Проекты XXI века

Дмитрий Наумов

Космос. Нейтрино. Байкал

Страницы дневника научной экспедиции

(Продолжение. Начало в № 18)

День третий

Вчера во сне умер Андрей Иванович Панфилов (ИЯИ РАН). Человек-легенда. Собирался быть теоретиком и заниматься суперструнами. Но получил задание сделать приспособление для Байкальского нейтринного телескопа. В итоге придумал почти все устройства, которыми здесь пользуются по сей день. Для всех нас его уход стал шоком. Светлая память замечательному ученому и человеку...

Тем временем жизнь в лагере идет своим ходом. Сегодня нам надо разобрать одну из струн третьего кластера. Неисправные главные модули починят и вернут обратно. На четвертом кластере будем устанавливать новые оптические модули. Приехали новые участники - москвичи из ИЯИ. Работа закипит еще активнее.

На тросе висят оптические модули через каждые 15 м. Время от времени попадается акустический модуль, который позволяет определять его положение в пространстве. Если что-то вышло из строя, один за одним все поднимается, снимается, кладется в коробки, ремонтируется и потом в обратном порядке вешается снова на трос. Перед Максимом акустический модуль фирмы EvoLogics. Он помогает определить координаты оптических модулей с точностью порядка сантиметра.

Оптический модуль эксперимента Байкал-GVD состоит из двух стеклянных полусфер. Внутри находится ФЭУ, погруженный в прозрачный гель, - это обеспечивает оптический контакт ФЭУ и стекла полусферы. Над ФЭУ расположены источник высокого напряжения, электроника и датчики, контролирующие как условия внутри модуля (влажность, температуру), так и положение модуля в пространстве. На ФЭУ надета сетка из специального сплава металлов, которая защищает от магнитного поля Земли. Также внутри оптического модуля есть светодиод, который время от времени "вспыхивает", и его свет попадает в оптический модуль, расположенный сверху. Это позволяет сверять часы всех оптических модулей, а также проверять чувствительность оптического модуля к детектированию света.

Этот оптический модуль целый год пробыл под водой. Выглядит как новый. Как в объявлениях: "Почти без пробега. Не мят, не крашен. Женщина ездила на выходных на дачу. Перекупщикам просьба не беспокоиться".

Каждый год ученые, работающие в коллаборации Байкал-GVD, вносят что-то новое - эксперимент проводится на самом современном уровне, с использованием новейших технологий. Владимир Рушай (ЛЯП ОИЯИ) написал приложение, которое сканирует QR-код и вносит все параметры оптического модуля в базу данных. Пока что QR-наклейки размещены не везде, приложение тестируется параллельно с обычным вводом информации. Возможно, в будущем QR-код заменится еще более современной технологией - RFID-меткой...

Байкал великолепен. Даже снег на поверхности льда нетривиальный. Давайте на него посмотрим вблизи. Это снежинки, которые растут вверх, как деревья. Чем определяется такая форма снежинок? Яркое солнце днем, холодные ночи, небольшая влажность. Тема для исследований!

Конец рабочего дня. Мы сидим в командном - оранжевом кунге (кунг - армейская аббревиатура, обозначающая "кузов унифицированный нормального габарита"). Люди устали. Но они довольны тем, как прошел их день. Даже считают, что сделать можно было и больше. Рамы для оптических модулей делать бы из этих людей!

Меня часто спрашивают - как вы там развлекаетесь? Вот так и развлекаемся. Живет тут пес по кличке Рэм. Его любимая игрушка - колесико, на которое байкальцы ставят оптические модули. Рычит Рэм грозно, как волк, но в душе, где-то очень глубоко, - он добрый. Вечерами пишет стихи. Поет под гитару. Думает о вечном. И... о нейтрино, конечно.

День четвертый

У людей, живущих рядом с озером Байкал, есть священная традиция. Перед тем как выйти в море, надо "побурханить", чтобы уважить духа озера. Бурханят обычно, принося духу какой-то дар, капнув спиртного и произнося правильные слова. Характерно, что бурханить нужно даже тем, кто не верит ни в каких духов.

Я-то знал про это раньше, но забыл и только едва пригубил из банки пива по пути на озеро в день приезда. Расплата была неизбежной. Сегодня утром я чистил майну, долбил в ней лед и выкидывал потом лопатой, то есть занимался работой, соответствующей моей квалификации в текущий момент. И тут что-то булькнуло... Мне осталось только проводить взглядом исчезающий в пучине айфон... Подарок духу озера.

А жизнь идет своим чередом. Нашей бригаде дали задание вытащить три модуля с электроникой и кабелями из центрального стринга первого кластера, носящего имя "Дубна". Вытащить и доставить на берег, где люди, работающие головой, будут с ними разбираться.

Первое, с чего начинается установка стринга, - это якорь. Он должен надежно держать стринг на одном месте, не плавать, не тонуть в грунте, так чтобы его можно было поднять, если понадобится. Такой якорь был разработан в недрах ядерного института, изготовлен и доставлен на место.

В байкальской экспедиции используется свой язык. Некоторые такие малопонятные слова уже мелькали в тексте. Добавим новых. Пустой ковш называется кошелка. Когда он заполняется рельсами - становится якорем. Оптимальный вес якоря, рассчитанный методом конечных элементов, составляет 1065 кг. "Сейчас мы будем вязать рельсы" - это фраза не артистов цирка, а будни научных сотрудников Байкальского нейтринного телескопа.

Рельсы из якоря могут вывалиться, например, если дно окажется неровным. Для этого рельсы "вяжут" - в ковше просверливаются дырки, вставляется прут, зажимается. Обвязка почти готова. Загнем края. Защитим сварку от ржавчины. Теперь точно все готово. В добрый путь!

Якорь готов. Теперь вешаем на трос модули один за другим. Начинаем с акустического модуля фирмы EvoLogics. За ним последуют красивые стеклянные шары - оптические модули.

День пятый

Давайте посмотрим, как устроен кластер. Он состоит из восьми стрингов. Стринг это трос, на нем висят 36 оптических модулей, как показано на рисунке 1. Эти модули организованы в виде трех секций по 12 модулей в каждой (рис. 2). Так сделано потому, что регистрируемые сигналы с 12 оптических модулей поступают в свой центральный модуль, где они обрабатываются и идут дальше.

Аналогично устроено наше зрение. Свет проходит через оптическую систему глаза и попадает на сетчатку, где может поглотиться специальными фоторецепторами - колбочками и палочками. Попал на них свет - они возбудились и передали сигнал в зрительный отдел мозга, где специально обученная нейронная сеть пытается создать модель изображения на основе полученных сигналов. Так мы "видим". В нашем мозге эта нейронная сеть многослойная, то есть состоит из многих этапов. Центральный модуль - это первый слой в нашей аналогии. Он упорядочивает сигналы с 12 оптических модулей ("палочки") по времени и передает их дальше. На центральной струне есть следующий слой нейронной сети - самый главный модуль. Он собирает все сигналы с центральных модулей и отправляет их на берег. Там наши компьютеры и алгоритмы и являются частью этой сложной нейронной системы по распознаванию образов, которые видит Байкальский нейтринный телескоп.

Большую часть груза с особо нужными центральными модулями отправили из Москвы вагоном. Отправили давно. Но если пассажирский поезд следует расписанию, то грузовой едет как придется... Без этих центральных модулей новую установку собрать нельзя. Поэтому мы до сих пор монтировали по 6 самых нижних оптических модулей с якорем и акустикой и ставили стринг "на пенек". Это значит, подвешивали его за бревно, которое лежит поперек "песочницы" - деревянной рамы вокруг майны. Это позволяет освободить лебедку и начинать монтировать новый стринг.

Наконец, сегодня приехал наш долгожданный груз! Там и центральные оптические модули, и много еще чего, включая, например, мою рабочую одежду. Теперь работа закипит на полную катушку!

Сегодня сделано очень много. Несколько стрингов поставлено "на пенек", майны расчищены. Из нового собираем четвертый кластер. Я научился выпиливать майну бензопилой. Причем простой ручной бензопилой, что все-таки дает приличную нагрузку на все группы мышц. Также научился делать якорь из кошелки. От и до. Теперь, если что, - будет чем зарабатывать на жизнь. А еще в моей речи появилось много не известных мне ранее слов. Напишу толковый словарь по возвращении. Вдруг кому-то пригодится.

День шестой

На шестой день Бог создал зверей земных, скот, гадов и человека. А перед этим небо и землю, воду и свет, твердь посреди воды... Хотя мы трудимся не покладая рук, до вышеупомянутой эффективности нам бесконечно далеко.

Пока что я рассказывал только о том, что вижу сам, то есть о том, что происходит непосредственно на льду. Там мы выполняем фактически монтажные работы. Но из чего монтировать, как и с помощью каких инструментов - планируется заранее в разных производственных и научных центрах.

Текущее состояние дел таково. На третьем кластере, который был установлен в прошлом году, в процессе работы обнаружились проблемы. Разобрали три стринга - второй, четвертый и восьмой до модулей, давших сбой. Когда их заменят на новые, соберут обратно.

На новом четвертом кластере: на центральном стринге установлены нижняя и средняя секция, на четвертом стринге установлена нижняя секция (стринг поставят завтра "на пенек", чтобы освободить лебедку для прокладки донного кабеля), на первом стринге установлены 7 оптических модулей нижней секции.

Начинается очень сложный и самый ответственный этап - прокладка донного кабеля. Этот кабель нужен для того, чтобы питать энергией всю установку с берега, а также передавать данные. Прокладка такого кабеля длиной около 4 км - технически сложная задача, которую полностью понимал только один человек, Андрей Иванович Панфилов. Известие о его кончине пришло в начале экспедиции, и с каждым днем становится все очевиднее, что рядом работал и жил настоящий гений. Теперь Игорь Анатольевич Белолаптиков с коллегами пытаются понять, как выполнить эту сложную работу без Андрея Ивановича. Ошибка будет стоить очень дорого. Без донного кабеля все подвешенные приборы будут просто красивыми стекляшками. Разве что омуля да нерп забавлять.

Тем не менее работы начались. Выпилены промежуточные маленькие майны для "прошнуривания" - горизонтальных связей. Как это сделать подо льдом? Тут снова вспомнили Андрея Ивановича. Он придумал и изготовил подледный трактор, который опускается в одну майну и плывет подо льдом в другую, таща за собой веревку. Затем при помощи этой веревки протягивается кабель. Работы с этим трактором ведутся ночью. В полной темноте трактор светится и через метровую толщу льда можно понять, где он находится.

(Продолжение следует.)