Часть первая: метанол и водород по-новому

В современной научно-популярной литературе плазменные технологии иногда называют «двигателем» новой технической эры. Пока еще этот «двигатель» только-только набирает обороты и еще далек от совершенства, но, когда он заработает на полную мощность, мы войдем в удивительное фантастическое послезавтра. Именно такую судьбу пророчат плазменным технологиям.

Первые шаги в этом направлении делают и сибирские ученые. Мы уже неоднократно писали о том, что в Институте теплофизики СО РАН давно уже работают над технологией производства тонкопленочных фотоэлементов методом холодной плазмы. В ходе работы над этой темой выяснилось, что холодную плазму можно применять и для синтеза метанола из природного газа (метана). А в свете новомодных тенденций ученые готовы пойти еще дальше – разработать плазменную технологию для производства водородного топлива. При этом, что очень важно, в расчет принимается создание мобильных установок, которые можно очень быстро смонтировать и отправить даже в самые отдаленные уголки страны. А при необходимости расширения производственных мощностей – нарастить производительность путем количественного увеличения таких установок. То есть используется модульный принцип организации производства (вместо того, чтобы сразу создавать одну большую фабрику).

Напомним, что судьба этого проекта складывалась не всегда удачно из-за регулярно возникающих проблем с финансированием. Первоначально разработка велась при тесном взаимодействии с компанией «ТВЭЛ» (одно из структурных подразделений государственной корпорации «Росатом»). Однако спустя какое-то время в руководстве «Росатома» посчитали, что фотовольтаика и синтез метанола не соответствуют профилю корпорации, в результате чего проект лишился финансирования. Начался относительно долгий период «хождения по мукам». Чтобы найти средства для продолжения работы, ученые обращались в самые разные инстанции. В частности, была направлена заявка в госкорпорацию «Роснано», однако ответа не последовало. Был даже эпизод сотрудничества с казахстанским «Институтом плазмы». Во время таких вынужденных «скитаний» выяснилось, что на сегодняшний день и у нас, и в соседнем государстве еще слишком плохо понимают саму сущность плазменных технологий и их значение для дальнейшего технического развития.

Как заметил автор упомянутой разработки – главный научный сотрудник ИТ СО РАН Равель Шарафутдинов, - некоторые явления, фиксируемые в ходе экспериментов с плазмой, пока что плохо поддаются исчерпывающему объяснению. Иными словами, на данном направлении необходимы фундаментальные исследования, дабы с точностью понимать все процессы.

Возможно, по указанной причине полученные практические результаты, несмотря на их впечатляющие значения, могут вызвать некоторое недоверие или недопонимание. Всё это, так или иначе, влияет на проблему финансирования подобных научно-технологических проектов. Иного объяснения найти сложно. Как правило, и у нас, и в Казахстане производственники и курирующие их инстанции рассчитывают на очень быструю отдачу, не предполагающую никаких научных загадок.

В общем, вполне перспективная разработка довольно часто вызывала неоднозначное отношение со стороны структур, ответственных за продвижение инноваций. И, тем не менее, примерно полтора-два года назад «лед тронулся». Государственная корпорация «Росатом» начала менять свою стратегию в отношении «непрофильных» инновационных разработок. Так называемое «импортозамещение», о котором так долго говорили на самом верху, привело к некоторым конкретным подвижкам со стороны руководства названной госкорпорации. Было принято решение искать инновационные проекты у российских ученых в интересах «Росатома». Какие конкретно обстоятельства повлияли на такое решение, сказать пока сложно. По мнению Равеля Шарафутдинова, весомую роль могли сыграть два обстоятельства – западные санкции и ковидные ограничения. Ситуация на международной арене изменилась отнюдь не в нашу пользу, и тогда стало понятно, что жить и действовать так, как прежде, уже не получится.

Так, до недавнего времени российские компании руководствовались довольно несложной «стратегией»: зачем вкладывать деньги в создание собственных технологий, когда проще простого купить их за рубежом в готовом виде? Однако, подчеркнул Равель Шарафутдинов, выяснилось, что в готовом виде вам никогда не продадут ничего нового и по-настоящему перспективного. На этот счет уже есть показательные примеры, связанные с деятельностью той же корпорации «Роснано» (о чем мы неоднократно упоминали ранее). «Инновации» в таком исполнении станут бессмысленной тратой денег на уходящие технологии. И при такой «стратегии» наша страна просто утратит возможность конкурировать с другими странами на принципиально важных международных рынках. То есть сэкономить на научных и технических разработках в любом случае никак не получится. В любом случае придется обращаться к отечественным разработкам и вкладываться в их внедрение.

Возможно, в руководстве «Росатома» хорошо осознали эту истину и потому неожиданно «вспомнили» работу ученых ИТ СО РАН в области холодной плазмы. В настоящее время заключается контракт с компанией «ТВЭЛ» на создание промышленного образца плазменной установки по производству метанола из природного газа с производительностью 1000 кубических метров в час.

Это весьма приличный объем, хотя сама установка, утверждает Равель Шарафутдинов, будет довольно компактной (то есть здесь также сохраняется модульный принцип). Сроки реализации этого замысла должны составить 40 месяцев с момента подписания контракта. Правда, с точки зрения ученого, целесообразнее начать с опытной установки меньшей производительности (примерно раза в три – 375 кубометров в час), с тем, чтобы было удобнее «обкатать» данную технологию для производственных условий. К тому же такой небольшой опытный образец удалось бы собрать за гораздо меньший срок (где-то за девять месяцев).

В любом случае, процесс пошел. Интерес подразделения «Росатома» к синтезу метанола далеко не случаен, поскольку данная госкорпорация в последнее время кооперируется в своей деятельности с компанией «Газпром нефть». Фактически это означает, что в поддержку отечественных инновационных разработок вовлекается крупный российский бизнес.

Отметим, что производство метанола является коммерчески очень выгодным направлением деятельности. Метанол может выступать не только в роли топлива, но и как важное сырье для химической промышленности.

У авторов разработки есть еще более смелые задумки. Например, плазменную технологию можно применить к производству водорода из того же метана. То есть шагнуть дальше в будущее, поскольку в последнее время весьма настойчиво обсуждаются перспективы водородной энергетики. Причем, ведутся разговоры о транспортировке водорода по трубопроводам, как это происходит с природным газом. Такой вариант, как мы знаем, вызывает большие вопросы у специалистов. Очевидно, производить водород выгоднее и безопаснее как можно ближе к местам его потребления. Если удастся создать компактные плазменные установки для производства водорода, то в этом случае появится реальная возможность без труда реализовать указанный вариант. То есть по трубам будут «гнать» всё тот же природный газ, используя его в качестве «водородосодержащего» сырья. Здесь не потребуется гигантских затрат на модернизацию газотранспортной системы, если бы речь шла о прокачке водорода. В случае успешного внедрения плазменных технологий, все населенные пункты можно было бы свободно покрыть целой сетью упомянутых плазменных модулей.

Конечно, здесь неизбежно встал бы вопрос о том, насколько такой водород соответствует нынешним «зеленым» стандартам? На этот счет есть один примечательный момент: разработчики утверждают, что плазма каким-то непонятным образом «съедает» углеродный остаток. Объяснений данному феномену у наших ученых пока еще нет (для этого потребуется, как мы сказали, дополнительные фундаментальные исследования). Тем не менее, практические результаты выглядят весьма обнадеживающе. Единственным препятствием для реализации водородной тематики в контексте развития плазменных технологий выступает сугубо экономический фактор. Как полагает Равель Шарафутдинов, если подобный способ производства водорода окажется дешевле тех, которые уже используются сейчас, то тогда указанную технологию ждет успех. Иными словами, окончательное слово – за экономикой. Как всё будет на самом деле, разработчики сказать пока не могут.  Хотя уже на данном этапе совершенно понятно, что в сугубо техническом плане ученые в состоянии с помощью плазмы сотворить и это «чудо».

Николай Нестеров

Окончание следует

Ученые ИТЭБ РАН синтезировали молекулы, способные уничтожить супербактерию — Pseudomonas aeruginosa. Результаты опубликованы в Int. J. Mol. Sci. и Frontiers in Molecular Biosciences.

В настоящее время все больше ученых обращают внимание на проблему распространения бактерий, устойчивых к антибиотикам. На роль альтернативного средства борьбы с инфекциями, вызванными такими «суперпатогенами», рассматривают антимикробные пептиды — молекулы, состоящие из нескольких аминокислотных остатков. Их продуцируют разные организмы превентивно либо в ответ на инфекцию для защиты от патогенов, или синтезируют ученые в лаборатории. Известно, что устойчивость бактерий к таким соединениям развивается медленнее по сравнению с традиционными антибиотиками. К таким «неубиваемым» микробам относится и Pseudomonas aeruginosa — синегнойная палочка. Группа исследователей из Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН, Института белка РАН и ряда других академических институтов синтезировала амилоидогенные пептиды, которые могут проявлять антимикробную активность, и предложила описание возможного механизма их действия на устойчивые к антибиотикам бактерии, в частности, синегнойную палочку. По мнению авторов статьи, полученные результаты могут лечь в основу стратегии по разработке антибактериальных препаратов нового типа.

В своем исследовании ученые основывались на гипотезе о направленном взаимодействии амилоидогенного пептида и белка-мишени Pseudomonas aeruginosa, имеющего высокую устойчивость к антибиотикам. Для эксперимента были синтезированы пептиды из последовательности рибосомного белка S1 P. aeruginosa, которые проверили исследовательские группы трех научных институтов.

«В итоге среди четырех синтезированных пептидов был выбран пептид, обладающий самыми значительными антимикробными эффектами. Механизм его действия будем проверять в дальнейшем. В продолжении гипотезы о направленной коагрегации мы предложили возможную модель антимикробного действия амилоидогенных пептидов. Она объясняет антимикробные эффекты через специфическое взаимодействие пептида и белка-мишени in vivo, что в результате приводит к нарушению биологической функции бактериального рибосомного белка S1", — комментирует руководитель проекта Оксана Валериановна Галзитская, ведущий научный сотрудник Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН и заведующая Лабораторией биоинформатических и протеомных исследований ИБ РАН.

В перспективе на основе синтезированных молекул возможно создание более эффективных лекарств для борьбы с возбудителями опасных заболеваний.

Работа выполнена при поддержке РНФ.

Этой осенью вышла из печати книга академика РАН (председателя СО РАН в 2008 – 2017 годах) Александра Асеева «Наука Сибири на изломе эпох. Заметки участника событий». Как говорит сам автор, «Эта книга не совсем мемуары. Я… посвятил её удивительному феномену второй половины XX – начала XXI веков: возникновению и стремительному развитию академической науки на востоке нашей страны». На открытом межрегиональном конкурсе «Книга года: Сибирь – Евразия – 2021» она была награждена дипломом в номинации «Лучшая научная книга».

Одна из глав книги посвящена печально известной «реформе РАН» 2013 года и противодействию ей со стороны научного сообщества страны, прежде всего, Сибирского отделения Академии наук. С разрешения автора мы публикуем некоторые отрывки из нее.

«В первой редакции печально известного Федерального закона о реформе РАН уже в первой статье было четко написано, что РАН, РАМН и РАСХН подлежат ликвидации и для этого создается ликвидационная комиссия. Несмотря на явное стремление до сих пор анонимных авторов реформы и органов власти принять этот закон сразу в трех чтениях до наступления летних каникул, т. е. в течение нескольких летних дней, последовала энергичная и быстрая протестная реакция со стороны научного сообщества. Из опубликованной позже стенограммы заседания Правительства 27 июня 2013 г. явствует, что решение о реформе РАН готовилось втайне даже от членов Правительства, и четверо из них выступили по крайней мере против необоснованной спешки в ликвидации уважаемой организации с почти 300-летней историей. Среди них были такие выдающиеся и авторитетные люди, как министр обороны С. К. Шойгу, министр внутренних дел В. А. Колокольцев, министр сельского хозяйства Н. В. Федоров и министр иностранных дел С. В. Лавров.

Сибирское отделение РАН немедленно отреагировало открытым письмом на имя президента РФ В. В. Путина, председателя правительства РФ, Д. А. Медведева, председателя Совета Федерации В. И. Матвиенко, председателя Государственной Думы С. Е. Нарышкина, и. о. президента РАН В. Е. Фортова, которое было подготовлено нами ранним утром 28 июня и подписано несколькими членами СО РАН, а также председателями Уральского и Дальневосточного отделений РАН.

… Последовали многочисленные митинги научных сотрудников по всей стране, протесты общественности и выступления противников реформы РАН в прессе. Очень действенными оказались выход молодых сотрудников институтов ННЦ в белых халатах на проспект Лаврентьева и организованные профсоюзами митинги у памятника верному рыцарю науки акад. В. А. Коптюгу с числом участников более тысячи научных сотрудников. По возмущенным этими акциями звонкам по спецсвязи из Москвы я смог довольно точно определить достаточно узкий круг «реформаторов» в окружении тогдашнего министра науки и образования Д. В. Ливанова и в президентской администрации.

… Исключительно действенной оказалась встреча полномочного представителя президента РФ в СФО В. А. Толоконского с президентом РФ В. В. Путиным, в результате чего в исправленном варианте закона о реформе РАН появилась строка о восстановлении региональных отделений в составе РАН — Сибирского, Уральского и Дальневосточного. Наконец, последней отчаянной попыткой отложить реформу РАН явилась моя поездка на международный арктический форум в Салехарде в конце сентября 2013 г. с участием глав государств арктической зоны, в том числе и В. В. Путина. Во время работы форума мне удалось передать ему письмо с обращением не проводить реформу РАН в первоначально представленном виде. Ответом явился очередной раздраженный звонок от одного из «реформаторов» в окружении президента, а закон о реформе под номером ФЗ-253 был подписан 27 сентября 2013 г.

… В результате реформы РАН Сибирское отделение не только лишилось возможности распоряжения значительным по объему федеральным бюджетом, но и системы управления научными учреждениями и их имуществом на громадной территории от Урала до Дальнего Востока. Фактически была ликвидирована годами выстроенная система научных центров, многие из которых были преобразованы в бессмысленные конгломераты институтов разного профиля по признаку территориальной близости с громкими названиями Федеральных исследовательских центров. Были приостановлены программы интеграционных исследований, которые составляли особую гордость СО РАН.

… Суммарное финансирование Сибирского отделения РАН в 2011 г. составило 21,02 млрд руб., в том числе бюджетное финансирование 15,14 млрд руб. и 5,84 млрд руб. — средства грантов, хоздоговоров и контрактов. Динамика финансирования СО РАН представлена на графиках и характеризуется положительным приростом по всем показателям. Неочевидно, что это показатели улучшились после реформы 2013 г., тем более что реальные данные по финансовой деятельности стали аккумулироваться в ФАНО (сейчас в Министерстве науки и высшего образования). При передаче дел в ФАНО осенью 2013 г. я обратил внимание его тогдашнего руководителя М. М. Котюкова на эти данные со словами: «Реформой вы нас подстрелили на взлете!» Ответа не последовало.

… Мне запомнилось обсуждение несуразностей реформы РАН, проведенной в невиданном темпе и вопреки мнению членов РАН и научной общественности, с нашим выдающимся ученым, покойным ныне акад. В. Е. Накоряковым, бывшим директором Института теплофизики им. С. С. Кутателадзе СО РАН и бывшим ректором НГУ. Владимир Елиферьевич обратил мое внимание на то, что крайняя абсурдность и сюрреализм в проведении реформы напоминают сюжеты романов Франца Кафки «Процесс» и «Замок», написанных в начале прошлого века. Следуя совету В. Е. Накорякова и желая разобраться в причинах реформы, я не пожалел времени, чтобы прочитать оба этих объемистых тома произведений Кафки, написанных довольно тяжелым языком. В итоге я убедился в правоте Владимира Елиферьевича.

… Наконец, в долгое время коронавирусной изоляции я решил прочитать давно стоящую у меня на книжной полке книгу английского писателя Олдоса Хаксли «О дивный новый мир». Книга написана в 1931 г. и классифицируется как сатирическая антиутопия… Из фантастической истории, изложенной в романе О. Хаксли, по моему мнению, можно предположить цели проведенной в России реформы РАН – наука должна быть под контролем власти и быть безопасной с точки зрения стабильности общества в нашем очень молодом по историческим меркам российском государстве. И тут я вспомнил, что в одном из моих интервью после реформы я сказал, что причиной реформы может быть страх перед наукой со стороны власти. Беседовавшая со мной журналистка сказала: «Вы, конечно, шутите…». На это я ответил, что для компетентного суждения о работе ученых надо иметь специальные знания, которые есть далеко не у всех чиновников от науки. Непонимание рождает отторжение по отношению к работе ученых, а вероятность неожиданных результатов науки рождает боязнь перемен в стабильной и налаженной жизни без волнений и конфликтов, как это описано у О. Хаксли. С этой точки зрения ученые, тем более объединенные в РАН с ее принципами тайного голосования на выборах в члены РАН и в состав ее руководства, являются источником ненужных современной власти и обществу беспокойств и неудобств.

… Я абсолютно согласен с тезисом, что дестабилизация общества и государства недопустимы, но также верно, что научный поиск требует известной степени свободы, а ученые являются такой же опорой власти, как армия и флот, по известному высказыванию Александра III. Напомню в связи с этим слова председателя СО РАН в 1997–2008 гг. акад. Н. Л. Добрецова: «Опираться можно только на то, что сопротивляется». Так что в отношениях между наукой и властью в современной России еще есть много проблем, над которыми следует поработать и членам РАН, и сотрудникам академических институтов и университетов, и представителям власти. Сила позиции науки в диалоге с властными структурами состоит в том, что наука делается не в кабинетах, даже самых высоких, а в институтах, в лабораториях, на полигонах и в экспедициях. Наш передний край и источник уверенности в нашей правоте — именно там!»

В ближайшие дни ожидается отставка министра науки и инновационной политики Новосибирской области Алексея Васильева.

Как сообщило издание "Континент Сибирь", Алексей Васильев перейдет на работу в систему «Росатома». По предварительным данным речь идет о Всероссийском научно-исследовательском институте экспериментальной физики (российском федеральном ядерном центре) в Сарове.

Вместе с тем, в правительстве Новосибирской области отметили, что у Алексея Васильева есть два предложения по работе в федеральных структурах, и до 7 ноября он взял паузу по этому вопросу.

Решение о том, кто займет кресло министра науки и инновационной политики, по сведениям издания, пока не принято. В настоящее время идет активный поиск, которым занимается вице-губернатор Новосибирской области Ирина Мануйлова. В частности она проводит встречи с участниками проекта «Академгородок 2.0».

Напомним, что Алексей Васильев родился в городе Ангарске Иркутской области. Закончил Новосибирский государственный университет, является кандидатом физико-математических наук.

Областное министерство науки и инновационной политики Алексей Васильев возглавил 13 ноября 2018 года. До этого он работал в Институте ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН, где перед переходом в правительство занимал должность ученого секретаря.

Этим летом, пока на разных континентах люди вели отчаянную борьбу с пожарами и наводнениями, два известных миллиардера решили воодушевить человечество демонстрацией своих космических устремлений.

Вначале нам показали «исторический» суборбитальный полет миллиардера Ричарда Брэнсона, поднявшегося на ракетоплане компании Virgin Galactic на высоту 86 километров. Общее количество участников этой космической экспедиции составило шесть человек, куда входили два пилота и шесть пассажиров, включая главного виновника торжества. Данное событие преподносилось как новая веха в истории цивилизации, открывающая дверь в космос всем желающим. Сразу же после возвращения Брэнсон заявил о заре новой космической эры. По его словам, этот полет был совершен для того, чтобы сделать космос более доступным для всех.

Девять дней спустя другой миллиардер – Джефф Безос – отправился в космос вместе с еще тремя пассажирами на ракете New Shepard. Ракета стартовала с частного космодрома в Техасе. Старт был приурочен к 52-й годовщине высадки человека на Луну. Как сообщалось в СМИ, весь полет занял примерно 11 минут. За это время пассажирской капсуле удалось достичь высоты более ста километров и благополучно приземлиться. Показательно, что над этой ракетной системой компания Безоса – Blue Origin – работала примерно 15 лет, успев совершить к настоящему времени полтора десятка запусков.

Сегодня над «доступностью» космоса для массовой аудитории трудятся сразу несколько известных компаний, включая и SpaceX неутомимого Илона Маска. Если судить по бравурным репортажам об «исторических» запусках ракет, созданных по инициативе богатых «частников», то мы и впрямь находимся на новом витке технического развития, когда космос (надо полагать – со времен лунных миссий) стал еще ближе. Во всяком случае, о космическом туризме говорят уже как о свершившемся факте, и отчасти это, действительно, так и есть. Известные миллиардеры охотно вкладываются в такие проекты. Достаточно вспомнить японского предпринимателя Юсаку Маэдзава, который в 2018 году вложился в проект SpaceX, нацеленный на осуществление туристических полетов вокруг Луны. По мнению экспертов, частная космическая индустрия обещает стать весьма прибыльным бизнесом. А это значит, что подобные инициативы начнут привлекать инвесторов, и тогда космический туризм станет брать высоты и в коммерческом плане, что посодействует кратному увеличению ракетных запусков.

Я ничуть не исключаю, что указанные перспективы начинают кружить головы искренним сторонникам научно-технического прогресса. Наконец-то, считаем мы, самые смелые мечты человечества начинают претворяться в жизнь. Вроде бы, есть повод проникнуться оптимизмом. Однако у этой космической эпопеи есть и другая – темная – сторона, о чем пока еще распространяться не принято.

Недавно об этой темной стороне космонавтики напомнило издание The Guardian. Для вывода ракеты в космос требуется очень много топлива, отмечается в статье. Например, детище Илона Маска – ракета Falcon 9 – использует в качестве топлива керосин. Запуски космических аппаратов, таким образом, становятся дополнительным источником выбросов углекислого газа. Пока что эти выбросы невелики – в сравнении с авиационной техникой. Однако они растут на 5,6% в год. А в недалеком будущем нам вообще обещают небывалое развитие частных космических перевозок, включая космический туризм. Поэтому уже сейчас проводятся расчеты относительно того, какая доля выбросов парниковых газов придется на космическую отрасль при успешном развитии данного направления.  

На этот счет приводятся впечатляющие цифры.

Так, на один авиационный рейс дальнего следования приходится от одной до трех тонн углекислого газа (в расчете на одного пассажира). При запуске же «туристической» ракеты на четырех пассажиров выбрасывается порядка 200-300 тонн углекислого газа. То есть космическая техника как источник выбросов превосходит авиационную технику как минимум в 20 раз!

Правда, на сегодняшний день количество космических запусков невелико. За 2020 год было всего 114 стартов, в то время как на авиаперевозки приходится до 100 тысяч рейсов в день. Но дело в том, что ракеты выбрасывают парниковые газы в верхних слоях атмосферы, где те сохраняются в течение двух-трех лет. При этом важно учесть, что даже водяной пар, попав в верхние слои, образует облачность, усиливающую парниковый эффект. Иными словами, даже в случае использования в качестве топлива «чистого» водорода (применяемого сейчас в ракетах NASA), мы не избежим содействия глобальному потеплению. В этом смысле «безобидность» водяного пара не является столь уж очевидной.

В общем, развитие космического туризма идет вразрез с программами по защите экологии, включая и программы по снижению углеродной эмиссии. Еще в 2019 году в одном из отчетов Центра космической политики и стратегии проблема космических выбросов рассматривалась в контексте проблемы космического мусора. В отчете прямо утверждалось, что выхлопы ракетных двигателей, выбрасываемых в стратосферу во время вывода космического аппарата на орбиту, отрицательно влияют на всю земную атмосферу.

Пока эксперты не могут с уверенностью сказать, насколько крупной станет новая космическая индустрия. По предварительным расчетам, рынок суборбитальных перевозок и космического туризма к 2031 году составит 2,58 миллиардов долларов, а далее он будет расти на 17,15% ежегодно. Основным фактором этого роста станут целенаправленные усилия по обеспечению космических перевозок и рост числа недорогих стартовых площадок. Скорее всего, в ближайшее время наибольшая часть запусков будет связана как раз с суборбитальными перевозками, исследованием других планет и космическим туризмом. Несколько компаний, в числе которых -  SpaceX, Virgin Galactic и Blue Origin, уже сосредоточили свое внимание на создании упомянутых платформ для недорогих запусков, что создаст условия для дальнейшего развития перечисленных направлений.

Сегодня участники космической гонки миллиардеров начинают тратить на такие цели гигантские суммы. Надо ли говорить, что у многих людей подобные расходы способны вызвать немало вопросов и нареканий. Не лучше ли эти деньги вложить в улучшение жизни на нашей планете, где лесные пожары, ураганы, наводнения и прочие стихийные бедствия причиняют всё больше и больше вреда?  На фоне затопленных городов и горящих лесов бодрые заявления Илона Маска о скором покорении Красной планеты начинают уже восприниматься как глумление над жертвами природных катастроф.

Конечно, новейшие космические разработки способны вызвать нешуточное вдохновение у каждого из нас. Тем не менее, в условиях организованной международной борьбы с глобальным потеплением, когда развитие целого ряда отраслей начинает сталкиваться с новыми экологическими правилами, нельзя делать исключение даже для такой «вдохновляющей» отрасли, как космическая индустрия. Поэтому, утверждают эксперты, необходимо распространить соответствующие международные правила и на эту отрасль, оценив степень воздействия космических запусков на экологию и четко обговорив разрешенные виды топлива и нормы выбросов. На данный момент таких нормативов еще нет. Однако, пока миллиардеры покупают билеты на космические рейсы, для экологов пришло время действовать.

Константин Шабанов

NICA – это ионный коллайдер, который сооружается в Объединенном институте ядерных исследований (ОИЯИ, Дубна). Основная цель экспериментов – изучение состояний вещества, в которых пребывала наша Вселенная в первые мгновения после Большого Взрыва. Важной системой ускорительного комплекса NICA является канал транспортировки ионов из Бустера в Нуклотрон. Специалисты Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) и ОИЯИ провели первый цикл пусконаладочных работ канала транспортировки, в ходе сеанса работы Бустера с пучками ионов ⁴Не¹⁺ и ⁵⁶Fe¹⁴⁺. Конфигурация транспортного канала напоминает штопор, а сложность состояла в том, чтобы провести пучок ионов из одной установки в другую по трехмерной траектории, не нарушив его параметры. Команда физиков провела не один, как ожидалось, а два пучка разных ионов – гелия и железа. Оба успешно прошли через канал и были зафиксированы датчиками в конце канала.

«Совместная работа специалистов ОИЯИ и ИЯФ СО РАН по созданию систем выпуска пучка из Бустера и канала транспортировки пучка в Нуклотрон началась в 2016 году, – отметил начальник НЭОИКН ОИЯИ Алексей Тузиков, – когда на основе идей, изложенных сотрудниками ОИЯИ, в Институте ядерной физики был разработан концептуальный проект этих систем и был дан старт технической реализации проекта силами ИЯФ. В Новосибирске были изготовлены магнитная и вакуумная системы участка выпуска пучка и канала транспортировки, устройства диагностики пучка, системы питания и управления. Был спроектирован, изготовлен и успешно запущен уникальный ударный магнит для выпуска пучка из Бустера с рекордным уровнем магнитного поля около 2 кГс».

Алексей Тузиков также отметил, что при проектировании опорных конструкций канала транспортировки, имеющего сложную трехмерную геометрию, также были найдены оригинальные решения по способу подвешивания магнитов канала над туннелем Нуклотрона. «Это далеко не полный список интересных идей, реализовавшихся в процессе разработки и создания систем перевода пучка из Бустера в Нуклотрон. К маю 2021 года в ИЯФе было практически завершено изготовление оборудования систем выпуска пучка из Бустера и канала транспортировки пучка, и начался этап активных работ по сборке и монтажу оборудования на территории ОИЯИ. К сентябрю 2021 г. монтажные работы силами ИЯФ и ОИЯИ были завершены, что позволило начать пусконаладочные работы, плавно перешедшие в сеанс работы с пучком» - прокомментировал он.

Конфигурация транспортной системы NICA напоминает штопор. «Сложность была в том, – прокомментировал заведующий лабораторией ИЯФ СО РАН Андрей Журавлев, – чтобы провести пучок из одной установки в другую, не испортив его параметры. Из-за сложной трехмерной траектории и нестандартной конфигурации канала, необходимо было очень точно собрать канал. Но благодаря высококлассной работе наших монтажников, вакуумщиков и геодезистов каждый элемент стоит на своем месте, и мы достаточно быстро получили полноценный пучок, именно такой, какой был рассчитан. Еще одна особенность транспортного канала в том, что он импульсный. Это значит, что магниты, определяющие траекторию движения пучка частиц, работают только тогда, когда пучок запущен в канал. Импульсный режим позволяет сделать оборудование более дешевым, компактным и легким по сравнению со сверхпроводящими магнитами, или магнитами, работающими на постоянном токе».

Особое значение в работе имели расчет оптики канала, согласование геометрии между бустером и нуклотроном и выдача параметров магнитных элементов для дальнейшего их производства. Решением этих задач занимался старший научный сотрудник ИЯФ СО РАН Сергей Синяткин. «Из-за архитектурных особенностей уже существующего здания, малого места для перепуска заряженных частиц из бустера в нуклотрон NICA и большой энергии, канал получился сложным и компактным. Помимо основных функций перепуска частиц решались задачи компенсации связи радиального и вертикального движения частиц на выходе из канала и утилизации частиц с нецелевой зарядностью. На последнем этапе работы — проверка соответствия требуемым значениям характеристик элементов, как и самой геометрии канала, и проводка пучка по каналу» - пояснил Сергей Синяткин.

В ходе работ магнитная система канала вышла на 95-100% проектных значений магнитных полей, был получен выпуск пучков двух сортов ионов — гелия 1+ и железа 14+ — с дальнейшей транспортировкой по каналу, на конечном участке которого пучки были детектированы датчиками тока и положения пучка, а также получены снимки профилей пучка с люминофорного экрана. Максимальная энергия пучков, выведенных из Бустера и проведенных по каналу, составила 240 МэВ/н, что соответствует 95% максимального магнитного поля в канале Бустер-Нуклотрон при транспортировке ионных пучков без их обдирки до состояния голого ядра при выпуске из ускорителя. Важно, что успешный перепуск пучка ионов состоялся всего через два дня после приезда в Дубну специалистов из Новосибирска и начала работы с пучком, что показывает качество и точность изготовления элементов канала.

Успешное проведение первого цикла пусконаладочных работ на канале Бустер-Нуклотрон – важный результат для создания ускорительного комплекса NICA. Он позволяет после проведения монтажных работ по установке новой системы инжекции пучка в Нуклотрон, запланированных на ближайшие два месяца, завершить создание тяжелоионной цепочки Нуклотрона, которая в дальнейшем будет основной при работе с коллайдером NICA и физической установкой BM@N.

NICA – ускорительный комплекс класса mega-science, который создается на базе Объединённого института ядерных исследований (Дубна, Россия). Основная цель экспериментов на новом коллайдере – изучение свойств плотной барионной материи, кварк-глюонной плазмы - состояния вещества, в котором пребывала наша Вселенная первые мгновения после Большого Взрыва. Кроме этого на пучках комплекса NICA планируются исследования в области материаловедения, нано- и пикотехнологиям, медицине, биологии, электронике, программам Роскосмоса, ядерной энергетике и безопасности, криогенной и сверхпроводящей технике. В экспериментах на пучках комплекса NICA участвуют ученые из 70 институтов 26 стран мира.

После почти годичного перерыва состоялось очередное заседание Межведомственной комиссии (МВК) по оценке результативности деятельности организаций, выполняющих научно-исследовательские, опытно-конструкторские и технологические работы гражданского назначения.

Напомним, процесс вневедомственного анализа работающих в научно-технической сфере структур был запущен Постановлением Правительства РФ от 8 апреля 2009 года №312. Цели ставились большие: «формирование эффективной системы научных организаций, увеличение их вклада в социально-экономическое развитие страны, повышение качества принятия управленческих решений в сфере науки». Предполагалось, что объективность будет обеспечена благодаря сочетанию учета формальных показателей и результатов экспертизы, выполненной с привлечением компетентных специалистов.

Была разработана следующая разветвленная схема. На основе представляемых организациями сведений Министерство науки и высшего образования ежегодно выводит, а МВК утверждает минимальные значения показателей результативности для референтных групп, которые формируются по областям науки. Выбрав для себя подходящий профиль (генератор знаний, разработчик технологий, научно-технические услуги), организация тем самым определяет набор показателей, по которым ее будут сравнивать с «соседями» по референтной группе. Если цифры выше средних более чем на 25%, структуре присваивается первая категория (лидер), если на столько же ниже, – третья (аутсайдер), близко к средним – вторая (стабильно развивающаяся).

Для профиля «Особый», к которому относятся библиотеки, архивы и музеи, опытные станции, региональные научные центры, результативность не выражена базовыми показателями. В многопрофильных организациях структурные подразделения могут входить в разные референтные группы.

На основе формальных показателей и с учетом мнения экспертов комиссия ведомства, к которому относится организация, дает ей предварительную оценку. Свою независимую экспертизу проводит и Российская академия наук. Межведомственная комиссия сводит эти результаты и выносит окончательный вердикт. Предусмотрена процедура апелляции.

В 2017-м рейтингование по результатам работы в 2013-2015 годах прошли академические институты, не преобразованные в новые интегрированные структуры и не находившиеся в стадии реорганизации. В 2019-м за период 2016-2018 годов оценивались остальные подведомственные Минобрнауки учреждения, в основном федеральные исследовательские центры и вузы, а также «подведы» других министерств.

По итогам оценки примерно четверть институтов попала в первую категорию, еще четверть – в третью, около половины – во вторую. Почти все отнесенные к первой группе организации получили впоследствии статус ведущих в рамках специально утвержденной МВК процедуры, что дало им право участвовать в конкурсе на обновление приборной базы в рамках нацпроекта «Наука».

Еще когда процедура оценки готовилась и утверждалась, тогдашний председатель МВК Михаил Котюков и руководитель группы разработчиков методики академик Валерий Рубаков признавали, что в ней есть недоработки. За прошедшие годы к организации процесса и качеству проводимой экспертизы накопилось много дополнительных вопросов. Из-за несовершенства системы в первую категорию не попали признанные в мире, имеющие высокие показатели публикационной активности институты, что вызвало возмущение в научных коллективах.

Обиженные требовали скорейшей «переоценки». Она должна проводиться не реже, чем раз в пять лет, но внеочередная оценка может осуществляться и чаще – по решению соответствующих ведомств.

Минобрнауки такое решение принимать не спешило. Тем временем для первой волны пятилетний срок прошел. Будут ли скорректированы правила? Ученые с нетерпением ждут ответа на этот вопрос от Межведомственной комиссии.

Как рассказал «Поиску» член МВК, заместитель председателя Профсоюза работников Российской академии наук, главный научный сотрудник ФИЦ «Институт прикладной физики РАН» Вячеслав Вдовин, тема, связанная с новым этапом оценки, в повестке заседания отсутствовала, хотя планы корректировки методики анонсировались еще в прошлом году.

В этот раз комиссия распределяла по категориям пять научных организаций, относящихся к ведению Минприроды, Росархива, Минпромторга, которые до сих пор в оценочном процессе не участвовали. Серьезные расхождения между результатами оценки по формальным показателям и мнениями экспертов обнаружились только в случае Крыловского государственного научного центра. Эта крупная исследовательская структура, обеспечивающая научными разработками российские оборонные и гражданские программы в области кораблестроения и проектирования морской техники, по формальным критериям заслужила третью категорию. При этом эксперты ведомства (Минпромторга) и РАН оценили центр высоко. Скорее всего, в организации просчитались с профилем. Вместо более подходящей «генерации знаний» было выбрано «оказание услуг». Последних в пересчете на довольно приличную численность научных сотрудников оказалось недостаточно. Приняв во внимание мнение экспертов, члены МВК проголосовали за присуждение Крыловскому центру первой категории.

В связи с этим казусом Вдовин предложил вернуться к давно назревшему вопросу о совершенствовании методики оценки. Представитель Минобрнауки ответил, что министерство ведет работу над методикой с учетом присланных в разное время предложений и замечаний. В октябре-ноябре документ предполагается утвердить. Широкого его обсуждения, похоже, не планируется. Увы, Минобрнауки не устает наступать на одни и те же грабли: принимает решения, не советуясь с научным сообществом, а потом непрерывно занимается их корректировкой.

Возникает и еще один вопрос: почему одни организации «категорировали» пять лет назад, а до других дело дошло только сегодня?

“Руководство некоторых учреждений, видимо, считает, что закон писан не для них, – полагает Вдовин. – До сих пор не оценены такие крупные научные структуры, как, например, Курчатовский институт и МГУ, и не похоже, что министерство их сильно торопит. Таким образом, ключевые игроки на научном поле получают средства на исследования, не имея никакой категории. Категорийность не учитывалась при подведении итогов конкурсов в рамках программы «Приоритет-2030». Складывается впечатление, что интерес чиновников к оценке результативности упал”.

По словам ученого, это демонстрирует и уровень представительства на заседаниях МВК. Если раньше в них участвовали главы министерств и ведомств, в этот раз председатель комиссии замминистра высшего образования и науки Алексей Медведев открыл мероприятие и вскоре покинул зал.

В научном сообществе ходят слухи, что игры с категорированием могут и вовсе отменить.

Тем не менее пока результаты оценки влияют на финансирование организаций, в частности, академических, Профсоюз работников РАН будет отстаивать их интересы и добиваться разумной корректировки методики, заверяет Вдовин.

Надежда ВОЛЧКОВА

Гипогликемия – это экстремально низкий уровень глюкозы в крови, который нарушает нормальную работу организма, прежде всего, клеток головного мозга и сердца, и может привести к очень тяжелым последствиям для здоровья, включая кому и смерть. У здорового человека при снижении уровня глюкозы в крови (например, при физической нагрузке) мгновенно прекращается выработка собственного инсулина, а из печени в кровь начинает поступать глюкоза. В результате, уровень глюкозы в крови повышается, и гипогликемия не развивается. Но у людей с диабетом I типа, принимающих инсулин в виде лекарства, эти механизмы не работают в полном объеме: невозможно быстро удалить из «крови» лишний инсулин, а их печень вырабатывает глюкозу слишком медленно.

«На самом деле, с гипогликемией не сложно справиться, обычно достаточно выпить сладкого чая или сока, съесть одну-две конфеты. Проблема в том, что делать это надо на начальной стадии ее развития, но часто это происходит в ночной период, когда человек спит. Поэтому, с точки зрения терапии, очень важно научиться предвидеть развитие подобных событий для каждого конкретного пациента», - рассказал заместитель руководителя НИИ клинической и экспериментальной лимфологии (филиал ИЦиГ СО РАН) по научной работе, д.м.н., профессор Вадим Климонтов.

Решение проблемы ученые видят в создании надежных методов прогнозирования риска развития гипогликемии у пациента с помощью систем искусственного интеллекта. Эта работа выполняется при поддержке гранта Российского научного фонда совместно с группой сотрудников Института математики им. Соболева СО РАН (лаборатория анализа данных руководитель – профессор Владимир Бериков).

«Мы использовали базу данных пациентов нашей клиники, результаты непрерывного мониторинга уровня глюкозы в их крови (замеры осуществляли с помощью специального носимого устройства каждые пять минут), анализировали их состояние по более чем сотне признаков», - отметил Вадим Валерьевич.

Затем, на основе этих данных с помощью методов машинного обучения, были построены прогнозные модели, которые позволяют предсказать падение уровня глюкозы с горизонтом планирования от пяти минут до получаса. Этого времени достаточно, чтобы пациент, получив сигнал о развивающейся гипогликемии, принял меры по ее купированию.

Результаты своих исследований новосибирские ученые представили на конгрессе Европейской ассоциации по изучению сахарного диабета (EASD) – крупнейшем в мире научном собрании, посвященном вопросам диабетологии. Это выступление вызвало большой интерес со стороны участников конгресса из разных стран.

В дальнейшем, на основе этого метода может быть создано некое приложение, которое будучи установлено на смартфон или другой мобильный гаджет, сможет своевременно предупреждать пациента о развитии опасной для его здоровья ситуации.

Пресс-служба ИЦИГ СО РАН

В Институте неорганической химии им. А. В. Николаева СО РАН выращивают кристаллы для множества различных применений. Их можно использовать для разведки нефти и других полезных ископаемых, изучения свойств нейтрино, а также для попытки регистрации частиц темной материи.

Оксидные кристаллы выращивают низкоградиентным методом Чохральского. Технология, начиная от синтеза особо чистых веществ — прекурсоров роста кристаллов, заканчивая обработкой и рециклированием отходов изотопно-обогащенного сырья, осуществляется полностью в ИНХ СО РАН. Для этого в институте разрабатывают и модернизируют ростовое оборудование с автоматическим весовым контролем.

«Кристаллы, которые выращивают в ИНХ СО РАН, обрабатываются и готовятся под задачи заказчика. Они используются в разных направлениях: от космоса до глубин подземелий. В космосе проводятся эксперименты, которые позволяют изучать составы космических лучей. Опыты глубоко под землей, нацеленные на поиск взаимодействий частиц, требуют совершенной радиационной защиты. Кристаллы ИНХ СО РАН позволяют создавать контур такой защиты и регистрировать действительно интересные сигнальные события. Большой спектр применений — и в наземных экспериментах на коллайдерах. Одно из самых ярких и востребованных практических использований — позитронно-эмиссионная томография. Институт длительное время взаимодействует с компанией General Electric, производящей такие устройства»,— отметил министр науки и инновационной политики Новосибирской области кандидат физико-математических наук Алексей Владимирович Васильев.

Преимущество таких монокристаллов в том, что они преобразовывают ионизирующее излучение в свет. Это позволяет регистрировать гамма-, рентген- и прочие лучи, которые сложно выявить другим способом, а также расшифровывать события, о которых эти лучи сообщают.

«С помощью наших кристаллов можно искать полезные ископаемые. Например, нефть прозрачна для гамма-излучения. Также их используют для попытки регистрации частиц темной материи и изучения свойств нейтрино», — рассказал заведующий лабораторией роста кристаллов ИНХ СО РАН кандидат химических наук Владимир Николаевич Шлегель. 

Кристаллы ИНХ СО РАН используются в проекте Korea Invisible Mass Search (Южная Корея) — подземном эксперименте по поиску массивных частиц со слабым взаимодействием, кандидатов в темную материю. Там будет установлено около 300 кристаллов молибдата лития. Также их изготовят для подземной лаборатории в Гран-Сассо (Италия). Туда планируется поставить полторы тысячи кристаллов ИНХ СО РАН общим весом около 500 кг. Подходящие для этих опытов кристаллы молибдата лития на сегодняшний день синтезируются только в Новосибирске.

«Эти подземные заказы тонко настроены на качество кристаллов, и здесь ИНХ СО РАН вне конкуренции», — сказал директор института доктор химических наук Константин Александрович Брылев. 

Фото Глеба Сегеды

В Пермском университете в результате стрельбы погибло шесть человек. Есть подозреваемый в нападении, который после инцидента был доставлен в медучреждение. Вновь на повестке дня вопрос - становятся ли убийцы таковыми из-за социальной среды, либо во всём виноват так называемый "маньячный ген", который якобы в одиночку определяет криминальное будущее его носителя. Но на самом деле такой ген науке не известен. Генетика убедительно доказывает, что его просто не может быть. Зато есть генетические факторы, которые влияют на разные поведенческие характеристики индивидуума, в том числе на уровень его агрессии. Однако в этот процесс вовлечён не один ген, а множество. Часть из них известна, часть – нет. Исследования на эту тему проводят в ФИЦ "Институт цитологии и генетики СО РАН". Главный научный сотрудник института, доктор биологических наук Александр Куликов рассказал Metro об этом более подробно.

– Как вообще появилось понятие "ген маньяка", и насколько оно некорректно с точки зрения учёного-генетика?

– Генетикам известны случаи, когда мутация в одном гене ведёт к развитию патологии с высокой вероятностью. В частности, голландским учёным удалось выявить семью, в которой по наследству передавалась мутация в одном из генов, относящихся к половой хромосоме, – в силу этого последствия мутации проявлялись только у мужчин в виде повышенной агрессивности и антисоциального поведения. Но такие мутации встречаются крайне редко и, конечно, не могут объяснить агрессивное поведение у основной массы людей (не имеющих подобной мутации).

Кроме того, агрессия – не обязательное качество маньяка, очень многие из них демонстрировали отличный самоконтроль и даже, наоборот, пониженный эмоциональный фон. В любом случае, на особенности поведения как людей, так и животных (изучением которых мы прежде всего и занимаемся) влияет не какой-то один ген, а совокупность большого числа генетических факторов.

– Как давно проводятся в принципе исследования на эту тему?

– Такие исследования начались ещё в 40-х годах прошлого века и, по всей видимости, будут продолжаться ещё достаточно долго, поскольку задача очень сложная. Некоторое время назад большие надежды связывались с генотипированием людей. Тогда казалось, что вот мы секвенировали геном человека и теперь с высокой точностью можем предсказывать, какими будут дети у тех или иных родителей – умными или нет, их темперамент, риски наследственных заболеваний и многое другое, и всё это на основе информации из генома родителей. На практике оказалось иначе.

Доказано, что в гетерогенной человеческой популяции вклад генетических факторов в изменчивость большинства признаков, в том числе и поведенческих, достигает 50–70%. В то же время суммарный вклад выявленных мутаций на эти признаки не превышает нескольких процентов. Так что выявить гены, мутации в которых играют значимую роль в формировании повышенной агрессивности на уровне популяционных исследований, почти невозможно.

Другое дело, когда в случае с голландцами объектом исследований становится небольшая группа людей (семья и т. п.), где та или иная мутация встречается у большинства членов, и последствия этого очевидны. Тогда идентификация нужного гена происходит быстро и с высокой точностью. Но, как я уже сказал, такие случаи встречаются очень редко.

– В вашем институте проводятся исследования. Что удалось уже выяснить наверняка, а какие области остаются всё такими же неясными?

Мы работаем в этом направлении несколько десятилетий, но свои исследования проводим не на людях, а на различных лабораторных животных: крысах, мышах, сейчас собираемся запустить серию экспериментов с аквариумными рыбками.

За это время нами был получен целый ряд перспективных результатов. В частности, мы доказали, что в формировании агрессивного поведения у разных видов млекопитающих задействованы серотониновая система мозга и, соответственно, гены, которые влияют на её функционирование.

Сейчас мы продолжаем свои исследования, чтобы получить более детальную картину, но, как я сказал, работы предстоит ещё много.

– Интересуются ли данной темой криминалисты, или пока учёные ничем им не могут помочь? Исследовались ли за всю историю биоматериалы каких-то конкретных маньяков?

– Наши исследования носят фундаментальный характер, и в силу этого не интересны криминалистам, результаты опыта на мышах или крысах не применить в расследовании конкретного преступления.

Был один проект несколько лет назад, когда мы участвовали в генотипировании заключённых одной из колоний Кемеровской области. Мы сравнивали уровень агрессии у трёх групп – осуждённых за убийство, осуждённых за воровство и контрольной группы из добровольцев. Сравнение шло не только по генетике, но и по ряду психологических характеристик.

И было два интересных результата. Во-первых, члены двух первых групп показывали примерно одинаковый уровень агрессии, хотя, казалось бы, у убийц она должна быть выше. Впрочем, это можно объяснить тем, что на момент анализа в местах заключения уровни агрессии у убийц и воров не различались. А в момент совершения преступления у них были, видимо, совсем другие показатели.

А второй результат – не подтвердилась ожидаемая ассоциация уровня агрессии с двумя мутациями, влияющими на функцию серотониновой системы мозга. Впрочем, это только подтверждает то, что уровень агрессивности определяется сложным комплексом генетических и иных факторов и просто популяционными исследованиями (когда проверяют большое количество людей на наличие каких-то отдельных мутаций в геноме), и адекватную картину этого комплекса не воссоздать.

– Какие есть перспективы в исследовании этой темы? Если заглянуть в будущее, какую выгоду из них можно будет извлечь?

– Это очень важная задача, потому что агрессия и другие психические отклонения осложняют жизнь очень многим людям, как тем, кто страдает этими отклонениями, так и окружающим. На сегодня нет действенных способов их коррекции, то, чем располагает медицина, – это скорее "симптоматическое лечение", часто с сомнительным эффектом. И пока мы не будем детально понимать механизмы возникновения и развития того же агрессивного поведения, мы не сможем эффективно и безопасно для человека его корректировать. Так что, несмотря на сложность задачи, учёные будут продолжать работать над её решением.