От реакторов до гаджетов. Наиболее значимые достижения российских учёных
Сегодня отмечается День российской науки. Это один из наших молодых праздников — он учреждён указом президента РФ в 1999 году, что было приурочено к 275-летию Российской Академии наук.
Поздравляя отечественных учёных, АиФ.ru рассказывает о наиболее значимых научных достижениях прошлого года. Он, кстати, был объявлен в нашей стране Годом науки и технологий, так что без внимания со стороны государства исследователи не остались.
Наш ответ коронавирусу
Пандемия COVID-19 стала главным вызовом научному сообществу за последние пару лет. Российские учёные нашли, чем на него ответить. Вакцину «Спутник V» в Национальном исследовательском центре эпидемиологии и микробиологии имени Н. Ф. Гамалеи разработали в 2020-м, но её нужно было тщательно исследовать, что и произошло в 2021-м.
Год назад, в феврале 2021-го, авторитетный медицинский журнал The Lancet опубликовал промежуточные результаты третьей фазы клинических испытаний российской вакцины. Её общая эффективность была оценена в 91,6%, а против средней и тяжёлой форм коронавирусной инфекции — в 100%! Таким образом, «Спутник V» стала одной из трёх вакцин в мире, чья степень защиты превышает 90%.
В мае прошлого года был создан препарат «Спутник Лайт». Это первая отечественная вакцина от COVID-19, требующая всего одной прививки, а не двух. Её разработали, чтобы ускорить процесс массовой вакцинации и ревакцинации. «Спутник Лайт» показал эффективность в 79,4%. Это выше, чем у любой однокомпонентной вакцины и многих двухкомпонентных зарубежных вакцин.
В ноябре Минздрав зарегистрировал ещё один противоковидный препарат Центра имени Гамалеи — «Спутник М». Он является аналогом «Спутника V», разбавленным в 5 раз и предназначенным для подростков от 12 до 17 лет.
В том же научном учреждении сейчас проходят испытания назальной формы вакцины. Она представляет собой второй компонент «Спутника V» в виде спрея. Такой вариант препарата позволит сформировать у людей стерильный иммунитет.
В поисках удивительных нейтрино
Проектами класса «мегасайенс» (от англ. MegaScience — «Меганаука») принято называть крупные дорогостоящие комплексы. Это уникальные объекты колоссальных размеров, которые поддерживают исследования с международным участием и предполагают финансирование в масштабах десятков миллиардов рублей.
В прошлом году в России было завершено строительство нескольких крупных установок. На озере Байкал запустили глубоководный нейтринный телескоп Baikal-GVD. Он предназначен для исследования потоков нейтрино сверхвысоких энергий от астрофизических источников. Как ожидают ученые, работа обсерватории поможет ответить на важнейшие вопросы о строении и эволюции Вселенной.
Эта установка стала самым высоким сооружением в России. При этом она... не видна наблюдателю. Дело в том, что нейтринный телескоп расположен на глубине 750-1300 метров и на расстоянии от берега 3,5 километра. Внешне он похож на сеть или гирлянду из тросов, на которые нанизаны стеклянные шары.
Байкальский нейтринный телескоп является крупнейшим в Северном полушарии и вторым по величине в мире, уступая обсерватории IceCube в Антарктиде. При этом его чувствительность не ниже, чем у неё. Оба детектора дополняют друг друга, охватывая всю небесную сферу. Их задача — находить следы нейтрино, удивительных частиц из глубин космоса, которыми буквально пронизано всё пространство вокруг нас (каждую секунду через наше тело их пролетают триллионы). Они очень слабо взаимодействуют с окружающим веществом, но учёные нашли способ фиксировать их следы.
Уже к июлю 2021-го Байкальский нейтринный телескоп получил первые 10 событий природного потока внеатмосферных нейтрино высоких энергий. А в декабре случилось уникальное событие: впервые две крупнейших в мире нейтринных обсерватории засекли поток нейтрино от одного источника в космосе. Сначала об этом сообщила IceCube, а через четыре часа нейтрино высоких энергий зарегистрировала и российская установка на Байкале.
Освоить термоядерный синтез
Ещё один проект класса «мегасайенс» запустили на территории Петербургского института ядерной физики имени Б. П. Константинова, входящего в состав НИЦ «Курчатовский институт». Это исследовательский ядерный реактор ПИК. Событие для учёных долгожданное: над установкой начали работать в далёком 1976 году.
ПИК — один из самых мощных в мире реакторов, генерирующих поток нейтронов. Вылетающие из зоны ядерной реакции пучки выводятся в специальные каналы различной конфигурации, каждый из них — это отдельная исследовательская станция со своим набором оборудования и научными задачами. Пять станций уже работают и проводят исследования, остальные вступят в строй в ближайшие годы. Благодаря установке ПИК можно будет изучать свойства вещества и создавать новые материалы.
А в основном комплексе Национального исследовательского центра «Курчатовский институт» был запущен Токамак Т-15МД (тороидальная камера с магнитными катушками). Это первая за 20 лет термоядерная установка, построенная в России. Она будет использоваться для освоения технологии управляемого термоядерного синтеза. В будущем благодаря установке станет возможным получение неиссякаемого и экологически безопасного источника энергии.
Сам себе кардиолог
В 2021 году в России было открыто 120 молодёжных научных лабораторий. Из их стен выходит много интересных идей и разработок. Вот лишь несколько примеров.
В Уфимском государственном авиационном техническом университете создан онлайн-сервис диагностики сердечно-сосудистых заболеваний. С его помощью человек может самостоятельно снять у себя электрокардиограмму, отправить её на сервер и получить результаты диагностики на своё мобильное устройство.
Разработка представляет собой портативный беспроводной электрокардиограф, веб-сервер и мобильное приложение. Она позволит проводить мониторинг здоровья пациентов с сердечно-сосудистыми заболеваниями в режиме реального времени, контролировать ход их лечения, вовремя выдавать предупреждения. В итоге снизятся нагрузка на медицину, расходы на обслуживание. Бригады скорой помощи и фельдшеры небольших населённых пунктов смогут вздохнуть с облегчением. Новинкой заинтересовались инвесторы, скоро она может появиться на рынке.
Учёные Уральского федерального университета и специалисты одного из местных предприятий разработали «умного» робота-мусорщика. Он имеет более острое «зрение», чем его зарубежные «коллеги». Система способна различать 7 видов пластика, в то время как обычные сепараторы, установленные на мусороперерабатывающих заводах, на это неспособны: все пластиковые отходы для них «на одно лицо».
Чтобы достичь такой точности, российские разработчики установили гиперспектральную систему очень высокой чувствительности. Оптические датчики улавливают отражённый от мусорного потока свет и направляют его в систему анализа. Сигнал преобразуется в спектральную кривую, и по ней становится ясно, что это за вид материала. Далее сигнал поступает на пневмоклапаны, и сжатый воздух выбрасывает находку из общего потока в специальный бункер. За час система способна отсортировать 8 тонн мусора. Сепаратор может работать с любыми бытовыми, промышленными и коммунальными отходами. Опытный образец успешно прошёл все испытания, и в ближайшем будущем, возможно, робот-сортировщик появится на мусороперерабатывающих заводах страны.
А молодые инженеры НИТУ «МИСиС» совместно с конструкторским бюро Karfdov Lab разработали устройство, которое позволяет общаться с людьми, страдающими одновременно нарушениями зрения, слуха и речи. Коммуникатор «ВиброБрайль» представляет собой небольшой гаджет с шестью кнопками на фронтальной панели и встроенными тактильными элементами, передающими пользователю на кончики пальцев сигналы по принципу шрифта Брайля.
Устройство работает вместе с приложением на мобильном телефоне, с которым связывается по Bluetooth. Дополнительных знаний от пользователя не требуется. Речь говорящего переводится в текст, затем преобразуется в тактильные сигналы и передаётся на гаджет. Слепоглухонемой человек считывает эти сигналы привычным для себя способом — на ощупь, потом набирает кнопками ответ, и он озвучивается через динамик устройства.
«Коммуникатор можно использовать в любом месте: дома, на улице, в транспорте. Матрица прибора простая: 2 столбика и 3 строки. Например, слово "привет” состоит из шести букв, пользователь набирает их кнопками, нажимает "ввод”, и устройство озвучивает его, выводя на динамик, — говорит заведующий кафедрой инжиниринга технологического оборудования НИТУ «МИСиС» Алексей Карфидов. — Чтобы инициировать общение, собеседнику достаточно нажать специальную кнопку на устройстве — пользователь начинает чувствовать вибрацию, означающую приглашение к диалогу».
По словам разработчиков, прямых аналогов устройства нет ни в России, ни за рубежом. В прошлом году оно успешно прошло тестовые испытания в Фонде поддержки слепоглухих людей «Соединение».