Ученые изучили, как кровоснабжение головного мозга изменяется по мере развития сахарного диабета I типа. Для этого они наблюдали за особой генетической линией мышей, у которой сильнее проявляются последствия этого заболевания. В будущем эти результаты можно будет перенести в клиническую практику, для выявления патологических изменений в системе кровоснабжения мозга человека на ранних стадиях развития диабета I типа.

Исследование провели сотрудники молодежной лаборатории высокотехнологического фенотипирования лабораторных животных ИЦиГ СО РАН совместно с коллегами из лаборатории дифференциальных уравнений Института гидродинамики имени Лаврентьева СО РАН. Результаты работы опубликованы в журнале Scientific Reports.

Одно из важных направлений работы Института цитологии и генетики СО РАН – создание и изучение моделей заболеваний человека на линиях лабораторных животных. Это позволяет лучше понимать механизмы развития болезней, факторы риска их развития, находить новые мишени для лекарственного воздействия и создавать более совершенные способы диагностики, в том числе на ранних этапах (когда лечение наиболее эффективно).

Используя магнитно-резонансный томограф Центра генетических ресурсов лабораторных животных ИЦиГ СО РАН (самый мощный прибор такого типа в стране) ученые построили математическую модель кровотока Виллизиева круга (у животных не всегда замкнута совокупность кровеносных сосудов, обеспечивающих поступление и распределение крови в головном мозге), причем, в двух вариациях, одна из которых учитывала пульсацию кровотока, а другая – нет.

Незначительные функциональные изменения кровотока стали заметны уже через месяц наблюдений, а через два они стали выражены и анатомически. Эти изменения имели связь с пространственной организацией кровоснабжения и сосредотачивались в основном в правой части Виллизиева круга. Данная особенность вполне соответствует биологической природе симметрии и асимметрии.

– Симметрию, в определенном смысле, считают показателем здоровья организма, а в основе возникновения асимметрии чаще всего лежит какое-то нарушение, на генетическом, метаболическом, физиологическом или ином уровне работы организма, – рассказал ведущий научный сотрудник ИЦиГ СО РАН, к.б.н. Андрей Акулов.

В данном случае, асимметрия возникла в результате течения диабета I типа.

Конечно, отмечают ученые, в рутинной медицинской практике эти изменения вряд ли обратят на себя внимание врача, во время обследования с помощью МРТ ищут серьезные повреждения сосудов, а созданные нами модели фиксируют более тонкие изменения, которые, сами по себе, не несут острой угрозы здоровью. Но они сигнализируют о том, что некие патологические процессы уже затронули систему кровоснабжения мозга и в будущем могут вылиться в серьезные проблемы.

– Диабет I типа остается пока неизлечимым заболеванием, пациентам с таким диагнозом нужна пожизненная терапия, но мало кто знает, как меняются ключевые характеристики сосудистой системы головного мозга на фоне болезни и назначаемого лечения, а они меняются, - подчеркнул Андрей Акулов.

Тем временем, ученые из ИЦиГ и ИГиЛ, задействованные в этом исследовании, продолжают изучать как диабет, и вызванная им гипергликемия, влияют на мозг и его кровеносную систему. Известно, что у пациентов с диабетом I типа выше риск развития инсультов, когнитивных нарушений. Причем, часто это происходит (в отличие от диабета II типа) в возрасте 30-40 лет, поскольку само заболевание начинается раньше, в подростковом возрасте. И большая часть этих проблем начинается с незначительных (и часто не замечаемых) изменений кровотока, которые фиксируют созданные учеными модели.

Следовательно, нужен набор неких маркеров, который показывал бы эти изменения на ранней стадии (пока они не привели к существенным повреждениям сосудов) и позволял своевременно скорректировать лечение. В ИЦиГ надеются, что проведенное исследование станет шагом к формированию более точных и тонких методов отслеживания изменений в головном мозге таких пациентов. Точная их численность на сегодня неизвестна, но, даже если учитывать лишь официально поставленных на учет, то это сотни тысяч людей только в нашей стране.

Пресс-служба ИЦиГ СО РАН

О том, что запуски ракет-носителей оказывают негативное воздействие на окружающую среду, известно давно. Но чаще всего о нем говорят с политической, а не научной точки зрения. Наука начинается там, где лозунги и эмоции сменяются цифрами и данными наблюдений. Именно в таком формате был построен доклад директора барнаульского Института водных и экологических проблем (ИВЭП) СО РАН, д.б.н. Александра Пузанова, посвященный оценке воздействия ракетно-космической деятельности на окружающую среду.

В последние десятилетия этой теме стали уделять больше внимания, практически ни одна программа, связанная с запусками гражданских или военных ракет, не обходится без экологического сопровождения. ИВЭП СО РАН участвует в этой работе с самого начала. Сотрудники института проводят регулярные эколого-биохимические исследования на территориях в Сибири, где проходят трассы ракетных запусков. В частности, занимаются санитарно-гигиеническим мониторингом на Алтае и проводят экологическую паспортизацию районов падения отделяющихся частей ракет-носителей.

– Примечательно, что большинство районов падения отделяемых ступеней ракет-носителей находится в пределах заповедников, что требует особых подходов к системам мониторинга, – отметил Александр Пузанов.

Отдельный блок исследований был посвящен оценке влияния деятельности космодрома Восточный на окружающую среду и население региона. Речь шла как о локальных очагах загрязнения ракетными топливами и продуктами их сгорания, так и о пирогенных и акустических эффектах запуска ракет.

Ученые оценивают ущерб, нанесенный почвам (включая сельскохозяйственные угодья), водоемам, растениям и животным, оказавшимся в зоне космодрома и мест падения частей ракетной техники.

Космодромы и районы падения расположены в различных природных зонах, часто - в бассейнах крупных сибирских рек (Иртыша, Оби, Лены). При этом две основные трассы пусков с космодрома Байконур проходят над территориями Омской, Новосибирской и Томской областей, а также Республики Алтай, Хакасии и Тувы.

За полвека нашей космической истории, наибольшее число падений пришлось на территорию Алтае-Саянской горной системы. При этом, часто (особенно в конце прошлого века и начале 2000-х годов) вывоз обломков осуществлялся варварскими методами, когда части ракет стаскивали с гор тракторами, распахивая долины горных рек, что наносило природе гораздо больший ущерб, чем само падение. Сейчас, отметил ученый, этой практике положен конец и при транспортировке обломков воздействие на окружающую среду стараются минимизировать.

После этого начинается работа ученых – они изучают как само место падения, так и сопредельную (в радиусе 25 километров) территорию, проводят медико-биологическое обследование проживающего на ней населения, дают оценку нанесенному ущербу окружающей среде и рекомендации по его устранению.

Подводя итог этой части доклада, Александр Пузанов подчеркнул, что пожары в районах падения ракет с Байконура случались крайне редко, и ни в одной пробе почвы, воздуха, поверхностных вод и растений, собранных в горах Саяно-Алтая не нашлось следов ракетного топлива. Для обитателей этих территорий основной ущерб сводится к последствиям акустического удара во время разрушения второй ступени ракеты-носителя.

Несколько хуже ситуация в районе запусков с космодрома Восточный, где экологами были зафиксированы локальные разливы ракетного керосина, например, в бассейне реки Зея. Объясняется эта разница довольно просто. Обычно такие разливы случаются в местах падения первой ступени. В случае пусков с Байконура это происходит в степях Казахстана, где к месту разлива относительно не сложно перебросить технику и быстро устранить последствия. На Дальнем Востоке части ракет падают в труднодоступные, заросшие тайгой горные участки, куда не то что техника, но и поисковые команды добираются порой с большим трудом. В результате, остаются загрязненные участки, что потом находит отражение в результатах экологического мониторинга.

В целом, ученые пришли к выводу, что негативное воздействие космодромов и их инфраструктуры на окружающую среду оценивается как незначительное. Однако это вовсе не значит, что с экологией в Сибири все в порядке. Источников загрязнения окружающей среды у нас хватает и без космоса. Некоторые из них – предприятия горнорудной промышленности и ядерный полигон в Семипалатинске – отметил в своем выступлении и директор ИВЭП СО РАН. И руководству этих объектов не мешало бы взять на вооружение опыт космической отрасли по «уборке территории» от последствий своей работы.

Сергей Исаев

11 апреля на площадке СУНЦ НГУ в дистанционном формате прошла школьная секция МНСК-2021 — крупнейшей в Сибири ежегодной конференции для талантливых и целеустремленных студентов и школьников. Для школьников работало несколько подсекций, одним из самых массовых по количеству участников стало инженерное направление. 

Участники инженерной подсекции представили собственные разработки. Большинство работ сделаны в этом учебном году во время спецкурсов на базе Лаборатории инженерного конструирования СУНЦ НГУ.  

Школьники разрабатывали собственные интеллектуальные системы, например, конструктор ботов для соцсети «ВКонтакте», платформу для дистанционного обучения, а также приложение, способное распознавать по фотографии еду и оценивать ее калорийность. Среди работ по направлению «Автоматика и робототехника» были представлены универсальный светодиодный флаг, робот-погрузчик. Школьники, увлекающиеся инженерным моделированием, представили на конференцию проекты приточно-вытяжного вентиляционного устройства для утилизации теплоты вентиляционных выбросов, собственный аномалоскоп на основе светодиодных источников для контроля аномалий цветового зрения и другие проекты. 

Второй год в Лаборатории инженерного конструирования ребята могут делать также проекты по биоинформатике под руководством преподавателей – сотрудников Института цитологии и генетики СО РАН. Ученица 11 класса СУНЦ НГУ Екатерина Губина в течение учебного года исследовала полиморфизм rs7593557 у больных раком желудка. Десятиклассник из ФМШ Матвей Черкасов проверял образцы пшеницы, содержащие ген Sr38, привнесённый в геном культурного злака от дикорастущего сородича, на устойчивость к штаммам стеблевой ржавчины (она способна за неделю уничтожить целое поле пшеницы). 

Все участники конференции выступали с устными докладами, которые сопровождались демонстрацией презентации. Жюри оценивало доклады так же, как и при очном выступлении. 

По итогам конференции дипломы призеров получили 23 участника. Это ученики СУНЦ НГУ, Гимназии №3 Академгородка, СОШ №194 и Лицея №136. Тезисы докладов школьников опубликованы в ежегодном сборнике материалов конференции. 

Отметим, что в этом учебном году инженерные спецкурсы в СУНЦ НГУ могли бесплатно посещать ученики любых школ Новосибирска. Такую возможность школьники получили в рамках проекта «Школьное конструкторское бюро». В 2020 году этот проект получил финансовую поддержку Фонда Президентских грантов. Также инженерное направление в СУНЦ НГУ поддерживает исследовательский центр компании Huawei в Новосибирске. 

На территории города Новосибирска часто обнаруживают археологические памятники, относящиеся к различным историческим периодам. Одна из последних находок - металлическая антропоморфная статуэтка восточного происхождения, найденная в районе в районе традиционной переправы через Обь. Подробнее о находке и результатах ее исследования – в интервью с известным новосибирским археологом – начальником Центрально-Алтайского археологического отряда Института археологии и этнографии (ИАЭТ) СО РАН, д.и.н., профессором ИИГСО НГПУ Андреем Бородовским.

– Андрей Павлович, как давно статуэтка попала к ученым?

– Это не совсем верная формулировка. Весной прошлого года. В ходе работ по строительству очередного автомобильного моста через Обь, среди грунта, перемешанного гусеничной техникой. случайно нашли небольшую металлическую статуэтку, которая позже оказалась в частной коллекции. Позже мне удалось получить доступ к этому артефакту и провести его материаловедческое изучение и 3D-сканирование в специализированных лабораториях ИАЭТ СО РАН. Но речь шла лишь об исследовании, сейчас статуэтка находится у своего владельца.

– Что из себя представляет эта находка?

– Это относительно небольшая антропоморфная статуэтка, высотой около 10 см и весом немногим более 100 грамм. Она сделана из металлического сплава с преобладанием меди, и в меньших долях – олова, свинца и цинка. Иначе говоря, этот сплав вполне можно считать одной из вариаций бронзы, но не современной, а ближе к изделиям античной эпохи (в силу довольно высокого содержания свинца). Это объемная человеческая фигура, изогнутая S-образно.

Голова изображения наклонена влево и вниз, обломанные руки были подняты вверх.  Имеющиеся круглый выступ на тыльной стороне и углубление в районе ног – вероятно следы крепления фигурки, которая могла быть деталью достаточно сложного составного изделия.  Что важно, фигурка имеет двухстороннюю отливку, она рельефна и спереди, и сзади. В целом, создается впечатление, что ее создатель стремился передать круговое вращение против часовой стрелки, возможно, во время танца-кружения. В восточной ритуальной практике известно использование экстатических плясок в рамках шаманского общения с божеством. 

– Есть предположения, где и когда могла быть изготовлена эта статуэтка? Местная она или «пришлая»?

– Наиболее вероятной территорией происхождением скульптуры может быть северная Индия. В пользу этого говорит целый ряд аргументов.  Во-первых, некоторые элементы костюма фигурки, например, длинный витой пояс-шарф. Особенностью его является не только длина, но и то, что при завязывании его длинный конец оказывается сзади фигуры. Именно этим можно объяснить особенность изображения такого шарфа на поясе найденной у нас статуэтки, а затем его появлением между ног и сзади ее корпуса и нижнего подола длинной одежды. Такой пояс – лунги – достаточно часто представлен на персонажах бытовых сцен, изображенных на буддийских ступах Индии II–I вв. до н. э. Знаком принадлежности персонажа к буддизму может быть и наличие точки на ее лбу. Отдельно хотелось бы остановиться на наклоне головы фигурки влево, что может иметь особое значение для историко-культурной интерпретации. Дело в том, что в ритуально-танцевальной практике дервишей-семазенов Турции до сих пор существует особый медитативный прием. Он заключается в том, что танцоры, кружась, наклоняют голову, придавливая сонную артерию. Это влияет на циркуляцию крови и позволяет им входить в транс в процессе медитации. Отмеченная ранее искривленность туловища и ног изучаемой фигурки, а также поднятые вверх руки в позе адорации вполне могут передавать такую практику танцевальной медитации

– Насколько необычным было найти такую статуэтку здесь, на значительном расстоянии от буддийской Индии и среднеазиатских дервишей?

– Древние металлические статуэтки, изображающие людей, в наших местах находили не один раз. Еще при посещении известным исследователем Сибири Даниэлем Готлибом Мессершмидтом весной 1721 г. Чаусского острога, ему сообщили о находке одним из крестьян из деревни Орда (современный р. п. Ордынское Новосибирской области) «большой латунной статуэтки божка». Но уникальность этой фигурки в том, что она носит очевидные признаки античного влияния (причем не только в составе сплава). А вот находки предметов, связанных с Античностью, на территории юга Западной Сибири можно пересчитать на пальцах. На память приходят античные монеты из Усть-Чарышской Пристани, бронзовая скульптура Геракла из собрания Бийского краеведческого музея, римская монета из г. Ачинска и византийская нумизматика из Среднего Прииртышья. 

– Можно предположить, какой функционал был у найденной статуэтки, для чего она использовалась?

– Как я уже говорил, ряд деталей позволяет считать ее частью сложной составной композиции. Такие сложные изделия античного периода достаточно широко представлены на территории Евразии. Да и на Ближнем Востоке с начала I тыс. до н. э. известны антропоморфные объемные бронзовые фигурки как дополнительные детали сложных составных изделий. Думаю, эта статуэтка относится как раз к их числу. Определенная «гибридность» ее внешнего облика, сочетание европеоидного лица, выполненного в античных традициях с косвенными признаками влияния буддизма (точка на лбу) и деталями одежды, выполненной в индийских традициях, добавляют ей уникальности. По сути, перед нами предмет взаимодействия нескольких культур, что является основной ценностью этого артефакта. Что касается происхождения, импортный артефакт мог быть связан с разрушенным древним святилищем у древней переправы через р. Обь, где сейчас идет строительство нового моста. 

Сергей Исаев

Часть первая здесь

Часть вторая. Своя экосистема

Как мы сказали, недавно в Иркутске – в частном домовладении Эльмиры Семеновой – был построен «настоящий» Экодом, в проектировании которого принимал участие один из главных инициаторов экологического домостроения в нашей стране Игорь Огородников. Уточним, что пока речь идет о небольшом гостевом домике общей площадью около 45 кв. метров. Однако важность данного объекта как раз и состоит в том, что он полностью воплощает концепцию сибирского Экодома, в том числе и по части организации жизненного цикла (включая и утилизацию отходов).

«Для меня и моей семьи строительство и эксплуатация домика является увлекательным и познавательным экспериментом. У нас высокая готовность к проведению исследований в этом направлении. В ближайших планах стоит создание индивидуального проекта круглогодичной теплицы с использованием вермикультуры. Нам важно научиться выращивать почву для своего хозяйства, а затем и благоустройства своего поселка», -  говорит Эльмира Семенова, являющаяся в настоящий момент руководителем президентских грантов.

В плане конструктива ничего особо оригинального нет: деревянный каркас с эффективным утеплителем толщиной 20 сантиметров. Своего рода знакомый нам «канадский вариант». Как и положено современному жилью, этот домик полностью благоустроен. Он включает в себя большую комнату отдыха, оформленную по принципу гостиничного номера (площадь чуть больше 20 кв. метров), рядом находится кухня, туалет, умывальник, сауна и душевая. Разумеется, без современного инженерного оборудования дело не обошлось. В то же время Игорь Огородников настаивает на том, что здесь нельзя злоупотреблять «модернизмом» и включать в этот список избыточное количество дорогих «девайсов». Оптимальное решение – это когда вы, понимая законы физики, способны организовать внутри хороший микроклимат, не прибегая к сложной дорогостоящей аппаратуре. Собственно, это один из пунктов концепции сибирского Экодома, претендующего на статус народного (то есть массового) жилища.

Говоря откровенно, с дорогим оборудованием инженерную задачу решит даже неуч. А вот для того, чтобы добиться того же результата, но без обременительных «наворотов», здесь, действительно, понадобятся и знания, и смекалка, и опыт. Так, в этом домике, как сказал Игорь Огородников, грамотная организация вытяжки в туалете решает проблему с приточной вентиляцией. Система рекуперации тепла не была предусмотрена, однако вопрос энергоэффективности решался, что называется, по другой модели – с использованием солнечной энергии и аккумулированием тепла.

Ранее я уже писал о том, что на Ольхоне для одной частной турбазы был построен энергоэффективный биотуалет, полностью обогреваемый в зимнее время за счет солнца. Он использовался как, своего рода, демонстрационный объект, дающий представление о роли возобновляемых «тепловых ресурсов». И он вполне оправдал ожидания. Важным элементом данного объекта был воздушный солнечный коллектор, подающий в помещение теплый воздух, предварительно проходящий через тепловой аккумулятор. Благодаря такому решению даже в морозный солнечный день температура внутри поднималась до +15 градусов Цельсия при температуре на улице -35 градусов. В солнечный день в начале зимы без теплового аккумулятора температура в туалете повышалась до +30 градусов.

Естественно, для гостевого домика также применили воздушный солнечный коллектор. Обычно его ставят с южной стороны. Здесь же (из-за не очень удобной ориентации участка относительно сторон света) домик обращен к югу по диагонали - одним из углов. Поэтому солнечные коллекторы установили сразу с двух сторон – на юго-восточной и на юго-западной. Для накопления тепла используется массивный грунтовый тепловой аккумулятор, расположенный под полом. Общий вес грунта, по словам Игоря Огородникова, составляет порядка 15 тонн. В летнее время разогретый воздух проходит через эту термомассу, создавая к осени хорошие запасы тепла (да-да, запасать можно не только топливо, но и тепло). В холодное время года его можно направлять прямо в помещение с помощью переключателя. Подчеркиваем: воздушный солнечный коллектор нагревает воздух в любое время года – даже зимой. Главное, чтобы было солнечно.

Возможно, подобное приспособление может стать главной «фишкой» сибирского Экодома. Об эффективности такого решения говорит следующий факт: по словам хозяев гостевого домика, (семья Эльмиры Семеновой), вплоть до ноября в нем сохранялась оптимальная температура, не требуя перехода на стандартное отопление. И это – в Восточной Сибири! По мнению Игоря Огородникова, если бы толщина эффективного утеплителя была на 10 сантиметров больше, то оптимальная температура продержалась бы до декабря. Как мы понимаем, подобная утилизация солнечной энергии (а в Сибири, отметим, достаточно много солнечных дней в году) многократно перевешивает отсутствие систем рекуперации тепла с помощью воздушных теплообменников. Пожалуй, этим сибирский Экодом выгодно отличается от «классического» канадского дома.

Но принципиально важной особенностью является, конечно же, система организации жизненных процессов. Даже этот гостевой домик рассматривается как часть экосистемы. Вода, стекающая из душа, умывальника и кухонной раковины, не сливается в канализацию и не дренируется, а накапливается в специальном баке. В дальнейшем она используется для полива огорода. С этой целью на участке расположен небольшой пруд, куда направляются все поверхностные стоки. Сливная вода также перекачивается сюда.

Важно отметить, что хозяева участка, последовательно воплощая принципы экологического проживания, отказались от использования токсичной бытовой химии. Для мытья посуды ими используется смесь горчичного порошка с пищевой содой. В душе и в умывальнике хозяева пользуются «органическими», то есть биологически разлагающимися моющими средствами. Этот момент имеет принципиальное значение.

Еще один важный момент – компостирование фекалий. Данная технология, скажем так, проходит сейчас «тестирование». Напомню, что Игорь Огородников предложил использовать такую технологию для Ольхона, где фекальные массы во время туристического сезона создавали серьезную угрозу водам Байкала. Собственно, с этого всё и начиналась, для чего ученый и создал на Ольхоне экспериментальный биотуалет. По большому счету, технология компостирования фекальных масс может иметь глобальное значение, поскольку именно таким путем мы замыкаем жизненный цикл, превращая отходы нашей жизнедеятельности в средство восстановления плодородия почв. Ольхон в этой перспективе рассматривается нашими учеными как экспериментальная мега-площадка, где указанная технология проходит апробацию. На этапе тестирования полученный компост, считает Игорь Огородников, можно с успехом использовать для поддержания биоразнообразия в почвах заповедных зон. В том числе, этот подход обеспечивает депонирование углерода и включение его в естественные циклы, что является одним из интересных направлений в карбоновой проблеме (если иметь в виду «карбоновые фермы», программа создания которых на территории России разрабатывается по поручению Главы государства).

По сути, такую же экспериментальную площадку, только гораздо меньших размеров, организовали на своем участке владельцы гостевого домика. Первое время полученный компост будет направляться на крохотный клочок «дикой природы», сохранившейся на участке (то есть для поддержки растений, не используемых в пищу). Дальнейшие варианты обращения с такой органикой будут рассмотрены уже на основании новых данных. Пока что исследователи не спешат помещать эту массу на овощные грядки.

Как видим, Экодом нельзя рассматривать вне общего контекста организации проживания человека на земельном участке. Пожалуй, непонимание (или неприятие) этого момента является источником недоверия к проектам такого рода. Хотя, еще раз повторим, сегодня это уже становится глобальным мейнстримом, поскольку аналогичные проекты пытаются воплощать и на Западе. Достаточно в этой связи вспомнить американскую концепцию Earth ship, немецкий «энергопассивный дом» или шведский Green home. Хотя, честно говоря, сибирский Экодом не имеет тех очевидных крайностей, которые присущи его зарубежным «коллегам». Скажем, Earth ship акцентирует внимание на полной автономности. Его конструктивно-планировочная схема стала уже канонической и вряд ли будет пересмотрена. Немецкий «энергопассивный дом» переполнен всевозможными техническими приспособлениями, что делает его чрезвычайно дорогим. Что касается шведского Green home, то он выглядит слишком помпезно для того, чтобы стать массовым жилищем.

Пожалуй, «народная» направленность сибирского Экодома является на данный момент самой сильной его стороной. И стоит ожидать, что по мере популяризации данной концепции потенциальные домовладельцы обратят на него внимание. Как говорит сам Игорь Огородников, по объему капитальных затрат Экодом вполне укладывается в обычную смету, мало выделяясь по цене квадратного метра от массы других домов. Главное, соблюдать грамотность даже в мельчайших деталях и все технические вопросы заранее прорабатывать на уровне проекта. В качестве основы для проектирования здесь используются технологии информационного моделирования, которые выросли из систем автоматизированного проектирования в машиностроении (САПР), а в связи с общим развитием информационных технологий составляют сейчас целый спектр комплексных программ, например, BIM, PD & M Collection и других. Это поможет домовладельцу избежать неприятностей, которые сплошь и рядом происходят в российской малоэтажке.

В настоящее время ученый возводит на собственном участке возле Академгородка еще один Экодом жилой площадью 120 квадратных метров. Планируется «начинить» его датчиками, подобно дому-учебнику, чтобы подвести строгое научное основание под принимаемые технические решения. В этой работе, как заметил Игорь Огородников, принимают непосредственное участие специалисты Института теплофизики СО РАН. На текущем этапе уже получены важные данные, позволяющие сделать вывод о значении для наших климатических условий грамотной теплоизоляции, солнечного тепла и его аккумуляции, благодаря чему можно добиться небывалой экономии на отоплении. Позже мы расскажем и об этом опыте.

Олег Носков

Новосибирские геофизики приступили к изучению Салаирского кряжа – низкогорной возвышенности на территории трех сибирских регионов. Ученым предстоит выяснить, содержатся ли там неизвестные ранее рудные узлы и новые месторождения.

«Электроразведка – это целая группа методов разведочной геофизики, основанных на изучении электромагнитных полей в земной коре. Эти методы позволяют обнаружить и локализовать залежи руд на глубине до нескольких сотен метров, а также изучить рудоконтролирующие структуры на глубину до нескольких десятков километров», — рассказал «Континенту Сибирь» ведущий научный сотрудник Института нефтегазовой геологии и геофизики СО РАН, Владимир Оленченко.

Геофизические исследования проводят многие организации, но часто – по стандартам, составленным в 1980-х годах. Технологии с тех пор заметно шагнули вперед, и одна из задач лаборатории геоэлектрики, которую возглавляет Владимир Оленченко, разрабатывать современные методики, позволяющие лучше изучить то, что находится под поверхностью земли. Одновременно, в ходе отработки новых методов, ученые изучают глубинное строение рудных районов и узлов, в пределах которых образуются месторождения. Начиная с этого года такие исследования проходят на территории Салаирского кряжа.

«Конечно, прежде всего Салаир известен своими месторождениями золота и полиметаллических руд, но имеющиеся геологические и геофизические данные говорят о том, что здесь должны быть медь, никелевые и урановые руды», — отметил Владимир Оленченко.

Перед геофизиками стоит двойная задача. С одной стороны, изучая глубинное строение рудных залежей, обнаруженных ранее с помощью поверхностной геологоразведки, точнее локализовать сами месторождения (сейчас для многих из них описаны лишь места рудопроявлений). Вторая задача – поиск неизвестных ранее рудных узлов и соответственно новых месторождений.

Особенно актуальна эта задача для юго-западной части Салаира на границе с Бийско-Барнаульской впадиной, где рудовмещающие породы перекрыты многометровым слоем рыхлых четвертичных отложений, что сильно затрудняет геологические поиски месторождений.

Программа исследований рассчитана на несколько лет и будет финансироваться из средств государственного задания Институту нефтегазовой геологии и геофизики СО РАН. Итоги работы будут опубликованы в виде статей в открытом доступе и доступны компаниям добывающей отрасли. В последние десятилетия разработка рудных запасов Салаира была фактически свернута, но ученые уверены, что эта пауза надолго не затянется: богатые запасы руд в сочетании с относительной близостью к транспортной инфраструктуре делают регион привлекательным для предприятий отрасли.

Салаирский кряж — низкогорная возвышенность, захватывающая территории Алтайского края, Кемеровской и Новосибирской областей. Салаир известен как крупный рудный район еще с конца XVIII столетия, когда в этом районе уже работали железоделательный и два сереброплавильных металлургических завода. Последующие геологоразведочные работы выявили месторождения золота и полиметаллических руд. В наши дни изучение рудных запасов кряжа продолжается методами электроразведки.

25 апреля в Новосибирском госуниверситете состоится контрольная по географии «Контурная карта». Она пройдет в шестой раз в рамках Интернедели НГУ и объединит всех увлеченных путешествиями и географическими открытиями. Участники будут вспоминать маршруты известных путешественников, наносить на карту вулканы и месторождения полезных ископаемых, рассчитывать высоту подъема солнца над горизонтом на разных широтах и расшифровывать условные обозначения. Также в этом году им предстоит проявить художественный талант в создании географических рисунков.

Как всегда, в контрольную войдут 20 вопросов, на которые надо ответить за 40 минут, и все ответы нанести на контурную карту. Организаторы придумывают необычные вопросы на стыке разных наук – географии и истории, этнографии, экологии, геологии, биологии, литературы и математики. Для разминки прозвучат видеовопросы из экспедиций ученых, путешественников Русского географического общества и активных участников проекта.

«Контурная карта» уже стала семейным образовательным проектом. Каждый год в ней участвуют школьники со своими учителями географии, а также семьи с детьми. Для самых маленьких разработаны несложные вопросы. «Детям нравится атмосфера этой акции, участие вместе с родителями. Мы не ставим цели сделать всех отличниками по географии, но рассчитываем, что каждый обогатится новыми знаниями. Считаю, что географией можно заинтересовать с самого детства, и «Контурная карта» это делает. Желаю всем участникам успеха, открытий и весеннего настроения. Одно из наших заданий этого года – ответить на географический вопрос рисунком. То есть придется примерить на себя еще и роль художника, который живет в душе каждого из нас», - отмечает Наталия Осинцева, доцент ГГФ НГУ, руководитель проекта.

Контрольная пройдет 25 апреля в Новосибирском государственном университете (ул. Пирогова 1, новый корпус НГУ, аудитория № 3107). Начало в 12-00. «Контурная карта» станет одним из мероприятий международного молодежного студенческого форума Интернеделя НГУ.

Проект «Контурная карта» организован преподавателями и студентами геолого-геофизического факультета НГУ при поддержке Русского географического общества и компании «Дата Ист».

Подробнее о проекте «Контурная карта»: http://vk.com/konturnaya_karta

Театр начинается с вешалки, а полеты в космос – с занятий в Центре подготовки космонавтов им. Ю.А. Гагарина (ЦПК). Он был создан 11 января 1960 года в Звёздном городке в Подмосковье как Первый отряд космонавтов СССР. И с тех пор практически все наши космонавты проходили здесь тренировки перед своими полетами.

Для этого Центр располагает большим набором тренажеров, на которых моделируется выполнение различных операций в условиях, приближенных к реальному полету. Понятно, что само создание таких тренажеров является сложной нетривиальной задачей и здесь на помощь космонавтам пришла наука. Михаил Лаврентьев, заместитель директора Института автоматики и электрометрии (ИАиЭ) СО РАН по научной работе в своем докладе на научной сессии общего собрания СО РАН (посвященной юбилею полета Гагарина) рассказал о новых компьютерных тренажерах для космонавтов, созданный в новосибирском Академгородке.

Надо отметить, что ИАиЭ СО РАН имеет большой опыт работы в этой области, в частности в создании систем виртуальной реальности, при помощи которых космонавты проводят часть своих предполетных тренировок.

Как вспоминал Лаврентьев, это сотрудничество началось в 1985 году после визита в институт знаменитого космонавта Алексея Леонова, занимавшего на тот момент пост замдиректора ЦПК. Ему предложили попробовать силы на одном из первых компьютерных тренажеров, разработанных в СССР, который моделировал полет на самолете.

«В процессе виртуальной посадки самолета на палубу авианосца, в трех метрах от взлетно-посадочной полосы, оператор выполнил «бочку» - фатальный маневр для летчика в условиях посадки. Увлеченный процессом, Алексей Архипович от неожиданности выкрикнул не очень печатные слова и чуть не разбил головой зеркало коллиматора», - описал дальнейшее докладчик. Именно тогда было принято решение о создании тренажера «Аксай» для отработки приемов стыковки кораблей «Союз» с космической станцией «Мир». Создавали его вместе с сотрудниками СКБ научного приборостроения (ныне – КТИ НП СО РАН).

Одним «Аксаем» дело не ограничилось и за прошедшие десятилетия учеными Академгородка создано немало виртуальных систем, обеспечивающих тренировочный процесс советских, а потом и российских космонавтов. С 1992 года в эту работу включилась новосибирская инновационная компания «СофтЛаб-НСК», которая создана бывшими сотрудниками ИАиЭ СО РАН.

В числе работ, которыми ученые особенно гордятся – тренажер стыковки космического аппарат с МКС (он был создан достаточно давно, но постоянно совершенствуется и развивается). «Если вы видите пилотируемый запуск к станции с Байконура или другого нашего космодрома, то можете быть уверены, что и основной экипаж, и резервный проходили подготовку на этом тренажере, где вся графика создана в нашем институте», - подчеркнул Михаил Лаврентьев.

В частности, отдельной задачей было воспроизвести уровень помех на изображении полностью идентичный тому, что увидят космонавты во время работы телеметрии в космосе, случись им управлять стыковочной процедурой. Другой «штрих» - тренажер воспроизводит именно ту картину звездного неба, что будут видеть пилоты в момент приближения к космической станции, что дает им возможность заранее определить ориентиры в виде навигационных звезд. А в силу того, что автоматические системы стыковки периодически отказывают, пилоты не раз на практике убеждались в высоком качестве полученной на тренажере подготовки.

Среди последних разработок ИАиЭ СО РАН – виртуальный образ МКС, многоканальная система обработки и видеорегистрации данных тренировочного процесса (изначально эта технология создавалась вместе с специалистами «СофтЛаб-НСК» для использования на спортивных соревнованиях, но оказалась очень удобной в работе ЦПК).

Еще одна система – «ДОН-СОЮЗ-ТМА» - воспроизводит рабочее место космонавтов. Это физическая модель аппарата, который будет пристыковываться к МКС, находясь внутри, благодаря системам виртуальной реальности, тренируемый оказывается в условиях максимально приближенных к полету. Он видит, слышит и ощущает то, что будет происходить во время реальной стыковки. А инструкторы могут оценивать все его действия и реакции.

«Недавно мы столкнулись с задачей, которая нас поначалу удивила – сделать тренажер, на котором космонавты могли бы отрабатывать приемы фотосъемки, причем, обычным фотоаппаратом», - рассказал Лаврентьев. Казалось бы, что тут такого, что требует специальных тренировок. Но оказалось в космической фотосъемке есть свои нюансы. Она ведется через маленький иллюминатор, частично вид из него закрыт элементами МКС, так что обычно объект находится в зоне видимости не более 30 секунд. К тому же, «картинка» через длиннофокусный объектив заметно отличается от того, что космонавт видит с помощью глаз в том же иллюминаторе. И когда поступает задание – снять какой-то объект на поверхности Земли – надо за те самые тридцать секунд определить правильную позицию у иллюминатора в условиях невесомости, найти объект в видоискателе и сделать удачный кадр. Так что и фотосъемка требует специальной подготовки в ЦПК, что и делается с помощью тренажера, созданного нашими учеными.

«Задача оказалась в чем-то даже сложнее, чем тренажеры стыковки, нам пришлось не только воспроизводить графику объектов, смены света и тени, но и ряд физических объектов. Например, напечатать на 3D-принтере Академпарка эмулятор фотообъектива», - отметил докладчик.

Система уже работает и получила хорошие отзывы от самих космонавтов. А ученые института работают над новыми пожеланиями сотрудников ЦПК. В их числе – новые шлемы виртуальной реальности с дисплейным устройством, использующим аккомодационные механизмы человеческого глаза. Они нужны для отработки дейтвий космонавта в открытом космосе.

Сейчас есть много шлемов и даже очков, которые могут создавать как виртуальную, так и дополненную реальность. Но при условии, что вам надо смотреть вдаль, отметил ученый, потому что такие системы обычно хорошо работают на расстояние от трех метров. Но если надо одновременно работать с объектами, которые расположены далеко и очень близко от человека, то они уже не справляются, у пользователя вскоре начинается головная боль и нарушается ориентация. Решить эту проблему ученые намерены как раз «взяв на вооружение» технологию аккомодации хрусталика глаза.

Сергей Исаев

Специалисты ИФП СО РАН совместно с ведущими научно-производственными организациями РФ создают полупроводниковые материалы для высоконадежной электроники, которая выдерживает радиационный фон за пределами Земли; гибкие и легкие солнечные элементы; делают компоненты для спутникового зрения  –  матрицы, фоточувствительные в инфракрасном диапазоне; создают ключевые компоненты для атомных часов; разрабатывают комплекс научной аппаратуры для синтеза полупроводниковых структур в космосе.

«Электроника, которая работает на Земле, в космосе очень быстро деградирует, поэтому нужно создавать устройства, выдерживающие радиационный фон в космосе. Мы разработали материал: кремний на изоляторе, который успешно используется для решения таких задач»,  –  рассказал академик РАН директор ИФП СО РАН Александр Васильевич Латышев.

Для электроники требуется питание: ИФП СО РАН ведет разработку фотопреобразователей (солнечных элементов), которые преобразуют энергию солнца в электрическую. Специалисты лаборатории № 17 ИФП СО РАН занимались технологиями утонения для создания тонкого и гибкого солнечного элемента на базе массово производимых солнечных элементов АО «Сатурн». Исследователи ИФП СО РАН сделали гибкий элемент весом 1,56 грамма при общей площади 31 квадратный сантиметр, при этом вес самой фотогенерирующей части составляет менее 0,1 грамма при толщине всего 4,5 микрона. Такой элемент обладает КПД более 28%.

«С этими проектами мы входим в комплексную научно-техническую программу, которую возглавляет генеральный директор АО “ИСС им. М.Ф. Решетнева” –  член-корреспондент РАН Николай Алексеевич Тестоедов», –  отметил Александр Латышев.

Техническое зрение для спутников  –  еще одна область, где используются наработки ИФП СО РАН.  

«Мы разрабатываем инфракрасные матрицы большого формата: 2000 на 2000 пикселей, в России их делаем только мы. Это позволяет решать очень многие проблемы наблюдения как за поверхностью Земли, так и околоземного пространства и при изучении далекого космоса. (Фотоприемные устройства, чувствительные в инфракрасном диапазоне могут использоваться для экологического мониторинга, геологоразведки, наблюдения за далекими объектами во Вселенной. – Прим. авт.). Эта работа была выполнена совместно с АО “Новосибирский завод полупроводниковых приборов”, в интересах заказчика: АО “Корпорации “Комета”. Также мы создали мозаичные детекторы 3000 на 3000 пикселей. Эти детекторы были переданы на корпорацию “Комета” и эффективно используются», – добавил Александр Латышев.

Сотрудники ИФП СО РАН и Института лазерной физики СО РАН работают над созданием компонентов для атомных часов. Последние – один из основных элементов системы ГЛОНАСС.

«Задача определения позиционирования сложна, и мы решаем ее вместе с ИЛФ СО РАН под руководством академика Сергея Николаевича Багаева.  Мы отвечаем за создание одномодовых лазеров с вертикальным резонатором для миниатюрных квантовых стандартов частоты. Мы эту структуру сделали, других таких примеров в России нет. Сейчас происходит отладка структуры, и мы несомненно выйдем на хороший результат», — отметил директор ИФП СО РАН.

Еще один космический проект ИФП СО РАН – создание  установки молекулярно-лучевой эпитаксии, предназначенной для проведения экспериментов по росту полупроводниковых материалов на орбите Земли. У ИФП СО РАН большой опыт в области развития технологии молекулярно-лучевой эпитаксии, и эта тематика была выбрана, чтобы провести эксперименты в космосе.

«Мы вошли в долгосрочную программу научно-прикладных исследований на МКС, с нами был заключен госконтракт от ГК “ Роскосмос”. В этом году мы должны завершить климатические испытания, испытания виброустойчивости, радиационной стойкости. Затем планируется в ближайшие год-два провести эксперимент (по росту полупроводниковых пленок.– Прим. авт.) уже на МКС. Что ожидается: прежде всего, в космосе глубокий вакуум и неограниченная производительность откачки — то, что трудно реализовать на Земле. В космосе нет стенок камеры, и не приходится тратить много времени и усилий, чтобы очистить эти стенки, на которых «сидит» адсорбционный слой воздуха (для синтеза полупроводниковых структур необходимы сверхчистые условия. – Прим. авт.), — сказал Александр Латышев.

Директор ИФП СО РАН отметил, что перспективы применения результатов эксперимента — это восстановление солнечных элементов прямо в космосе, без дорогостоящей транспортировки комплектующих с Земли, а также создание «на месте» солнечных батарей для нужд лунной программы.

На фото - Материал кремний на изоляторе изготовление. Фото предоставлено Владимиром Поповым

Пресс-служба ИФП СО РАН

Часть первая. Жизнь по-новому

В свое время я уже обращал внимание на то, что в нашей стране за целые десятилетия так и не утвердилась научно обоснованная система сибирского индивидуального дома. Индивидуальные дома до сих пор продолжают строить так, будто климатические особенности наших регионов не играют никакой роли. И в Сибири, и в средней полосе, и на юге страны возводят практически одинаковые в конструктивном плане строения. И в этой связи совершенно невозможно сказать, что у нас существует некий особый «сибирский дом», способный стать образцом рационального подхода к домостроению, отражающего именно сибирскую специфику.

Факт сам по себе прискорбный, особенно в свете того, что в мире существует, например, «канадский дом», отражающий специфику Канады, включая как природно-климатические условия этой страны, так и ее ресурсную базу (обилие древесины). То же самое можно сказать и о «финском», и о «шведском» доме. Причем, важно учесть и то, что в той же Канаде над темой «канадского дома» еще с послевоенных времен активно работают финансируемые правительством научно-исследовательские учреждения. В этом плане национальная специфика тамошнего домостроения имеет весьма солидное научное обоснование, наглядно подкрепленное соответствующими строительными нормативами (обновляемыми, кстати, каждые пять лет).

Сегодня, на волне интереса россиян к индивидуальным домам, наши строители начинают обращаться к канадскому или финскому опыту, а по сути – переносить их технологии в российские условия. С одной стороны, дело вроде бы правильное. Однако необходимо признать, что даже суперсовременный канадский деревянно-каркасный дом отражает подходы индустриального уклада, уходящего в прошлое. Мы строим на пороге постиндустриальной эры, где изменятся не просто нормативы, но и само отношение к организации жизни. Вопрос уже не сводится только лишь к экономии ресурсов (как кажется многим из нас). Речь идет об их предельно грамотном, «умном» использовании в общей системе жизненного цикла, который (как большая часть процессов в глобальной экосистеме) является замкнутым.  

Именно этот момент требует специального разъяснения, когда мы говорим о доме будущего. Так, известный нам канадский дом создавался как «дом-машина», что вполне соответствовало духу индустриальной эры. Да, его пытались сделать предельно экономичным, наполнив самым разным энергосберегающим оборудованием. Строителям оставалось лишь подключить эту «машину» к коммуникациям, и она начинала «работать». Всё, на этом, условно говоря, концепция заканчивалась. Проживание в таком доме, в самом деле, чем-то сродни использованию личного автомобиля: вы платите за него налоги, тратитесь на эксплуатацию и ремонт. А когда ресурс этой «машины» исчерпан (а он, как правило, рассчитан всего на одно поколение), ее банально утилизируют.

Но в наши дни даже такой «хай-тек» начинает выглядеть старомодно перед лицом новейшего экологического тренда, когда дом рассматривается не как машина, а, скорее, как составное звено природной экосистемы. То есть здесь во главу угла ставится гармоничное взаимодействие с окружающей средой. Сегодня такое жилище принято обозначать словом «Экодом». Именно Экодом в наибольшей степени отвечает принципам постиндустриального технологического уклада, где на первое место выходят принципы позитивного отношения к природе, когда окружающей среде не только не наносится ущерба, а наоборот, - действия человека идут ей во благо. Фактически, весь жизненный цикл организуется с учетом естественных процессов, протекающих в живой природе.

К сожалению, реальная концепция Экодома пока еще не получила в нашей стране вдумчивого отношения даже со стороны образованных людей, продолжающих витать в эмпиреях высокого модернизма, а в отношении индивидуального жилья демонстрирующих подходы позапрошлого столетия. И, тем не менее, необходимо признать, что именно у нас, в Новосибирском Академгородке - еще в середине 1980-х годов - возникла группа ученых-энтузиастов, которые уже тогда разработали концепцию сибирского Экодома и вообще ввели это понятие, в чем-то предвосхитив модное ныне «зеленое» движение. Мы уже неоднократно излагали эту историю, поэтому повторяться не будем. Для нашей темы важно то, что многолетние наработки уже начали приносить зримые «плоды». Теперь сибирский Экодом, образно говоря, можно потрогать руками, ибо он недавно воплотился в материале. Правда, произошло это далеко от нашего Академгородка – в Иркутской области. Но, возможно, оно и к лучшему, поскольку данный факт свидетельствует о том, что экологическое домостроение превращается у нас в стране в межрегиональное движение, получившее большой импульс как раз со стороны новосибирских ученых-энтузиастов.

Напомню, что руководитель проекта «Экодом» - сотрудник Института теплофизики СО РАН Игорь Огородников - уже несколько лет принимает участие в Президентской программе по защите Байкала от органических стоков. Именно для этого дела как раз и пригодились наработки по Экодому. Удивляться не приходиться: восстановление экосистем напрямую связано с изменением организации всего нашего жизненного цикла. До последнего времени этому не придавалось серьезного значения, особенно в малонаселенной местности, к каким изначально относились прилегающие к знаменитому озеру территории. Но когда из-за наплыва туристов количество органических отходов превысило все допустимые нормы, пришлось радикально пересмотреть приоритеты. Именно такой переход, по большому счету, и предполагает концепция Экодома.

За годы своей работы на острове Ольхон и в Иркутске Игорь Огородников совместно с директором благотворительного фонда «Ольхон» Эльмирой Семеновой организовали целый учебный курс для местных жителей (на средства президентских грантов, а также на средства заинтересованного предпринимательского сообщества и свои личные сбережения). Данный курс включал в себя не только теорию и практику энергоэффективного домостроения, но параллельно знакомил людей с азами тех технологий, которые позволяют человеку оставлять положительный экологический след. Прежде всего, речь идет о способах утилизации органических отходов, которые перестают быть «головной болью» и превращаются в ценный ресурс для восстановления плодородия почв (о чем мы также писали).

Отметим, что в настоящее время в рамках Всероссийского движения «Экодом РФ» (лидером которого является Игорь Огородников) группой экспертов разрабатывается образовательная программа-практикум «Экодом-учебник», нацеленная на формирование у подрастающего поколения экологического подхода к организации жизни в собственном жилье. Данную программу вполне можно будет включать и в систему среднего образования. По убеждению Игоря Огородникова, такие важные вещи нужно прививать как раз с детства: как правильно организовать жизнь, чтобы не только сберегать ресурсы, но и положительно влиять на экосистемы? Естественно, одной теории недостаточно. Необходимо всё продемонстрировать наглядно. «Экодом-учебник» как раз и является такой «натурной» площадкой, где можно доходчиво изложить азы этого дела.  

Долгое время наши ученые-энтузиасты надеялись на то, что подобная площадка возникнет на территории Новосибирского Академгородка. Но получилось иначе. Не так давно администрация Ольхонского района выделила для этих целей небольшой домик, который преобразовывается в учебный объект. Уже сделан необходимый ремонт, и сейчас для этого домика подготовлена измерительная система с набором различных датчиков.  Из-за пандемии система будет установлена летом. Пока что она проходит тестирование, потом пройдет «обкатку» в домике в Иркутске, а потом уже переместится на Ольхон для точного выявления текущих эксплуатационных параметров. По словам Игоря Огородникова, это обычный бревенчатый дом, коих в сельской местности нашей страны – сотни тысяч. После указанных замеров будет осуществлен соответствующий «апгрейд» в сторону радикального повышения энергоэффективности. Далее ученые сопоставят обе картины, и в итоге станет понятно, в каком направлении двигаться и какие выгоды мы с этого получим. Собственно, именно так формируется понимание того, каким должен стать дом будущего. Конкретно в нашем случае мы уже ведем разговор о сибирском доме будущего. То есть образ современного сибирского жилища формируется усилиями энтузиастов и уже начинает воплощаться в материале.

Как я уже сказал, за годы работы по программе защиты Байкала Игорь Огородников и Эльмира Семенова активно распространяли тему Экодома среди местных жителей. Как и следовало ожидать, у нашего ученого появились увлеченные сторонники, вдохновленные темой экологического домостроения. Самыми заинтересованными стали учителя Хужирской среднеобразовательной школы – Марина Кирьянова и Валентина Румянцева и, конечно, ученики. Возможно, через несколько лет именно они будут менять представления об экологическом строительстве в Байкальском регионе.   Из числа сторонников как раз появляются и первые заказчики «настоящего» Экодома, построенного в точном соответствии с излагаемой концепцией. Такой объект - небольшой гостевой домик – в прошлом году был построен в малоэтажном поселении на территории Иркутского района. Что собой представляет этот домик, мы говорим во второй части. А заодно оценим перспективы экологического домостроения. Вторая фаза тестирования измерительной системы пройдет эксплуатационные испытания именно на этом объекте.

Олег Носков

Окончание следует