Продолжается внесение изменений в законодательство по вопросам прорывного развития отдельных технологий. В данном случае – введены корректировки в ФЗ «О государственном регулировании в области генно-инженерной деятельности». Этот документ – хоть ему уже и более 25 лет – пускай весь в заплатках и поправках, но все же является базовым для всей генетической сферы. 

Постоянно идут разговоры о том, что необходимо принимать новые законы – на смену 86-ФЗ, но, как и в случае с новым законом «О науке…», пока что это лишь обсуждения. И требуемые поправки все равно вносят в базовый закон.

На этот раз в фокусе внимания – ГИС «Национальная база генетической информации». Заказчиком ее выступает Минобрнауки, а оператором – Курчатовский институт, который также является головной научной организацией Федеральной научно-технической программы развития генетических технологий. Окончательно разделить их права и обязанности сможет Правительство, приняв «Положение об информационной системе».

Для начала, в ФЗ введены понятия «генетическая информация» («последовательность нуклеотидов в полимерах нуклеиновых кислот») и «генетические данные» (сведения о генетической информации в такой форме, что с ней можно производить различные операции).

Стоит напомнить принципиальную позицию России – мы всецело развиваем генетическое редактирование, но запрещаем генетическую модификацию. Грубо говоря, можно включать или выключать разные гены, отрезать куски от ДНК, но при этом работать мы можем только с той информацией, что содержится в геноме. И если мы что-то привносим – то лишь то, что по каким-то причинам в данном случае не заработало (или вообще не зародилось). В противовес этому – генетическая модификация предполагает внесение чужеродного материала в тот или иной геном.

Нацбаза генетической информации «создается в целях обеспечения национальной безопасности, охраны жизни и здоровья граждан, суверенитета в сфере хранения и использования генетических данных, а также обеспечения обмена содержащейся в ней информации [между заинтересованными сторонами] и обладателями генетических данных при их взаимодействии в рамках осуществления генно-инженерной деятельности».

По формулировке четко видно, что генетика сознательно инкорпорируется в пространство безопасности и суверенитета. Этого курса Михаил Ковальчук – президент Курчатовского института – придерживается давно. 

Вопрос пополнения базы прописан отдельно – производители и поставщики генно-инженерно-модифицированной продукции, а также созданной с помощью ГИМ-микроорганизмов, госорганы и иные юридические и физические лица, которые осуществляют молекулярно-генетический анализ для целей экспертиз, испытаний и научно-исследовательских работ. Остальные (а остался вообще мало кто еще) – на добровольное основе. 

Далее содержатся пояснения, кто именно из обладателей генетических данных не позднее 31 декабря 2025 года должен предоставить информацию в НБГИ:

1. Госкорпорации, госкомпании, публично-правовые компании, бюджетные учреждения, ГУП и МУП, автономные учреждения.

2. Хозяйственные общества, в уставном капитале которых доля РФ, субъекта или муниципалитета более 50%.

3. Дочерние хозяйственные общества, где в уставном капитале более 50% принадлежит в совокупности организациям из пп. 1-2.

4. То же для обществ, где более 50% принадлежит в совокупности организациям из п. 3.

В общем, игла в яйце, яйцо в утке, утка в зайце, заяц в шоке – никуда далеко запрятать генетические данные не получится.

Информацию не требуется – из иных государственных БД и ИС она должна «подтянуться» через единую систему межведомственного электронного взаимодействия.

Закон вступает в силу с 1 сентября 2024 года. И стоит напомнить, что помимо лоббирования нацбазы, Михаил Ковальчук очень активно продвигает идею «микробионаздора». Этот функционал хорошо будет сочетаться с НБ генетической информации.
 

Ученые Института катализа СО РАН разработали нанокомпозитные катализаторы с высокой подвижностью кислорода на основе искусственных минералов. Они предназначены для создания важных приложений водородной энергетики — твердооксидных топливных элементов, протонно-обменных мембран и каталитических реакторов.

Разработанные универсальные материалы для водородной энергетики изготовлены из искусственных минералов со структурой флюорита, перовскита и шпинели. На микроскопическом уровне они имеют структуру естественных прототипов, но отличаются от них высокой удельной площадью поверхности. Работы были начаты под руководством главного научного сотрудника отдела гетерогенного катализа ИК СО РАН, доктора химических наук Владислава Садыкова. 

«Материалы для мембран и топливных элементов должны иметь высокую удельную площадь поверхности. Природные материалы — это как правило, что-то вроде монокристалла. Нам же нужны пористые материалы, по структуре напоминающие губку, которых в природе, по сути, не существует. Сама мембрана — это сложный «пирог» из нескольких составляющих, каждая из которых в какой-то мере в природе встречается, но как целое может быть создана только в лаборатории», — рассказывает старший научный сотрудник отдела гетерогенного катализа Института катализа СО РАН Михаил Симонов.

Мембраны и топливные элементы

Созданные трехслойные нанокомпозиты работают как мембрана. Верхний слой — газоплотный, он пропускает только избранные газы, например, кислород. Нижний слой — газопроницаемый, который проводит любые газы за счет крупнопористой структуры. Промежуточный слой соединяет верхний и нижний.

«Мембраны — это фильтры, которые пропускают определенные газы и не пропускают другие. Если мы говорим о протонпроводящих мембранах, то они очень эффективны для получения чистого водорода. Например, в настоящее время в промышленности для очистки синтез-газа от оксидов углерода необходимо провести несколько процессов, а мембрана позволяет очистить его в одну стадию, пропустив через себя только водород», — отмечает Симонов.

Мембраны могут использоваться как отдельно, так и в твердооксидных топливных элементах (ТОТЭ). Это устройства для прямого преобразования химической энергии в электрическую с высоким КПД до 60%, и содержат в себе катод, анод и мембрану между ними. Со стороны анода в топливный элемент подается топливо, например, водород, со стороны катода — окислитель, который через себя проводит мембрана. На аноде на поверхности катализатора топливо окисляется, при этом возникает ток, который можно использовать для питания потребителей. А так как ТОТЭ при работе выделяет тепловую энергию, то его можно использовать и для отопления помещений.

В качестве топлива для ТОТЭ проще всего использовать водород, который, в свою очередь, надо где-то получать. В основном водород в промышленности производится из метана. Это сложный и многостадийный процесс, который можно значительно упростить с применением мембранных реакторов.

«Суть мембранного реактора состоит в том, что в одном пространстве располагается и каталитический реактор, и протонпроводящая мембрана. Метан с водяным паром подаётся на катализатор, превращается в синтез-газ, который очищается от примесей на мембране до чистого водорода. Этот водород затем можно использовать как энергоноситель для ТОТЭ», — говорит ученый.

Преимущество созданных в Институте катализа мембран — более низкая цена по сравнению с аналогами. Традиционно протонпроводящие мембраны представляют собой пленку из палладия. Разработанные нанокомпозиты значительно дешевле палладиевых, но не уступают им в проводимости водорода в единицу времени.

По словам Михаила Симонова, в мире постоянно ищут новые материалы для ТОТЭ. Цель поисков — снизить температуру работы элементов, так как чем ниже температура, тем дольше срок службы, а значит и стоимость. Материалы, которые разработали в Институте катализа, прошли пилотные испытания за границей и доказали свою перспективность.

Кислородная подвижность и изотопный обмен

Ключевым фактором в разработанных материалах выступает кислородная подвижность. Подвижность кислорода нужна, чтобы обеспечить проводимость. В мембране этот кислород «путешествует» и обеспечивает свой перенос через нее, при этом в отношении остальных газов мембрана остается газоплотной. Подвижный кислород также участвует в процессе переноса протонов в протонпроводящих мембранах — протоны переносятся через мембрану в виде OH-групп.

Подвижность необходимо количественно измерить, чтобы сравнивать разные материалы между собой. Для этого используются методы изотопного обмена. Теорию изотопного обмена заложил основатель Института катализа Георгий Константинович Боресков вместе с коллегами Виталием Степановичем Музыкантовым и Владиславом Вениаминовичем Поповским. В 1963 году они предложили метод изотопного обмена для характеризации оксидов и ввели термин гетерообмена — обмена между катализатором и кислородом, который находится в газовой фазе.

Изотопный обмен можно проводить двумя способами — в закрытом и открытом реакторе. Родоначальники метода проводили гетерообмен кислорода в закрытом реакторе в вакууме. Этот способ позволяет легко обсчитывать результаты математически, но его очень сложно осуществить в лаборатории из-за трудной постановки экспериментов.

В 20-м веке ученые постепенно перешли на исследование обмена в проточном реакторе при атмосферных условиях. Изотопный обмен в проточном реакторе в стационарном состоянии катализатора технически очень легко осуществить, но очень сложно математически обрабатывать. Георгий Боресков с коллегами не использовали этот способ, так как в то время вычислительных мощностей было недостаточно. В последние десятилетия вычислительная техника широко распространилась и методы численного моделирования значительно продвинулись. Благодаря этому ученые получили возможность проводить изотопный обмен в проточном реакторе и относительно легко получать данные и характеризовать материалы.

Работы проводятся в рамках Центра Национальной технологической инициативы «Водород как основа низкоуглеродной экономики».

Анастасия Аникина,

В Новый год чудеса случаются, и Дед Мороз за особые успехи может принести под ёлку даже новый iPhone. В Новосибирске подвели итоги фотоконкурса «Путешествия-2022», организатором которого выступила компания «Дата Ист».

На фотоконкурс было представлено 57 работ в категориях «Люди», «События», «Пейзаж» и номинации «Гран-при». Фотографии рассказывают о ярких событиях, захватывающих путешествиях и живописных уголках России и зарубежья. Работы оценивали  профессиональные фотографы, основатели и преподаватели новосибирских фотошкол – Анна Маслова, Роман Воробьев, Евгения Маркова, Олег Кугаев, Евгений Иванов, а фотографию в номинации «Приз зрительских симпатий» выбирали сами сотрудники «Дата Ист» путем онлайн-голосования.

Победителем в категории «Пейзаж» стал Александр Помазанов с фотографией «Мост». Он показал красоту архитектурного сооружения в морозной дымке. «Этот мост через реку Иртыш я снимал в Усть-Каменогорске, в Республике Казахстан. Я приезжал проведать маму, и тогда стояли сильные морозы, создавая особый колорит вокруг», - поделился Александр.

В категории «События» победил Сергей Богатищев с фотографией «За 5 минут до…». Он рассказал, что сюжет этой картины возник в путешествии по Каппадокии (Турция). Одним из популярных развлечений курорта является прогулка на воздушном шаре.

«Летать я не очень люблю, но такой шанс упустить не мог, - признался Сергей. - Нам повезло с безветренной погодой. Рано утром всех привезли к точке взлёта и начали готовить шары. Этот момент и попал в кадр. Сам полёт оказался очень красивым и запоминающимся!»

Победу в категории «Люди» одержал Константин Пешков с работой «Мне одной интересно?». Фотография сделана в Белоколонном зале Юсуповского дворца в Санкт-Петербурге. Константин сопровождал своих дочерей в поездке на танцевальный конкурс, которая потом превратилась в отпуск с осмотром достопримечательностей. «Наша экскурсионная группа сидела в зале справа, а левая сторона оказалась свободной. Дочь Ариша решила исправить эту несправедливость и заполнила зал более равномерно», - рассказал Константин.

Сотрудники «Дата Ист» выбрали лучшую работу в номинации «Приз зрительских симпатий» – «Медвежье озеро». Победителем стала Ольга Царёва. Она запечатлела озеро с чистейшей водой на Камчатке.

«Природа Камчатского края потрясла меня своей первозданной красотой. Ощущаешь себя на краю мира, где нет суеты и бешенного ритма. Это спокойное и комфортное место для жизни. Сама фотография сделана вблизи Мутновской ГеоЭС, на озере Медвежьем. Когда-то медведи приходили сюда попить воды, но с появлением электростанции и людей их здесь уже практически не увидишь», - поделилась впечатлениями Ольга.

В номинации «Гран-при» победителем названа Алёна Аношина с фотографией «Где-то на краю Земли», снятой в Мурманской области. «Это кладбище кораблей в Териберке, - рассказала Алёна. - Мы поехали ловить северное сияние на Новый год и попали в совершенно атмосферное место. Романтика Севера завораживает, село Териберка находится на краю материка, дальше только - Северный Ледовитый океан. Контрасты на каждом шагу – с одной стороны, заброшенность, а с другой – активный туризм. Удача нам улыбнулась - северное сияние мы всё же поймали!». Фотографии Алёны войдут в интерактивную карту Териберки, созданную компанией «Дата Ист».

Все победители получили ценные подарки от компании – сертификаты, а победитель «Гран-при» – iPhone. Фотографии украсят офис компании и будут создавать радостное настроение, напоминая о ярких событиях и удивительных путешествиях.

Пресс-служба "Дата Ист"

30 декабря 2022 года Президент РФ Владимир Путин утвердил перечень поручений по вопросам развития беспилотных авиационных систем (БАС). Изменения коснулись сферы профильного образования и разработок, а именно:

 1. Учреждение Правительственной комиссии по вопросам развития БАС под председательством Андрея Белоусова, первого заместителя председателя Правительства РФ.

2. Утверждение стратегии развития беспилотной авиации на период до 2030 года и на перспективу до 2035 года.

3. Обеспечение подготовки кадров в сфере разработки, производства и эксплуатации БАС.

4. Создание системы аккредитованных Росавиацией научно-производственных центров испытаний и компетенций в сфере развития БАС, в том числе на базе АНО «Платформа НТИ».

5. Предусмотреть создание системы непрерывной подготовки специалистов в сфере разработки, производства и эксплуатации беспилотных авиационных систем и контроля за уровнем квалификации таких специалистов совместно с АСИ и Агентством развития профессионального мастерства.

6. Продление до 2030 года срока предоставления АНО «Агентство развития профессионального мастерства» и «Университет 2035» прав на разработку и утверждение перечня профессий для беспилотной авиации, установление квалификационных требований к таким профессиям, присвоение по ним квалификаций и проведение независимой оценки квалификации (в рамках пилотного проекта по ускоренной разработке профессиональных стандартов по перспективным профессиям будущего и актуализации федеральных государственных образовательных стандартов, а также соответствующих образовательных программ).

7. Включение в основные и дополнительные образовательные программы модулей по обучению навыкам проектирования и эксплуатации БАС.

8. Проведение образовательных и соревновательных мероприятий по подготовке внешних пилотов беспилотных воздушных судов.

9. Ежегодное проведение форума-выставки технологических продуктов и решений в сфере беспилотной авиации Минпромторгом России совместно с Правительством Москвы и АНО «Платформа НТИ».

Социоцентр разместил на страницах университетов на своем сайте детальную информацию по достижению показателей эффективности программ развития по Приоритету-2030 за 2021 год (итоговые значения) и предварительные данные на 01.11.2022 за 2022 год.
 
Мы решили проанализировать достижение показателей эффективности спецчасти за 2021 год у университетов, которые участвуют в треке по исследовательскому лидерству. С 2023 года оценка по достижению данных показателей напрямую (на 50% рейтинга, согласно ПП730 влияет на объем специальной части гранта (рейтингование для отнесения к группам), предоставленной университетам.

Напомним, что Приказ о «неучете» WoS/Scopus действует с 2022 года и не может применяться к оценке обязательств за 2021 год.

Основные выводы по проведенному анализу:

Всего Спецчасть по исследовательскому треку имеет 8 показателей и 17 вузов участников.
1. Лучше всего вузы справились с обязательствами:
- по повышению доходов от РИД (Р6_с1): 16 из 17 (смеем предположить, что рост данного типа доходов может иметь частично «искусственный» характер и университеты достигнут любых значений, за счет как «спонсорских» средств, так и «оптимизации» механизмов оплаты и заказа внебюджетных НИР)

2. - и по доле молодых исследователей (Р4_с1): достигли 16 из 17 (что будут делать вузы с теми молодыми кому станет 40 лет и которые перейдут из разряда «нужных» для выполнения показателя в разряд «мешающих» - пока загадка).

3. Следом идет достижение фракционных Q1-Q2 WoS CC (Р1_с1) за 3 года: справились 15 из 17 (относительная легкость достижения базировалась на том факте, что в 2021, несмотря на спад в сравнении с 2019-2020, выпустили все равно больше, чем в 2018. В дальнейшем вузам будет уже сложнее).

4. Долю иностранных обучающихся на высоких уровнях образования (магистратура/аспирантура) (Р8_с1) удалось достигнуть 13 из 17 вузов.

5. Общую долю обучающихся на уровнях образования, требующих повышенного внимания научной компоненты, в общем их числе (Р7_с1) достигли только 12 из 17 участников трека (у вузов очень мало механизмов влияния на данный показатель: знаменатель сильно зависит от КЦП, а привлечение платных/сторонних и иностранных обучающихся на магистерско-аспирантские программы требует реальной трансформации огромного числа управленческих процессов и привлечения дорогостоящих научно-квалифицированных кадров).

6. Уже видны проблемы с повышением числа (фракционно) публикаций за 3 года Q1-Q2 Scopus (SNIP) (Р2_с1), достичь смогли лишь 11 из 17 вузов (трудности достижения показателя, возможно, связаны со сложностью понимания какие журналы соответствуют 95% достоверности интервала импакта по SNIP и высоким объемом снижения числа российских журналов, отсекаемых из Q2 с помощью этой «достоверности»).

7. Сложно происходит восстановление доходов университетов от НИОКТР из внебюджетных источников (Р5_с1), достичь заявленные значения смогли только 10 из 17 вузов (причины снижения 2021 по сравнению с 2020 кроются в сокращении поступлений университетам от закрытой для передачи финансов в сам Приоритет-2030 программы «ФЦП ИР 2014-2021 Исследования и разработки»).

8. Самым тяжелым к выполнению оказался показатель по высокоцитируемым публикациям за 5 лет (Р3_с1): его достигли только 9 из 17 вузов (тут ситуация принципиально иная: в 2016 число реально работающих ведущих ученых за счет проекта 5-100 и «реальных» по объему финансирования Мегагрантов - было много больше, чем в 2021. В 2022 и последующих годах ситуация с выполнением данного показателя будет только ухудшаться, в том числе в связи с отказом от аффилиации с вузами приглашенных равнее ведущих западных ученых).
 
Рейтинг университетов по достижению заявленных значений показателей эффективности спецчасти представлен ниже:
 
1-3 место, 8 из 8 показателей: НГУ / УрФУ / ЮУрГУ
4-9 место, 7 из 8 показателей: ВШЭ / МФТИ / РНИМУ Пирогова / Сеченовский университет / ТПУ / ЮФУ
10-12 место, 6 из 8 показателей: СПб Политех / ТГУ / РГАУ-МСХА Тимирязева
13-14 место, 5 из 8 показателей: МГТУ Баумана / МИСиС
15 место, 4 из 8 показателей: НИЯУ МИФИ
16-17 место, 2 из 8 показателей: ННГУ / ИТМО
 
Можно отметить, что организаторов (для выставления балла Совета) не сильно волнует достиг или нет вуз заявленные показатели: большинство вузов первой группы (получающие немногим менее 1 млрд по программе в год) внизу рейтинга исполнения обязательств за 2021 год. Вузы же лидирующие по соответствию показателей заявленным обязательствам, получают от Совета низкие оценки. Наоборот, вуз, не сумевший достичь 3/4 своих показателей получает почти максимальный балл.

Это вызывает много вопросов и требует комментариев от организаторов Приоритет-2030. Например, по объективным показателям НГУ в первой тройке. По субъективным (итоговая оценка чиновниками из Минобрнауки) НГУ передвинули во вторую группу, а на первое место поставили ИТМО, которое по показателям заняло последнее место.

Исследователи из Института почвоведения СО РАН ведут работы по восстановлению наблюдательной сети Ноябрьского экологического полигона, созданного в 1995 году по инициативе сотрудников ИПА и АО «Газпромнефть-Нобярьскнефтегаз» и предназначенного для многолетних почвенно-геоботанических и других многолетних исследований эталонных экосистем северной тайги Западной Сибири.

Тогда, почти тридцать лет назад, работы по созданию полигона были поддержаны администрацией Ноябрьска и Спорышевского месторождения АО «Газпромнефть-Ноябрьскнефтегаз». В течение первых двух лет начала создаваться натурная основа наблюдений: обследования на ландшафтных профилях и постоянных пробных площадях. Сеть полигона должна была служить своеобразным каркасом и для других многолетних работ, однако вскоре этот проект был свернут. В 2020 году по инициативе АО «Газпромнефть-Ноябрьскнефтегаз» появилась возможность восстановления наблюдательной сети полигона. После того как были осмотрены прежние объекты мониторинга 1995—1996 годов, специалисты приняли решение возобновить и в дальнейшем развивать систему наблюдения за природными экосистемами северной тайги при совместном финансировании со стороны АО «Газпромнефть-Ноябрьскнефтегаз» и ИПА СО РАН. Также в проекте приняло участие Ямальское отделение Российского географического общества.

«Эта кооперация производственников, науки и общественных организаций позволила в течение летних сезонов 2021-го и 2022 года восстановить пробные площади, провести ревизию древостоя, подроста и напочвенного покрова, состояния почв, обследовать ландшафтные профили. Уже по первым результатам прямых наблюдений за 25-летний период можно было сделать выводы об особенностях динамики наземных экосистем. Наиболее стабильное состояние свойственно почвенному покрову лесных сообществ, древостой которых отличается своеобразной естественной динамикой. На мерзлых болотах, особенно крупнобугристых, мы отметили явную тенденцию деградации многолетней мерзлоты, разрушения бугров пучения, несомненно, связанные с современными климатическими трендами», — рассказал старший научный сотрудник ИПА СО РАН кандидат биологических наук Игорь Дмитриевич Махатков.

По словам исследователя, полученный полевой материал требует глубокого анализа, результаты которого дадут возможность детально оценить направленность динамики лесов и болот, их реакцию на изменение местных и глобальных природных условий. Сразу после завершения экспедиционных работ прошли круглые столы с участием научных сотрудников, представителей городских властей, компании АО «Газпромнефть-Ноябрьскнефтегаз», Ямальского отделения РГО, местных СМИ. Обсуждения коснулись не только первых результатов работ по Ноябрьскому экологическому полигону, но и самого широкого круга экологических проблем, включая рекультивацию, идей карбоновых полигонов и многих других. Кроме того, было намечено и дальнейшее сотрудничество, направленное на расширение географии комплексных наблюдений и их тематики.

«Во время полевых работ большое внимание уделялось и другому аспекту — экологической грамотности населения, особенно молодежи, знанию о природе родного края, — отметил Игорь Махатков. — Для школьников вместе с журналистами и экологическими активистами мы провели экскурсии по объектам экологического полигона, рассказали о растительности и почвах, об особенностях многолетней мерзлоты: дети могли своими руками потрогать линзы льда на болотных буграх. Работы вызвали большой интерес и у широкой публики Ноябрьска. Ученые постарались популярно объяснить значимость стационарных многолетних наблюдений за динамикой наземных естественных сообществ».

В прошлом году Минобрнауки России объявило конкурс на финансирование исследований в области исследования и создания новых материалов для электронной промышленности. В ответ на этот вызов Новосибирский государственный университет совместно с индустриальным партнером – Новосибирским заводом радиодеталей «Оксид» – открыл молодежную лабораторию композитных материалов для электроники на базе научно-образовательного центра «Институт химических технологий НГУ-ИК СО РАН» (НОЦ ИНХИТ). В ней ученые и сотрудники завода будут совместно работать над созданием композитов для суперконденсаторов, резистивных паст для изготовления чип-резисторов по SMD-технологиям, а также металлизационных паст, применяемых при изготовлении приборов ночного видения.

— Создание новых материалов для электронной промышленности – это важная задача. В особенности в последнее время, когда российская радиоэлектронная промышленность оказалась изолирована от доступа к международному рынку таких материалов. По условиям конкурса в состав новой лаборатории вошли три сотрудника от «НЗР «Оксид», а всего в нашей лаборатории планируется более 15 сотрудников, которые будут работать по всем трем направлениям, — рассказала заведующая новой молодежной лаборатории, кандидат химических наук Марина Лебедева.

Директор научно-образовательного центра, профессор РАН, доктор химических наук Денис Козлов также рассказал, что сейчас с максимальной скоростью идет формирование штата новой лаборатории, идет закупка мебели и части необходимого оборудования. В целом, по словам Козлова, первые результаты уже есть, а новые сотрудники сразу, без раскачки включились в работу.

Казалось бы, какая может быть связь между темой освоения космоса и темой проектирования экодома для северных широт? Тем не менее, такая связь существует, причем – прямая. Это наглядно показали специалисты Института биофизики ФИЦ КНЦ СО РАН, принявшие участие в Пятой Всероссийской научной конференции с международным участием «Энеро- и ресурсоэффективность малоэтажных жилых зданий».

Напомним, что красноярский Институт биофизики еще с 1960-х годов проводит эксперименты с замкнутыми экологическими системами жизнеобеспечения. Вплоть до настоящего времени было разработано несколько моделей таких систем, где, в частности, изучались возможности длительного автономного проживания человека в условиях космоса. Замечу, что полвека назад об освоении Марса и других планет рассуждали на полном серьезе. К концу столетия интерес к этой теме (ввиду эпохальных политических событий) несколько ослаб. Однако в новом тысячелетии мы снова наблюдаем пробуждение интереса к покорению космоса. Еще не так давно об этом прямо заявляли на самом высшем уровне и у нас, и в Америке.

Энергетический кризис и события на Украине вновь отодвинули космическую тему на задний план. Казалось бы, теперь многим уже не до Марса, учитывая, насколько усложнилась жизнь на Земле. Но значит ли это, что эксперименты с моделированием автономных систем жизнеобеспечения, предназначенных для подготовки к эпохальному освоению других планет, окажутся невостребованными в наше непростое время?

На самом деле всё обстоит с точностью до наоборот. Именно сейчас эксперименты с автономными замкнутыми системами актуальны как никогда, поскольку имеют вполне земное приложение. И скорее всего, успешная и вместе с тем масштабная реализация таких приложений позволит нам не только смягчить воздействие энергетического кризиса, но и выйти на новый уровень развития.

Как прямо заявляют красноярские ученые, предлагаемая ими концепция автономного экологического жилья для Крайнего Севера возникла из опыта создания космических систем жизнеобеспечения в Институте биофизики СО РАН. В отличие от концепций, имеющихся в других странах, данная концепция основана на повышенном замыкании массообменных потоков веществ внутри самого жилья. Такой подход, считают они, позволяет решить сразу несколько задач. Во-первых, значительно снизить загрязняющее воздействие людей на окружающую среду. Во-вторых, защитить самих людей от неблагоприятных внешних воздействий. Таким образом, в экологическом жилье создается некое подобие «маленькой биосферы», в той или иной степени независимой от большой биосферы.

В свою очередь, степень независимости, а, следовательно, степень высокой автономии от внешней среды, определяется экономической целесообразностью, климатическими условиями и спецификой географического расположения северного экодома. По большому счету, такое инновационное жилье можно размещать хоть на Марсе, хоть на Крайнем Севере, хоть в умеренных широтах. Всё будет зависеть от экономической целесообразности и капитальных вложений. Однако во всех вариантах мы найдем использование одного и того же принципа, который изначально применялся к космическим условиям, когда необходимо добиться полной автономности проживания. Это, конечно, крайний вариант. Для земных условий требования будут не столь жесткие. Но как раз для Крайнего Севера эта система подходит лучше всего (по понятным причинам).

По мнению красноярских ученых, социально-экономические аспекты пребывания людей в северных регионах (в связи с особыми географическими и климатическими характеристиками) требуют и особого подхода при проектировании и внедрении элементов инфраструктуры жилых помещений. Здесь накладывают свой отпечаток не только суровые морозы, но также удаленность самих мест проживания. Помимо этого, существенную роль играет низкая среднегодовая активность северной биоты, препятствующая полному разложению продуктов жизнедеятельности. Сюда же включаются дефицит витаминосодержащей продукции и низкое качество воды. Короче говоря, условия проживания как бы приближены к условиям Марса.

В настоящее время, отмечают ученые, существующие технологии северного жилья связаны, в основном, с вопросами теплоизоляции и энергоэффективности. Но этого недостаточно. Для создания комфортного северного жилья нового поколения как раз необходима разработка и внедрение технологий на основе принципов «оптимального по затратам замыкания потоков веществ и энергии за счет использования физических, химических и биологических компонентов инфраструктуры». Например, такие технологии касаются переработки органических отходов в условиях замкнутого цикла. Говоря по-простому, растительные отходы и отходы жизнедеятельности человека после соответствующей переработки возвращаются обратно в виде удобрений, участвуя в выращивании растений в специальной круглогодичной теплице.

Как мы понимаем, такой – почти «марсианский» - вариант с теплицей весьма актуален для условий Крайнего Севера, где использование открытого грунта для выращивания овощной и витаминосодержащей продукции весьма затруднительно. Кроме того, учтем, что завоз овощей и зелени с Большой земли делает такую продукцию слишком дорогой. И здесь важно подчеркнуть, что именно теплица выступает в роли принципиально важного технологического звена в системе жизнеобеспечения. Реализация данного процесса в его полном варианте способствует производству овощей на месте. Кроме того, теплица повышает качество воздуха в помещении и создает благоприятный психоэмоциональный фон (что для северных условий крайне необходимо).

В этой связи красноярские ученые предлагают прототип такой теплицы для ее апробации в качестве принципиально важного компонента инфраструктуры северного экодома. С этой теплицей будет состыкован блок переработки пищевых и физиологических отходов, который может выступать отдельным обязательным компонентом инфраструктуры дома. Как подчеркивают ученые, все процессы переработки и минерализации отходов являются экологически чистыми, относительно неэнергоемкими, не требующими высоких температур и давлений (как это происходит при использовании классических физико-химических процессов окисления органики).

Как мы уже сказали, данная система автономного северного экодома появилась на основе опыта создания космических систем жизнеобеспечения. Может показаться, будто упомянутое «приземление» технологии выводит ее за рамки столбовой дороги научно-технического прогресса. Но вряд ли у нас есть основания для подобных умозаключений. Возможно, как раз таким путем и должен осуществляться технический прогресс на Земле.

Мы часто – с подачи писателей-фантастов - связываем отдаленное будущее с высокотехнологичными «марсианскими» городами. Но давайте на минутку представим, что подобные «марсианские» технологии начнут массово воплощаться на нашей планете, захватывая и условия Крайнего Севера, и давно обжитые территории. Разве это не будет ярким преображением современной цивилизации, когда станут создаваться целые экологические поселения, прекрасно гармонирующие с природой и не требующие высоких затрат, в том числе и по линии энергоснабжения (даже если речь идет о северных широтах)? Полагаю, что именно сейчас, в условиях энергетического кризиса, указанные разработки сибирских ученых наглядно выявляют истинное направление научно-технического и социального развития.

Олег Носков

Все ближе и ближе Новый год, а значит настало время для публикации очередной «горячей дюжины» научных событий уходящего года. Как и прежде, мы не претендуем на то, чтобы в одном коротком списке вместить всё по-настоящему значительное. Наш главный критерий прост и субъективен: мы выбираем только из тех тем, что были нам интересны в уходящем году.

Два предыдущих года мир сотрясала пандемия, ученые усердно работали над новыми вакцинами, лекарствами, средствами защиты от инфекции. И уходящий год принес ряд результатов на этом направлении, двумя из которых мы открываем наш рейтинг.

1. Созданы искусственные антитела для профилактики коронавируса. Об этой разработке ученых Института молекулярной и клеточной биологии СО РАН рассказал глава Сибирского отделения РАН академик РАН Валентин Пармон. По его словам, искусственные антитела можно вводить вместо прививок для профилактики различных мутантных вариантов коронавируса.

2. Если же профилактика не спасла от заражения, помочь может противовирусный препарат, созданный в Институте цитологии и генетики СО РАН на основе специальным образом модифицированного рекомбинантного человеческого интерферона-лямбда. Кстати, изначально этот препарат задумывался как средство борьбы с другими болезнями. И как показали дальнейшие исследования, он обладает довольно широким спектром применения, а значит будет востребован и после того, как COVID-19 уйдет в историю.

3. Но не короновирусом единым жила этот год сибирская наука. Ученые Новосибирского государственного университета вместе с коллегами из Института монголоведения, буддологии и тибетологии СО РАН расшифровали 500 страниц древних тибетских рукописей с точностью 94%. Что важно в своей работе они использовали нейросеть, а точнее обученную машинную модель. Пока ученые дорабатывают модель и проверяют ее эффективность на других текстах, но в перспективе можно будет задумываться о переводе на русский язык памятников, написанных на фактически любом древнем языке. И, по прогнозам ученых НГУ, произойти это может на протяжении жизни нынешнего поколения.

4. Пока одни ученые обучали машину расшифровывать древние тексты, другие, в ИЦиГ СО РАН успешно расшифровали геном малярийного комара. Это открывает новые методы борьбы с этими насекомыми – в том числе методами редактирования генома, например, при помощи цепной мутагенной реакции, подчеркивают исследователи. Напомним, что ежегодно от этой болезни умирает свыше 600 тысяч человек, а у многих переболевших проблемы со здоровьем сохраняются еще на долгие годы.

5. Целым рядом интересных находок отметились в уходящем году археологи. Так, одна из экспедиций, организованных Институтом археологии и этнографии СО РАН обнаружила самые древние следы присутствия человека современного типа в Арктике. Они относятся к началу позднего палеолита — 40 тысяч лет назад.

6. Ученые Института ядерной физики СО РАН не первый год работают над бор-нейтронозахватной терапией рака. Эти исследования могут значительно улучшить статистику онкотерапии. В 2024 году ожидается запуск экспериментальных курсов лечения на базе НМИЦ онкологии им. Н.Н. Блохина. Но уже в этом году в ИЯФ СО РАН провели эксперименты по лечению домашних животных (кошек и собак) со злокачественными опухолями по методике БНЗТ. Животные стали себя лучше чувствовать, а опухоли уменьшились.

7. Скажем честно, уходящий год был не самым простым в плане международного сотрудничества для наших ученых. Но изоляции российской науки (как на это надеялись злопыхатели) все-таки не произошло. Доказательством этому стала очередная мультиконференция «Биоинформатика и системная биология» (BGRS\SB), прошедшая летом в Академгородке. В течение недели несколько сотен ученых из 35 стран обсуждали свежие достижения в ряде научных дисциплин – биоинформатике, биомедицине, микробиологии, фармакологии, математике геронтологии и др.

8. Еще одним важным направлением для работы отечественной науки оказался ускоренный курс на обеспечение технологического суверенитета страны, который продвигает государство. И нашим ученым есть что предложить в его рамках. Например, проект «БирКатТех», представленный ИЦиГ СО РАН и Институтом катализа СО РАН на «Технопроме» в августе этого года. Это инфраструктурный проект, ориентированный, прежде всего, на создание научно-технологической базы для ускоренного вывода разрабатываемых технологий в реальный сектор экономики РФ. Стоимость проекта составляет 10,5 млрд рублей в ценах 2022 года, но как отмечают разработчики, ожидаемые дополнительные налоговые поступления от внедрения разработок ученых, превысят сумму бюджетных инвестиций в десятки раз. Предполагаемый срок выполнения - 2023-2027 годы.

9. Не успели мы отойти от карантинов из-за коронавируса, как объявилась новая напасть (на самом деле не такая уж новая, просто вспышка заболевания в 2022 году оказалась первой вне границ Африки). И с гордостью отмечаем, что сибирская наука в числе первых дала новой угрозе достойный ответ. Ученые ГНЦ ВБ «Вектор» совместно с коллегами из Новосибирского института органической химии СО РАН разработали действующий препарат против оспы обезьян и зарегистрировали его.

10. Тем временем ученые ИЦИГ СО РАН и Института биологических проблем Севера ДВО РАН, исследуя механизмы устойчивости амфибий к гипоксии — низкому содержанию кислорода в тканях, заодно выяснили как им удается переживать заморозку. Результаты исследования помогут лучше понять, как организмы позвоночных могут справляться с последствиями кислородного голодания (одна из форм этого явления – ишемия), а также разработать новые методы криоконсервации органов.

11. В ноябре Президент РФ Владимир Путин заявил о необходимости возрождения в стране юннатского движения. Но в Сибири оно и не исчезало, а наш Академгородок и вовсе стал одним из центров его развития в восточной части страны. За несколько дней до того самого выступления Путина, здесь прошла юбилейная Х юннатская конференция, на которой представители этих организаций как обычно рассказали о своих проектах и обменялись опытом по экологическому воспитанию подрастающего поколения сибиряков.

12. Подводя итоги года, нельзя забыть про одну из главных «научных строек» Академгородка – ЦКП «Сибирский кольцевой источник фотонов». В этом году было выполнено несколько важных пунктов программы реализации этого проекта. Один из них – запуск производства магнитов для накопительного кольца ЦКП «СКИФ». Именно магнитная структура основного кольца СКИФ обеспечит ему характеристики «поколения 4+», сделав на некоторое время установку самой передовой в мире.

Таковы лишь некоторые из впечатляющих результатов, полученных учеными Академгородка в уходящем году! Мы верим, что в следующем году их будет не меньше, а на самом деле – даже больше. И нам обязательно будет о чем рассказать нашим читателям!

Специалисты Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) создали и сдали в эксплуатацию твердотельный модулятор индукционного типа микросекундного диапазона мощностью более 100 МВт. Это источник питания для клистрона – устройства, которое производит сверхвысокочастотную энергию для некоторых научных установок. Созданный модулятор способен в импульсном режиме – вплоть до нескольких микросекунд – выдавать более 100 МВт, что составляет примерно ¼ мощности новосибирской ГЭС.

При столь колоссальной мощности модулятор компактен – его размер сопоставим с платяным шкафом. При этом устройство настолько безопасно, что допустима работа в непосредственной близости от него. Созданный модулятор будет питать линейный ускоритель синхротрона СКИФ (ЦКП «СКИФ»), а его следующие версии планируется использовать в питании собственных установок института. Ученый совет ИЯФ СО РАН признал эту разработку лучшей в 2022 году.

Модулятор – это устройство, которое формирует заданный импульс высокого напряжения. Основные элементы модулятора – накопитель электрической энергии и твердотельный полупроводниковый ключ, который формирует импульс. Чем выше напряжение, тем сложнее сделать надежный ключ.

Модулятор индукционного типа позволяет получать высокое напряжение, используя при этом большое количество относительно низковольтных ключей. Импульсы напряжения, которые формируются этими низковольтными ключами, суммируются при помощи индукторов. Индукционная система представляет набор одновитковых импульсных трансформаторов с общим вторичным витком, на котором формируется высоковольтный импульс. Он и используется для питания клистрона. Клистрон, в свою очередь, преобразовывает полученную энергию в сверхвысокочастотную, то есть из непрерывного тока делает ток, который имеет частоту колебаний около 3 гигагерц. Клистрон – это усилитель энергии электронов в энергию СВЧ колебаний. Небольшая СВЧ мощность, которая подается на вход клистрона, на выходе усиливается до 5 порядков по мощности.

Модуляторы с похожими характеристиками в 2000-х гг. пытались изготовить сотрудники двух ускорительных центров – SLAC (США) и KEK (Япония). Разработка SLAC (США) не была принята в эксплуатацию по причине низкого показателя надежности, а в разработке KEK (Япония) – не были достигнуты запланированные технические характеристики. Твердотельный модулятор ИЯФ СО РАН имеет ряд преимуществ.

«У нашего модулятора есть два основных отличия, которые определили его надежность и компактность, – пояснил заведующий лабораторией ИЯФ СО РАН Петр Бак. – В устройствах предыдущего поколения энергия накапливается в конденсаторах, после чего силовыми ключами подается на нагрузку. В этом случае, чтобы сформировать импульс напряжения требуемой длительности, необходимо выключить ключи в тот момент, когда через них все еще протекают килоамперные токи. Это «жесткий» режим коммутации ключей, во время которого снижается их надежность. Мы же применили в качестве накопителей энергии формирующие линии. Их особенность заключается в том, что они настроены на определенную длительность рабочего импульса, и когда из них выходит вся энергия, то электрический ток практически прекращается, и происходит «мягкая» коммутация ключей. Кроме того, если в схеме происходит электрический пробой, формирующие линии сами по себе ограничивают ток, поэтому его негативное воздействие на устройство снижается. Второе отличие ¬¬– это использование твердотельных ключей, то есть транзисторов, вместо газоразрядных тиратронов. Они работают надежней и стабильней. Попытки изготовления подобных модуляторов были в научных центрах Японии и США, но при создании этих образцов не удалось добиться надежной работы твердотельных ключей. Добиться надежной работы нашего модулятора нам помогло как раз использование формирующих линий в качестве накопителей энергии и реализованное нами простое схемотехническое решение балансировки токов, протекающих через каждый силовой ключ. Кстати, и в процессе отладки оборудования, и в аварийных ситуациях, и при первых включениях модулятора мы не повредили ни одного силового ключа».

В настоящий момент основным «заказчиком» модулятора в ИЯФ СО РАН является команда института, которая работает над созданием линейного ускорителя для ЦКП «СКИФ». В линейном ускорителе формируется пучок электронов и ускоряется до 200 мегаэлектронвольт. Без современного и надежного модулятора (и клистрона, частью которого является модулятор) работа этой установки невозможна.

«Модулятор должен выдавать импульсную мощность больше 100 МВт, – пояснил заведующий сектором ИЯФ СО РАН кандидат физико-математических наук Алексей Левичев, – и обычно она запасается в конденсаторах в виде электрической энергии. Но высокое напряжение – это всегда опасно, неприятно и сопряжено со множеством проблем. Модулятор ИЯФ сделан на основе индукционного сумматора напряжения. Это значит, что на элементах каждого индуктора напряжение одинаковое и в N раз по числу индукторов ниже, чем выходное напряжение на получаемое на вторичном витке, который надежно скрыт внутри индукторных секций. Такой принцип сильно упрощает работу с этим устройством. Например, прямо сейчас в процессе отладки оборудования шкаф модулятора открыт, вокруг него можно ходить, и это безопасно. С прошлым модулятором подобное было невозможно, потому что часть элементов модулятора находилась под напряжением 50 киловольт. Кроме того, удобна его компактность. Размеры модуляторов старого типа составляют примерно 5 метров в длину, 2 в ширину и 2 в высоту – это практически комната в комнате, внутри которой можно ходить. Новый модулятор выполнен в объеме меньшем в пять раз».

В линейном ускорителе инжектора СКИФ планируется использование трех клистронов (и соответственно – трех модуляторов). В дальнейших планах – переоснащение новыми клистронами ускорительной инфраструктуры ИЯФ СО РАН. Топология индукционного модулятора очень универсальна и способна удовлетворить требования многих приложений импульсных устройств, формирующих импульсы большой мощности с короткими фронтами.

«Для Инжекционного комплекса ВЭПП-5 мы просто обязаны сделать новые твердотельные модуляторы, действующим много лет, они физически устарели. Тем более, при создании модулятора для клистрона СКИФ мы многому научились. А в будущем мы сможем масштабировать нашу разработку и создавать уникальные устройства в микросекундном диапазоне», – прокомментировал Петр Бак.

«Создать такой модулятор с точки зрения физики было не так сложно, – отметил ведущий инженер ИЯФ СО РАН Сергей Вощин, – у специалистов нашего института было понимание, как это сделать. А вот с точки зрения техники были определенные трудности. В разработке воплощена оригинальная конструкция и инженерная работа, решены вопросы компоновки и размещения оборудования. На разработку и создание модулятора у нас ушел примерно год. Модуляторы широко используются не только при создании научных установок, но и в промышленности. Перед нами стояла задача не просто создать модуляторы для линейного ускорителя СКИФ, но и освоить технологию производства таких устройств в целом. Производителей твердотельных модуляторов индукционного типа в мире не так много, и теперь мы тоже входим в это число. Чтобы довести разработку до коммерческого уровня, нам необходимо усовершенствовать систему управления и автоматизацию».

Изготовление ключевых элементов модулятора велось в сотрудничестве с такими российскими организациями, как Бердский электромеханический завод, Новосибирский завод конденсаторов и Санкт-Петербургский государственный технологический институт.

Пресс-служба ИЯФ СО РАН