Мирный атом

Северный морской путь на десяток дней короче южного маршрута, но суровые условия Арктики долго не позволяли нам на полную воспользоваться его преимуществами. Погодные условия не стали проще, но мы научились с ними справляться: судами ледового класса, атомными ледоколами, всевидящей системой навигации и обустройством северных берегов страны. Начинается новая эпоха развития Северного морского пути. Naked Science разобрался, каким будет следующее поколение этой мощной транспортной системы

Проводка атомным ледоколом «50 лет Победы» / ©Росатом

Арктикой принято называть всю область планеты за Северным полярным кругом, проходящим по 66,5622-й параллели северной широты. Российская Арктика занимает около трех миллионов квадратных километров (18% территории России), из которых 2,2 миллиона квадратных километров приходятся на сушу, остальное — на прибрежные территории Северного Ледовитого океана.

Эти территории богаты ценными ресурсами, а по воде проходит кратчайший путь между европейской частью России и Дальним Востоком, Европой и Азией — Северный морской путь. Поэтому освоение Арктики не первый год называют стратегическим приоритетом в плане экономического развития страны.

Маршрут СМП / ©WikiMedia

Суровый климат, сильнейшие ветры, сковывающий лед требуют подходить к этой задаче с умом: разрабатывая новые технологии, мощные ледоколы и эффективную систему навигации. Не менее важно при этом поддерживать бережное отношение к экологии и ресурсам арктических просторов, так неохотно покорявшимся нам на протяжении последних десяти веков.

Северный морской путь (СМП) — судоходный маршрут, проходящий вдоль северных и восточных берегов России через шесть морей: Баренцево, Карское, Лаптевых, Восточно-Сибирское, Чукотское и Берингово.

Непокоримая Арктика

Первым причуды северных широт описал греческий географ Пифей еще за 330 лет до нашей эры. Отправившись в рискованную экспедицию на север Атлантического океана, он доплыл до берегов Норвегии (или Исландии — ученые до сих пор не пришли к общему мнению) и увидел полярный день, северное сияние и плавучий морской лед. Свои наблюдения Пифей опубликовал под названием «В океане» («On the Ocean»). И на протяжении многих веков его монументальная работа оставалась единственным письменным источником знаний о северных широтах планеты. Примерно в VIII веке нашей эры там начали селиться викинги.

Русские первооткрыватели начали исследовать Арктику в XI веке. В 1032 году состоялся морской поход от Северной Двины к «Железным вратам» — историки спорят, что подразумевалось под этим названием: Карские Ворота, пролив между островами Новая Земля и Вайгач, или Югорский Шар — пролив между островами и континентом. Походом руководил новгородский посадник Улеб.

Вскоре появились первые поселения на берегах Белого и Баренцева морей. Жителей этих территорий начали называть поморами. Промышляя рыболовством и охотой, они первыми из жителей России освоили плавание по нашим северным морям, но всестороннее освоение Арктики началось лишь в XV-XVI веках, когда дело коснулось экономики.

В XV-XVI веках торговлей в Мировом океане управляли Испания и Португалия, захватившие пути в Индию и Китай. Остальные страны искали другие маршруты – в частности, по северному берегу Евразии, хотя тогда еще никто не знал, есть ли там проход. Особенно им интересовались Англия и Голландия, а помогали им в этом русские моряки. Так начался поиск Северного морского пути.

К XVI веку купцы и казаки освоили Мангазейский морской путь — от Северной Двины до Оби, к XVII веку открыли и путь от Лены до Берингова пролива, а в 1648 году Семен Дежнев и Федот Попов проплыли от Чукотки на север и нашли выход в Северный Атлантический океан.

В XVIII веке благодаря Петру I у России появился мощный флот, способный плавать по северным морям. Вскоре состоялась Великая Северная экспедиция. Ее руководители — Витус Беринг, братья Лаптевых и Семен Челюскин — создали первую подробную карту арктических берегов и увековечили на ней свои имена.

Петровские реформы включили Сибирь в единое общероссийское русло развития / © Getty Images

В 1878 году шведский полярник Нильс Норденшельд первым в истории преодолел весь Северо-восточный проход, так до XX века называли Северный морской путь. Удачная экспедиция была исключением: толстый морской лед по-прежнему представлял большую опасность для судов. Решение проблемы предложил адмирал Степан Макаров, и в 1899 году на воду спустили угольный ледокол «Ермак». Так начался новый период в истории Арктики — освоение маршрутов и научное изучение ее климата, геологии и богатств.

В 1932 году на ледокольном пароходе «Сибиряков» экспедиции во главе с советским ученым Отто Шмидтом удалось проплыть Северный морской путь за одну навигацию: от Архангельска до Берингова пролива за 62 дня. Благодаря этому походу уверенность в маршруте сильно возросла; и в том же году открылось Главное управление Северного морского пути.

Пристальное внимание к морским льдам и их движению позволило начать делать долгосрочные ледовые прогнозы. Изучение дна и установка берегового оборудования упростили навигацию.

Подводя итог, условно историю освоения Арктики можно разделить на четыре этапа: медленное заселение севера России в XI-XVI веках, морские экспедиции в XVII-XIX веках, полноценное освоение богатств и маршрутов в XX веке и, наконец, современное наращивание движения по Северному морскому пути.

Многовековая история не прошла бесследно: форма поморских парусников по-прежнему узнаваема в ледоколах, морской флот обеспечивает движение по северным морям, а накопленные знания о движении арктических льдов бесценны для навигации.

Сегодня за обеспечение ледокольных проводок, управление судоходством и организацию деятельности в акватории Северного морского пути отвечают ФГУП «Атомфлот» и ФГБУ «Главное управление Северного морского пути». Мощные атомные ледоколы и профессиональное управление движением судов — основа этой эффективности.

Ледокол ледоколу рознь

В 1935 году, вскоре после открытия Главного управления Северного морского пути, рекордные четыре грузовых теплохода прошли по северным морям за одну навигацию. Помогали им четыре паровых ледокола, распределенных по разным участкам трассы.

После Второй мировой войны на смену паровым пришли дизель-электроходы. Спустя десятилетие, вдохновившись силой мирного атома, советские атомщики собрали первую реакторную установку для ледоколов. Разработка шла в условиях максимальной секретности, и 3 декабря 1959 года в эксплуатацию ввели первый в мире атомный ледокол «Ленин».

К концу века в Арктике работали пять атомных ледоколов с двухреакторной ядерной установкой — «Арктика», «Сибирь», «Россия», «Советский Союз» и «Ямал» — и два ледокола с однореакторной ядерной энергетической установкой: «Таймыр» и «Вайгач».

Встреча атомных ледоколов «Ленин» и «Арктика» проекта 10520 / © Росатом

В общих чертах все ледоколы устроены одинаково: бочкообразная форма, крепкие толстые стенки корпуса и большая мощность. У атомных ледоколов — такие есть только в России — эту мощность обеспечивает один, а чаще два реактора. Реактор нагревает воду, та превращается в пар и раскручивает турбины. Турбины запускают генераторы, вырабатывающие электричество, которое идет на обеспечение судна и работу гребных винтов. В среднем мощности реакторной установки «морских» ледоколов хватит на снабжение небольшого города.

Бочкообразная форма помогает ледоколу не застревать во льдах. Ватерлиния проходит ниже самой широкой части судна, поэтому льды своим давлением выталкивают судно вверх, а не зажимают. Форма помогает и в работе: во-первых, судно может «наползать» на лед и ломать его весом, во-вторых, ломать боками, раскачиваясь с помощью крена и балластной системы.

Сегодня у «Атомфлота» шесть атомных ледоколов. По-прежнему работают «Таймыр» и «Вайгач», а также ледоколы второго поколения «Ямал» и «50 лет Победы» (его стройка была приостановлена, в эксплуатацию он вошел лишь в 2007 году). К ним недавно присоединились «Арктика» и «Сибирь» — представители нового поколения атомных ледоколов проекта 22220.

Парочка «Таймыр» и «Вайгач»

Мелкосидящие ледоколы строились специально для работы в устьях рек. Их главная особенность — меньшая осадка в 8,1 метра. По мощности «Таймыр» и «Вайгач» меньше морских «собратьев» — у них всего один реактор мощностью около 50 тысяч лошадиных сил (водо-водяной КЛТ-40М). Чаще всего пара работает в Енисее.

Кстати их назвали в честь предшественников — пары ледоколов, на которых в 1912-1913 годах экспедиция под руководством Ивана Сергеева и Бориса Вилькицкого впервые в истории прошла Северный морской путь с востока на запад, по пути исследовав острова северных морей. В частности, они открыли архипелаг Северная Земля.

Атомный ледокол «Таймыр» / © Lobusov D.V.

«Ямал» и «50 лет Победы»

Представители второго поколения атомных ледоколов гораздо мощнее — два ядерных реактора (ОК-900А) дают им 75 тысяч лошадиных сил. Несмотря на разницу в «возрасте» («Ямал» начал работу в 1992 году, «50 лет Победы» был готов в 2007 году), по размеру они почти одинаковые, разве что слегка отличаются длиной. Над водой оба возвышаются на высоту 12-этажного дома (37,8 метра). Внешне вы их никогда не перепутаете: на носу «Ямала» красуется огромная зубастая улыбка. Атомный ледокол «50 лет Победы» возит туристов на Северный полюс.

Осадка у них около 11 метров, подходящая для движения по морям. По ровному неподвижному льду толщиной 2,7 метра они развивают скорость 3,7 километра в час (два узла). Конечно, ударами корпуса атомные ледоколы способны ломать и гораздо более толстый лед. Причем как задом, так и передом — ледокольные «способности» работают в обе стороны, иначе ледоколы часто застревали бы во льдах.

Свыше десяти лет эти атомные ледоколы были самыми большими в мире, но в 2020 году на Северном морском пути заработала «Арктика», а в 2022-м — «Сибирь».

Качественно новые ледоколы

Главная особенность нового поколения (проект 22220) — двухосадочность на 9,03 и 10,5 метра; они могут работать как в море, так и в устьях рек. Такую универсальность обеспечивает большая балластная система набора и сброса воды. Ядерные установки, конечно, тоже мощнее: два реактора (РИТМ-200) дают 81,5 тысячи лошадиных сил. Прибавка в мощности позволяет универсальным ледоколам развивать скорость в два узла по льду толщиной уже 2,8-2,9 метра.

Именно эти ледоколы обеспечат к концу 2024 года круглогодичную навигацию по Северному морскому пути. Прошлой зимой «Арктика» водила караваны до Певека, самого северного города России — не так давно такая задача казалась невозможной. Уже в конце года к ним присоединится «Урал», его испытания почти завершены. Через несколько лет войдут в эксплуатацию еще два ледокола этой серии.

Эффективность этого поколения ледоколов хорошо иллюстрируется простым сравнением: одна «Арктика» прокладывает такой же широкий канал, как пара «Таймыр» и «Вайгач». Впрочем, скоро и она будет казаться «мелкой».

Атомный ледокол «50 лет Победы» / © Росатом

К концу десятилетия на Северном морском пути появится качественно новый ледокол «Россия», первый представитель проекта 10510 «Лидер». Он будет на десять метров шире прошлого поколения и гораздо мощнее: скорость в два узла он сможет поддерживать на льду толщиной 4,3 метра, оставляя за собой канал шириной 50 метров. Чем шире канал, тем безопаснее для следующего за ледоколом каравана из судов.

Морские льды очень подвижны и, бывает, зажимают суда. Чтобы освободить их из ледового плена, ледоколы сдают назад, проходя близко к бортам «пленника». Главная опасность тут не в потере времени, а в сильном давлении и острых углах морских ледяных глыб — они способны сильно повредить обшивку и винты судов.

Экологичность, автономность и комфорт

Атомная энергетика — чистая энергетика. Ледокол «50 лет Победы» стал первым ледоколом со специально оборудованным экологическим отсеком для переработки отходов. Все тщательно сортируется, очищается и измельчается. Сточные воды тоже проходят обработку. В итоге экологический след минимален.

Автономность атомных ледоколов ограничивается только запасами продовольствия и сменой экипажа. В истории Росатомфлота были случаи, когда атомный ледокол до года работал без захода в порт. Рекорд принадлежит «Арктике».  Если подвозить продовольствие и сменять команду, новые двухосадочные ледоколы проекта 22220 могут работать до семи лет, после которых нужно перезагрузить топливо.

Монтаж реактора РИТМ-200 на атомном ледоколе «Арктика» проекта 22220 / © Росатом

Моряки работают на ледоколах по четыре месяца, сменяя друг друга — благо размеры ледоколов позволяют обустроить их всем необходимым: от одноместных кают и спортзала до сауны и даже солярия. Последний, кстати, необходим для поддержания здоровья (полярной ночью солнце не встает над горизонтом). Есть даже бассейн, который заполняется нагретой соленой морской водой. Температура в помещениях поддерживается в районе 22 градусов Цельсия.

Всего на ледоколе могут одновременно жить несколько сотен человек. Минимальный экипаж зависит от типа судна: на старых ледоколах — 106 человек, на новых ледоколах проекта 22220 — всего 54 человека, но это в минимальной комплектации.

Все ледоколы живут по московскому времени. Потому что иначе переводить часы пришлось бы постоянно, ведь между Мурманском и Камчаткой разница девять часов. Впрочем, «стандартные» дни и ночи за полярным кругом — явление как раз уникальное. Полгода длится полярный день, полгода — полярная ночь.

Северный морской путь

В общем смысле Северным морским путем называют путь по морям на севере Евразии. Исторически он начинался от Карских ворот (пролив между островами Вайгач и Новая Земля) и заканчивался у мыса Дежнева. Вся эта территория зимой скована морскими льдами. Общая протяженность — почти 5600 километров, и это самый короткий путь из Европы в Азию. Возьмем конкретный пример: путь из нидерландского Роттердама до портов Азии через Суэцкий канал занимает 33 дня (17,5 тысячи километров), а через Северный морской путь — всего 23 дня (12,2 тысячи километров).

Сегодня Северный морской путь начинается в незамерзающем порту Мурманска. Путь по северным морям от Мурманска до портов Японии в два раза короче, чем через Суэц, и по времени значительно меньше — всего 18 дней вместо 37 дней.

Круглогодичная навигация в западном районе Арктики началась, когда в 1975 году в эксплуатацию ввели атомный ледокол «Арктика». Кстати, спустя два года этот ледокол стал первым судном, достигшим Северного полюса по воде. Не нужно путать его с «Арктикой» последнего поколения атомных ледоколов.

Атомный ледокол «Арктика» проекта 10520 / © Росатом

Первая важная «остановка» на маршруте — полуостров Ямал, где добывают нефть и природный газ. В поселке Сабетта расположен крупнейший завод по сжижению газа «Ямал СПГ». Еще 20 лет назад в нем проживала пара десятков человек, сегодня — почти 3500.

Следующий важный пункт — устье Енисея. Там находится Норильск, город в 300 километрах к северу от полярного круга. Мало кто знает, что железной дороги в Норильск просто нет. Добраться туда на машине — почти невозможная задача. Летом можно доплыть по Енисею, а в остальные сезоны — только самолетом. Спасают ледоколы, поддерживающие проход в порт Дудинка, поселение, возникшее на этом месте еще в 1667 году.

Дальше на Восток — чукотский порт Певек, самый северный город России. Там расположены рудники золота, серебра и меди. Энергией Певек обеспечивает единственная в мире плавучая атомная электростанция «Академик Ломоносов» с двумя реакторами, способными «запитать» даже стотысячный город, но население Певека значительно меньше — около 5000 человек. Вскоре это изменится: порт планируют сделать важным транспортным узлом всего региона.

Прибытие ПЭБ «Академик Ломоносов» в Певек / © Алексей Башкиров, «Страна Росатом»

Всего сегодня на Северном морском пути десять крупных портов и сотни судов, число которых только растет. По словам Вячеслава Рукши, руководителя дирекции Северного морского пути, в 2030 году на маршруте должно работать 12-14 арктических ледоколов, из которых минимум восемь — атомные. Они необходимы для проведения караванов по маршруту, покрытому толстым морским льдом. Но по тонком льду многие суда ледового класса могут пройти и самостоятельно. Главное — помогать им в навигации и следить за погодой.

Мониторинг и прогнозирование позволяют максимально эффективно использовать мощности ледоколов — там, где они действительно нужны. Эти задачи выполняет новейшая система навигации.

«Арктика.Навигатор» для Северного морского пути

Штаб морских операций ФГБУ «ГлавСевморпуть» (входит в госкорпорацию «Росатом») в Мурманске круглосуточно поддерживает движение по всей акватории Северного морского пути. Севморпуть объединяет в общую транспортную сеть речные артерии, пролегающие на 70% территории России.

Автоматическая система управления движения судами впечатляюще выглядит на большом экране в просторном зале для совещаний: огромная карта с сотнями движущихся судов и ниточками их траекторий. Но главное, что ту же карту можно открыть и на планшете, и на телефоне, потому что главная ее задача — помощь в навигации для самих судов. Система строит маршруты, учитывая скорость движения, загруженность пути, погодные условия, необходимость ледокольных услуг.

Как и в привычных нам онлайн-картах, тут есть дополнительная информация и слои. Щелкаешь по судну, и выпадает полная информация о его характеристиках, грузе, маршруте, скорости, сопутствующих документах и разрешениях, контактах и данных с датчиков. Иногда даже можно подключиться к камере. На самой карте есть возможность включить слои с погодными условиями: данными о ветре, температуре, штормовых условиях и движении льдов.

В системе отображаются все суда с установленной автоматической информационной системой (АИС) — то есть все, кроме военных. Пока система в основном мониторит, но скоро научится и самостоятельно выстраивать оптимальные маршруты, учитывая скорость движения, загруженность пути, погодные условия, необходимость ледокольных услуг. А также пожелания владельцев судна: сэкономить топливо или быстрее прибыть в порт.

Штаб морских операций / © Росатомфлот

Штаб морских операций уже предлагает всем капитанам информационную услугу — рекомендации по маршруту и предварительную договоренность о помощи ледокола. В итоге эта система должна работать как обычный автомобильный навигатор, только для судов во льдах. Вот судно идет из точки А в точку Б с определенной скоростью. Трек судна оцифрован, прорисован на картах, его видит система. Анализирует, на каких участках возможны задержки. Логистически все понятно и прозрачно.

В ближайшем будущем ФГБУ «ГлавСевморпуть» планирует на все суда акватории поставить бортовые измерительные комплексы, которые будут считывать погодные условия и толщину льда. Ледовая информация — самая ценная, но и самая дорогостоящая. Если все суда станут датчиками ледовой обстановки, возрастет эффективность всего движения по Северному морскому пути.

Всем ли хватит места на Северном морском пути?

Объем грузоперевозок в 1987 году по Северному морскому пути достиг 6,7 миллиона тонн. В 1991-м маршрут открыли для международного судоходства, но к концу столетия грузоперевозки объяснимо упали до 1,4 миллиона тонн. В новом столетии объемы начали быстро расти.

К 2020 году объем достиг 33 миллионов тонн, был установлен новый рекорд: по Северному морскому пути прошло 331 судно. Для сравнения — по Суэцкому каналу тогда прошло 1,12 миллиарда тонн грузов. По мнению Вячеслава Рукши, руководителя дирекции Северного морского пути, их маршрут сможет перехватить около 10% грузового трафика с Суэцкого канала, но все же 70% перевозок должен составить российский экспорт: газ, нефть, уголь и другие полезные ископаемые.

В планах — добиться к 2024 году грузопотока в 80 миллионов тонн в год и суммарной мощности морских портов в 83 миллиона тонн. Как уже говорилось, для поддержания такой нагруженности хватит 13 ледоколов и информационной поддержки в виде развивающейся навигационной системы.

Первооткрывателей сменили масштабные экспедиции, традиционные ушкуи поморов «превратились» в атомные ледоколы, а рыбацкие поселения разрослись до масштаба многотысячных городов. Мы находимся в самом начале новой эпохи развития Арктики и Северного морского пути — ее главной жизненной и транспортной «артерии».

Источник