Лазерно-оптические и оптоэлектронные технологии открыли новые возможности в разных сферах жизни
За последние годы лазерно-оптические и оптоэлектронные технологии открыли принципиально новые возможности в промышленности, медицине, связи и других сферах нашей жизни. Спрос на них вырос более чем в два раза. В России сегодня производятся почти все виды лазерно-оптической техники, причем значимая доля приходится на Петербург. Бурные события последнего года повлияли на состояние отрасли, однако в целом она не только адаптировалась к новым реалиям, но и сумела извлечь из них определенную выгоду.
ФОТО Павла СМЕРТИНА/ТАСС
Космический эксперимент
Недавно на Международной космической станции (МКС) состоялся эксперимент с использованием нового оптического прибора «Дисперсия», который разработали специалисты петербургской компании «Лазерные системы» по заказу РКК «Энергия». Аналогичные приборы на мировом рынке есть, в том числе в Японии и Великобритании. Но зарубежное оборудование предназначено только для использования в лабораторных условиях, а отечественная установка может работать в невесомости.
Так, одна часть объединенной научно-исследовательской лаборатории активных дисперсных сред в микрогравитации размещается на Земле, другая же развернута на МКС. В состав лаборатории кроме «Лазерных систем» входят ОИВТ РАН, РКК «Энергия» и МФТИ. Они заключили четырехстороннее соглашение о подготовке и реализации космических экспериментов в рамках нового научного направления — физики активной материи. Понятие «активная материя» подразумевает материалы с изменяющимися макро- и микрочастицами, которые могут самостоятельно перемещаться и самоорганизовываться в новые структуры с необычными свойствами.
«Прибор «Дисперсия» — это часть комплекса научного оборудования для проведения различных космических экспериментов, как с участием космонавтов, так и в автономном режиме на необитаемых космических аппаратах, — рассказывает директор департамента космических технологий компании «Лазерные системы» Станислав Ивакин. — Цель запланированных экспериментов — изучение поведения активных дисперсных сред в условиях микрогравитации при воздействии на них электрических и магнитных полей, формируемых вокруг прибора. В земных условиях исследованиям дисперсных сред с разной плотностью препятствует гравитация, так как вызывает их седиментацию (осаждение), поэтому проведение такого эксперимента на Земле невозможно».
Эти исследования позволят в перспективе создать на Земле необходимые условия для формирования новых разработок для энергетики, промышленности, медицины. Например, они помогут исследовать возможность создания новых композитных материалов, необходимых для освоения космического пространства, реализации программы освоения Луны, создания биореактора для производства в условиях невесомости уникальных лекарств.
«Смысл проведения экспериментов на борту МКС в том, что там есть условия, которые недостижимы на Земле, — объясняет исполнительный директор АО «Лазерные системы» Александр Михайленко. — Благодаря микрогравитации появляется возможность изучать процессы в динамике, не прибегая к механическим перемешиваниям, которые могут влиять на скорость протекания реакции. Полученные данные необходимы, к примеру, для организации таргетированной доставки лекарственных средств в организме человека. Еще одно из направлений проекта — исследование композитных материалов на базе лунного грунта (реголита), который возможно применять для создания специальной черепицы для защиты от космической радиации, так как реголит обладает хорошими стойкими к радиации свойствами. Из таких композитных материалов возможно производство компонентов, которые пригодятся в том числе в авиации».
Прибор собран из комплектующих отечественного производства — доля импортных компонентов не более 5 %. А вот о стоимости говорить сложно, потому что для его создания проводилась масштабная опытно-конструкторская работа, адаптация под конкретные требования постановщика эксперимента и условия, которые предъявляются к космической технике. В среднем цена готового прибора, без учета испытаний и прочих подготовительных процедур, в районе десятка миллионов рублей.
«Градус» под замком
Лазерные технологии актуальны не только на высоте космических материй. На Земле у них тоже есть применение. В том числе это бесконтактные алкорамки для промышленных предприятий, которые устанавливают в зоне КПП. С их помощью происходит тестирование персонала в потоковом режиме с выдачей моментального результата. Для сотрудника предприятия, не прошедшего тест на проходной, турникет не откроется. Технология, используемая при производстве такого оборудования, основана на диодно-лазерной спектроскопии. Это собственная разработка петербургских производителей, не имеющая аналогов в мире.
Одна из последних разработок в этом направлении — «Алкозамок». Это портативное устройство с интеллектуальной системой бесконтактного экспресс-анализа алкогольного опьянения для транспортных средств. Алкозамок является эффективным решением для каршеринговых компаний, муниципального и общественного транспорта, грузоперевозок и прочих сфер, связанных с управлением транспортным средством.
Среди ключевых преимуществ таких устройств — отсутствие мундштуков для прохождения теста и высокоскоростной (одна секунда) анализ выдоха. После прохождения алкотеста происходит выдача результата посредством световой индикации. Если в выдохе обнаружены пары этанола — движение автомобиля блокируется. На данный момент в Петербурге уже созданы действующие макетные образцы такого оборудования, после завершения разработки и всех этапов тестирования оборудование будет запущено в серийное производство.
А вот метеооборудование на основе лидарных технологий (импульсные ветровые лидары и облакомеры), предназначенное для проведения измерений параметров атмосферных явлений для обеспечения безопасности полетов авиации, серийно уже производят. Эта продукция активно поставляется в российские аэропорты в качестве альтернативы импортным аналогам.
Детали из порошка
Еще одно направление, которое сейчас активно развивается в рамках лазерной индустрии, — аддитивное производство. Одна из последних разработок петербургских специалистов — аддитивные установки селективного лазерного сплавления М250 и М350 для выращивания из металлических порошков деталей сложных форм.
«Мы разрабатываем и производим серийные 3D-принтеры для выращивания металлических деталей из различных сплавов методом послойного селективного лазерного сплавления, — говорит Александр Михайленко. — Номенклатура деталей, которые возможно изготавливать на 3D-принтерах, весьма обширна, что в условиях импортозамещения приобретает особую значимость. С помощью 3D-оборудования можно получать необходимые компоненты в нефтегазовом секторе, радиоэлектронной промышленности, медицине, аэрокосмической промышленности. Металлические порошки, используемые для печати на этих принтерах, производят отечественные предприятия. Количество запросов на такое оборудование сейчас растет. И мы не только расширяем производственные мощности, но и проводим работы по расширению линейки оборудования».
Петербургские специалисты не единственные, кто занимается этим актуальным направлением. Их коллеги из НТЦ НПК Центрального аэрогидродинамического института имени профессора Н. Е. Жуковского также внедрили в производство технологию изготовления деталей аэродинамических моделей селективным лазерным сплавлением металлических порошков. Этот способ изготовления ориентирован на геометрически сложные детали, которые по традиционной технологии механической обработки на станках выполнить невозможно.
Причем эта технология позволяет изготавливать уже не прототипы, а полноценные металлические изделия. В результате освоения и внедрения аддитивной технологии селективного лазерного сплавления в модельное производство предприятия в кратчайшие сроки были изготовлены детали для моделей сверхзвукового гражданского самолета и турбореактивного двигателя нового поколения.
Лазер заживляющий
Невозможно сегодня представить без лазерных технологий и медицину. Примеров много. Один из них — технология, разработанная на базе Университета ИТМО и межотраслевого научно-технического комплекса «Микрохирургия глаза», в которой лазер одновременно используется для разрушения катарактального хрусталика глаза и для стимуляции заживления окружающих тканей. Этот метод уже внедрен в работу клиники «Микрохирургия глаза», и практически все операции по лазерному удалению катаракты проводятся с использованием двух лазеров. Клинически установлено, что при использовании нового метода потеря клеток эндотелия роговицы уменьшается, а случаи отека сетчатки и дистрофии роговицы не наблюдаются.
А сотрудники НИУ «МИЭТ» и Московского государственного медицинского университета им. И. М. Сеченова первыми в мире разработали хирургический метод заживления разрезов как внутренних, так и наружных органов без образования рубцов. Новая технология предполагает использование особого биоорганического состава в качестве припоя, который наносится в область раны, после чего ее края спаиваются лазером. Сразу после операции лазерные швы с биоорганическим припоем имеют ширину в три-четыре раза меньше, чем у сшитого нитью шва. Через десять дней после операции ткани в области шва нового типа практически неотличимы от исходного кожного покрова.
Испытания нового метода показали не только эффективное заживление разрезов кожи, но и сопутствующее уменьшение воспаления, отсутствие нарушений кровообращения, ускорение роста соединительной ткани на месте раны. Технология лазерной реконструкции тканей позволяет снизить длительность послеоперационной реабилитации, что дает возможность уменьшить стоимость медицинских услуг и материалов. За счет невысокой стоимости операция будет доступна широкому кругу пациентов.
На данном этапе технология проходит экспериментальные исследования на различных тканях организма. Научный коллектив уже опробовал новый метод для восстановления слизистых в челюстно-лицевой хирургии, кровеносных сосудов, а также суставных хрящей в ортопедии.
Исследование проведено в рамках реализации федеральной программы «Приоритет 2030».
Санкции расширяют производство
«Безусловно, геополитическая обстановка и изменения в экономике повлияли на состояние рынка лазерных технологий, — констатирует Александр Михайленко. — Значительная часть зарубежного оборудования, так или иначе связанного с лазерными технологиями, относится к категории высокотехнологичного, поставки которого на российский рынок теперь закрыты. Понятно, что спрос на такое оборудование растет, и отрасль вынуждена адаптироваться к новым реалиям. В результате расширяется сотрудничество с производителями из стран Азии. Идет масштабная переориентация на отечественных производителей — возрастает спрос на отечественные разработки и оборудование. Запросы растут как по количеству, так и по номенклатуре. Это стимулирует запуск новых проектов и по созданию нового оборудования, и по расширению производства для последующего серийного изготовления новых изделий».
Что касается параллельного импорта, то он, по мнению эксперта, в этой сфере вряд ли будет оправдан.
«Особенность оборудования, которым занимаемся мы, в том, что его недостаточно купить, необходимо сопровождение, — объясняет он. — Даже если мы найдем способ поставки необходимого импортного оборудования, сервисного сопровождения производителей к нему не будет. Соответственно, ввозить такое оборудование по параллельному импорту нецелесообразно. Проще находить альтернативную замену на российском рынке. Что касается экспортной политики, то она у нас практически не изменилась. Оборудование, которое мы разрабатываем и производим, как и прежде, продолжаем экспортировать в страны ближнего зарубежья либо в страны Азии».
Материал опубликован в газете «Санкт-Петербургские ведомости» № 230 (7313) от 07.12.2022 под заголовком «Под прицелом лазера».
Комментарии