Объявлены лауреаты Премии Томской области в сфере образования, науки, здравоохранения и культуры. В их число снова вошли ученые Томского научного центра СО РАН.

В номинации «Научный и научно-педагогический коллектив» лауреатами стали коллективы лаборатории коллоидной химии нефти ИХН СО РАН, лаборатории механики структурно-неоднородных сред ИФПМ СО РАН; а также ученые из ИОА СО РАН в составе коллектива НОЦ «Лазерные технологии в медицинской диагностике» (совместно с СибГМУ).

Премией в номинации «Научный и научно-педагогический работник, внесший значительный вклад в развитие науки и образования» стал В.П. Лукин, д.ф.-м.н., зав. лабораторией когерентной и адаптивной оптики ИОА СО РАН.

Создание новой техники

Владимир Петрович Лукин удостоен премии за цикл работ «Развитие и внедрение оптических технологий изучения окружающей среды» ( 2006–2010 гг.).

Владимир Петрович ведет работы по этому направлению уже более 40 лет (он работает в ИОА СО РАН с 1971 года). В своих исследованиях он развивает самые современные – адаптивные – оптико-электронные системы для изучения окружающей среды, включая изучение атмосферы Земли и проявления солнечно-земных связей. В последние годы им были получены значительные результаты, связанные с изучением особенностей атмосферы в Сибири. Здесь одним из основных научных направлений является исследование атмосферной турбулентности. На основе развития теории турбулентности и обобщения многолетних экспериментальных измерений по программе «Астроклимат Сибири» получило экспериментальное подтверждение существование в атмосфере протяженных областей с определяющим влиянием одной крупной когерентной структуры.

Большое значение имеют исследования, связанные с изучением взаимодействия активности Солнца и атмосферных изменений, которые осуществляются коллективом ученых под руководством профессора Лукина совместно с Институтом солнечно-земной физики СО РАН (г. Иркутск). Эти работы уже более 10 лет ведутся на территории юга Сибири, включая Хакасию, Томскую и Иркутскую области, Алтай. При этом ведется тесное взаимодействие с исследователями стран СНГ (Узбекистан, Украина). Был создан математический аппарат и выполнены экспериментальные исследования астроклимата в ряде регионов Сибири (Томск, Казахстан, оз. Байкал, обсерватория Монды, Алтай), был изучен целый ряд параметров, таких, как спектральная плотность, внутренний и внешний масштабы, анизотропия спектра турбулентности атмосферы.

Поведение так называемого внешнего масштаба турбулентности и его влияние на характеристики формируемого изображения через атмосферу детально исследовано при анализе эффективности адаптивных астрономических телескопов и интерферометров наземного базирования. В настоящее время результаты, полученные научным коллективом под руководством В.П. Лукина, признаны всем мировым оптическим сообществом и нашли широкое применении при проектировании адаптивных астрономических телескопов с предельно большими апертурами.

Ученый внес значительный вклад в создание новой высокотехнологичной техники и новых приборов. Одним из самых серьезных достижений можно по праву назвать дифференциальный измеритель дрожания изображения, обеспечивающий возможность дистанционного измерения турбулентности атмосферы с борта летящего самолета, или другого движущегося средства. Измеритель внедрен в ряде научно-исследовательских центров РФ: успешно используется при проведении испытаний оптико-электронных систем в атмосфере. Совместно с Институтом солнечно-земной физики СО РАН была создана и успешно внедрена в практику адаптивная система «АНГАРА» для коррекции изображений в Большом солнечном вакуумном телескопе. Эта адаптивная система успешно обеспечивает работу солнечного телескопа на основе слежения за смещением солнечной грануляционной картины. В результате эффективность спектральных наблюдений на телескопе увеличивается в 16-25 раз.

Новые технологии для медицины

Ученые Института оптики атмосферы СО РАН Ю.Н. Пономарев, А.М. Кабанов, Б.Г. Агеев и О.Ю. Никифорова в составе коллектива Научно-образовательного центра «Лазерные технологии в медицинской диагностике» отмечены за вклад в Технологическую платформу «Медицина будущего».

Для улучшения качества жизни в России необходимо развитие системы ранней диагностики социально-значимых заболеваний. Это – онкология, сердечно-сосудистые, бронхо-легочные заболевания и др. Одно из перспективных направлений реализации такой системы основано на анализе выдыхаемого пациентом воздуха, в котором, как известно, содержится более тысячи различных летучих соединений, многие из которых являются маркерами определенных заболеваний. В настоящее время коллектив из сотрудников СибГМУ, ИОА СО РАН и двух новосибирских предприятий реализует два проекта по созданию диагностических комплексов по выдыхаемому воздуху на основе методов оптической и лазерной спектроскопии.

Другая перспективная разработка направлена на создание прибора для дистанционного контроля в реальном времени методами лазерной спектроскопии бактериальных загрязнений воздушной среды лечебных, производственных и общественных помещений и мест проведения массовых мероприятий. Такой прибор будет полезен для мониторинга состояния окружающей среды, обеспечения биобезопасности персонала нанобиотехнологических производств, контрольных и научных лабораторий. Эта проблема также возникает в фармацевтической, пищевой и других отраслях промышленности, а также в больницах и на других объектах, где необходим контроль содержания микроорганизмов в воздухе. Кроме этого, учеными ИОА СО РАН и СибГМУ ведутся совместные исследования, направленные на развитие физических основ низкотравматичной микрохирургии различных видов биотканей с использованием фемтосекундных лазерных импульсов.

Увеличение нефтеотдачи

За цикл работ, посвященных pешению одной из важнейших общегосударственных задач – увеличению нефтеотдачи пластов физико-химическими методами премии Томской области удостоен коллектив лаборатории коллоидной химии нефти ИХН СО РАН ( Л.К. Алтунина (заведующий), В.А. Кувшинов, Л.И. Сваровская, А.В. Богословский, В.Н. Манжай, Л.А. Стасьева, Л.Д. Тихонова, З.А. Роженкова, В.П. Дорохов, Н.И. Межибор, Н.И. Родионова, Л.А. Стрелец, Е.Г. Григорьева, Н.Г. Дмитриева, Е.А. Рождественский, В.С. Овсянникова, Д.А. Филатов, М. С. Фуфаева, В.В. Кувшинов и И.В. Кувшинов).

Вот уже на протяжении 30 лет ведутся фундаментальные исследования по созданию научных основ новых методов увеличения нефтеотдачи. Коллективом лаборатории созданы 8 новых промышленных технологий увеличения нефтеотдачи и ограничения водопритока для месторождений с трудно извлекаемыми запасами, в том числе залежей высоковязких нефтей. Технологии успешно используются такими нефтяными компаниями, как «ЛУКОЙЛ», «Роснефть» и др. За последние 5 лет за счет применения этих технологий дополнительно добыто более двух миллионов тонн нефти. Организовано промышленное производство композиций для увеличения нефтеотдачи в России и Китае.

Большое практическое значение имеют исследования, связанные с высоковязкими нефтями, запасы которых примерно в 5 раз превышают объем запасов нефтей малой и средней вязкости (810 и 162,3 миллиардов тонн, соответственно). Большие запасы высоковязких нефтей имеют Канада, Венесуэлла, Мексика, США, Россия, Кувейт и Китай. В последние годы доля высоковязкой нефти в общей добыче нефти в мире постоянно растет. Из всех современных методов добычи высоковязкой нефти наиболее действенным является метод паротеплового воздействия на залежь путем стационарной или циклической закачки пара. Однако проблемой является низкий охват пласта закачкой пара и снижение эффективности паротеплового воздействия на поздней стадии разработки. В лаборатории коллоидной химии нефти предложено увеличить эффективность паротеплового воздействия путем его сочетания с физико-химическими методами, с применением гелеобразующих и нефтевытесняющих композиций. Технологии с использованием гелей приводят к увеличению охвата пласта паром, нефтевытесняющие композиции обеспечивают дополнительное вытеснение нефти. Для увеличения нефтеотдачи залежей высоковязкой нефти созданы 3 новые технологии регулирования фильтрационных потоков при паротепловом воздействии термотропными полимерными и неорганическими гелеобразующими системами, а также технология чередующегося паротеплового и физико-химического воздействия.

Исследования, связанные с разработкой гелеобразующих систем (а также методов и оборудования для их исследования) реализуются не только в технологиях увеличения нефтеотдачи, используются они также в решении проблем гидроизоляции подземных выработок и гидротехнических сооружениях.

В лаборатории большое внимание уделяется компьютерному моделированию, коллективом ученых разработан ряд моделей и компьютерных программ для расчетов, связанных с различными этапами обработки скважин – планирование, выбор метода обработки, расчет оптимального количества реагентов, составление схемы закачки, прогнозирование и оценка эффективности обработки.

Многоуровневый подход

Коллектив лаборатории механики структурно-неоднородных сред ИФПМ СО РАН в составе П.В. Макарова (заведующий), И.Ю. Смолина, В.Л. Попова, Р.Р. Балохонова, В.А. Романовой, Ю.П. Стефанова, Н.В. Чертовой, Р.А. Бакеева и Е.П. Евтушенко был удостоен премии за проект «Развитие теории и методов моделирования поведения нагружаемых твердых тел, сред и элементов конструкций как многомасштабных нелинейных динамических систем с целью прогноза сценариев их эволюции, включая катастрофические режимы разрушения на разных масштабах».

Научный коллектив является разработчиком моделей и вычислительных средств для создания методов компьютерного конструирования новых материалов, технологий, а также методов моделирования механического поведения твердых тел, включая геоматериалы и горные массивы при различных видах внешних воздействий. Коллективом лаборатории в рамках многоуровневого подхода, развиваемого физической мезомеханикой, получен целый ряд прорывных результатов.

В их числе – разработка моделей, методов и программных средств, описывающих эволюцию элементов земной коры в полях действующих сил тяжести и тектонических сил, включая катастрофические стадии эволюционного процесса – землетрясения. Такие грозные явления как землетрясения до сих пор изучены недостаточно, чтобы предсказывать место и время. Любой расчет, конечно, принципиально не способен выполнить точный прогноз, но развиваемая математическая теория эволюции позволила уже на настоящем этапе установить ряд важнейших механизмов формирования очага разрушения. Так, в численных моделях установлено наличие зон затишья перед крупным событием, выявлена роль деформационных фронтов и фронтов повреждений, стекающихся в очаг будущего разрушения в процессе формирования катастрофического события. Эти процессы являются предвестниками катастрофы, и полученные результаты существенно продвигают нас в понимании природы землетрясений. Руководитель коллектива П.В. Макаров является в настоящее время координатором интеграционного проекта СО РАН «Эволюция складчатых областей Центральной Азии и сейсмический процесс», выполняемого тремя институтами СО РАН: ИФПМ, ИНГГ и ИГМ. Коллективу авторов удалось показать, что все открытые нелинейной динамикой особенности решений базовых уравнений синергетики, допускающих аналитические решения, присущи и решениям уравнений в частных производных математической физики, которые могут быть решены только численно. Это позволило прогнозировать различные виды разрушения с позиций новейших идей синергетики, а также решать конкретные прикладные проблемы (например, разрушение элементов конструкций, горные обвалы). На фундаментальной основе математической теории эволюции нагружаемых горных массивов с выработками значительный вклад внесен в разработку научных основ инновационных горных технологий. Так решена задача, связанная с образованием пылевых частиц в забое при высоких скоростях разработки угольного пласта.

Другим значимым направлением является развитие континуальной теории дефектов на основе формализма калибровочных полей, позволившее построить ряд моделей деформации сред с дефектами разного структурного уровня. Их практическое применение очень велико: они могут быть использованы в методах неразрушающего контроля и сейсмических исследованиях. Применение развиваемого подхода к процессам трения и износа позволило не только получить результаты фундаментального характера в трибологии, но и в исследовании процессов в Земной коре и проблеме землетрясения в силу схожести многих принципиальных свойств.

Успешно развивается направление, связанное с созданием научных основ принципиально новых технологий создания защитных и высокопрочных покрытий, в том числе, нанокомпозитных, обеспечивающих надежность и высокий ресурс работы изделий ответственного назначения (авиастроение, нефтегазовый комплекс, химическая промышленность). Эти работы ведутся в рамках научного коллектива школы академика В.Е. Панина.