снега и льда в районах действующих российских станций позволит сформировать единую транспортную инфраструктуру. Накопленный в процессе опытной эксплуатации снежно-ледяных сооружений практический опыт обеспечит надежное функционирование национальных транспортных средств в южной полярной области.

Разработка опытных установок для использования возобновляемых источников энергии приобретает особое значение для условий Антарктиды, где, с одной стороны, весьма дорого обходится использование традиционных схем энергоснабжения станций, и, с другой стороны, вводятся в действие чрезвычайные меры по охране окружающей среды.

Средства и методы реализации

Основными путями решения стоящих перед разработчиками инженерно-гляциологических методов задач будут являться работы по лабораторному моделированию взаимодействия снежно-ледяных сооружений с оледенением и морской средой, а также натурные эксперименты и испытания элементов технологий на станциях Мирный и Восток.

В области внедрения альтернативных источников энергии предусмотрены:

• технико-конструкторские проработки и опытно-методические испытания фотоэнергетических преобразователей солнечной энергии в рамках программы по созданию экологически чистого энергокомплекса для антарктической станции;
• разработка установок тепло- и водоснабжения антарктических станций на основе солнечных тепловых коллекторов;
• разработка новых конструкций ветроагрегатов, используемых на прибрежных станциях.

Ожидаемые результаты

1. Создание технологии строительства высокопрочного снежно-ледового покрытия для приема тяжелых самолетов на колесных шасси в центральных районах Антарктиды.
2. Оценка эффективности технических средств и оборудования для строительства ледовых причальных сооружений с учетом климатических особенностей районов, способов разгрузки, типов судов и характера грузов.
3. Построение схемы прогноза теплофизического состояния снежно-ледовых сооружений в период строительства и эксплуатации.
4. Разработка методов контроля напряженно-деформационного состояния сооружений из снега и льда в процессе их долговременной эксплуатации.
5. Оценка эффективности использования фотоэнергетических преобразователей солнечной энергии в условиях антарктических станций.
6. Технические решения по конструкциям и агрегатам системы энергоснабжения к проекту экологически чистой антарктической станции.

Изыскание, испытание и внедрение высокоэффективных новейших технологий, позволяющих проводить инженерно-гляциологические разработки по строительству сооружений из снега и льда, и создание установок для использования возобновляемых источников энергии распределено по следующим этапам.

1998 - 2002 гг.
Разработка и испытание энергокомплекса на базе возобновляемых энергоисточников (гелио- и ветроэнергоресурсы) для автономных экспедиционных объектов. Работы по внедрению имеющихся в России технологий по энергоисточникам с высокими КПД для условий работы на антарктических станциях. Переоснащение объектов антарктических станций более эффективными средствами обогрева помещений на базе нагреваемых панелей стен и пола. Оснащение удаленных экспедиционных объектов (аэродромов, сезонных и временных баз, транспортных походов) мобильными энергокомплексами на базе возобновляемых энергоисточников. Разработка аналогичных энергокомплексов большей мощности, способных производить до 40 % энергии для нужд антарктических станций. Создание технологий строительства высокопрочного снежно-ледового покрытия взлетно-посадочных полос для приема тяжелых самолетов.

2003 - 2007 гг.
Оснащение антарктических станций энергокомплексами на базе возобновляемых энергоисточников. Переоснащение транспортной базы экспедиции новым поколением транспортеров для производства внутриконтинентальных походов с силовыми установками, безопасными для окружающей среды. Создание основ экологически безопасных и высокоэффективных технологий строительства ледовых причалов.

2008 - 2012 гг.
Продолжение работ по оснащению антарктических станций мощными энергокомплексами на базе возобновляемых энергоисточников. Внедрение нового поколения транспортеров для производства внутриконтинентальных походов с силовыми установками, безопасными для окружающей среды. Создание технологий для экологически безопасного строительства технических сооружений из снега и льда применительно к различным природно-климатическим условиям Антарктики.

3.2.2.4 Литосфера

Экспедиционные комплексные геолого-геофизические работы в наиболее перспективных на минеральные ресурсы регионах Антарктики, создание информационного потенциала для оценки ее минерально-сырьевых ресурсов (базы геолого-геофизических данных, комплекты специализированных карт по главным структурно-минерагеническим провинциям, осадочным бассейнам, узловым и др.) и продолжение фундаментальных исследований.

Цели и задачи

Создание баз геологических и геофизических данных и специальных карт для наиболее перспективных районов Восточной Антарктиды на наличие минеральных ресурсов. Составление прогноза по оценке минерально-сырьевых ресурсов Восточной Антарктиды и ее подводной окраины.

Методы реализации и ожидаемые результаты

1998 - 2002 гг.
Продолжение экспедиционных геологических, аэрогеофизических и сейсмологических исследований в горном обрамлении ледников Ламберта и Эймери (международный геотраверс АНТАЛИТ), морского сейсмопрофилирования МОГТ в комплексе с набортными гравимагнитными наблюдениями в бассейне морей Лазарева (международная программа АНТОСТРАТ), Рисер-Ларсена (международный геотраверс ГЕОМОД). Характеристика структурно-вещественных комплексов Антарктического щита, составление авторских макетов комплекта карт и геолого-геофизических разрезов, отражающих строение, историю развития и минерагению земной коры Восточной Антарктиды и ее континентальной окраины. Подготовка к изданию атласа карт и геолого-геофизических разрезов по Восточной Антарктиде, разработка геодинамических моделей эволюции литосферы Антарктического щита.

2003 - 2007 гг.
Продолжение экспедиционных геологических, аэрогеофизических и сейсмологических исследований в горном обрамлении ледников Ламберта и Эймери (международный геотраверс АНТАЛИТ), проведение морского сейсмопрофилирования МОГТ в комплексе с набортными гравимагнитными наблюдениями в бассейне моря Лазарева (международная программа АНТОСТРАТ). проведение морского сейсмопрофилирования МОГТ в комплексе с набортными гравимагнитными наблюдениями в бассейне моря Уэдделла (международная программа АНТОСТРАТ). Подготовка и издание атласа карт и геолого-геофизических разрезов по Восточной Антарктиде, разработка геодинамических моделей эволюции литосферы Антарктического щита. Подготовка обобщающей монографии по геологии Антарктики и перспективам полезных ископаемых в ее недрах в контексте геологической истории Гондваны.

После 2007 гг.
Продолжение экспедиционных геологических, аэрогеофизических и сейсмологических исследований в горных районах Восточной Антарктиды, проведение морского сейсмопрофилирования МОГТ в комплексе с судовыми гравимагнитными наблюдениями в бассейнах антарктических морей, примыкающих к Восточной Антарктиде.
 

3.2.2.5 Медицинские исследования

Определение медико-биологических аспектов поведения человека в экстремальных условиях. Разработка-экспресс методов определения состояния здоровья участников континентальных и морских антарктических экспедиций в суровых природно-климатических условиях. Изучение влияния неблагоприятных факторов антарктической зимовки на жизнедеятельность человека.

Цели и задачи

• Раннее выявление отклонений в состоянии здоровья полярников с целью предупреждения развития заболевания.
• Получение данных о факторах, определяющих механизмы и закономерности процессов функционирования трудовых коллективов в условиях изолированной антарктической зимовки.

Средства и методы реализации

Определение параметров личностного, психо-эмоционального, интеллектуального, психо-физиологического стасуса участников зимовок, выявление физиологических, психологических показателей, определяющих максимальную работоспособность и устойчивость к воздействию неблагоприятных факторов среды замкнутых коллективов.

Ожидаемые результаты

Психологические основы формирования оптимального состава изолированных микроколлективов из лиц с различными культурными традициями и социальными условиями для антарктических зимовок и длительных космических экспедиций.

Для решения этих задач планируются следующие мероприятия.

1998 - 2002 гг.
Создание методик по определению в доэкспедиционный период и прогнозирования изменений во время зимовки физического и психологического здоровья полярников.

2003 - 2007гг.
Внедрение методов оценки медико-биологических параметров при подборе сотрудников зимовочного состава РАЭ.

2008 - 2012гг.
Разработка рекомендаций по предупреждению негативных тенденций изменения физического и психологического здоровья полярников под действием экстремальных условий антарктической зимовки.