Конкурс проводится с 2006 года при поддержке полномочного представителя Президента Российской Федерации в Сибирском федеральном округе

Спецпроект «Миссия – инженер»

Номинация, категория: Наука и образование, Автор печатного/интернет-СМИ
Автор: Бутолина Олеся (псевдоним Потомская Лиза)
Опубликовано: 19.08.21

Миссия – инженер. Политехник Иван Шаненков о студентах, лабораторной работе и экосистеме ТПУ

19.08.2021

В лаборатории гудит аппаратура и ощущается слабая вибрация от стоящей в углу большой установки. Похожий на шкаф жёлтый короб состоит из отдельных ячеек. Это «двигатель», который запускает в действие ускоритель плазмы — с виду просто кусок металлической трубы.

Иван Шаненков, 31-летний доцент отделения электроэнергетики и электротехники Инженерной школы энергетики ТПУ, в синем халате и белых рабочих перчатках с азартом рассказывает об аппарате, с которым работает каждый день.

По словам Ивана Шаненкова, идея создать коаксиальный магнитоплазменный ускоритель пришла профессору отделения электроэнергетики и электротехники Политеха Александру Сивкову еще в 1980-е годы. Но грянула перестройка, и пришлось отложить чертежи до лучших времен. Вернулись к ним уже в 2000-е годы и решили переосмыслить идею работы с плазмой, исходя из современных реалий. А когда к проекту присоединился Иван и его коллеги, родилась идея синтезировать с помощью установки нано- и микрочастицы уникальных материалов со свойствами, которые пригодятся в самых разных отраслях — от самолётостроения до медицины. Этот подход стал прорывным.

— В 2010–2011 годах, когда уже пришли мы, то начали работать в другом направлении. Если поначалу это было метание твердых тел и нанесение покрытий, то сейчас — получение нанопорошков, функциональных материалов для водородной энергетики, медицины и так далее. Технологии накопителей энергии никуда «не шагнули» — как были созданы конденсаторы 40-50 лет назад, так они и работают, просто становятся меньше в размерах. Но сама технология не меняется, — говорит Иван Шаненков.

Принцип работы и конструкция ускорителя довольно просты. Фактически это обычная шпилька (центральный электрод) и отрезок трубы из определённого материала, например, стали, который выступает в роли рабочего электрода. Между электродами зажигается плазма, которая ускоряется внутри трубы, «собирая» по дороге материал с внутренних стенок, и попадает в камеру с кислородом. В итоге плазмохимической реакции получается оксид железа, который сильно отличается по свойствам от полученного химическим путём.

Разница в том, говорит Иван Шаненков, что химический синтез может занимать от нескольких дней до нескольких недель. Здесь же, в физическом синтезе, все происходит менее чем за миллисекунду. Причём можно управлять размером частиц, делая их наноформата или больше. А ещё — соединить ранее несоединимые вещества за счёт огромной температуры, которая образуется в момент выделения энергии внутри установки. Она и «склеивает» даже самые сложные материалы, образуя из них нечто новое, чего ранее никто не получал.

И самое невероятное: в процессе синтеза за эту миллисекунду внутри малой установки может выделяться до 360 килоджоулей — это примерно 1 гиватт, равных мощности небольшой электростанции. Поэтому разряд может сорвать, казалось бы, намертво прикрученные болты, соединяющие установку с батареей конденсаторов — по количеству выделяемой энергии процесс будет больше похож на взрыв гранаты. Но Шаненков подчеркивает: все делается по правилам техники безопасности, за много лет не было ни одного эксцесса во время испытаний.

В Политех будущий доцент Инженерной школы энергетики попал случайно. В школе учился в гуманитарном классе, физику и математику не любил (хотя и получал по ним хорошие оценки) и планировал поступать на истфак ТГУ.

— Но учительница математики как-то сказала: «Иван, ты же понимаешь, что гуманитарием много не заработать, а тебе еще семью создавать и кормить». И я задумался. В итоге, не дождавшись повестки в армию, в последний день подал документы в Политех и поступил на электротехника, а после отучился в магистратуре на электроснабжение промпредприятий.

Преподавательский опыт Шаненков получил, еще будучи студентом. На последних курсах научный руководитель настолько ему доверял, что отправлял принимать лабораторные работы у очников и заочников. Многие из этих студентов были уже взрослыми мужчинами, работающими на вахте в тайге. «После такого опыта принимать работы у людей младше себя казалось легкотней», — улыбается собеседник.

Поработав по специальности во время летних практик первые три года учебы, Шаненков быстро понял, что это «не его». Заниматься наукой было интересно, а вот ходить на завод и делать рутинную работу — нет.

Переживать из-за денег молодому ученому и преподавателю не пришлось. Уже на третьем курсе, занявшись прикладными исследованиями, он понял: в науке можно зарабатывать. «Тогда как раз появились повышенные стипендии, и я начал получать в среднем по 50-60 тысяч в месяц. Классно же!», — говорит Иван.

— Механизм тут простой: чем больше ты работаешь в вузе, тем больше получаешь. К примеру, можно пойти на двойную программу, выучить английский и поехать на стажировку за границу. Я, кстати, мог, но решил, что мне и тут неплохо. Так вот. Чем больше работаешь, тем больше у тебя портфолио. Чем больше портфолио, тем больше наград. Чем больше наград, тем больше стипендия. Опять же, если не просиживать штаны. Ну и вообще, никто не будет работать там, где не платят нормально. Надо быть совсем человеком без амбиций и без целей в жизни, чтобы согласиться на такое, — поясняет он.

Молодого политехника по-настоящему увлекает наука:

— У тебя труба, на выходе из которой ты получаешь порошок. Интересно поисследовать, а что это такое, а как это можно применить?

Сейчас в лаборатории за раз могут получить до 20-30 граммов вещества, но пока и нет задачи стремительно наращивать объемы. Зато все, что выходит из установки, тщательно изучается и используется для дальнейших научных изысканий. К примеру, оксиды нужны в водородной энергетике, дактилоскопии, для создания защитных покрытий — к примеру, чтобы самолет стал невидим для радаров, а еще в медицине — добавление порошка в специальные губки позволяет быстро останавливать даже самое сильное кровотечение, поэтому им так заинтересовали в московском институте гематологии.

Иван гордится, что как научный руководитель, он вырастил двух студентов «с нуля». Еще до поступления в вуз они учились в лицее при ТПУ и ходили к нему на занятия.

— Получилось показать им путь, который я сам уже прошел в науке. Ребята смогли его успешно повторить. Один из них сейчас остался в аспирантуре и занимается под моим руководством.

С того момента, как сам Шаненков из студентов-инженеров перешел в инженеры-преподаватели, прошло не так уж много времени, но поколенческие различия он уже чувствует:

— Сейчас студенты могут легко общаться с тобой в электронной переписке, но при встрече из них слова не вытянешь. А между тем это важный навык, который может помочь найти общий язык с преподавателем. Еще 10 лет назад, когда я учился, было иначе. Но в чем преимущество этого поколения студентов — они легко умеют находить информацию самостоятельно. А я учу их добывать информацию на тех ресурсах, до которых они еще не дошли или пока не умеют пользоваться. Например, в системах Scopus или Web of Science, куда стекаются публикации из ведущих научных журналов мира. Я могу им что-то подсказать, помочь с поиском себя в науке. К примеру, когда-то советовал присмотреться к водородной энергетике, которая до 2020 года не была особо популярной. За рубежом профиль энергетики уже меняется, скоро эта тенденция дойдет и до нас.

Недавно в ТПУ поступила двоюродная сестра Шаненкова:

— Когда она спросила моего совета, я ответил: иди на энергетику, она вечна. Все может измениться, а свет как был нужен, так и останется даже через сотни лет. А еще посоветовал усердно учить английский, без него сейчас никуда. Ну и прокачивать навыки общения. Этот совет я бы дал любому школьнику, который думает о будущем.

Фишка Политеха в том, говорит Шаненков, что это удобная и постоянно развивающаяся экосистема, где внутри каждого института есть масса направлений, которыми можно заниматься, и все они имеют большой потенциал в мировом масштабе.

— Главное — желание куда-то двигаться и чего-то достигать. И в каждом направлении есть люди, профессионалы своего дела, которые помогут, надо лишь попросить. Вот почему стоит идти в университеты, стоит заниматься наукой, и не стоит бояться, что она не принесет тебе самореализации или денег, — уверен молодой ученый. — Причем можно свои научные разработки перевести на бизнес-рельсы. Я не исключаю, что когда-нибудь перейду в ряды предпринимателей, но пока мне больше нравится работать в лаборатории.

Два года назад Иван Шаненков стал одним из семи политехников, которые победили во всероссийском конкурсе «Инженер года». Его отметили в номинации «Техника высоких напряжений». Но никакие награды не сравнятся с тем удовлетворением, которое получает инженер от результата своей работы, говорит сам Иван:

— Мы — то звено, которое соединяет теорию и практику. Без нас идеи не могли бы воплотиться в жизнь. К примеру, учёные из «Сколково» говорят: ребята, есть материал, который в теории должен существовать. Но обычным способом его не синтезировать: температура плавления вещества составляет 3-4 тысячи градусов, нет таких печей, которые смогли мы его расплавить. Но можно попробовать сделать это при помощи плазмы. И мы берёмся реализовать эту идею на основе нашего опыта, знаний и теоретических изысканий коллег. В итоге становимся первыми в мире, кто получает этот материал, который был предсказан учеными.

Но, помимо внедрения новаторских проектов, нужно модернизировать и существующие разработки, и здесь снова никуда без инженеров, подчеркивает Иван Шаненков. А потому важно следить за развитием технологий и мировыми трендами.

 

Миссия – инженер. Политехник Геннадий Паньшин об адронном коллайдере, силе знаний и международном опыте

06.09.2021

Даже если вы никогда не интересовались наукой, все равно слышали о Большом адронном коллайдере (БАК) — самой крупной экспериментальной установке на границе Швейцарии и Франции.

Работать в проекте — мечта многих. Для этого необязательно быть физиком-ядерщиком или разбираться в сложнейших математических формулах. Конструкция настолько огромная, а «начинка» столь разнообразна, что в работе задействованы тысячи ученых и специалистов, в том числе инженеров.

Один из них — томич Геннадий Паньшин, старший преподаватель отделения автоматизации и робототехники ТПУ. 

Прикоснуться к коллайдеру

В проект ЦЕРНа (Европейской организации по ядерным исследованиям) Геннадий попал еще в 2016 году, когда Томский политех вступил в коллаборацию эксперимента LHCb — одного из четырех основных детекторов на Большом адронном коллайдере. Он считается самым маленьким экспериментом и выглядит как одноплечевой спектрометр, способный регистрировать треки частиц в диапазоне углов от 15 до 300 мрад. С одной из подсистем Геннадий и работал на проекте.

В рамках апгрейда БАК томичи должны были спроектировать систему позиционирования одного из детекторов — Scintillating Fibre (SciFi) Tracker. Работа осложнялась тем, что сам SciFi Tracker тогда существовал только на бумаге, но для него нужно было спроектировать сложную подвесную систему, рельсы и шасси (каретки). При этом система должна была занимать минимум места, чтобы каретки могли выдержать вес в несколько тонн, работать в условиях радиации и сильного магнитного поля без отклонений от точки нахождения.

— По мере изготовления детектора менялись и требования к креплениям, — рассказывает Геннадий Паньшин. — Сначала каркас детектора планировали сделать плоским, но из-за нехватки прочности усилили конструкцию специальным профилем, так что предложенный нами вариант системы уже не подходил. В процессе проектирования детектора концепт системы позиционирования претерпел изменения 12 раз, это называется параллельный инжиниринг. В итоге мы изготовили нужные крепления для SciFi Tracker, чтобы трековый детектор мог передвигаться по установке, причем с высокой точностью, иначе нельзя правильно отследить траекторию частиц при запуске пучка в коллайдере.

Задачей коллектива инженеров было реализовать то, что физики представляли лишь у себя в голове. То есть создание концепции будущей разработки и механизма ее внедрения легли на плечи «технарей».

— Ученые представляют некую картинку, которую хотят получить на практике. Они знают, что должен из себя представлять детектор, как его нужно расположить, что нужно задействовать оптоволокно, через которое пролетают частицы. Но реализовать все на практике так, чтобы это работало, — задача инженеров, — отмечает Геннадий.

Сейчас коллайдер полностью выключен и находится на апгрейде — в нем меняют оборудование и электронику для получения еще более точных данных и работы с еще более высокой энергией. В обычное время остановки БАК происходят лишь несколько раз в год и не больше чем на пару недель.

Чтобы все успеть за столь короткий срок, работы нужно идеально спланировать. Поэтому вся инфраструктура коллайдера есть в 3D-формате, говорит Геннадий Паньшин. Это сильно облегчает жизнь инженерам, которые перед спуском в шахту глубиной 100 метров могут просчитать свои действия на компьютере и спроектировать схему работ.

Зачастую именно инженерам выпадают самые нетривиальные задачи, у которых еще нет никакого решения. Политехник вспоминает об одном таком случае, с которым пришлось столкнуться при работе с адронным калориметром, основной задачей которого является измерение энергии частиц. Кстати, именно наша страна отвечает за это направление в международном проекте БАК.

— Нужно было заменить свинцовые фильтры, находящиеся в эпицентре повышенной радиации от пучка в адронном калориметре. Каждый из фильтров весил полторы тонны. Но особенность детектора в том, что это стена общим весом в несколько сотен тонн, которая изначально собиралась по кирпичикам снизу вверх. Кроме того, из-за новой инфраструктуры над детектором доступа у основного крана туда нет. Поэтому оказалось очень проблематично произвести демонтаж старых и монтаж новых фильтров. Пришлось придумать целую систему специальных креплений и лебедок и саму процедуру для безопасной работы на высоте шести метров вблизи дорогостоящих детекторов, накопивших за время своей работы радиацию.

Миссию инженера на Большом адронном коллайдере Геннадий описывает так:

— Представьте себе город, в котором есть большой завод, и к нему надо соорудить дороги. Моя задача инфраструктурная: как проложить их максимально удобно, сделать более быстрыми, построить их так, чтобы они могли использоваться и в дальнейшем, если завод закроется. Задачи могут быть самыми разными. А в условиях эксперимента на такой огромной и сверхтехнологичной установке как коллайдер — тем более.

Важна также безопасность людей — к примеру, участок эксперимента LHCb высотой около 50 метров: нельзя, чтобы кто-то упал или уронил инструменты на других. Не последнюю роль играет и стоимость оборудования. Для понимания: одна система подвода длиной один метр, чтобы соединить и подвести детектор в нужное место, стоит около трех тысяч евро. Чем более высокоточным должно быть оборудование, тем дороже детали. И сделать это процесс дешевле — тоже одна из задач инженеров, отмечает Геннадий.

— Почему наши инженеры так востребованы на Западе? Потому что мы пытаемся придумать простое, но эффективное. По факту это получается еще и дешево, — говорит Геннадий. — К примеру, зарубежным коллегам нужно было сделать балку — они взяли кусок алюминия, отфрезеровали и получили двутавр. А мы взяли готовый, пошлифовали, покрасили и все. Они потратили почти трое суток на станке, а мы только болгаркой отрезали и приварили. Наши техники тоже очень ценятся. Токаря-француза попроси отнести два мотка проводов, он скажет: это не моя работа, мне за это не платят. А наш ответит: хорошо, куда нести? Поэтому почти на всех экспериментах в цехах российские специалисты.

Наука объединяет

В ЦЕРН, по признанию Геннадия, он попал по воле случая. Окончив бакалавриат по теории управления, решил поступить в магистратуру на новое направление CALS-технологии (англ. Continuous Acquisition and Life cycle Support — непрерывная информационная поддержка поставок и жизненного цикла изделий). Заодно студент прошел курсы 3D-проектирования, которые и стали важным шагом к работе за рубежом. Именно такие специалисты тогда требовались в ЦЕРН. Первая командировка должна была продлиться 20 дней. Как и всем новичкам, Геннадию и его коллеге предложили пройти проверочное задание, с которым те успешно справились. Затем командировку продлили, пригласили в Амстердам на обмен опытом, и завертелось.

— ЦЕРН очень интересная площадка для обмена опытом, — говорит политехник. — В моем отделе инженеры из Франции, Италии, Польши, Нидерландов, США. И все заняты единым делом. Мы находимся на мультиязычной платформе, где нет бюрократических, политических и иных условностей. И в этой атмосфере рождаются оптимальные варианты. Полученный опыт мы пытаемся внедрить в образовательный процесс политеха. А еще это отличная возможность привлечь к проекту с мировым именем наших студентов. Поскольку мелких задачек очень много, мы постепенно делегируем их учащимся.

Сделать из студента инженера

Работа преподавателя, говорит собеседник, сегодня особенно сложна. Студенты предпочитают зависать в соцсетях, а не корпеть над учебниками. Хотя порой нужно приложить чуть больше усилий, чтобы разобраться в предмете, и учиться будет гораздо проще.

— Я сам лишь на третьем курсе понял, что к чему, и мне стало легче усваивать информацию. Достаточно было просто подумать над тем, что мне говорили на парах, и почитать кое-какую литературу. Сегодня студенты — заядлые любители гугла, они могут быстро найти информацию, но у них нет времени и желания в нее вникать. Они могут вбить, сколько будет два плюс два, и получить ответ четыре. А почему четыре, а не восемь, им не важно. Но как только студент поймет это самое «почему», остальное будет легко и просто.

Простая зубрежка ради оценки ничего не даст для понимания предмета. Поэтому к каждому студенту нужен свой подход. Одним нравятся машины, и им приходится объяснять тему с примерами из автомобилестроения, другим становится понятнее с аналогиями из экономики или спорта. «Каждый поток студентов — это некий челлендж для меня, ко всем нужно искать свой подход», — признается ученый.

— Задача учебного заведения — научить учиться. Многие ребята на моих парах сразу начинают программировать, даже не подумав, и получаются «костыли». Если в такой программе попросить что-то изменить, все порушится. Я пытаюсь специально к этому подвести, чтобы студенты учились думать. Почему они потом так нравятся ЦЕРНу? Потому что быстро адаптируются. «О, этого я не знаю, пойду, почитаю». Когда я пришел в ЦЕРН, знаний под конкретную задачу у меня не было, но есть книжки, стандарты — там все написано.

Возможностей для развития в вузе предостаточно, считает политехник. На отделении, где работает Паньшин, даже есть лаборатория творчества, где установлена недорогая электроника с «алиэкспресса». Простых контроллеров достаточно, чтобы студенты могли опытным путем понять принцип управления данными. Но для этого нужно желание.

Назад в ЦЕРН

Сейчас Геннадий готовится к следующей командировке в Европу. Если раньше он ездил на пару месяцев в году, то теперь проводит там по полгода. Апгрейд Большого адронного коллайдера продолжается, на этот раз коллектив инженеров должен обеспечить безопасный доступ к гидравлическим коллекторам на своем участке эксперимента и поставить радиационные мониторы.

— Гидравлический коллектор нужно менять на высоте три метра, сейчас там технически нельзя находиться. Нужно придумать, как сделать безопасную опору и предупредить возможное падение инструмента на людей, — рассказывает Геннадий. — Вторая задача — инфраструктурная. Есть детектор и к нему от блока с электроникой нужно подвести коммуникации. Одних низковольтных проводов там 800. Всю эту процедуру нужно продумать. Чем точнее будут результаты в 3D, тем проще будет работать в шахте.

Также требуется поставить радиационные мониторы на защитной стене тоннеля с четырех сторон симметрично относительно пучка. Но стена не перпендикулярна пучку, да и собрана из разных блоков. Нужно разработать специальные крепления, чтобы обеспечить точность в 1 мм.

Обновление коллайдера начинают планировать сильно заранее, говорит инженер. Еще в 2016 году было известно, что в 2020–2021 годах эксперимент LHCb попадет под апгрейд. Следующий этап работ по замене «начинки» БАК запланирован на 2026 год. Вместе с апгрейдом усложняется и инфраструктура ускорителя. И тут без инженеров никак.

— В будущем планируют сделать ускоритель не на 27 километров длиной, а на 100. Вопрос: как выкопать туннель, чтобы через 100 километров он пришел в ту же точку? Вот тут и начинается инженерная мысль. Задача — какой бы недосягаемой идея ни казалась, мы должны попробовать к ней прийти.

 

Миссия – инженер. Политехник Дмитрий Коношонкин о древней нефти, британском образовании в ТПУ и инженерах будущего

20.10.2021

С начала 2000-х в Томском политехе работает официальное представительство Heriot-Watt — старейшего британского университета, одного из ведущих мировых вузов в сфере нефтегазового дела.

Подобный центр — единственный в России. Здесь не только готовят инженеров мирового уровня, но и разрабатывают технологии добычи «трудной» нефти.

Об обучении в центре, возможностях для нынешних студентов, а также реализации в Томской области проекта «Палеозой» поговорили с инженером лаборатории геологии ТПУ Дмитрием Коношонкиным.

Инженеры, востребованные по всему миру

В Томске будущий инженер из Бурятии оказался неслучайно: за несколько лет до этого в томский вуз поступил его брат. Когда нужно было выбирать факультет, Дмитрий, недолго думая, остановился на Томском политехе, на нефтянке. Динамично развивающаяся отрасль привлекла интересными перспективами, поэтому выбор пал на бурение. Получив диплом бакалавра и выбирая магистратуру, Дмитрий тоже не стал долго размышлять:

— До этого я уже слышал про Heriot-Watt — один из лучших в мире университетов в области нефтегазового дела. А поскольку в ТПУ было его официальное представительство, решил пойти сюда. Мне нравился подход — я понимал, насколько сложно будет учиться, но оно того стоит: все основы нефтянки можно освоить именно здесь.

Центр Heriot-Watt был основан в ТПУ 20 лет назад. Изначально для поступающих была открыта магистерская программа по разработке нефтегазовых месторождений, а через несколько лет к ней добавилась программа «Геология нефти и газа». С 2020 года студенты впервые смогли претендовать на бесплатное обучение и самостоятельный выбор будущего работодателя из числа партнеров центра и других компаний нефтегазовой отрасли.

По словам Коношонкина, обучение в центре при ТПУ на 70% состоит из зарубежных наработок в нефтяной отрасли и на 30% — из российских. На выходе получаются инженеры-специалисты мирового уровня. Схема обучения выстроена по стандартам Heriot-Watt. Важную часть занимают практические занятия. Лекторы активно контактируют со студентами, чтобы информацию было проще усвоить. В конце ребят ждут проектная работа, когда они учатся взаимодействовать в команде, и подготовка индивидуальных проектов. Так, за год можно получить полноценное инженерное образование и оригинальный британский диплом.

Ценность образования в Центре Heriot-Watt ТПУ подтверждается востребованностью его выпускников среди крупных нефтегазовых компаний России. Компания-партнер центра может даже оплатить обучение: для этого заключают договор, по которому выпускник должен будет отработать в организации определенный срок.

В сентябре у центра был первый выпуск новой программы по бурению, но уже не в партнерстве с британским вузом, а с «Газпром нефтью». Компания давно работает с Центром Heriot-Watt в ТПУ, где учились многие их инженеры и топ-менеджеры.

— А год назад пришел запрос на подготовку такого же уровня буровиков. Я помогал разрабатывать эту программу, поскольку имел опыт обучения, преподавания и руководства. Результат отличный: 12 человек из 14 ушли в «Газпром нефть», остальные — в другие компании. Все довольны: и ребята, и заказчики, и мы, — рассказывает Дмитрий.

Получился идеальный кейс про инженерное образование, отмечает Коношонкин:

— Заказчик сказал, что должны знать и уметь будущие работники, мы сформировали программу обучения, получились специалисты четко под нужды компании. Студентам тоже хорошо: они не тратят время на изучение того, что им не пригодится в будущей работе. Успешный опыт привлекает другие компании к сотрудничеству с нами. В центр уже приезжали представители «Новатэк», «дочек» «Газпром нефти» и других предприятий добывающей отрасли.

Вперед, к «трудной» нефти

Отдельный проект в Центре Heriot-Watt ТПУ посвящен трудноизвлекаемой нефти. Этот вопрос для Томской области сегодня актуален как никогда — объемы добычи нефти в регионе год от года сокращаются. Поэтому власти вместе с учеными ищут способы добычи трудно извлекаемых запасов.

Для этого был запущен технологический проект «Палеозой»: с его помощью хотят найти способ поиска залежей древней палеозойской нефти, которую очень трудно обнаружить. Всего в проекте шесть модулей, Политех отвечает за три: тектоника, методы потенциальных полей и геохимия.

В технологическом проекте «Палеозой» Дмитрий смог раскрыть свои инженерные таланты в полную силу:

— Вообще, как инженер я начал развиваться в геомеханике. Это наука, изучающая поведение горных пород при воздействии на них. Геомеханика активно используется в бурении, когда стоит задача не просто сломать горные породы, но и вытащить их для изучения, не обвалив скважину. Однажды в центр пришел проект, а специалиста по геомеханике не было. Тогда я принял этот вызов. Мне нравится, когда надо действовать не по инструкции, а включать голову: искать информацию, читать книжки, общаться с кем-то и пытаться подобрать ключ к решению задачки. В итоге у меня получилось, и меня зацепило. А потом появился проект «Палеозой».

Обычно проекты центра длятся год-два, «Палеозой» же стал самым длительным. Уже шестой год в нем заняты несколько десятков участников из разных регионов России. Загвоздка в том, что «стандартные» залежи нефти и газа находятся в среднем на глубине 2,5 километра, а палеозойские — ниже 2,5-4,5 километров. Эта нефть формировалась в отложениях, возраст которых — от 250 до 540 миллионов лет. В Западной Сибири это самая древняя нефть, и появилась она задолго до динозавров и даже современных континентов.

— До 2,5 километров все довольно предсказуемо, а палеозой более сложный — там все «измято», породы ведут себя хаотично, но нефть там тоже есть. Откуда мы это знаем? Потому что она уже добывается. Как ее нашли? Бурили скважину чуть глубже обычного. И иногда попадали в залежь, получали приток. Дальше шла разведка, оценивались объемы. Но не было стратегии, как искать такую нефть — все было практически случайно. Наша совместная задача — разработать планомерную технологию для изучения и освоения залежей палеозоя, — отмечает ученый.

Сейчас камеральный этап проекта на финальной стадии, говорит Дмитрий. В 2022 году произойдет интеграция всех знаний, и будет создана методика для изучения и освоения палеозойских ресурсов, которую в дальнейшем можно использовать и в других регионах страны. В будущем ТПУ и «Газпромнефть — Технологические партнерства» планируют развивать цифровую платформу «Палеозоя» — инновационное решение, объединяющее виртуальную модель полигона, единую онлайн-базу данных по исследованиям и опытно-промышленным испытаниям.

— Для решения конкретных задач по проекту мы привлекаем и студентов. Пока у нас нет отдельной программы обучения по «трудной» нефти, но соответствующие компетенции уже можно получить, — добавляет Коношонкин.

Инженеры нового поколения

Сегодняшним студентам можно только позавидовать в плане возможностей для самообразования, отмечает Дмитрий. Любую информацию можно найти в интернете, а преподаватели ведущих мировых университетов бесплатно выкладывают свои курсы в открытый доступ. Недаром вокруг столько фрилансеров — ребята сами ищут информацию, учатся и заходят в большие проекты. Но важны не только знания — нужно развивать еще и личностные качества.

— Мы уделяем внимание не только базовым знаниям, но и тому, как ребята смогут раскрыться в командной работе. Помимо основ, они изучают и надстройки, которые используются в конкретной компании: софт, методы расчета и так далее. Плюс компании все больше внимания уделяют soft skills — тому, как человек ведет себя в команде, как разговаривает, может ли грамотно презентовать. Поэтому во время учебы ребята делают групповые проекты, при этом предварительно психологи проводят с ними тренинги, чтобы на основе личностных портретов проще было собрать эффективную команду.

Ценность инженеров с каждым годом растет, но и требования к ним не стоят на месте. Специалист должен сочетать в себе инженерный полет мысли, качества управленца, менеджера и предпринимателя. Всему этому учат в ТПУ.

— Спрос на узких инженеров тоже есть, но если с ними тяжело работать, то они теряют свою ценность на рынке труда. Политех выпускает инженеров будущего, кросс-функциональных инженеров, которые широко мыслят. Потенциально это либо управленец с хорошим пониманием основ, либо эксперт, который хорошо общается с командой. Такой человек может работать везде, — заключает ученый.

 

Миссия – инженер. Политехник Сергей Туранов о фотонике, оптической инженерии и работе в ТПУ

09.11.2021

Сфера интересов 31-летнего доцента отделения материаловедения ТПУ Сергея Туранова — фотонные технологии и оптическая инженерия. В основном он занимается проектированием световых приборов и изучением особенностей взаимодействия оптического излучения с разными объектами.

За его плечами несколько различных проектов, часть из которых реализовывалась с другими вузами или с промышленными партнерами.

Поговорили с инженером о том, над чем он работает сегодня, какие перспективы перед молодыми учеными открывает университет и чего не хватает современным студентам.

Эксперименты со светом

Светотехническая лаборатория, где сегодня в том числе работает Сергей Туранов, похожа на декорации к фантастическому фильму. Первое, что бросается в глаза, — огромные серебристые полые шары, похожие на раздвижные глобусы, с лампочками внутри. На стенах висят стенды с образцами: здесь и современные лампы, и раритетные разного размера и формы. Столы уставлены разной аппаратурой, а у одной из стен стоит прибор, похожий на старинный киноаппарат с рельсами — с его помощью измеряют характеристики излучателей и световых приборов.

— Я изучаю, как свет влияет на окружающий мир: на человека, растения, твердые объекты, — рассказывает ученый. — Мы постоянно находимся под солнечным излучением, и понимание протекающих при этом процессов очень важно для развития технологий и техники. Фотоника круто развивает себя на стыке наук в междисциплинарных проектах. Один из таких — исследование взаимодействия излучения с растениями. Здесь мы как инженеры и технари показываем свое видение и даже можем удивить биологов, которые годами могли не рассматривать некоторые вопросы с такой точки зрения.

Примером стал совместный с ТГУ проект. Политехники создали систему из разных светодиодов с автоматическим регулированием освещения для выращивания различных культур даже без солнечного света. Это направление науки называется агрофотоника. С помощью света можно менять элементный и пигментный состав растения и даже его внешний вид.

— Мы научились менять характеристики листа с помощью светового излучения. Один из простых результатов — смогли сделать салат более хрустящим и менее хрустящим только за счет изменения параметров освещения. Также с помощью света можно контролировать концентрацию витаминов, макро- и микроэлементов, — рассказывает Сергей Туранов. — Сейчас развивается направление программируемого выращивания. К примеру, нужен базилик с повышенной концентрацией эфирных масел — это можно сделать с помощью «правильных» световых комбинаций. А когда подключаются междисциплинарные специалисты, открываются безграничные возможности.

Однако придуманная политехниками система годится не только для освещения теплиц, говорит Туранов:

— На самом деле, мы разрабатывали систему, которую можно применять везде. Это совокупность световых приборов и датчиков, отслеживающих уровень солнечной и естественной радиации, и система управления параметрами освещения. Задача системы — в определенный момент времени подстраивать условия освещения до оптимальных. Они в каждом случае задаются индивидуально.

По словам инженера, систему можно использовать в школах, где окна только с одной стороны, и солнечный свет не доходит до отдаленных парт. Бывает, даже в дневное время из-за этого приходится включать освещение во всем классе. Система способна выровнять эту диспропорцию. Также она может пригодится для освещения дорог и улиц.

— Часто можно видеть, что на улице стемнело, а фонари еще не включили. И наоборот: уже светло, а освещение еще работает. Все потому, что есть регламенты. Но вместо них можно использовать «умную» систему, которая будет отслеживать уровень солнечной радиации и подстраивать освещение под нее, — поясняет Туранов.

Второе направление, которым занимается инженер, — оптические методы диагностики объектов: когда на определенный материал воздействуют каким-либо видом излучения и изучают его оптические характеристики. А недавно Сергей вместе с одним из аспирантов начал заниматься технологиями компьютерного зрения.

— Это чисто инженерный проект, который мы реализовали в первую очередь для себя. Стоит камера, фотографирует, и по анализу фотоизображения выдает необходимую информацию. В частности, мы разработали алгоритм, который анализирует геометрические размеры объекта и его перемещение в пространстве. Сейчас ищем задачи для применения этого алгоритма. Теоретически применить его можно во многих направлениях, например, в биофотонике, или при прогнозировании лесных пожаров.

Еще одно направление, которым занимается доцент ТПУ, — проблема цветопередачи при использовании светодиодов. Поиск решения этой проблемы сейчас — один из мировых трендов, отмечает Туранов:

— При освещении светодиодами меняется восприятие цвета окружающих предметов. Есть индекс цветопередачи, это способность источника света точно отображать цвета освещаемых предметов в сравнении с идеальным светоисточником — солнечным светом. Цвета передаются такими, какие есть, при индексе 100. Современные массово производимые светодиоды в магазине имеют индекс 75-80. При том, что есть постановление правительства о том, что в садах, школах, вузах и других учреждениях должно быть освещение с индексом не ниже 90. Сейчас мы думаем над интересным и простым решением этой задачи.

Остаться в Томске и не прогадать

Сергей рассказывает: целенаправленно поступить в ТПУ поначалу он не планировал, в Томск попал из Новокузнецка по воле случая. В школе учился хорошо, выиграл несколько олимпиад и проходил на бюджет в местные вузы:

— Однажды друг предложил за компанию сходить на олимпиаду томского политеха. Я тогда ничего не знал ни о Томске, ни о его университетах. Мы сходили, набрали хорошие баллы, потом нам позвонили из приемной комиссии: приезжайте. Решили посмотреть, что за город, что за ТПУ. Когда я тут очутился, то понял: остаюсь. Сыграл контраст между Томском и Новокузнецком: у нас царил постсоветский промышленный дух, а здесь крутая архитектура, приветливые люди, полно молодежи. Помню, меня поразили даже двери в главном корпусе ТПУ — такие огромные, резные, как будто вход в другой мир, — рассказывает Сергей.

Еще в Новокузнецке будущий студент думал об инженерной специальности, поэтому выбирать долго не пришлось: электрофизический факультет, а именно — оптотехника, поскольку в школе это было любимое направление физики. С третьего курса Сергей начал активно заниматься экспериментами, трудоустроился на кафедру, а там началась производственная практика. Причем не в Томске, а за его пределами.

— Я до этого вообще нигде не был, поэтому поехать в другой город было для меня крутым бонусом. Месяц жил в Краснодаре, где работал с системами естественного освещения — полыми световодами. Если по-простому: это отверстие в потолке, сверху — специальный колпак (линза Френеля), собирающий свет со всех сторон, далее сам световод, который транспортирует солнечный свет, а в помещении — рассеиватель, для его равномерного распределения. В 2009 году в Сибири такого еще не было, а на юге они уже применялись. Видеть и работать в живую с темой своей ВКР, проводить реальные эксперименты было очень интересно, к тому же это была новинка, и стоили они очень дорого, — вспоминает инженер.

Получив диплом бакалавра, Сергей поступил в магистратуру. Во время обучения он побывал в разных городах, участвуя в конференциях и выставках. Признается: возможность поделиться опытом, обсудить его с коллегами из других регионов мотивировали его как ничто другое.

— Каждый раз я приезжал очень заряженный и хотелось делать все больше и больше. Поэтому решил после магистратуры пойти в аспирантуру. Причем даже не задумывался насчет поступления, хотя оказалось, там был конкурс, и из всех желающих я единственный поступил на бюджет на свое направление, — отмечает Туранов.

Оказалось, в вузе можно заниматься наукой и зарабатывать на этом. Это стало еще одним плюсом в пользу того, чтобы остаться в ТПУ:

— Я понял, сколько возможностей есть в плане поездок, грантов, стипендий. Когда у тебя есть повышенная стипендия, стипендия президента, еще какая-то, не думаешь о работе вне вуза: ты погружаешься в науку и живешь только ей. И развиваешься по экспоненте.

Придумать и реализовать

Задача инженера — не только придумать нужный прибор, но и довести его до стадии производства. Тут могут возникнуть различные препятствия, и их преодоление связано с личными качества автора разработки.

— Важно, насколько инженер пробивной и хочет реализовать свое изобретение, — подчеркивает Сергей Туранов. — Зачастую в производство не идут разработки, которые по умолчанию не заточены под это. Многие специалисты, создавая инструмент, просто не думают о том, как его потом производить в массовом порядке. И может наступить разочарование: мол, я придумал такую крутую штуку, а она никому не нужна. Но если человек настроен разобраться и довести проект до ума, адаптировав под производство, его идея не пойдет в стол. В текущих условиях нельзя медлить, иначе эта идея придет в голову кому-то другому.

Современный инженер должен быть вхож в оба мира — и в науку, и в производство. Очень часто между этими сферами есть большой разрыв, говорит Сергей и приводит пример из личного опыта:

— В аспирантуре мы разработали световой прибор для освещения растений, отработали с ТГУ режимы облучения, получили отличный результат, пришли к нашему промпартнеру: смотрите, классная штука, давайте производить. Они взяли, посмотрели и говорят: круто, но это невозможно производить. Мы в недоумении: как так, вот же опытный образец. А там, например, оказалось, что зеркала в прибор придется задвигать вручную, а на конвейерном производстве это нереально. И мы поняли, что собрать одну штуку и собрать партию — это разные вещи. Когда ты не понимаешь особенностей технологического производства, не задумываешься об экономике — внедрить свою разработку в реальность практически невозможно. Задача инженера — понимать и то, и то и связывать это между собой.

Полученный опыт инженер старается применять в работе со студентами, чтобы те учились на чужих ошибках. При проектировании ребята сразу обдумывают, как прибор будет реализован в реальности. Порой от проекта остается лишь первоначальная идея, а «оболочку» приходится перекраивать, чтобы задумку можно было перенести с бумаги в реальность.

Жаловаться на современных студентов не приходится, говорит Туранов. Пока одни говорят, что нынче учащиеся «уже не те», инженер год от года наблюдает обратную картину:

— Когда я только начал преподавать, было ощущение, что студентам не хватало мотивации на учебу и на то, чтобы остаться в науке. Сейчас ситуация поменялась к лучшему. Я курировал разные творческие проекты на кафедре и видел, как работы год от года менялись от простых к сложным. Я также сотрудничаю с «Кванториумом» и Лицеем при ТПУ, и вижу, как школьники порой такое делают, что не каждый студент повторит. Есть тренд на популяризацию науки среди детей и молодежи, и это правильно. Если раньше многие получали диплом бакалавра и уходили, то сейчас ребята осознанно идут в магистратуру и имеют отличный потенциал.

Стимул оставаться в науке есть, недаром в ТПУ активно пропагандируют инженерные специальности как миссию. По мнению Сергея Туранова, важно правильно доносить до студентов две вещи — зачем им учиться и как новые компетенции могут пригодиться им в жизни.

— Когда ребята выходят на защиту, я всегда им говорю: в первую очередь вы показываете свои навыки и компетенции, которые получили в магистратуре. Чтобы после диплома вы не остались зажаты своей темой. К примеру, вы работаете с растениями, изучаете влияние света на них, а после магистратуры куда? Работать электриком в теплице? Нет, это не так работает. Вы получаете профессиональные навыки, работаете в специальных программах, проектируете, имеете дело с экспериментами, учитесь обрабатывать результаты и ставить задачи, а то, с чем вы работаете, — это второстепенное.

Ученый рассказывает, что мечтает о том, чтобы его студенты начали создавать стартапы. В области фотоники и оптической инженерии, много прикладных проектов, которые можно выводить в реальный бизнес. Пока, к сожалению, студентам не хватает компетенций. Но первые подвижки в этом плане уже начались — в ТПУ активно работает Школа инженерного предпринимательства, где студентов учат выводить проекты на рынок, и все больше ребят защищают свои дипломы в виде стартапов. Студенты Сергея Туранова ежегодно защищают свои опытно-конструкторские работы в таком же формате.

— Чтобы еще больше проектов доходило до реальных продаж, нужно ребят готовить с первого курса. А когда человек все обучение просидел в лаборатории, а на последнем курсе ему говорят: ну все, теперь придумай, как это продать — они пугаются. Но лед тронулся, и, думаю, скоро эта проблема решится на всех направлениях, — считает инженер.