1 стр. из 1

В последние годы во многих городах мира, особенно в крупных промышленных мегаполисах, произошло резкое ухудшение экологической обстановки. В результате значительно ускорились процессы разрушения экстерьерных памятников.  При этом темпы эрозии материалов памятников (в первую очередь, камня) в наши дни стали столь высоки, что за 20–30 лет теперь происходят изменения, сопоставимые с разрушениями за предшествующие 2–3 столетия.

В такой ситуации на повестку дня очень остро встает вопрос о необходимости поиска и применения на практике новых высокоэффективных технологий сохранения объектов культурно-исторического наследия.

Одним из возможных вариантов решения данной проблемы является использование лазерной техники. По пути внедрения лазеров в реставрацию уже давно пошли в Европе, США, Канаде, Австралии и ряде других государств.

Этот процесс начался более тридцати лет назад — в начале 1970-х гг., когда лазеры впервые были применены в Италии для консервации мраморных памятников.

Первый опыт оказался весьма успешным, и вскоре в США и некоторых европейских странах начались целенаправленные научные исследования в данной области. В результате сформировалось новое научно-техническое направление — лазерные технологии реставрации.

Они постепенно получают все большее признание специалистов-реставраторов. Об этом наглядно свидетельствует тот факт, что лазеры были использованы при реставрации таких всемирно известных памятников, как собор Парижской Богоматери, храм Парфенон в Афинах, знаменитая «падающая» Пизанская башня, мегалитическое сооружение Стоунхендж в Англии и мн. др.

В область применения лазеров с целью сохранения памятников истории и культуры включают консервацию и реставрацию, анализ и исследование, мониторинг состояния памятников и окружающей среды.

Лазерная консервация и реставрация

В данной сфере лазеры применяются в основном для очистки поверхности памятников из различных материалов, а также для микросварки металлических объектов (в том числе предметов ювелирного искусства и других изделий из драгоценных металлов).

Технология лазерной очистки служит для удаления всевозможных загрязнений и природных наслоений (гипсовых корок, очагов коррозии, биологических пленок, минеральных частиц, цемента, краски и пр.) с поверхности скульптур, исторических зданий и археологических объектов. В настоящее время лучше всего отработана технология лазерной очистки каменных памятников — из мрамора, известняка, гранита и некоторых других горных пород.

При реставрации таких объектов полностью доказана высокая эффективность и «деликатность» лазерной обработки. Она позволяет удалять даже самые стойкие загрязнения и сохранять при этом «патину времени». Другая важная область применения лазерной очистки — реставрация памятников истории и культуры из металлов, включая серебро, медь, свинец и олово. Особо следует сказать о возможности применения лазеров для решения наиболее сложных задач реставрации металлических памятников — очистки позолоченного серебра, меди и бронзы.

В последние годы область применения технологии лазерной очистки значительно расширилась, и сегодня в нее включают реставрацию произведений живописи (картин, икон и фресок), предметов из органических материалов (дерева, кости, бумаги, кожи, ткани, пергамента), а также стекла и керамики.

Использование лазеров для анализа и исследования памятников

В настоящее время существует множество различных методов анализа и исследования предметов истории и искусства, основанных на использовании лазерной техники. При всем многообразии главное, что их объединяет, — все они являются методами неразрушающего контроля, поскольку их применение абсолютно безопасно для памятников.

Один из наиболее распространенных и перспективных методов — трехмерное лазерное сканирование (3-D). Данный метод основан на использовании 3-D cканеров — оптических приборов, работающих на принципах лазерной дальнометрии и триангуляции. Лазерные сканеры позволяют получать высокоточные (точность измерения координат отдельных точек поверхности — доли миллиметра) трехмерные модели, которые могут быть использованы для создания электронных паспортов наиболее ценных объектов. Помимо решения задачи документирования и архивирования данных, подобная информация может оказаться просто незаменимой в случае возможной утраты или повреждения памятников в результате стихийных бедствий или покушений вандалов.

Еще один метод, который в последние годы также нашел широкое практическое применение, — это метод спектроскопии лазерной искры. Он позволяет практически бесконтактно за одну вспышку излучения импульсного лазера определить элементный состав поверхностных загрязнений или материала самого памятника (например, идентифицировать пигменты красок на картине или характер загрязнений мраморных скульптур и других объектов).

В числе прочих лазерных методов можно упомянуть также голографическую и спекл-интерферометрию, шиарографию и сканирующую доплеровскую виброметрию. Все эти методы позволяют обнаруживать скрытые механические дефекты и деформации внутри картин, икон, фресок и мозаик, а также несущих конструкций памятников архитектуры.

Лазерный мониторинг памятников и контроль окружающей среды

В настоящее время за рубежом при исследовании крупномасштабных экстерьерных памятников (например, исторических зданий) все чаще применяют лидары — специальные оптические приборы на основе лазеров. Обычно лидары используются для экологического мониторинга, а в реставрации они нашли применение для анализа состояния поверхности исследуемых объектов.

С помощью лидаров можно дистанционно (с расстояния в десятки метров) обнаруживать очаги биологических повреждений и идентифицировать тип защитных покрытий и материалов, которые применялись в ходе выполненных в разное время реставрационных работ. Другим важным направлением применения лидаров является измерение концентрации вредных химических веществ в воздухе, причем, как внутри музейных помещений, так и на открытых атмосферных трассах (вблизи экстерьерных памятников).

Все описанные здесь способы применения лазеров в реставрации основаны, главным образом, на зарубежном опыте. К сожалению, в нашей стране до недавнего времени лазерная техника почти не использовалась, что в значительной мере затормозило развитие отечественной реставрационной школы. Однако ситуация постепенно начинает меняться в лучшую сторону. Об этом свидетельствует, в частности, появление лазеров в Государственном Русском музее, Эрмитаже, ГМЗ «Московский Кремль», а также в петербургской реставрационной компании ООО «Ресстрой».

Опыт применения лазерных технологий в ООО «Ресстрой» особенно интересен и поучителен. Руководство этой компании предприняло верные организационные шаги, которые самым положительным образом сказались на уровне реставрационных работ, проводимых с помощью лазеров. Дело в том, что при внедрении любых новых технологий важно не только закупать соответствующее оборудование, но и задействовать в работе с ним высококвалифицированный персонал. Сразу же после приобретения в Италии специализированного реставрационного лазера Smart Clean-II фирма привлекла к сотрудничеству ведущих специалистов по лазерной технике из Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета «ЛЭТИ», что позволило компании в кратчайший срок создать собственную лабораторию лазерных технологий реставрации. Эффективность такого подхода подтверждается результатами недавних работ, выполненных в «Ресстрое».

Среди них особого внимания заслуживает реставрация мраморной скульптуры «Зефир, качающийся на ветке» из собрания Государственного музея-заповедника «Царское село» (скульптор В. П. Бродзский, 1860 г.). Данная скульптура имела значительные поверхностные загрязнения, включая черные гипсовые корки и очаги биологических поражений (фото 1). Подобные природные наслоения обычно очень трудно удаляются (при использовании традиционных механических и химических методов реставрации). Однако применение лазерной обработки позволило не только полностью очистить поверхность скульптуры от загрязнений, но и, что куда важнее, сохранить в неприкосновенности фактуру поверхности мрамора и историческую патину, т. к. очистка была выполнена щадящим методом.

Другое перспективное направление работ, которые ведутся в «Ресстрое» с использованием лазеров, — это бесконтактное копирование мраморной скульптуры. Речь идет о новейшей, по-настоящему инновационной технологии, которая позволяет создавать копии памятников с использованием 3-D сканеров и камнеобрабатывающих фрезерных станков с числовым программным управлением (ЧПУ). Исходной информацией для работы станка с ЧПУ служит набор цифровых данных, получаемых посредством трехмерного лазерного сканирования. Эти данные представляют собой компьютерный файл (в формате STL), являющийся «виртуальной» электронной копией (3-D реконструкцией) исходного памятника. После загрузки такого файла в микропроцессор станка-робота с ЧПУ станок в результате фрезерования каменной заготовки создает новую скульптуру, являющуюся высокоточной копией исходного памятника.

В отличие от традиционных подходов к копированию каменных памятников, у данной технологии есть ряд важных достоинств и преимуществ. Во-первых, копия изготавливается из исторического материала, т. е. из того же самого материала, что и оригинал памятника. Во-вторых, в процессе изготовления копии полностью исключается контакт с поверхностью оригинала памятника. В-третьих, значительно (в несколько раз) сокращается время, необходимое для создания копии. Кроме того, уменьшение доли «ручной» работы приводит к тому, что стоимость изготовления мраморной копии сопоставима со стоимостью аналогичной копии из полиэфирного бетона, но при более высоком качестве и эстетических свойствах конечного продукта.

Используя данную технологию, в минувшем году ООО «Ресстрой» в содружестве с итальянскими партнерами — компаниями Tor Art & C. CNC и Studi d`Arte Cave Michelangelo Srl. — выполнило цикл работ по изготовлению копии мраморного бюста «Примавера» из коллекции ГМЗ «Царское село» (неизвестный скульптор, начало XVIII в., Италия). На начальном этапе работы в Санкт-Петербурге было проведено 3-D сканирование скульптуры. Результаты лазерных измерений передали в Италию, где из глыбы высококачественного белого каррарского мрамора на станке с ЧПУ была изготовлена копия этого памятника. Окончательная «доводка» отдельных мелких деталей поверхности скульптуры производилась в Петербурге. В итоге была получена высокоточная копия исходной скульптуры (фото 2).

Результаты данной работы и многолетний зарубежный опыт свидетельствуют о том, что применение лазеров позволяет принципиально по-новому взглянуть на проблему копирования каменной скульптуры. Дело в том, что исторически копия всегда изготавливалась из того же самого материала, что и оригинал памятника. Однако в конце XX в. развитие технологий синтетических материалов способствовало отходу от вековых традиций, и при копировании стали широко применяться различные заменители камня. И вот теперь благодаря внедрению лазеров появляется возможность вернуться к прежним подходам, но на совершенно новом техническом уровне.

В заключение хотелось бы подчеркнуть, что даже те краткие сведения об использовании лазеров в реставрации, которые приведены в данной статье, позволяют говорить о том, что применение лазерных технологий является примером по-настоящему инновационного подхода к решению задач в области сохранения культурно-исторического наследия.

Полная или частичная перепечатка материалов - только разрешения администрации!