Проект представляет собой разработку первой в России специализированной экспертной системы неинвазивного мониторинга крупных геологических и промышленных объектов на основе метода мюонографии — технологии, использующей естественный поток космических частиц (мюонов) для неинвазивного «просвечивания» горных массивов километровой толщины. Ключевые параметры системы включают: использование высокочувствительных трековых детекторов на ядерных фотоэмульсиях, обеспечивающих угловое разрешение порядка 1,5 мрад; оригинальные алгоритмы реконструкции 3D-структуры на основе моделей машинного обучения; а также собственный высокоскоростной сканирующий комплекс нового поколения. В отличие от зарубежных аналогов (японских HTS или европейских ESS), разрабатываемая система ориентирована не на фундаментальную физику частиц, а на прикладные геоэкологические задачи: прогнозирование оползней, выявление зон дегазации метана и контроль инфраструктурных объектов. Впервые в мировой практике будет создана полностью отечественная, автономная и адаптированная к условиям горных курортов России платформа для регулярного мониторинга геодинамических рисков, что открывает новое направление в отечественной инженерной геофизике и экологии.

Проект реализуется при государственной поддержке в виде субсидии из бюджета федеральной территории «Сириус», выделенной в рамках реализации мероприятия 2.3 «Привлечение научных команд под руководством ведущих и молодых учёных для проведения исследований на базе научных и образовательных организаций федеральной территории «Сириус» государственной программы федеральной территории «Сириус» — «Научно-технологическое развитие федеральной территории «Сириус».

Актуальность проекта

Комплекс инженерно-геологических проблем склонов г. Бытха (г. Сочи), включающий активизацию оползневых процессов, наличие глубинных разломов и потенциальную эмиссию парниковых газов (CH₄, CO₂), создаёт прямую угрозу для инфраструктуры и экологической безопасности региона. Традиционные методы (буровые работы, георадар) не позволяют получить непрерывное 3D-изображение внутренней структуры массива на глубинах до сотен метров без разрушения склона, что делает невозможным раннее прогнозирование катастроф. Метод мюонографии, основанный на регистрации естественного потока космических частиц, впервые предоставляет возможность неинвазивного томографического исследования крупных геологических объектов с высоким разрешением. Разработка экспертной системы мониторинга для горы Бытха является критически важной задачей, решение которой позволит не только предотвратить разрушение жилой застройки и коммуникаций, но и создать отраслевой стандарт для оценки оползневой и экологической опасности в горных регионах РФ.

Научная и практическая значимость проекта

Метод мюонографии, общий принцип которого аналогичен рентгенографии, в отличие от неё, использует естественное зондирующее излучение, а именно — релятивистские мюоны космического происхождения, и позволяет изучать внутреннее устройство объектов километрового размера и близлежащих областей без непосредственного проникновения. 

Проект создаёт инновационную научно обоснованную методику мюонографического зондирования оползневых массивов Черноморского побережья Кавказа, обеспечивая прямую 3D-томографию плотностной структуры горных пород на глубинах до сотен метров с беспрецедентным для неинвазивных методов разрешением. Практическая ценность разработки заключается в создании экспертной системы раннего предупреждения оползневых катастроф: своевременное обнаружение скрытых проблемных зон и прогнозирование активизации склоновых процессов за месяцы до критических событий даст возможность предотвратить катастрофическое развитие ситуации и обеспечить безопасность людей и экономию материальных ресурсов. Кроме того, метод уникален для экологического мониторинга — он способен выявлять каналы эмиссии метана (парникового газа) из глубинных разломов, что критически важно для климатической повестки. Жители горных районов получат реальный инструмент контроля безопасности социальных агломераций, а технология будет масштабирована на плотины ГЭС, хранилища отходов и объекты культурного наследия по всей России.

Ожидаемые результаты

Конечным результатом проекта станет полностью функционирующая экспертная система неинвазивного мониторинга крупных природных и промышленных объектов на основе метода мюонографии, включающая в себя три ключевых компонента: 1) комплект из 27 и более трековых эмульсионных детекторов с оптимизированной геометрией расстановки для зондирования горных массивов потоками окологоризонтальных мюонов; 2) высокотехнологичный автоматизированный оптический сканирующий комплекс нового поколения для считывания данных со скоростью не менее 20 см²/час; 3) программное обеспечение (включая веб-интерфейс и модули на базе машинного обучения), обеспечивающее реконструкцию трёхмерной плотностной структуры объекта, визуализацию зон трещиноватости и формирование прогнозных карт оползневой опасности. Система будет впервые апробирована на реальном геологическом объекте — горе Бытха в Сочи, на участке которой будут построены детальные карты внутренних неоднородностей и каналов эмиссии газов. В перспективе созданная платформа станет отраслевым стандартом для мониторинга оползней, вулканов, плотин ГЭС, хвостохранилищ и объектов ядерной энергетики на территории Российской Федерации.