271
снижения риска природных и техногенных катастроф. Наименее разработанная область – «Технологии мониторинга и прогнозирования состояния атмосферы и гидросферы», в которой отставание России максимально.
Лидирующие позиции в области рационального природопользования занимает Евросоюз, которому немного уступают США. Другие страны в целом находятся на значительно более низком уровне.
Энергетика и энергосбережение Для обеспечения высоких темпов роста отечественной экономики
необходимо ее устойчивое энергообеспечение, что предполагает как ускорение прироста энергопроизводящих мощностей, так и значительное снижение потерь при передаче и использовании электроэнергии.
Согласно экспертным оценкам, наиболее важная тематика для России в настоящее время относится к технологиям создания энергосберегающих систем и производству энергии с использованием органического топлива. Проблематика, относящаяся к атомной энергетике, по важности занимает промежуточное положение, а наиболее низкие оценки получили темы из области «Технологии водородной энергетики» и «Технологии новых и возобновляемых источников энергии».
Среди технологий создания энергосберегающих систем наиболее актуальными будут технологии проектирования и строительства энергоэффективных зданий, обеспечивающие снижение энергозатрат при их эксплуатации в 2,5-3 раза, и технологии повышения эффективности управления процессами в энергетике путем применения "умных" датчиков. Другие важные технологии относятся к аккумулированию энергии, в первую очередь, электрической, передаче электроэнергии постоянного тока на сверхдальние расстояния, а также созданию интеллектуальных систем мониторинга, диагностики и автоматического управления для энергосистем.
Производство энергии с использованием органического топлива будет развиваться за счет создания «чистых» угольных электростанций, отвечающих
272
современным экологическим требованиям; парогазовых энергоблоков с КПД выше 60%; разработки эффективных технологий получения углеводородов из угля. Актуальна также тематика, ориентированная на создание малых ТЭЦ (с электрической мощностью 1 – 10 МВт), газотурбинные мини-ТЭЦ на различных видах топлива мощностью порядка 10 МВт(э) и 20 МВт(т), в том числе с регенеративным циклом и мощные газотурбинные установки с начальной температурой газа 1350-1700С.
Актуальные научные исследования в атомной энергетике связаны с построением математических моделей и баз данных для высокоэффективного управления генерацией и передачей энергии, а также математическим моделированием реакторов, разработкой «виртуальных» энергоблоков и полномасштабных тренажеров. В числе главных направлений практического использований данных технологий – создание реакторов на быстрых нейтронах, технологии уранового и смешанного топлива, а также совершенствование корпусных водо-водяных реакторов. Другие важные направления – это технологии замыкания топливного цикла, обогащения и разделения изотопов, а также разработка плавучих атомных энергоблоков для энергоснабжения, теплофикации и обеспечения пресной водой отдаленных районов.
Водородная энергетика будет развиваться в направлении создания: высокоэффективных технологий для транспортировки и хранения водорода, высокоемких, компактных и легких наноструктурных материалов для аккумулирования водорода и природных газов; топливных элементов на основе твердополимерного электролита для транспортного и стационарного использования; безопасных установок для производства водорода и синтетического газа из природного газа.
Технологии новых и возобновляемых источников энергии относятся к числу актуальнейших направлений развития мировой энергетики. Для России наиболее перспективными являются: газификация твердых бытовых отходов с использованием полученного газа в энергоустановках, технологии газификации
273
биомассы с созданием мини-ТЭЦ, а также технологии получения и энергетического использования биотоплива. Важно также развивать технологии теплоснабжения на базе теплонасосных систем с замкнутым регулируемым энергетическим циклом. В то же время российские эксперты не придают высокого значения технологиям использования энергии морских волн, тепла морской воды и геотермального тепла, а также солнечных электростанций, размещенных на околоземных орбитах и передающих энергию на Землю сверхвысокочастотным излучением.
В целом Россия отстает от мировых лидеров в области энергетических технологий. Это отставание не так значительно в области атомной энергетики и энергосберегающих систем, в то время как в сфере водородной энергетики и производства энергии с использованием органического топлива позиции нашей страны существенно хуже мировых.
К числу наиболее разработанных относятся, например технологии создания АЭС малой и средней мощности с продолжительностью кампании ~ 20 лет для регионов, нуждающихся в автономном энергоснабжении; технологии легководных транспортных реакторов, жидкометаллических и высокотемпературных газоохлаждаемых реакторов.
Мировое лидерство в большинстве энергетических технологий принадлежит США, которым несколько уступают Япония и Евросоюз.
Авиация и космос В области авиации и космоса к наиболее важным направлениям относятся
«Материалы, технологии их создания и обработки» и «Двигатели и энергетические установки с отработавшим ядерным топливом».
Среди технологий создания и обработки материалов особо актуальными будут технологии изготовления герметичных корпусов приборов с улучшенными массогабаритными, тепловыми и защитными характеристиками на основе би-, триметаллов и алюминиевых сплавов с редкоземельными металлами, обеспечивающих срок активного существования; технологии
274
создания конструкций, обладающих высокой степенью адаптации к условиям полета (интеллектуальные конструкции); технология изготовления высокопрочных нагруженных отливок деталей перекачивающих установок жидкостных ракетных двигателей из высоколегированных жаропрочных сплавов с применением лигатур и огнеупорных материалов на основе нанопорошков. Важными направлениями исследований станут разработка технологических процессов получения неразъемных соединений методами сварки плавлением и высокотемпературной пайки конструкций из сталей и сплавов; создание супержаропрочных материалов для изготовления узлов авиационных двигателей и элементов конструкций гиперзвуковых летательных аппаратов.
Новые двигатели и энергетические установки будут развиваться в направлении создания высокоэффективных ракетных и авиационных двигателей, работающих на альтернативных видах топлива, в том числе криогенных (жидкий водород, сжиженный природный газ), жидкостных ракетных двигателей многоразового использования на топливах кислород + углеводородное горючее (метан, керосин) и кислород + водород с упрощенной технологией межполетного обслуживания и требуемыми стоимостными и энерго-массовыми характеристиками, ресурсом и кратностью использования. Актуальными направлениями будут создание ЖРД малой тяги с улучшенными характеристиками, включая двигатели малой тяги на экологически безопасных топливах и использующих электролиз воды, системы лазерного зажигания камер маршевых жидкостных ракетных двигателей и жидкостных ракетных двигателей малой тяги при старте ракет-носителей в полете, а также создание космических ядерных энергетических установок, в т.ч. ядерных ракетных двигателей и разработка концепции детонационных двигателей.
В разделе «Методы и средства создания и обеспечения функционирования авиационной и космической техники» особо актуальными будут работы, относящиеся к методам обнаружения малозаметных летательных аппаратов, методам, позволяющим существенно (на 10-30%) снизить шум
275
элементов двигателя, в том числе вентилятора, турбины, камеры сгорания и выхлопной струи, и методам активной теплозащиты для летательных аппаратов; созданию робототехнических средств для выполнения орбитальных операций и технического обслуживания в автоматическом и адаптивном режимах без выхода человека в открытый космос и средств защиты орбитальных станций и космических аппаратов от воздействия частиц космического мусора, метеоритов и факторов космического пространства.
Вразделе «Авиационные и космические летательные аппараты» наиболее перспективная авиационная тематика включает разработку «экологически чистого» пассажирского самолета с уменьшенным в 2-4 раза уровнем шума на местности, на 60-70% меньшей эмиссией вредных веществ, имеющего в 1.5-2 раза более низкий расход топлива на пассажирокилометр и на 50% меньшие операционные расходы, и беспилотного летательного аппарата для выполнения авиационных работ и специальных задач (в том числе распыления сыпучих и жидких веществ для нужд сельского и лесного хозяйства, мониторинга нефте- и газопроводов).
Среди наиболее актуальных космических аппаратов - автоматические космические аппараты (коммуникационные, навигационные, для фундаментальных космических исследований социально-экономического назначения); космические комплексы нового поколения тяжелого и среднего классов КА повышенной грузоподъемности и космический комплекс системы подвижной спутниковой связи и многофункциональной системы ретрансляции.
Вразделе «Функциональные системы и комплексы» наиболее актуальны будут гибридные навигационные системы на основе объединения перспективных инерциальных измерительных блоков на базе волоконнооптических, лазерных, динамически настраиваемых и других гироскопов среднего класса точности и навигационной аппаратуры потребителей спутниковых навигационных систем, системы навигационного обеспечения управления космическими аппаратами различного целевого назначения на основе использования информации космической навигационной системы