Роботы и лазеры: совместные инновационные проекты России и Германии
Фото: Tobias Cornille / Unsplash

Россия становится активным стратегическим партнером Германии в области экспорта высокотехнологичных продуктов. Дальнейшие перспективы сотрудничества в этом направлении обсуждались сторонами на форуме «Сделано в России» Российского экспортного центра (РЭЦ), прошедшем в ноябре 2019 года в Москве.

К недрам звезд

В 2019 году сильнейший в мире рентгеновский лазер XFEL вышел на полную мощность в крупнейшем немецком исследовательском центре физики частиц DESY в Гамбурге. Длина лазерной установки — 3,4 км, она протянулась от гамбургской лаборатории DESY до окраин города Шенефельда: 15 гектаров научных станций и лабораторий. Это глобальный международный проект, общий бюджет которого составил 1,4 млрд евро. Участие в нем приняли 12 стран: Германия, Россия, Великобритания, Венгрия, Дания, Испания, Италия, Польша, Словакия, Франция, Швеция и Швейцария. Причем, доля финансового участия России — 26% — следующая после 57%, вложенных Германией.

Успешный запуск лазера на максимальной мощности — знаковое событие для ряда научных сфер: медицины, фармакологии и физики, а также для перспективных возможностей исследования новых и уже существующих материалов. Так, рентгеновские вспышки XFEL настолько мощные, что должны позволить ученым исследовать вещества в недрах звезд и планет. А ВМС США, к примеру, не первое десятилетие изучает перспективы лазеров для создания оружия противовоздушной и противоракетной обороны.

Частота импульсов XFEL — 27 тыс. вспышек в секунду — впервые в истории позволила ученым отследить ранее неизученные сверхбыстрые процессы: например, исследовать, как один атом взаимодействует с другими и что происходит на каждом этапе этого взаимодействия. Продолжительность импульсов XFEL не превышает 100 фемтосекунд и делает возможным исследование быстрых химических реакций, изучение которых недоступно другими методами. Длина волны XFEL позволяет проводить измерения на атомном масштабе длины. Никогда ранее подобные исследования не были доступны рентгеновской микроскопии — науке, которая давно стремилась достичь разрешения в 1 ангстрем (0,1 нанометра), которое позволяло бы получать долгожданные изображения атомов и молекулярных структур.

Еще одна уникальная характеристика XFEL — яркость, высочайшие в мире показатели которой позволяют восстанавливать 3D-образы отдельных молекул. Среди прочего это свойство XFEL незаменимо для фармакологии: теперь ученые смогут увидеть, как выглядят белки, вирусы и прочие недоступные ранее биологические объекты. В дальнейшем эти исследования сделают возможным существенный рывок в производстве лекарственных препаратов.

Надо отметить, что в создание XFEL Россия внесла не только ощутимый финансовый, но и не менее значимый интеллектуальный вклад. Среди научных сотрудников штата XFEL на втором месте после немецких — российские ученые. Эффективное сотрудничество России и Германии в области инновационных технологий, в частности, развития XFEL, стало возможным благодаря открытию в ФРГ официального представительства РЭЦ, руководителем которого стал Юрий Стеценко.

По его словам, изначально лазер мощности XFEL — это разработка сибирского отделения РАН, которая реализуется в виде большой установки для международного научного сотрудничества, прежде всего, между Россией и Германией. Юрий Стеценко добавил, что российские ученые Курчатовского института принимали значительное участие в разработке лазера. В свою очередь Михаил Рычев, специальный представитель Курчатовского института в Европейских международных организациях, отметил, что идея создания лазера пришла из России еще в начале 80-х годов, а существенную часть ускорителя лазера, так называемый инжектор, разрабатывали ученые Института ядерной физики Троицка. В будущем исследовательский центр, аналогичный гамбургскому DESY, может появиться в Подмосковье.

Роботы делают роботов

Festo — немецкая компания, занятая в управлении и автоматизации промышленности, ее заводы, филиалы и дистрибьютерские центры работают более чем в 60 странах. Подразделение Festo Didactic — один из мировых лидеров в области промышленного образования и один из спонсоров и идеологов конкурса мехатроники WorldSkills. Мехатроника — это создание новых механизмов, машин и систем с интеллектуальным управлением движениями, проще говоря — роботов. Так, среди последних релизов Festo — робот-паук BionicWheelBot, летающий робот BionicFlyingFox, прототипом которого стала летучая мышь. Более ранние релизы компании — морская чайка SmartBird, медузы, бабочки и даже кенгуру.

Впрочем, инновации Festo этим вовсе не исчерпываются: компания производит адаптивные захватные устройства и бионические манипуляторы для различных видов производства, реализовывая тем самым новейшие технологии в области автоматизации. Сама Festo — отличный пример реализации автоматизированных технологий: на промышленных площадях компании автоматизированные системы производят автоматизированные системы, то есть — роботы производят роботов. Интересно, что системам Festo не нужен свет или другие условия труда, необходимые для производства человеку.

При содействии РЭЦ Россия сотрудничает с Festo в части производства программного обеспечения для роботов, а также управляемых роботами машин. В научном центре компании Festo сегодня заняты российские ученые. Прошедший в ноябре форум «Сделано в России» обнаружил заинтересованность ФРГ в привлечении ноу-хау из России, в частности, импорте услуг российских компаний, занятых в высокотехнологичных отраслях. В рамках телемоста с Германией эту заинтересованность подчеркнули немецкие эксперты Михаэль Вахтель (Project Development International, Alroko GmbH & Co KG) и Бернд Загер (CEO в kumkeo GmbH).

Среди прочих проектов российско-германского взаимодействия в области высоких технологий можно назвать создание суперкомпьютера, способного с высочайшей точностью проводить операции с вещественными числами, анализировать огромные объемы данных и моделировать сложные процессы. Свое применение суперкомпьютеры находят в сфере исследования климата или квантовой физики.