C правительственных высот гражданам вдруг объявили о новой научной инициативе, по размаху не уступающей «Сколково». На сей раз Владимир Путин и его комиссия по высоким технологиям и инновациям собираются строить в России установку калибра megascience. Уже собраны предложения от неких неназванных групп физиков, а торжественное объявление нового проекта может состояться в ближайшие месяцы.

По давней традиции, нет почти никаких подробностей о механизме принятия столь знаменательного решения и о его непосредственных инициаторах. Знаки из аналитической среды косвенно указывают на круг Михаила Ковальчука, но – не будем гадать. Лучше напишу о том, что такое меганаука в современном понимании, и приведу несколько характерных примеров.

Дефиниция

Точного определения неофициального термина не существует, но есть масса международных документов, посвящённых меганауке. В соответствующем разделе UNESCO World Science Report 1996 говорится об «очень больших и преимущественно фундаментальных исследовательских проектах или программах». Международная космическая станция, по мысли экспертов ЮНЕСКО, к меганауке не относится, так как в данном случае налицо, скорее, технологический характер. А вот проект термоядерного реактора ITER находится на границе науки и технологий, так как научных экспериментальных доказательств осуществимости управляемой долговременной термоядерной реакции пока нет. Традиционно его относят к меганауке.

Крупные НИИ, типа Брукхейвенской национальной лаборатории или институтов немецкого Общества Макса Планка, сами по себе мегапроектами не являются: при всём размахе исследований им не хватает концентрации всех ресурсов на одном проекте. Зато отдельные проекты Брукхейвенской лаборатории вполне можно отнести к меганауке. Такой проект может основываться на одном или нескольких экспериментах в определённой области, как с большинством крупных ускорителей частиц. А может, как синхротронные или нейтронные источники, использоваться массой разнообразных учёных из традиционных “small science” областей, типа физики твёрдого тела, химии и биомедицины.

К меганауке также относятся географически распределённые инициативы типа Human Genome Project, реализация которых может идти сразу в десятках и даже сотнях организаций. Наконец, проекты могут переходить из распределённого состояния в локализованное – в океанографии новые буровые установки настолько дороги и сложны, что уже приближаются по цене к ускорителям.

Итак, главные признаки меганауки – дороговизна, фундаментальность, проектный подход.

История и современность

Примеры меганауки встречаются задолго до XX века. К ним можно отнести знаменитую обсерваторию Тихо Браге «Ураниборг» (вики) на острове, рядом с Копенгагеном. Тогда же, в 1576 году, благодетель Браге, король Фредерик II, выразил основной смысл поддержки меганауки для государства:

своими открытиями астроном «прославит страну, короля и самого себя».

До сих пор прогресс человечества и сопутствующая слава остаются важными причинами финансирования меганауки, но парадоксальным образом её настоящее рождение связано с сугубо жизненной практической проблемой – Второй мировой войной. Именно война изменила отношения между учёными и правительствами, а ключевым для меганауки при всей его прикладной направленности стал Манхеттенский проект по разработке ядерного оружия. Размах проекта был беспрецедентным, а стоимость составила около двух миллиардов долларов, притом, что все федеральные расходы США на R&D в 1940 году равнялись 70 миллионам долларов. Вскоре похожая ситуация повторилась в СССР.

Вдохновлённые бомбами и реакторами, соревнующиеся власти стали предоставлять физикам средства на более фундаментальные установки, самые известные из которых – ускорители, ставшие синонимом меганауки. Сегодня список основных ускорителей, работающих по всему миру, насчитывает около сотни машин. Наличие коллайдера (вики) или хотя бы гораздо менее эзотерического источника синхротронного излучения (англ. synchrotron light source, wiki) является своеобразным пропуском в мир научных держав. Этот пропуск есть у большинства основных стран Западной Европы, у Австралии, Аргентины, Бразилии, ЮАР, Китая, Индии, Кореи, Тайваня, Мексики, Японии, Канады, России и США.

Синхротроны за мир во всём мире

Холодная война закончена, но с пропусками тяжело, и политики в меганауке до сих пор хватает. Скажем, арабские страны, Турция и Израиль, совместными усилиями строят в Иордании источник синхротронного излучения SESAME на основе списанного немецкого ускорителя.

Два иранских физика, участвовавших в проекте, были убиты в Тегеране в январе и ноябре 2010 года. Теперь Иран намеревается построить собственный синхротрон с помощью остального мира, но из SESAME выходить пока не собирается. Стране, у которой нет ни соответствующего опыта, ни большинства требуемых компонентов, на запуск подобной установки потребуется минимум 6–8 лет. Для координации будут созданы сразу два комитета международных советников (по ускорителю и по применению излучения).

Выбор в пользу ускорителя частиц сделан из-за его уже упомянутой междисциплинарности: излучение применимо в материаловедении, фармакологии, даже археологии. Проект позволит привлечь к работе максимальное количество учёных, в том числе иностранных.

Рис. 1. График работ по строительству и вводу в эксплуатацию иранского источника синхротронного излучения.

Точно такая же логика стоит и за самим SESAME, будущее которого под вопросом из-за волнений в ряде стран-участников. Для завершения очередной фазы требуется 35 миллионов долларов, а глава совета проекта, бывший директор CERN Кристофер Луэлин Смит, пока смог получить деньги только от Израиля.

Как считается, именно один из ускорителей частиц – Национальный американский в Брукхейвене (wiki) – самая популярная в мире меганаучная установка. Он работает с 1984 года, ежегодно привлекая 2200 учёных из 30 стран.

Только в 2009 году по мотивам работы на брукхейвенском источнике было опубликовано 658 научных статей.

В России главный адепт источников синхротронного излучения – Михаил Ковальчук, уже имеющий в Курчатовском институте установку, запущенную в 1999 году. Скоро мы узнаем, удовлетворяет ли она его амбициям, но уже сейчас можно прикинуть, во сколько обойдётся новый мегапроект.

Финансирование меганауки. Дезертроны и Изабеллы

Никаких конкретных пороговых значений стоимости проектов, после которых они становятся «мега», не зафиксировано, и точный размер меганауки в долларах или рублях неизвестен. Тем не менее данные Конгресса США позволили экспертам ЮНЕСКО заключить, что на американскую меганауку в 1991–1995 годах было потрачено около 15–20 процентов федерального научного бюджета.

Говоря о причинах таких трат, те же эксперты предельно откровенны и прямо связывают их с модой, лоббированием и медиа. По своей природе меганаука, если и приносит выгоду, то, скорее, всему человечеству и конкретным отраслевым группам учёных, а не странам как таковым. Для отдельных государств позитивные эффекты обычно непрямые и лежат, скорее, в образовательной плоскости.

Идея конкретного мегапроекта обычно возникает у группы учёных из какой-либо дисциплины. Чаще всего они обращаются с ней в ответственное за фундаментальную науку государственное агентство. Важнейший вопрос касается стоимости, выбора места и подрядчика. Нередко учёные сознательно занижают стоимость и всячески демонстрируют чрезмерный и тенденциозный оптимизм, зная, что в случае успеха лоббирования мегапроект будет сложно остановить, а реальная стоимость его может легко возрасти. Но, бывает, случаются и неудачи, и связаны они не только с распадом СССР, как произошло с УНК в Протвино.

Характерен пример американской установки с устрашающим названием Superconducting Super Collider (wiki) и прозвищем Desertron. Этот ускоритель должен был стать крупнейшим в мире в мире с кольцом длиной 87 километров (в четыре раза больше, чем УНК в Протвино) и энергией, в три раза превышающей параметры БАК. Решение о его строительстве было принято после специального государственного исследования вариантов мегаускорителей в 1983 году. Место в пустыне Техаса подобрали лишь в 1987 году, а к 1993 году, когда SSC свернули, его проектная стоимость превысила 12 миллиардов долларов.

Этому предшествовала резкая критика проекта и мощное ответное лоббирование через СМИ со стороны подрядчиков и физиков, включая десяток нобелевских лауреатов. В итоге проект закрыли за дороговизну и плохое качество управления со стороны тех же физиков, подрядчиков и ответственных чиновников, выявленное в ходе проверок, а также в связи с окончанием холодной войны и общей нерациональностью. Успели вырыть треть тоннеля и потратить 2 миллиарда долларов (для сравнения: БАК стоит около пяти).

Сейчас участок заброшен вместе с американской мечтой о мега-меганауке.

Рис. 2. Брошенный недострой «Дезертрона» в окрестностях Далласа.

Любопытно, что старт проекта «Дезертрона» в 1983 году совпал по времени с отменой строительства предыдущей аналогичной мегаустановки ISABELLE (wiki) в Брукхейвене, начатого в середине 1970-х. Благодаря активности местного нью-йоркского сенатора, деньги были выделены ещё до уточнения технологии ускорения. В процессе у предложенных магнитов выявились серьёзные недостатки, а соперники из CERN успели открыть на своём ускорителе W и Z бозоны, ради которых во многом и создавался ISABELLE. Тут как раз появились техасцы со своим суперколлайдером, и проект закрыли, потратив на него «всего» 200 миллионов долларов. Затем в оставшемся тоннеле успешно разместили коллайдер RHIC (wiki), обошедшийся в 650 миллионов долларов и ежегодно требующий ещё 100–160.

Помимо бойких сенаторов, специфика США заключается в особой роли подрядчиков, которые там выполняют многие функции приснопамятного Минсредмаша. Это огромные оборонно-инжиниринговые и строительные компании типа Northrop Grumman, General Dynamics и Bechtel, которые не только строят установки, но и управляют значительной частью национальных лабораторий.