Докопаться до сути: как советские ученые пытались добраться до мантии Земли

2774
(обновлено 17:50 24.05.2020)
Ровно пятьдесят лет назад на Кольском полуострове начали бурить сверглубокую скважину. Этот амбициозный научный проект попал в Книгу рекордов Гиннесса как "самое глубокое вторжение человека в земную кору" — 12 262 метра.

Советские ученые хотели добраться до границы коры и мантии. О том, что у них получилось, — в материале Владислава Стрекопытова для РИА Новости.

Во имя науки

В начале 1960-х годов в СССР создавали систему сверхглубоких скважин. Кольская была третьей по счету, поэтому ей присвоили код СГ-3. Всего до 2000-х заложили четырнадцать таких скважин и только одну из них, Кольскую, бурили не ради разведки или добычи полезных ископаемых, а в чисто научных целях.

О том, как это было, РИА Новости рассказал бывший министр геологии СССР, доктор технических наук, профессор Евгений Козловский, лично курировавший проект:

"Кольская сверхглубокая скважина появилась в результате серьезных научных споров. Решению предшествовало большое совещание ученых и представителей геологической отрасли. Разговор шел о целом ряде сверхглубоких скважин в тех геологических структурах на территории Советского Союза, глубинное строение которых надо было уточнить. Мы обосновали необходимость такой работы".

На Кольском полуострове на поверхность выходят очень древние породы возрастом около трех миллиардов лет. Что находится под ними, было особенно интересно узнать. Геологи предполагали: на глубине 10-15 километров скважина вскроет мантию Земли. Такие прогнозы давала геофизика.

Проект космической сложности

Первые четыре года, до глубины 7263 метра, проходку вели серийной установкой "Уралмаш-4Э", применяемой при добыче нефти и газа. Дальше требовалось специальное оборудование. Аналогов в мире не было, потому что до таких глубин никто еще не бурил, к тому же от руководства страны поступило указание по возможности обходиться без зарубежной помощи. Проект старались не афишировать.

"Пройти до 10-15 километров — непростая задача. Но надо отдать должное и ученым из Академии наук и нашим головными геологическими институтами — действовали очень разумно. Первым делом сформулировали перечень вопросов, на которые следовало найти ответы. Это позволило прийти к конструктивному пониманию самой скважины", — объясняет Евгений Козловский, в то время возглавлявший Межведомственный научный совет "Изучение глубинных недр Земли и сверхглубокое бурение" Госкомитета по науке и технике СССР.

В итоге уже через год разработали буровую установку "Уралмаш-15000" — рассчитанную на глубину 15 тысяч метров. Технически это была абсолютная инновация — вращалась не вся многокилометровая колонна труб, а только буровая головка, приводимая в движение турбиной. Этот метод назвали турбинным бурением. Все процессы, кроме спуско-подъемных операций, автоматизировали.

© Sputnik / Семин
Башня над местом бурения сверхглубокой скважины (свыше 10 км) в 15 км от города Заполярного.

Изготовили специальные высокопрочные легкие буровые трубы из алюминиевого сплава. На большой глубине обычная сталь не годится из-за риска обрыва колонны под собственным весом — ее масса превышала 200 тонн.

Летом 1984 года в Москве состоялся Международный геологический конгресс, президентом которого был Евгений Козловский. С трибуны форума он объявил на весь мир об успехах Кольской сверхглубокой скважины: прошли 12 066 метров. Это произвело фурор. СССР обогнал всех. Работы рассекретили, делегатов конгресса возили на Кольский полуостров, а глубинные исследования недр выделили в отдельное направление геологии.

Роковая отметка

В сентябре 1984 года бурение, остановленное на время конгресса, продолжили, но при первом же спуске случилась авария — пятикилометровая колонна труб оборвалась и осталась в скважине. После семи месяцев безуспешных попыток ее оттуда извлечь бурить пришлось заново с глубины семь тысяч. Вновь достигнуть двенадцати километров удалось лишь к 1990 году, тогда же установили рекорд — 12 262 метра. Затем — новая авария, а в 1992-м прекратили финансирование и проект свернули.

Глубина семь тысяч метров стала для проекта СГ-3 роковой. Четыре раза начинали с этого места по новой. А все потому, что при проектировании скважины ученые совсем по-другому представляли себе строение земной коры.

Земля внутри оказалась не такой

Геологи и геофизики думали, что на пяти-семи километрах граниты, выходящие на Кольском полуострове на поверхность, сменятся более плотными базальтами. Оказалось не так. Вместо крепких и массивных пород пошли трещиноватые и неустойчивые, которые периодически осыпались, зажимая буровые трубы.

Базальтов не увидели ни на семи километрах, ни на двенадцати, их вообще не было в керне Кольской скважины. Стало ясно, что границы, выделяемые по сейсмическим данным, разделяют не слои разного состава, а породы с различными физическими свойствами.

© Sputnik / Алексей Варфоломеев
Сверхглубокая скважина на Кольской полуострове. Здесь при бурении используют метод "опережающего ствола".

Вместо базальтов на глубине были те же граниты и гнейсы, но с большим количеством трещин и низкой плотностью, что было полной неожиданностью для многокилометровой глубины, где огромное давление, казалось бы, исключало возникновение открытых полостей. Более того, в этих трещинах и порах ученые нашли воду. И это не единственный сюрприз.

Жар Земли

Как выяснилось, на глубине гораздо жарче, чем считалось. Вблизи поверхности скорость роста температуры, или, как говорят ученые, геотермический коэффициент составлял 11 градусов на километр, на глубине два километра — 14, а еще глубже — до 24 градусов на километр, хотя модели предсказывали в полтора раза меньшее значение. На семи километрах температура в забое была 120 градусов Цельсия, а на двенадцати — уже 230!

"В таких условиях приборы не могли корректно работать, — говорит Козловский. — Поэтому понадобились специальные холодильные установки, которые опускали внутри труб для охлаждения околоскважинного пространства".

Главная, но не единственная

В 1989 году стартовала первая международная программа изучения строения Земли при помощи геотраверсов, или трансект — региональных геофизических профилей, протянутых между глубокими и сверхглубокими скважинами. В СССР трансекты соединили более 30 скважин, расположенных на расстоянии трех-пяти тысяч километров друг от друга. Одна из них — Кольская сверхглубокая.

"Проходка Кольской, как и любой другой скважины, дает лишь частное представление о геологическом строении. Главный результат заключался в том, что мы связали сверхглубокие скважины сетью профилей, и это позволило на огромной территории в автоматическом режиме фиксировать сейсмические волны как от природных, так и от искусственных землетрясений, а затем по ним уточнять геологическую структуру региона, пересекаемого геотраверсом, и строить фактический разрез", — объясняет Козловский.

Это был принципиально новый подход к изучению глубинного строения целых регионов, основанный на совместном использовании данных глубокого бурения, сейсмического зондирования и других геофизических и геохимических методов. За несколько лет ученые оценили перспективы недр в масштабах всей страны и выделили потенциальные рудные и нефтегазоносные области. Это важнейший практический результат бурения на Кольском полуострове.

Вторая жизнь?

Предполагалось, что после завершения проекта Кольская сверхглубокая скважина станет уникальной природной лабораторией для исследования глубинных процессов, протекающих в земной коре. Однако распад СССР перечеркнул эти планы.

В 1995 году все научные работы из-за отсутствия средств прекратили, скважину законсервировали. Постепенно производственный комплекс пришел в аварийное состояние. В 2008-м все ценное оборудование демонтировали.

И вот, в канун юбилея проекта, 20 мая этого года замгубернатора Мурманской области Ольга Кузнецова сообщила, что власти региона обсуждают возможность превращения Кольской сверхглубокой скважины в туристический объект. К сожалению, в данном случае можно говорить только о месте, где все происходило, потому что от самой скважины ничего не осталось. Даже ржавые трубы и буровые коронки давно сдали на металлолом.

2774

В Сочи взорвалась автомойка рядом с ТЦ "Моремолл"

300
(обновлено 18:02 26.09.2020)
Пожар был локализован в течение пяти минут прибывшими спасателями, однако один человек пострадал, получив ожоги.

СУХУМ, 26 сен - Sputnik. Пожар произошел в павильоне по продаже шаурмы на автомойке, расположенной на улице Донской в Сочи, пишут со ссылкой на источник в оперативных службах региона "Кубанские новости".

По предварительным данным, площадь возгорания составила 15 квадратных метров. Пожарные локализовали огонь за пять минут.

В результате происшествия пострадал 51-летний мужчина. Отмечается, что у него диагностированы термические ожоги кожи верхних и нижних конечностей 1-2 степени.

300
Зарядная станция для мобильных гаджетов появилась в Московском метрополитене

Быстрая зарядка смартфона: как не взорваться

73
(обновлено 15:52 26.09.2020)
Современные смартфоны оснащены литийионными аккумуляторами большой емкости с функцией Quick Charge — она обеспечивает мощную зарядку за считанные минуты.

СУХУМ, 26 сен - Sputnik. Зарядка смартфона за считанные минуты сокращает срок жизни батареи. Как правильно пользоваться этой новой технологией, чтобы устройство прослужило подольше, читайте в материале РИА Новости.

Немного теории

Долгое время производители мобильных телефонов выпускали зарядные устройства (ЗУ) и разъемы к ним, руководствуясь собственными потребностями. Единого стандарта не было, совместимости тоже.

К концу нулевых разработали стандарт USB Battery Charging, который стал первой попыткой создать универсальную зарядку для гаджетов с повышенным потреблением энергии. За основу взяли разъем microUSB, его до сих пор можно встретить во множестве устройств. Сейчас все чаще применяют USB Type-C.

Следующий шаг — стандарт USB Power Delivery (PD). Уже в первой ревизии, появившейся в 2012 году, разработчики добились пропускной способности в сто ватт. Впрочем, коммерческие варианты устройств давали на порядок меньше мощности, работали с напряжением пять вольт и силой тока в два ампера.

Одновременно над стандартом быстрой зарядки трудились производители "железа" гаджетов. Пионером выступил калифорнийский Qualcomm с технологией Quick Charge, интегрированной в фирменные чипсеты. Последняя версия 5, представленная в июле, сулит фантастические результаты — зарядка батареи на 4500 миллиампер-час всего за 15 минут. Коммерческие образцы так пока не умеют.

Производители смартфонов также создали множество стандартов быстрой зарядки, которые далеко не все совместимы между собой. И этом проблема — забытый дома комплектный блок питания фактически лишит вас этой полезной функции, но есть и исключения.

Например, технология быстрой зарядки от Apple основана на протоколе PD, а последние версии Quick Charge полную совместимы с "яблочной" продукцией.

Сегодня некоторые смартфоны способны восполнять емкость батарейки буквально на глазах. В этом особенно преуспела китайская корпорация BBK, создав блок питания SuperVOOC 2.0 с мощностью 65 ватт. Совместимый смартфон полностью заражается за 35 минут. Но это проприетарная технология — такую скорость можно получить только с комплектным ЗУ и специальным проводом.

А что на практике?

Быстрая зарядка задумывалась как максимально безопасная для аккумулятора и смартфона, а значит, и пользователя. Но на практике все оказалось не так просто.

Как бы ни называлась технология, принцип работы сводится к увеличению силы тока и напряжения, которые и дают те самые ватты, вызывающие гордость у изготовителей гаджетов. Но если превысить безопасный порог, аккумулятор может взорваться. Поэтому у любой зарядки есть "мозги" — микросхема-контроллер, определяющая, сколько тока-напряжения и в какой момент должна получить батарея. Контроллер интегрирован в материнскую плату смартфона.

"Мощность без контроля неизбежно приведет к перегреву, поэтому современные зарядные не только мощные, но и "умные": взаимодействуют со смартфоном по специальному протоколу, постоянно отслеживая состояние, нагрев и степень заряда аккумулятора, и на основании этих показателей регулируют выходную мощность, изменяя вольтаж и силу тока, — говорит генеральный менеджер федеральной сети магазинов электроники и бытовой техники "Позитроника" Алексей Грибовский. — Наибольшую мощность блок питания выдает при почти полностью разряженном аккумуляторе, поэтому разработчики стандартов быстрой зарядки в основном оценивают эффективность по времени заряда первых 50 процентов батареи".

Но пользователю часто удается обойти все защитные барьеры и самого умного смартфона. Человеческий фактор в случае проблем с быстрой зарядкой — основной.

"Одна из главных причин ускоренной деградации батареи — когда владелец девайса при использовании быстрой зарядки оставляет телефон в чехле или вовсе убирает на ночь под подушку, что вызывает перегрев и приближает момент отказа батареи, — отмечает Вадим Большаков, руководитель управления разработки компании "Атол". — Да и понимание того, что полностью зарядить телефон можно за час, способствует более активному его использованию и, как следствие, более частой зарядке, что опять же негативно сказывается на батарее. Ключевая опасность быстрой зарядки — снижение срока службы аккумулятора, и, с большой долей вероятности, покупка нового гаджета".

Правила для зарядки смартфона

Большой нагрев, присущий быстрой зарядке, все-таки сокращает и без того конечный ресурс литийионной батареи. И если раньше она деградировала за 1,5-2 года, то при регулярной быстрой зарядке емкость может упасть намного раньше.

"Быстрая зарядка подразумевает более короткие циклы и больший нагрев, что негативно влияет на аккумулятор, — указывает руководитель Hi-Tech Mail.ru Дмитрий Рябинин. — Согласно исследованиям, зарядка на 40 ватт снижает емкость аккумулятора на 30 процентов за тот же промежуток времени, в течение которого зарядка 15 ватт снизила бы емкость на десять процентов".

Чтобы хоть как-то компенсировать неизбежные потери, разработчики придерживаются хитрого алгоритма. Процесс разделен на два этапа. На первом смартфон получает максимальную мощность за минимальное время. Например, одна из моделей Oppo зарядится на 40 процентов за десять минут. А вот последние 30-40 процентов в любых быстрых зарядках самые долгие, на них уходит даже больше времени.

Но можно и самостоятельно продлить жизнь аккумулятора смартфона, придерживаясь очень простых правил. Например, не допускать разряда ниже десяти процентов — литийионные и литий-полимерные батареи плохо переносят глубокий разряд, из-за него падает ресурс аккумулятора.

Второе правило даже важнее первого, особенно для быстрой зарядки — пользуйтесь только оригинальным ЗУ или качественными аналогами. Можно избежать многих проблем с аккумулятором, если не втыкать смартфон в непонятный блок питания, купленный за 200 рублей в подземном переходе.

Как не любит аккумулятор разрядку в "ноль", так он не поблагодарит вас и за долгое подключение к сети на ста процентах. Вообще, считается, что для достижения максимального ресурса стоит заряжать аккумулятор не выше 80 процентов.

Литийионные батареи не переносят экстремальные температуры. Недаром во время разговора зимой они садятся быстрее.

Проблемы могут возникнуть и из-за нетерпеливости пользователя. Например, когда он запускает игру на смартфоне, который находится на быстрой зарядке. В такой момент устройство испытывает двойную нагрузку.

Впрочем, даже если придерживаться всех правил, это не застрахует от брака аккумулятора или зарядного устройства. Вспомнить хотя бы скандал с Samsung Galaxy Note 7, когда было много возгораний, задымлений и перегревов телефона, из-за чего корейцам пришлось спешно снимать девайс с производства в 2016 году. А этим летом-осенью пользователи Google Pixel 3 и 4 начали жаловаться на вздутие батарей, которое буквально отрывает заднюю панель.

73

Разгром "врага" в Черном море: как завершились учения "Кавказ-2020" в Абхазии

0
(обновлено 20:03 26.09.2020)
Крупномасштабные стратегические командно-штабные учения проходили на территории Абхазии в горах и на побережье Черного моря.

СУХУМ, 26 сен - Sputnik. Военнослужащие Южного военного округа (ЮВО) совместно с военнослужащими Министерства обороны Абхазии, МЧС и СГБ приняли участие в крупномасштабных совместных стратегических командно-штабных учениях "Кавказ-2020", сообщает пресс-служба ЮВО. 

Завершающим этапом учений стало массированное огневое поражение военнослужащими совместной группировки российских и абхазских войск вооруженных формирований (НВФ) в акватории Черного моря.

Стрельба по "противнику" велась с береговой линии полигона "Нагвалоу" из орудий танков Т-72Б3 и БТР-82АМ, САУ 2С3 "Акация", РСЗО "Град", 122-миллиметровой гаубицы Д-30, 120-миллиметровых минометов "Сани". Всего было поражено более одной тысячи морских целей, израсходовано порядка 20 тысяч боеприпасов крупного калибра.

© Sputnik Пресс-служба ЮВО
Крупномасштабные стратегические командно-штабные учения "Кавказ-2020" в Абхазии завершились разгромом НВФ в море

В общей сложности в маневрах на территории Республики Абхазия приняли участие более 1,5 тысячи военнослужащих, задействовано около 500 единиц различной современной техники совместных разнородных сил России и Абхазии. В том числе авиация двух стран в составе российских вертолетов КА-52 "Аллигатор", МИ-8АМТШ "Терминатор" и абхазских МИ-8 и МИ-24.

Учения "Кавказ-2020" проходили в период с 21 по 26 сентября 2020 года.

Читайте также:

 

0