«Спектр-РГ» — самый многообещающий российский космический проект 2019 года, если не всей второй половины 2010-х. Это большая космическая обсерватория с двумя рентгеновскими телескопами — российским ART-XC и немецким eROSITA. На Земле такие инструменты не могут работать в принципе, поскольку атмосфера непрозрачна для рентгеновского излучения. Единственное возможное место для наблюдения за небом в этом диапазоне — космос.

Что даст запуск?

Телескоп ART-XC имеет разрешение до 45 угловых секунд. Это примерно соответствует разрешению человеческого глаза, так что с этим прибором астрономы смогут изучать небо в рентгеновских лучах так, как если бы это излучение можно было видеть без всяких инструментов. Разрешение построенного в конце 1990-х и до сих пор работающего телескопа обсерватории Chandra — 0,5 угловых секунд, однако ему, как и европейскому XMM-Newton, доступны только рентгеновские лучи энергией до 10 килоэлектронвольт. Более жесткое излучение может видеть международный телескоп INTEGRAL, совместный проект ESA, NASA и Роскосмоса. Однако его разрешение составляет всего 12 угловых минут: получается, что с запуском «Спектра-РГ» астрономы наконец избавятся от близорукости.

Угловое разрешение — угол между двумя источниками излучения, при котором они видны как две отдельные точки. Чем он меньше, тем более четкую картинку дает инструмент. 1 градус — это 60 минут, по 60 секунд в каждой минуте.

Разрешение немецкого телескопа eROSITA несколько лучше, но у него меньший диапазон энергий. Как и его предшественники, eROSITA работает с излучением до 10 КэВ. Его ключевое отличие заключается в повышенной чувствительности: по сравнению с инструментами прошлого поколения этот параметр подняли в несколько раз. Кроме того, и eROSITA, и ART-XC умеют не просто получать картинку неба в рентгеновских лучах, но и раскладывать эти лучи в спектр, выявляя характерное для тех или иных астрофизических процессов излучение.
Зачем смотреть на небо в рентгеновских лучах?

Рентгеновские лучи — это электромагнитное излучение высокой энергии. Оно возникает либо при нагреве чего-либо до очень высокой температуры, либо при очень резком изменении скорости заряженных частиц. В рентгеновских аппаратах пучок электронов сначала разгоняют высоким напряжением, а потом направляют в металлическую пластину.

Нечто подобное, только в гораздо больших масштабах, происходит при движении плазмы, потока заряженных частиц, в сильных магнитных полях у тех или иных небесных тел. Тело, которое может создать достаточно мощное поле, обычно представляет собой что-нибудь экзотическое — например, вращающуюся нейтронную звезду или черную дыру. А раскаленный до миллионов градусов газ возникает еще и в процессах вроде вспышек сверхновых или при падении материи в черные дыры.

При помощи «Спектра-РГ» ученые рассчитывают пополнить знания об активных ядрах галактик (то есть черных дырах с массами в миллиарды масс Солнца), сливающихся двойных звездах и, главное, получить карту всего неба с ранее недоступным качеством. Отсняв его и получив множество спектров отдельных источников, астрономы смогут сопоставлять множество галактик друг с другом и искать общие закономерности, вместо того чтобы опираться на отдельные наблюдения.

«Спектр-РГ» — самый многообещающий российский космический проект 2019 года, если не всей второй половины 2010-х. Это большая космическая обсерватория с двумя рентгеновскими телескопами — российским ART-XC и немецким eROSITA. На Земле такие инструменты не могут работать в принципе, поскольку атмосфера непрозрачна для рентгеновского излучения. Единственное возможное место для наблюдения за небом в этом диапазоне — космос.

Что даст запуск?

Телескоп ART-XC имеет разрешение до 45 угловых секунд. Это примерно соответствует разрешению человеческого глаза, так что с этим прибором астрономы смогут изучать небо в рентгеновских лучах так, как если бы это излучение можно было видеть без всяких инструментов. Разрешение построенного в конце 1990-х и до сих пор работающего телескопа обсерватории Chandra — 0,5 угловых секунд, однако ему, как и европейскому XMM-Newton, доступны только рентгеновские лучи энергией до 10 килоэлектронвольт. Более жесткое излучение может видеть международный телескоп INTEGRAL, совместный проект ESA, NASA и Роскосмоса. Однако его разрешение составляет всего 12 угловых минут: получается, что с запуском «Спектра-РГ» астрономы наконец избавятся от близорукости.

Угловое разрешение — угол между двумя источниками излучения, при котором они видны как две отдельные точки. Чем он меньше, тем более четкую картинку дает инструмент. 1 градус — это 60 минут, по 60 секунд в каждой минуте.

Разрешение немецкого телескопа eROSITA несколько лучше, но у него меньший диапазон энергий. Как и его предшественники, eROSITA работает с излучением до 10 КэВ. Его ключевое отличие заключается в повышенной чувствительности: по сравнению с инструментами прошлого поколения этот параметр подняли в несколько раз. Кроме того, и eROSITA, и ART-XC умеют не просто получать картинку неба в рентгеновских лучах, но и раскладывать эти лучи в спектр, выявляя характерное для тех или иных астрофизических процессов излучение.

Зачем смотреть на небо в рентгеновских лучах?

Рентгеновские лучи — это электромагнитное излучение высокой энергии. Оно возникает либо при нагреве чего-либо до очень высокой температуры, либо при очень резком изменении скорости заряженных частиц. В рентгеновских аппаратах пучок электронов сначала разгоняют высоким напряжением, а потом направляют в металлическую пластину.

Нечто подобное, только в гораздо больших масштабах, происходит при движении плазмы, потока заряженных частиц, в сильных магнитных полях у тех или иных небесных тел. Тело, которое может создать достаточно мощное поле, обычно представляет собой что-нибудь экзотическое — например, вращающуюся нейтронную звезду или черную дыру. А раскаленный до миллионов градусов газ возникает еще и в процессах вроде вспышек сверхновых или при падении материи в черные дыры.

При помощи «Спектра-РГ» ученые рассчитывают пополнить знания об активных ядрах галактик (то есть черных дырах с массами в миллиарды масс Солнца), сливающихся двойных звездах и, главное, получить карту всего неба с ранее недоступным качеством. Отсняв его и получив множество спектров отдельных источников, астрономы смогут сопоставлять множество галактик друг с другом и искать общие закономерности, вместо того чтобы опираться на отдельные наблюдения.

«Фактически делается полная перепись населения нашей Вселенной с точки зрения самых массивных образований — это скопления галактик, которые сформировались за всю историю», — прокомментировал задачу обсерватории заместитель директора ИКИ РАН Михаил Павлинский. Кроме того, по его словам, астрономы будут анализировать все ядра известных активных галактик, включающие в себя сверхмассивные черные дыры, которые проявляют себя как раз в рентгеновском диапазоне длин волн.

Что дальше?

Процесс развертывания любой космической обсерватории растягивается на длительный срок. Космический телескоп нельзя просто подключить к наземным компьютерам и сразу навести на интересующий объект — для начала нужно проделать массу иных операций. Вся обсерватория должна прибыть в нужное место, то есть точку Лагранжа L2. Гравитационные поля Земли и Солнца обеспечат обсерватории в этой точке стабильное положение.
Поэтому прежде всего нужно точно скорректировать траекторию «Спектра-РГ» и добиться ее корректного положения. Далее поступит команда на открытие крышки, закрывающей инструменты на время доставки. После этого все инструменты нужно будет откалибровать, проведя серию предварительных измерений и сопоставив результаты с ожидаемым откликом. Всю вспомогательную аппаратуру также требуется проверить, а это десятки отдельных устройств.

Полноценная научная работа начнется не раньше сентября. Российские и немецкие исследователи рассчитывают, что «Спектр-РГ» сможет продержаться 6,5 года — пример других космических обсерваторий говорит, что это более чем реальный срок. Российский «Спектр-Р», он же «Радиоастрон», проработал с 2011-го по январь 2019 года, хотя астрономы изначально рассчитывали на пять лет.

Известно, что человеческий организм на 60 процентов состоит из жидкости, и заметная ее доля приходится на лимфу. Между тем, о работе лимфатической системы многие знают куда меньше, чем о кровеносной. Заполнить этот пробел смогли слушатели очередной публичной лекции в ФИЦ ИЦиГ СО РАН, которую прочитал заведующий лабораторией оперативной лимфологии и лимфодетоксикации НИИКЭЛ, д.м.н. Вадим Нимаев.

В XVII веке Уильям Гарвей представил миру (и экспериментально подтвердил) свою теорию кровообращения, с чего, собственно говоря, и началась физиология. И примерно в те же годы Гаспар Азелли описал некие «млечные сосуды» у собак. Семнадцатый век вообще оказался богат на работы по описанию сосудистой системы организма, которая как нам сегодня известна имеет две составляющих – кровеносную и лимфатическую. Первая обеспечивает органы и ткани необходимым кислородом, а вторая отвечает за очищение клеток и тканей (что позволяет иногда сравнивать ее с канализацией).

Конечно, понимание того, какие функции выполняет лимфатическая система появилось уже после того, как она была в общих чертах описана сразу несколькими учеными XVII века из Дании, Франции и Швеции. Ее очевидным отличием от кровеносной было незамкнутое строение: лимфа движется по ней в одном направлении (от «корней» к грудному лимфатическому протоку), и поскольку в ней отсутствует аналог «насоса»-сердца, то движение идет очень медленно, преодолевая за минуту примерно 30 см (для сравнения кровь в артериях проходит это расстояние за пару секунд).

Чтобы сделать следующий шаг – описать основные функции лимфатической системы – науке потребовалось пара столетий, первые работы, посвященные этой теме, появились только в XIX веке. Современная медицина относит к ее основным задачам поддержание водного гомеостаза, всасывание жиров и иммунный надзор.

– Третьей задаче можно посвятить отдельную большую лекцию, поэтому сегодня мы сосредоточимся на первых двух, благодаря которым я и назвал лимфатическую систему «акведуками организма», - подчеркнул Вадим Нимаев.

Итак, лимфатическая система состоит из лимфатических капилляров, коллекторов и узлов, завязанных, в свою очередь, на грудной лимфатический проток. Проходя от капилляров, через всю систему, жидкость (лимфа) на финише попадает через этот проток в венозную систему.

При этом, несмотря на схожесть некоторых названий и итоговое объединение в единую сосудистую систему организма, отличия между ее кровеносной и лимфатической части довольно велики, не только в функциональном плане, но и в строении отдельных составляющих. Лимфатические капилляры намного больше в диаметре, имеют слепые выросты и нерегулярный контур. Зато их в несколько раз меньше, чем кровеносных. А еще часть из них располагается в глубоких слоях кожи и потому кожа очень быстро реагирует на сбои в их работе.

Нерегулярный контур (в силу отсутствия базальной мембраны) позволяет капиллярам захватывать частицы из межклеточной среды (они проникают в щели между отдельными клетками капилляра), таким образом и выполняется «очищающая» функция системы. А когда, за счет наполнения, внутреннее давление капилляра уравнивается с внешним, клетки контура «запирают» просветы и захват частиц прекращается до тех пор, пока капилляр не опустеет (за счет движения лимфы по направлению к грудному протоку). Так, подобно насосам, низовой уровень лимфатической системы постоянно откачивает из наших органов и тканей «лишнее».

Важнейший элемент системы – лимфатический узел, их у нас более пятисот и в совокупности они составляют 1 % от массы организма. Он играет роль некоего «транспортного терминала» системы: сюда замыкаются капилляры, и следом отсюда лимфа уходит дальше по более крупным сосудам. В самих узлах лимфа не только получает дополнительный импульс к движению, но и фильтруется от микробов, токсинов и прочих вредных «добавок» (этим, часто вызвано воспаление лимфоузлов при целом ряде заболеваний).

Ежедневно лимфотической системе приходится перекачивать и одновременно фильтровать литры жидкости, состоящей из воды, жира, белков (включая чужеродные), продуктов деградации и отходов клеток, антигенов и проч. Естественно, что, как и любая другая часть организма, она периодически начинает «сбоить», и эти отклонения могут приводить к развитию различных патологий (чреватых серьезными последствиями для пациента).

Заболевания лимфатической системы человека делятся на четыре основные группы. Первая – опухолевые заболевания. Органы лимфатической системы могут подвергаться злокачественным поражениям. Среди таких заболеваний выделяют лимфангиому, лимфолейкоз, лимфосаркому, лимфогранулематоз и другие.

Вторая группа – пороки развития лимфатической системы. К таковым патологиям относятся гипоплазия сосудов и узлов, лимфангиэктазия, облитерирующая лимфангиопатия, лимфангиоматоз и другие.

Третья большая группа – воспалительные заболевания лимфатической системы. К таковым относят лимфангиит, регионарный лимфаденит и другие.

Также медицина выделяет в отдельную группу травматические повреждения. Например, органы лимфатической системы могут повреждаться при авариях, падениях, операциях и повреждениях другого характера. И все это неизбежно сказывается на режиме работы всей системы.

– Каждый эпизод недостаточности лимфатических сосудов ведет к внеклеточному отеку, но не всякий внеклеточный отек означает недостаточность лимфатических сосудов, - отметил рассказчик.

Что происходит во время острых воспалительных процессах: объем нагрузки на лимфатическую систему резко возрастает, могут возникнуть такие отеки. Но если сама система в норме, она реагирует на это и по мере купирования воспаления, отек проходит.

Иная ситуация, если система сама подверглась урону, например, вследствие удаления лимфатических узлов при лучевой терапии рака или из-за травмы коллекторов. Она перестает справляться даже с обычным объемом нагрузки, что так же ведет к отеку, но теперь уже безо всякого острого воспалительного процесса. Такие отеки сохраняются долго и организм сам справиться с ними уже не может (поскольку сама нагрузка на систему находится в пределах нормы и купировать, по сути, нечего). Характерный пример второго сценария – вторичная лимфедема, возникающая после курсов онкотерапии или удаления коллекторов в результате травмы (ожоги и проч.).

Еще один сценарий – пренатальная недостаточность функционального резерва, которая приводит к неиммунной водянке плода. Его отличие – в генетической природе возникновения. Причем, проблема эта довольно распространенная и, в принципе, давно известная. Семьи с первичной врожденной лимфедемой были описаны еще в 1892 году: на протяжении нескольких поколений у их членов отмечался врожденный отек стоп и голеней.

Спустя сто лет, в 1998 году было объявлено об открытии генов-кандидатов, ответственных за развитие ряда форм первичной врожденной лимфедемы и ассоциированных с нею синдромов. Лидером исследований в этой области является Финляндия, где работает группа ученых во главе с Кари Алитало (признанным авторитетом в области лимфоангиогенеза). Впоследствии эти результаты подтвердили клинические наблюдения за семьями пациентов.

Спустя десять лет, тот же Кари Амитало представил описание механизмов эволюции лимфатической системы во внутриутробном развитии, которая на сегодня считается общепринятой. В частности, установлено, что уже на 10-11 неделе развития плода происходит отделение лимфатической системы от венозной. И дальнейшее ее развитие идет самостоятельно, под влиянием целого комплекса генов. Мутации этих генов и становятся причиной развития первичной врожденной лимфедемы и упомянутых выше, ассоциированных с ней синдромов.

Причем, само по себе отсутствие проблем у родителей, вовсе не является стопроцентной гарантией отсутствия врожденных, генетически обусловленных заболеваний у их детей.

– Все большее количество генетических тестов становится доступным и каждый из нас, в конечном счете, обнаружит у себя мутацию, предрасполагающую к какой-нибудь болезни, - процитировал Вадим Нимаев руководителя проекта «Геном человека» Френсиса Коллинза.

Утешением служит то, что современная медицина уже обладает определенным арсеналом методов лечения патологий лимфатической системы, как хирургических, так и терапевтических. Правда, задач, которые только предстоит решить на этом пути, куда больше. Возможно, с ними справится кто-то из студентов, собравшихся на прослушивание этой публичной лекции.

Сергей Исаев

Делегация Новосибирской области, которую возглавляет Губернатор Андрей Травников, продолжает работать на площадках VI Форума регионов России и Беларуси. 

Форум проходит в Санкт-Петербурге. Во время встречи Председателя Совета Федерации Валентины Матвиенко и Председателя Совета Республики Национального собрания Республики Беларусь Михаила Мясниковича с руководителями органов государственной власти субъектов Российской Федерации и регионов Республики Беларусь Андрей Травников рассказал участникам мероприятия о потенциале сотрудничества Новосибирской области и Белоруссии.  

«У нас и наших белорусских партнёров есть значительный опыт промышленной кооперации и научно-технического взаимодействия. И такое объединение производственных, научных, кадровых потенциалов даёт хороший экономический эффект», – подчеркнул Андрей Травников.

Так, привёл примеры Губернатор, завод «Лиотех» поставляет аккумуляторы для карьерных самосвалов «БелАЗ». Интерес к новой энергоэффективной автотехнике уже проявили крупнейшие угольные компании России (СДС-Уголь, СУЭК, Кузбассразрезуголь). Данная разработка может стать флагманом как на отечественном, так и на мировом рынке. Литий-ионными тяговыми батареями новосибирского производства оснащены троллейбусы «Белкоммунмаш». Пять таких машин в начале этого года доставлены в Санкт-Петербург.

«Сибэлектропривод» экспортирует электродвигатели и генераторы для автосамосвалов БелАЗа. Электротурбины «Элсиба» стоят на белорусских ТЭЦ, преобразователи частоты – на крупных промпредприятиях Белоруссии (в 2018 году отгружены на МАЗ). Активно развивается кооперация компании «Экран-оптические системы» и белорусских предприятий оптоэлектронного приборостроения.

Также Губернатор назвал одним из перспективных направлений для дальнейшего научного сотрудничества участие белорусских учёных в реализации научных программ проекта «Академгородок 2.0», в работе на уникальной научной установке класса мегасайенс – Сибирском кольцевом источнике фотонов (СКИФ).

Кроме того, учёные двух стран нарабатывают совместные проекты в области биотехнологий. Белорусская сторона подтвердила своё участие в октябре в форуме Open Bio в наукограде Кольцово. На этом форуме стороны планируют выйти на подписание «дорожной карты» по развитию сотрудничества. 

«Мы обсуждаем проекты не только в рамках социально-экономического сотрудничества, но и проекты в сфере гуманитарного сотрудничества, патриотического воспитания. В преддверии празднования 75-летия освобождения Белоруссии от немецко-фашистских захватчиков и 75-летия Победы в Великой Отечественной войне 1941-1945 годов рождаются новые идеи. Кроме уже традиционного обмена Постами №1 между городами-побратимами Минском и Новосибирском, студенты нашего Педагогического университета поедут в Белоруссию и будут работать с архивами, с белорусскими поисковиками для того, чтобы выявить как можно большее количество фактов об участии воинов-сибиряков в освобождении Белоруссии. Незадолго до празднования Дня Победы будет организован телемост между Минском и НГПУ, в ходе которого они обменяются результатами совместной годовой работы», – перечислил Губернатор.

Глава Новосибирской области высказал уверенность: достигнутые на форуме в Петербурге договорённости, подписанные соглашения послужат дальнейшему укреплению промышленной кооперации и научно-технического сотрудничества, расширению деловых и культурно-гуманитарных контактов Новосибирской области и регионов Республики Беларусь.

Напомним, что в первый день работы делегации на Форуме был подписан План мероприятий на 2019-2021 годы по реализации Соглашения о торгово-экономическом, научно-техническом и культурном сотрудничестве между Правительством Республики Беларусь и Правительством Новосибирской области.

Стороны продолжат развивать сотрудничество в сфере промышленного производства и торговли, агропрома, транспорта, образования, здравоохранения, молодёжной политики, информационных технологий, культуры, туризма.

С Республикой Беларусь сотрудничают ведущие предприятия Новосибирской области, которые являются отраслевыми лидерам не только в Сибири, но и по всей стране. Среди них – «Сибэлектропривод», «ЭЛСИБ», «Искра», «Сибиар», «ЭНЕРГОПРОМ-Новосибирский электродный завод», «Болид», «Специальное конструкторское бюро Сибэлектротерм», «Экран».

Новосибирской области удалось выстроить с белорусскими партнёрами эффективное сотрудничество. Предыдущий – январский – визит делегации Новосибирской области в Республику Беларусь дал мощный импульс к развитию двусторонних деловых и культурных связей. Стороны провели большое количество переговоров, заключили 17 соглашений различного уровня и сейчас работают над их реализацией.

18 июля Андрей Травников принимает участие в пленарном заседании Форума на тему «Межрегиональные связи как основа формирования единого культурного и гуманитарного пространства народов России и Беларуси».

В конце июня в Иркутской области начался паводок, который привел к подтоплению 107 населенных пунктов и гибели 25 человек. Среди причин паводка называют проливные дожди, а также глобальные климатические изменения, приведшие к потеплению и «аномальному развитию атмосферных процессов», как, в частности, сказала Инна Латышева, научный сотрудник из Иркутского государственного университета. Корреспондент «Чердака» поговорил с учеными, чтобы попробовать разобраться в причинах, которые прямо или косвенно могли привести к стихийному бедствию.

Паводки возникают на реках из-за взаимодействия двух факторов — осадков и уровня влажности почвы. О первом факторе и его связи с глобальным изменением климата «Чердаку» рассказал ученый-климатолог, заместитель директора Института физики атмосферы им. А.М. Обухова РАН (ИФА РАН) доктор физико-математических наук Владимир Семенов:

«Растет количество экстремальных осадков. При потеплении количество осадков может снижаться, но более частыми будут экстремальные осадки. Существенно в последние 30 лет растет интенсивность ливневых осадков, а интенсивность обычного, обложного дождя уменьшается».

На вопрос о связи потепления и паводков ученый ответил так:

«Что касается поводков, то это событие очень экстремальное и редкое, поэтому нельзя объяснить, изменилось что-то или нет, только глядя на сами эти паводки. Нужно пожить в теплом климате еще лет 15—20. Но о связи с потеплением мы можем судить по климатическим моделям, которые показывают, что при увеличении температуры вероятность максимальных осадков в дальневосточном регионе будет расти. Это показывают модели при антропогенном потеплении климата: вероятность осадков будет расти».

Другой сотрудник ИФА РАН, Александр Чернокульский, сказал, что события вроде паводка, который произошел в Иркутской области, могут происходить чаще из-за климатических изменений, но нельзя сказать с уверенностью, что конкретный паводок стал следствием только климатических изменений. «Надо проводить численные эксперименты, чтобы показать, какая доля осадков (может, и нулевая вообще, не исключено) обусловлена наблюдаемым потеплением», — добавил он.

О второй причине (влажности почвы) «Чердаку» рассказал гидролог Владислав Полянин, кандидат географических наук, заместитель директора по связям с неакадемическими организациями Института водных проблем РАН:

«В данном случае, по моей информации, причинами паводка, то есть краткосрочного повышения уровня воды, были интенсивные ливни в бассейне рек, которые с Восточного Саяна собирают воду. В отдельных районах выпала за один-два дня месячная норма, а на реке Ие, в верховьях ее, на водосборе, — порядка двух месячных норм осадков. Естественно, многое зависит в этих условиях от влажности почвы. Если почва хорошо увлажнена, то она, как правило, не сможет принять избыточное количество осадков. Тогда почва не принимает всю ту воду, которая выпадает в виде дождя, и она сразу поступает в речную сеть. Сочетание таких условий наиболее неблагоприятно для развития таких явлений. Когда совпадают эти условия, бывают сильные наводнения».

О роли изменения климата в этих событиях ученый сказал примерно то же, что и его коллега из ИФА РАН («Мы наблюдаем по всему миру тенденцию к нестабильности климатической системы. Эта нестабильность может влиять на частоту таких необычных явлений»), и рассказал и об антропогенных факторах, которые могли сыграть свою роль:

«По той информации, которая есть в открытом доступе, речь шла о прорыве дамбы. Эта дамба первоначально была предназначена для защиты от наводнений, но ее высота была в данном случае недостаточна для сдерживания роста уровня воды. Затопление г. Тулуна связывают в том числе с прорывом дамбы. Плюс к тому, что само по себе было большое количество воды, где-то она, видимо, накапливалась, потом добавилась к воде, которая проходит по реке, и вот произошел прорыв. И в этих условиях, когда дополнительная вода накапливается, складываются наиболее неблагоприятные условия. Прорыв случился, насколько я понимаю, из-за того, что высота дамбы была недостаточна для сдерживания паводка. Именно на реке Ие был превышен исторический уровень воды, который не наблюдался последние 25—30 лет. Последнее повышение уровня воды там было где-то в 1984 году, тогда уровень воды был 11 метров 33 см. А в этом году уровень поднялся до 13 метров 89 см, то есть почти на 2 метра выше исторического максимума».

В интервью ТАСС мэр города Тулуна (одного из пострадавших от паводка городов) опроверг информацию о том, что дамба разрушилась. Правда, рассказал при этом, что «вода не разрушила дамбу, а прошла сверху». В том же интервью ТАСС он сообщил, что дамба была построена с расчетом на высоту паводка в 10 метров. Нужно отметить, что дамбу построили в 2008 году, в то время как упомянутый Поляниным паводок 1984 года уже превысил отметку в 11 метров. По словам Николая Болотова, главы предприятия, которое строило дамбу, и отца председателя правительства Иркутской области, она должна была защитить Тулун от наводнений на 100 лет вперед.

Кроме очевидной проблемы с сооружениями, которые теоретически должны защищать от паводков, есть и другие, связанные с точностью прогнозов экстремальных явлений.

«Можно говорить, что прогноз погоды справляется. Прогноз был соответствующий на эту территорию, здесь не в чем особенно упрекнуть Гидрометеослужбу. Но какие прогнозы выдает Гидрометеослужба? “Сильные дожди, грозы, местами ливневые дожди”. Но ливневые дожди могут быть 20, а могут и 80 миллиметров в сутки, то есть может выпасть почти месячная норма осадков или даже больше. Заблаговременность такого прогноза, как правило, невысока. За два-три дня нельзя сказать, сколько точно осадков выпадет».

«Фактически никакой подробной информации о развитии этой ситуации на сайте Гидрометеослужбы не было, была очень краткая информация. Это еще одна проблема. Проблема в том, что нет пространственно-временного анализа… Он, конечно, где-то внутри Гидрометеослужбы есть, но доступности этих данных для широкого анализа и системы такого анализа нет. По идее, это тоже наш недостаток, у нас нет общенациональной или хотя бы региональной системы анализа, который показывал бы ситуацию, — считает Владислав Полянин. — Есть научно-исследовательский центр «Планета», они спутниковую информацию выкладывают, но в понедельник она была по состоянию на пятницу. Зону затопления они пытались рисовать, накладывали на космические снимки и выкладывали в открытый доступ. Но нет централизованной системы, которая могла бы в оперативном режиме, в зависимости от уровня воды в реке в конкретный момент времени, показывать в динамике на карте, как распространяется наводнение, и могла бы быть инструментом для поддержания каких-то оперативных решений. Есть разработки, которые в принципе позволяют это делать, но системного развития технологии мониторинга, который был бы интегрирован в систему прогнозов таких явлений, — такого у нас, к сожалению, пока еще нет. Если мы по идеологии (с точки зрения научных разработок) западным странам ни в чем не уступаем, то с точки зрения технологий агрегации данных, визуализации и использования в режиме реального времени мы отстаем лет на 40, наверное. С чем это связано, я не берусь комментировать. Есть определенные проблемы организационно-экономического характера, кадрового обеспечения, а это вопросы «политической воли», если хотите...»

Поразмыслив некоторое время над претензиями в адрес Гидрометеослужбы, корреспондент «Чердака» обратился за комментариями к Сергею Борщу, заведующему отделом речных гидрологических прогнозов Гидрометцентра. 

– Сотрудник Института водных проблем РАН сказал, что методы составления прогнозов сильно устарели. Это так?

– А этот сотрудник ИВП РАН когда-нибудь занимался прогнозами? Все нормально. Да, у нас есть разные методы, у нас есть методы, которые соответствуют мировому уровню. Но по некоторым водным объектам методы устарели и требуют переработки. У нас более 2 миллионов рек, и для каждой реки, по которым мы выпускаем прогнозы, требуется своя методика. Только Гидрометцентр России использует в своей работе ежегодно около 2000 методик. Как вы себе представляете, можно ли их переработать, когда в Гидрометцентре работает ограниченное количество людей? Как вы думаете, за сколько времени может отдел из семи научных сотрудников переработать 2000 методик? Обычно на переработку одной методики уходит минимум три года. Называется «Чужую беду рукой разведу».

Да, есть проблемы. Проблемы есть не только в гидрологических прогнозах. Проблемы есть и в экономических прогнозах, и в экономике, и в здравоохранении, во многих отраслях нашей жизнедеятельности, и это нормально. Это нормально, когда мы их видим и когда мы пытаемся их решить. Да, у нас есть научно-технический совет, научно-исследовательская тематика, которую мы выполняем. Только в этом году мы завершаем работу над тремя крупными проектами по совершенствованию методов прогнозирования. Это и быстроразвивающиеся паводки по бассейну Волги, и приток воды в водохранилища, долгосрочные прогнозы, касающиеся Саратовского и Волгоградского водохранилищ, и ледовые прогнозы. Целый круг! Но, конечно, не все так быстро можно сделать, как хотелось бы. Нам тоже хотелось бы пользоваться сегодня и самыми современными методами, но их нужно создать! А говорить о том что все плохо, и все ерунда, и вы ничего не понимаете… Ну, это не разговор!

– Таких слов никто и не говорил! 

– Я много читал о том, что говорят некоторые люди. И из этой организации тоже. Передайте, пожалуйста, этому сотруднику Института водных проблем мои самые искренние пожелания успехов в работе.

По моему глубокому убеждению, настоящий технический прогресс – это когда минимальными затратами добиваются максимальных результатов. Не путем каких-то запредельно сложных и дорогостоящих технических устройств, а путем очень вдумчивого использования знаний. Можно сказать, с помощью несложных хитростей. Как показывает исторический опыт, поступательному развитию способствуют как раз те решения, которые предельно оптимизируют наши расходы.

К домостроению, а точнее, к организации жизни в собственном доме, сказанное относится в первую очередь. В Сибири издержки на отопление жилья значатся на первом месте. Поэтому, когда мы говорим о том, каким должен быть дом будущего для сибиряков, экономия на топливе неизменно выходит на первый план. И вот тут-то и возникает самое настоящее «технологическое распутье». Как экономить на топливе в наших условиях лучше всего? Какие решения окажутся, в конечном итоге, прогрессивными (а значит – жизнеспособными), а какие - хороши лишь для того, чтобы их демонстрировать на выставках.

К сожалению, я вынужден констатировать один печальный факт: несмотря на то, что за последние десять лет у нас со всех трибун вещают об энергоэффективности, это практически никак не отразилось на жизни владельцев индивидуальных домов. В том смысле, что люди продолжают строить и решать вопрос с отоплением так, будто упомянутая тема прошла мимо них стороной. Хотя при этом на выставках постоянно показывают соответствующее оборудование – тепловые насосы, теплообменники, солнечные коллекторы и тому подобное.

Однако, в силу того, что акцент здесь делается на самих технических устройствах, на заднем плане остаются базовые принципы, в целом определяющие грамотный подход к экономии ресурсов. Без этих принципов дорогостоящее оборудование будет идти лишь в «довесок» к жилищу, спроектированному без всякой мысли об эффективном использовании энергии. Иначе говоря, упомянутые базовые принципы должны лежать в основе проектирования жилья. Однако на практике они по сию пору игнорируются как проектировщиками, так и самими жильцами.

В Институте теплофизики СО РАН регулярно проводятся конференции, посвященные вопросам современного малоэтажного строительства. Именно там обсуждаются упомянутые базовые принципы, соблюдение которых способно вывести наше домостроение на новый уровень. Возьмем, к примеру, ориентацию жилища по сторонам света. Многие из нас не придают этому обстоятельству серьезного значения, а ведь на самом деле решение задачи надо начинать не с вопроса о том, какой «девайс» смонтировать в доме, а с того, как расположить этот дом на участке и как организовать всё поселение в целом. Почему это важно?

Как объясняют специалисты в области теплофизики, характер застройки (а равно и характер организации строений на отдельно взятом участке) может частично скорректировать исходные климатические показатели – как в сторону улучшения, так и в сторону ухудшения. Иначе говоря, если проектировщики проигнорируют базовые принципы, они могут спроектировать поселение так, что в нем будет холоднее, чем в открытом поле. Расчеты показали, что неграмотная хаотичная застройка способна увеличить скорость ветрового потока в полтора-два раза в сравнении с полевыми условиями. Тогда случится так, что зимой - при средней скорости ветра 10 м/с -  вы получите на уровне движения пешеходов ветер в 20 м/с.  Но, с другой стороны, при грамотном подходе скорость холодного ветра можно снизить до одного метра в секунду!

То есть, соблюдая некие элементарные правила, мы уже добиваемся повышения энергоэффективности, не прибегая ни к каким сложным устройствам. Для владельцев участков принципиальное значение имеет ориентация дома по солнцу и расположение надворных построек в соответствии с этим ориентиром. Согласно расчетам, благодаря использованию отраженного света можно вдвое повысить интенсивность инсоляционного прогрева у южных фасадов в зимний полдень. Фактически, за счет расположение построек, их формы и ориентации по сторонам света удается существенно улучшить микроклимат придомовой территории и, соответственно, внутреннего пространства. Такая планировка, естественно, должна охватывать все поселение в целом. Иначе говоря, необходимо за счет планировки отклонять ветер и полностью открывать застройку солнцу.

Как подчеркивают ученые, микроклимат двора прямо сказывается на микроклимате раскрытых во двор помещений. Чем лучше созданы внешние условия, тем выше эффект от внутренних работ. Опять же сошлемся на расчеты. Так, при аварийном отключении отопления в шлакоблочных домах температура воздуха в помещениях, обращенных на юг, в течение трех солнечных дней колебалась около отметки + 15 градусов Цельсия. Как указывают исследователи, этот эффект от солнечного прогрева обеспечивался идеальной ориентацией проемов, отсутствием затеняющих объектов в секторе раскрытия южных окон, а также массивными конструкциями самого дома. Фактически, южный фасад в зимнее время «работал» подобно солнечному коллектору. Надо ли говорить, что организация даже не очень сложных солнечных коллекторов при такой ориентации фасадов способна дать намного больший эффект.

Отметим, что еще в начале 1980-х недалеко от Новосибирска А. В. Чернышевым был построен экспериментальный дом, обогрев которого осуществлялся с помощью двух солнечных коллекторов, совмещенных с подземным грунтощебеночным тепловым аккумулятором. Это сооружение разрушило стереотипы о том, будто солнечная энергия может эффективно использоваться только в южных регионах страны. Как заметил по этому поводу сотрудник ИТ СО РАН Игорь Огородников, эксперты, проверявшие работу этой системы, по сантиметру «обшарили» все закоулки дома, пытаясь обнаружить какие-нибудь скрытые источники обогрева. Они не могли поверить, что в Сибири за счет солнца можно добиться такого эффекта.  В принципе, даже смонтировав солнечный коллектор на южном фасаде обычного дома, мы можем (как показывает опыт) сократить расход топлива минимум на 25 процентов. Такой эксперимент, кстати, был проведен в Кемеровской области в 2009 – 2010 годах. Хотя, как указывают специалисты, установка на зданиях традиционной архитектуры активных солнечных систем снижает их эффективность. Иными словами, «солнечные дома» необходимо проектировать специально, для чего, конечно же, стоило бы утвердить определенные нормативы и правила.  

На данный момент, учитывая несколько отстраненное участие государства от этой «солнечной темы», все изыскания в данном направлении ведутся благодаря творческому энтузиазму. В частности, специалисты ИТ СО РАН намерены продвигать эту тему среди жителей Ольхона, где сейчас проводится работа по защите Байкала от органических стоков. Мы уже писали о том, что воздушные солнечные коллекторы и солнечные концентраторы для нагрева воды были применены на нескольких турбазах Ольхона при строительстве биотуалетов. Этот опыт, по словам Игоря Огородникова, теперь решено расширить и применить к индивидуальным домам (напомню, что солнечных дней на острове очень много, чем просто грех не воспользоваться). Максимальный эффект (как было показано в экспериментальном доме Чернышева) дает соединение солнечного коллектора с массивным тепловым аккумулятором, расположенным в основании дома. В течение летнего периода, когда нет необходимости отапливать внутренние помещения, горячий воздух от коллектора прогоняется через грунт под домом. Соответственно, за сезон грунт хорошенько прогревается, и с наступлением холодов начинает отдавать тепло в дом.

Устройство тепловых аккумуляторов, подчеркивает Игорь Огородников, имеет принципиальное значение при повышении энергоэффективности сибирских домов. По сути, «запас» солнечного тепла на зиму должен стать такой же особенностью наших жилищ, как и запас обычного топлива. Причем, с технической точки зрения такая система особой сложности не представляет, и по силам любому «рукастому мужику». Главное, дать простым людям детально проработанные решения, а дальше процесс пойдет. И это – одна из важнейших задач, которую в силах решить наши ученые.

Олег Носков

Специалисты из ФИЦ «Институт цитологии и генетики СО РАН» исследуют проявления аутизма у мышей линии BTBR, привезенных из Лаборатории Джексона (США). Новосибирские биологи выяснили, что эти грызуны способны запоминать информацию, но обучаться не хотят.  

Мыши специально созданной линии BTBR используются во всем мире в качестве модельных объектов для исследования поведения, характерного для расстройств аутистического спектра (РАС). У них нет аутизма как такового, но имеются подобные ему проявления. В частности, у мышей нарушено социальное поведение: эти зверьки либо вообще не взаимодействуют друг с другом, либо интересуются собратьями гораздо слабее, чем здоровые особи. Кроме того, у них присутствуют характерные для РАС стереотипичные реакции: например, животные BTBR-линии закапывают все стеклянные шарики в опилки, в то время как обычные мыши успокаиваются после того, как закопают несколько из них. 

«Это одна из наиболее удачно воспроизводящихся моделей, — поясняет заведующий лабораторией нейрогеномики поведения ФИЦ ИЦиГ СО РАН доктор биологических наук Владимир Сергеевич Науменко. — Линию таких мышей мы закупили в США в виде замороженных эмбрионов. Здесь их разморозили и размножили. После этого грызуны сохранили все заданные качества: нарушение социального взаимодействия, стереотипичное поведение и так далее».

В ходе исследований ученые ФИЦ ИЦиГ СО РАН сделали новое наблюдение, которое не описано в литературе и касается пространственного обучения. Специалисты провели следующий тест: мышь не любит плавать, поэтому в бассейне с водой она должна была найти скрытую платформу и забраться туда. «В течение четырех дней зверек случайно находит платформу и запоминает ее местонахождение. На пятый платформу убирают, и животное, как предполагается, должно попытаться обнаружить ее на предыдущем месте. Мыши линии BTBR в ходе теста запоминали местонахождение платформы, но отказывались на нее влезать. То есть получается: с памятью у них всё в порядке, но они не обучаются. Такой парадоксальный результат», — рассказывает Владимир Науменко. 

Аутизм считается комплексным заболеванием, поэтому ученым сложно определить, какие именно воздействия могут изменить состояние этих грызунов. Биологи ФИЦ ИЦиГ СО РАН решили проверить, какую роль в развитии этой патологии играет серотониновый 5-НТ1А-рецептор.

Дело в том, что серотонин — один из основных нейромедиаторов, управляющих организмом. Он воздействует на 14 различных рецепторов, работа которых разным образом влияет на самые разнообразные виды поведения и функции организма. Конкретно 5-НТ1А-рецептор является ключевым регулятором активности серотониновой системы, а также играет существенную роль в механизмах депрессии и действия антидепрессантов. В мире проводится множество исследований, направленных на изучение и терапию депрессии, поэтому существуют разные фармакологические препараты, направленные на активацию или ингибирование 5-НТ1А-рецептора.

«С помощью фармсоединений мы выяснили: у мышей линии BTBR нарушена работа этого рецептора. Следовательно, у грызунов должны быть плохая память и проявления, подобные депрессии, но это не так. Однако при этом мы наблюдаем отсутствие социального взаимодействия», — подчеркивает Владимир Науменко. В дальнейшем специалисты планируют увеличить количество 5-НТ1А-рецептора в одной из структур мозга мышей, выбранной по результатам молекулярного анализа, и посмотреть, как это повлияет на социальное и стереотипное поведение. Биологи предполагают, что у людей может быть задействован тот же механизм, однако, чтобы выяснить это, нужны дополнительные исследования.

В апреле этого года ученый получил президентский грант на проведение работы «Комплексное исследование роли серотониновых 5-НТ1А-рецепторов мозга в механизмах аутизма». Итоговая задача этого проекта — попытаться найти возможные способы коррекции нарушения социального поведения мышей линии BTBR. 

Подготовила Вероника Болонева

В Новосибирске завершила работу работу 5-ая Международная научная конференция "Генетика, геномика, биоинформатика и биотехнология растений" (PlantGen2019). Как и в 2010-2015 гг. главным ее организатором выступил ФИЦ «Институт цитологии и генетики СО РАН», со-организатором - Новосибирский государственный университет.

За прошедшие годы PlantGen заслуженно вошла в топ-10 мировых научных конференций, посвященных одновременно генетике и селекции растений. Подтверждает это и постоянное расширение численности и «географии» ее участников. В этом году в ее работе приняло участие около трехсот ученых из девятнадцати стран. Как признают они сами, такой результат – заслуга оргкомитета конференции.

В 2010 году, когда в Новосибирске проходил первый PlantGen, подавляющее большинство докладов было посвящено пшенице. Это обуславливалось результатами, полученными сотрудниками ФИЦ ИЦиГ в данном направлении и вхождением института в крупный международный консорциум по секвенированию генома этой крайне важной для человечества зерновой культуры.

Спустя десятилетие, программа конференции существенно расширилась. Сейчас на ней звучат доклады, посвященные самым разным сельскохозяйственным культурам, функциональному питанию, проектам в области биоинформатики и биотехнологии. Дважды конференция проходила не в Новосибирске, что также позволило вовлечь в ее работу много новых докладчиков, которые теперь стали постоянными участниками PlantGen. Вся эта работа значительно увеличивает нагрузку на организаторов, но результат того стоит.

– В этом году и наши, и иностранные участники отмечали заметный рост представительности конференции, ее интересную научную программу и подтверждали желание сотрудничать с нами в дальнейшем, - рассказала председатель оргкомитета PlantGen2019, д.б.н. Елена Салина.

По итогам конференции оргкомитет намеревался отметить дипломами десять лучших докладов молодых ученых, но в ходе их выступлений стало очевидно, что это число недостаточно, и оргкомитет принял решение увеличить число дипломов до пятнадцати. Причем, как отмечают организаторы, темы этих докладов не сосредоточены на какой-то одной, наиболее популярной теме, а охватывают все основные тренды развития науки в данном направлении.

Помимо докладов, важной частью работы на конференции является неформальное общение ее участников, которое зачастую выливается в совместные исследовательские проекты. Не стал исключением и PlantGen, по итогам которого был достигнут ряд важных договоренностей между представителями ИЦиГ и других научных центров. С высокой долей вероятности некоторые результаты этих соглашений будут представлены в ближайшие годы.

Следующий PlantGen также пройдет в Новосибирске в 2021 году, причем, организаторы намерены совместить его с другим престижным международным мероприятием «International Triticeae Symposium», площадкой которой на этот раз рассматривается ФИЦ ИЦиГ СО РАН. А значит, наших генетиков и селекционеров ждут новые интересные доклады и предложения совместной работы.

Пресс-служба ФИЦ ИЦиГ СО РАН

Из множества критериев успешности современных университетов эксперты выводят интегральный – готовность к трансформации в интенсивно меняющемся мире. Одним из инструментов перемен стало онлайн-образование, бурный рост которого бросает вызов традиционным университетам.  

Понадобятся ли они в обозримом будущем, когда любые лекции и практикумы станут доступны в Интернете? Участники сессии «Российское образование. Глобальная конкурентоспособность и экспортный потенциал» Петербургского международного экономического форума обсудили и такую альтернативу, заключив, что онлайн-программы не заменят традиционное образование. По крайней мере, пока.

Министр науки и высшего образования РФ Михаил Котюков очертил границы образовательного рынка. В мире примерно 20 тысяч университетов, из них в публичных рейтингах представлены около полутора тысяч. России есть чем гордиться: 48 наших университетов присутствуют в первой тысяче, ряд образовательных программ входят в первую «двадцатку», что, безусловно, служит внешней независимой оценкой их качества. А если мы способны предложить глобальному рынку качественную услугу, значит, работаем в целом неплохо.

Конкурировать на международной образовательной арене можно по-разному. Принимать на обучение иностранных студентов. Экспортировать образование онлайн. Поставлять отечественных молодых специалистов для экономик других стран (пресловутую утечку умов никто не отменял). Гораздо сложнее убедить иностранных выпускников остаться работать в стране, где они получили образование.

Пример отношения к иностранным студентам подает Китай – «самое выбираемое для обучения азиатское государство» – этой формулировкой блеснул председатель Китайской ассоциации по международному обмену в области образования Лю Лиминь. Так, в прошлом году 63 тысячи из 492 тысяч иностранных студентов, обучающихся в Китае, получили гранты от правительства страны. Вероятно, впечатленные этой заботой 90% из них хотят подготовить и защитить диссертации в Китае.

В Европе – тот же тренд. Как рассказал мэр итальянской Генуи Марко Буччи, в городе из 660 тысяч жителей 40 тысяч – студенты, т.е. всего лишь 6% населения, зато 40% из них приехали из других городов и стран. Но, что самое важное, 60% по окончании учебы остаются в Италии.

Залог глобальной успешности не только качественные образовательные программы, но и комфортные условия проживания учащихся. В общагу иностранец не поедет. Поэтому на сессии много и подробно говорилось о кампусах. Они – второй дом для студента, экосистема, которую в идеале формирует он сам, и в то же время элемент городской среды, драйвер развития агломераций. После увлекательного рассказа губернатора Пермского края Максима Решетникова о строительстве продвинутого кампуса в Перми обозначилась даже коллизия: бетон или цифра – в какую сферу инвестировать прежде всего, с учетом сохраняющегося недофинансирования образования? Но участники дискуссии сошлись на том, что дилемма «или, или» тут неуместна.

Ректор Национального исследовательского университета «Высшая школа экономики» Ярослав Кузьминов четко обозначил статус онлайн-программ: они – необходимое дополнение традиционного образования. Причем есть сектор образования, в котором онлайн призван полностью заменить офлайн, заочное.

В России треть всех студентов – заочники. Так что подключение их к онлайн-курсам ведущих университетов станет серьезной инвестицией в качество образования этого контингента.

Именно НИУ ВШЭ одним из первых стал разрабатывать и привлекать партнерские онлайн-программы. «Вышка» сегодня использует 443 онлайн-курса, из них только 111 – собственные, 300 – англоязычные, от ведущих мировых университетов, есть и сетевые договоры по обмену курсами с российскими вузами. Характерно, что онлайн, интегрируясь с формальной системой образования, выступает своеобразным «цифровым бетоном» межвузовской кооперации. Та же «Вышка» взаимодействует с 27 партнерами по использованию 44 своих онлайн-курсов, дистанционно обучает уже порядка 8 тысяч студентов других университетов. Сделан и следующий шаг – к дистанционной защите диссертаций. На крупнейших мировых платформах уже представлены 47 программ full degree. Высшая школа экономики предложила платформе Coursera две такие программы, одна из которых была одобрена.

Я.Кузьминов призвал не фетишизировать онлайн, не создавать вокруг него мифов. Он объясняет профессорам своего вуза: со студентами, слушавшими вас или ваших коллег онлайн, можно по-прежнему общаться в формате обычных лекций или семинаров, закрепляя пройденный материал. Это так называемое blended learning – смешанное обучение, характерное для эпохи трансформации традиционных университетов, важное для России направление, позволяющее конкурировать с системами образования, которые лучше обеспечены ресурсами, нежели российская. Согласно приведенным им данным, в первой «пятерке» наших вузов по числу программ, размещенных на Coursera, – НИУ ВШЭ (50 программ на русском и 42 на английском), МФТИ, СПбГУ, ТГУ, МИФИ. На Национальной платформе открытого образования, учрежденной ведущими российскими университетами, в лидерах по числу программ – НИУ ВШЭ, СПбГУ, СПбПУ Петра Великого, ИТМО, МГУ.

Ректор упомянутого в этом перечне Томского государственного университета Эдуард Галажинский подчеркнул, что формирование личности возможно лишь при живом участии другой личности, работе «глаза в глаза» и сотворчестве. Такое общение дорогого стоит. Наверное, в этом смысле было замечено, что «цифровые сервисы – это услуги для бедных». Что ж, для Coursera, ЕdX, «Академии Хана» (Khan Academy) и других платформ, предоставляющих бесплатные онлайн-курсы престижных университетов по гуманному принципу «всюду и для каждого», это справедливо. Но недаром модератор сессии, член совета директоров Ассоциации содействия развитию Московской школы управления «Сколково» Наталья Тимакова упомянула проект дистанционного обучения «Минерва» (Minerva Project). Это ведь уже не просто стандартные лекции, записанные на видео, а попытка переформатировать образование под будущую элиту общества. Основатель проекта Бен Нельсон провозгласил и реализует намерение построить «виртуальный Гарвард» для талантливых мотивированных студентов, которые учатся вместе, переезжая из города в город и общаясь с профессорами исключительно дистанционно, где бы те ни находились. Причем такое обучение в разы дешевле, чем в классическом университете.

В любом случае считать новый тип преподавания неполноценным, суррогатным опрометчиво хотя бы потому, что он развивается, а традиционный уже сформировался.

Министр науки и высшего образования М.Котюков расставил акценты: онлайн-образование – благо, но без мотивирующего студента общения с преподавателем процесс передачи и закрепления знаний невозможен. Разговор был продолжен в кулуарах форума.

«Я не готов согласиться с тем, что онлайн-образование – петля на шее традиционного образования, – сказал министр «Эху Москвы». – Это вызов, а значит, и возможность. Онлайн-компонент может существенно дополнить и повысить качество образовательной программы, но не может полностью заменить живое общение студента и преподавателя».

Он отметил, что в рамках большинства учебных программ невозможно исключить встречи студентов и преподавателей, а также обращение к техническому оборудованию.

Итак, сегодня цифра – дополнение к бетону. Но что произойдет через 10-15 лет, когда основанные на цифровых технологиях виртуальная и дополненная реальность, искусственный интеллект будут создавать индивидуальную образовательную среду для каждого человека?

Аркадий Соснов

Вместе с едой в наш организм попадают не только белки, жиры, углеводы и прочие необходимые элементы, но также и вещества, вредные для здоровья. Такие, как тяжелые металлы: кадмий, свинец и т.п. Сначала они из грунта и воды накапливаются растениями, растения служат пищей для скота, передавая ему накопленные «запасы». А затем, по «пищевой цепочке», вместе с мясом и молоком эти металлы переходят уже в наши организмы. Свой вклад по схожей схеме в этот процесс вносят и морепродукты. Само по себе это новостью не является. Но, как известно, наука начинается с измерений. Например, оценки содержания тяжелых металлов в органах и тканях крупного рогатого скота мясного направления. Именно за эту работу был награжден премией мэрии Новосибирска заведующий лабораторией элементологии сельскохозяйственных животных НГАУ, к.б.н. Кирилл Нарожных, интервью с которым продолжает наш цикл публикаций о лауреатах премии этого года.

– Чем был обусловлен такой выбор темы исследовательского проекта?

– Дело в том, что до сих пор в нашей стране нет нормативов по содержанию тяжелых металлов в органах и тканях животных вообще, любых видов и пород. По ряду металлов, которые являются особо опасными загрязнителями (кадмий, мышьяк, ртуть, свинец), есть нормы предельно допустимой концентрации. Другие тяжелые металлы никак не нормируются, некоторые, такие как цинк или медь, даже нужны организму в определенном количестве, но его превышение тоже может влиять на организм. Все это обусловило актуальность нашей работы.

– Насколько я понимаю, Вы с коллегами не первые, кто задался этим вопросом?

– Да такие работы проводятся, но на сегодняшний день никто досконально не знает, сколько и каких микро- и макроэлементов попадает на наш стол вместе с продуктами питания. Поэтому, работу в этом направлении надо вести дальше. В нашем исследовании мы применили несколько важных критериев. Во-первых, изучали содержание тяжелых металлов в органах и тканях крупного рогатого скота. Во-вторых, мы проводили сбор проб в условно безопасной зоне, то есть в хозяйствах, расположенных относительно далеко от промышленных объектов и других источников интенсивного загрязнения окружающей среды. В результате, мы получили, так скажем, фоновый уровень содержания тяжелых металлов в организмах крупного рогатого скота нашего региона. Кроме того, результаты нашей работы имеют значение не только с точки зрения здоровья человека как потребителя мясомолочной продукции. Мы провели обследование всей «пищевой цепочки», оценив содержание тяжелых металлов в почве, кормах.

– Опробованный Вашей группой подход может в перспективе стать обязательным стандартом для оценки экологической безопасности поступающей на рынок продукции?

– Для начала необходимо провести намного более масштабную исследовательскую работу по оценки содержания тяжелых металлов в органах и тканях популяции скота разных пород в различных климатических условиях. А как я уже сказал, наш метод довольно затратный и сложный: надо организовать сбор проб во время забоя скота, взять необходимые анализы, которые стоят очень дорого, обработать результаты.

– Можно как-то конкретизировать сумму затрат?

– Смотрите, определение содержания одного химического элемента в тканях стоит примерно пятьсот рублей, если мы берем весь основной перечень, это уже порядка десяти элементов, соответственно сумма вырастает до пяти тысяч. Это анализ одного животного, а для получения объективного результата по стаду надо взять пробы примерно у тридцати животных. Итого, сто пятьдесят тысяч – это только оплата самих анализов, а ведь есть еще масса сопутствующей работы. Одно дело, если это проводится в формате исследовательского проекта, и совсем другое – если включать в существующий процесс переработки мяса. Для одних хозяйств это будет означать существенный рост себестоимости продукции, а для других (особенно мелких) может стать вообще непреодолимым барьером. К тому же, хозяйства сдают мясо по-разному, одни несколько раз в год большими партиями, другие регулярно по несколько туш. И для вторых введение такого обязательно анализа будет особенно затратны. Поэтому производители добровольно на внедрение такой системы вряд ли пойдут.

– Где-то в мире уже есть подвижки в этом направлении?

– Я думаю, дальше всего по этому пути продвинулись в Евросоюзе, где вообще уделяют много внимания экологической составляющей производства пищевых продуктов. На это есть большой запрос со стороны граждан и государства Европы откликаются на него принятием соответствующих нормативных актов. Там выходят ежегодные обзорные доклады на этот счет, проводится немало исследований подобных нашему. У нас пока, как я сказал, такую работу только начинают, причем, в отдельных регионах.

– Взглянем с другой стороны. Насколько высоким и, соответственно, опасным для здоровья может быть содержание этих элементов? И насколько этот уровень может превышать полученные Вами результаты в относительно экологически чистых районах?

– Начнем с того, что у нас не так много хозяйств, расположенных в непосредственной близости от промышленных зон, особенно, что касается крупного рогатого скота. Так что в целом, уровень содержания тех или иных тяжелых металлов в мясе на прилавках магазинов не должен сильно различаться. Конечно, если не было случая какого-то очагового заражения окружающей среды в том или ином хозяйстве. Еще надо помнить, что эти металлы содержатся не только в мясе, в морепродуктах уровень некоторых из них еще выше, есть они и в растительной пище (животные ведь тоже накапливают их через корма). Так что, фактически, невозможно оценить, какой вклад в накопление этих элементов нашим организмом вносит именно мясо.  Далее, чтобы оценить этот уровень, его надо с чем-то сравнивать. У нас данных для сравнения очень мало, похожие исследования проводят в основном за рубежом, у нас я видел такие результаты только по Тюменской и Орловской областях.

– А если сравнить с нормативами ПДК?

– В мясе ниже примерно от двух до десяти раз, в зависимости от элемента и образца. Вообще между разными животными получился довольно сильный разброс, возможно, это вызвано тем, что сами нормы ПДК тоже очень низкие и поэтому даже незначительные колебания хорошо заметны. И это тоже говорит о том, что для получения более объективной картины надо увеличивать массив собранных проб.

– К тому же этот уровень может меняться год от года, в зависимости от экологической ситуации?

– Совершенно верно. Поэтому, по-хорошему, нам нужна система постоянного мониторинга ситуации. Кроме того, было бы интересно посмотреть, как на этот уровень влияют сезоны года. У нас, в рамках проекта не было возможности оценить процесс в динамике.

– Возможно как-то оптимизировать расходы на такой мониторинг? Или это неизбежно скажется на его точности?

– Можно изучать концентрацию тяжелых металлов в волосе животного. И концентрации тех элементов прогнозировать содержание мышечной ткани и субпродуктах. Причем, можно брать анализы у одних и тех же животных и смотреть, как варьируется результат. Но результаты будут не такими точными, как в случае проб из органов. Кроме того, в процессе работы мы нашли способ упростить пробоподготовку материала для анализа, что заметно его удешевляет. Это стало, по сути, вторым прикладным результатом нашего проекта.

– А первым?

– Первым стало получение информации о том, какое количество того или иного элемента содержится в мясе у обычных здоровых животных в сельской местности, применительно к нашему региону, конечно. Было бы здорово провести подобную работу в других регионах, составить некую карту в масштабах страны. Но для этого должен быть запрос общества и государства.

Сергей Исаев

Зажечь звезду в лаборатории, чтобы в перспективе получить неисчерпаемый источник энергии, выгодно для всего человечества. Именно такую цель преследуют 35 стран, объединившись для создания термоядерного реактора ИТЭР. О том, на какой стадии этот проект, что делают для его реализации ученые нашего государства и, в частности, специалисты Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН, рассказал директор учреждения Госкорпорации «Росатом» «Проектный центр ИТЭР» доктор физико-математических наук Анатолий Витальевич Красильников.

История ИТЭР (ITER — International Thermonuclear Experimental Reactor, Международный термоядерный экспериментальный реактор. — Прим. ред.) начинается с 1985 года, когда Советский Союз предложил совместно строить установку токамак, используя наработки по исследованиям управляемого термоядерного синтеза ученых европейских государств, США, Японии и СССР. Через год эти страны подписали соглашение о проектировании крупнейшей международной термоядерной установки ИТЭР. Фаза концептуального проектирования началась в 1988 году и продолжалась два года. Затем стороны приступили к техническому проектированию и в 2005 году выбрали место для строительства реактора — в 60 км от Марселя (Франция) на территории исследовательского центра Кадараш. В 2017 году установка была построена наполовину, а в 2019 планируется достичь отметки в 70 % выполненных работ по возведению зданий. Высота сооружения — 73 м, из которых 60 м находятся под землей. Термоядерная реакция, которую запустят в ИТЭР, — это слияние изотопов водорода (дейтерия и трития), в результате чего рождаются ядра гелия, нейтроны и 17,6 мегаэлектрон вольт энергии. 

— На самом деле, человечество купается в термоядерной энергии, только она к нам приходит извне — от Солнца. Ветровая, углеводородная, гидроэнергетика — все они существуют благодаря нашему светилу. На нем протекают реакции синтеза ядер легких элементов, в результате выделяется кинетическая энергия (тепло), и образуются более тяжелые ядра. Но для того, чтобы два положительно заряженных ядра преодолели силы кулоновского отталкивания, они должны двигаться навстречу друг другу с огромной скоростью, что возможно только в очень горячей среде. Если говорить образно, создавая термоядерный реактор ИТЭР, физики и инженеры решили зажечь Солнце на Земле, причем повысив его температуру в пять раз, до 250—300 000 000 °С. Термоядерные реакции протекают в плазме (это ионизированный газ, состоящий из заряженных частиц, как правило, электронов и ионов, взаимодействующих между собой через электрические поля. — Прим. ред.), в звездах она удерживается в определенном объеме благодаря силам гравитации, а в ИТЭР — магнитным полем с помощью специальной конструкции токамак, изобретенной советскими физиками в Институте атомной энергии им. И.В. Курчатова в 1951 году. Токамак расшифровывается как тороидальная камера с магнитными катушками, в нем плазма свернута в бублик, на него «надеты» магнитные катушки. Результирующее магнитное поле, состоящее из поля, которое генерирует сам бублик, а также тороидальные и полоидальные катушки удерживают плазму. Первоочередная задача, которую решает проект, — сформировать на Земле такое плазменное образование, в котором термоядерной энергии будет производиться существенно больше, чем требуется для его создания.

– Когда ИТЭР начнет работу?

– В 2025 году запланирован пуск реактора, мы получим первую плазму и начнем ее удерживать от 100 миллисекунд до нескольких секунд. Чтобы проиллюстрировать сложность систем, которые это будут обеспечивать, достаточно представить, что на оси плазменного бублика — температура 250—300 000 000 °С, а на расстоянии трех метров от нее — 268 °С ниже нуля. Там находится сверхпроводящая магнитная конструкция из ниобий-три-олова и ниобий-титана. При повышении температуры даже на два градуса эти материалы перестанут обладать нужными свойствами, и огромный ток, который по ним идет, выделится в виде тепла, а это приведет к остановке всей машины.

– Как решается задача сосуществования температур в несколько сотен миллионов градусов и почти абсолютного нуля (-273 °С)?

– Плазма испускает потоки тепла и нейтронов, и перед инженерами стоит задача не пропустить их к сверхпроводнику. Для этого создана специальная защитная конструкция толщиной в один метр, она состоит из 40-сантиметровых модулей бланкета (от англ. blanket — одеяло. — Прим. ред.) и 60-сантиметровой вакуумной камеры. Передняя часть модуля бланкета, называемая первой стенкой, обращена к плазме и состоит из металла с высокой теплопроводностью — бериллия, он напаян на нержавеющую сталь, пронизанную каналами с водой, чтобы снимать поток тепла. 40 % этой стенки делает предприятие Росатома Научно-исследовательский институт электрофизической аппаратуры им. Д.В. Ефремова. Это же учреждение отвечает за изготовление дивертора — фрагмента первой стенки, принимающего на себя максимальный поток тепла из плазмы. Дивертор сделан из тугоплавкого металла вольфрама. Поскольку в реакции участвует тритий, а это радиоактивный элемент, очень важно, чтобы он не накапливался в материале, поэтому выбрали вольфрам и бериллий, которые слабо сорбируют тритий. Последний, отражаясь от них,  возвращается внутрь ловушки.

– Как будет производиться горючее для термоядерной реакции: дейтерий и тритий?

– Доступность топлива — одно из преимуществ термоядерной энергетики. Дейтерий — стабильный изотоп водорода (в ядре у него один протон и один нейтрон), широко распространенный в природе газ. Его можно получать из природных вод, максимальные количества дейтерия содержатся в Мировом океане. Если месторождения урана или углеводородов рассредоточены по планете неоднородно и часто становятся предметом конфликтов между странами, то дейтерий распределен более равномерно. Доступ к нему будут иметь государства, развивающие науку и технологии, а не методы захвата чужих территорий. Тот же принцип касается и трития, который производится при облучении лития нейтронами. Тритий слабо радиоактивен, с ним очень легко обходиться, для его изоляции достаточно контейнера с толстой стенкой почти из любого материала.

Второе преимущество термоядерной энергетики в том, что в результате реакции рождаются две частицы: нейтрон и альфа-частица с энергией 3,5 МэВ, которая остывает и становится холодным стабильным гелием. Нейтроны — радиоактивны. Но распространение этого излучения ограничено околоплазменным пространством. Поэтому на ИТЭР абсолютно исключена авария, при которой может произойти радиоактивное заражение местности, в отличие от, к сожалению, имевших место катаклизмов на атомных электростанциях.

– Экологичность — налицо, а как обстоит дело с эффективностью? Когда можно будет, к примеру, освещать улицы благодаря работе термоядерного реактора?

– Сегодня мы только создаем систему, ее оптимизация и повышение эффективности — следующая цель после запуска и отладки. В 2025 году первую плазму получат из водорода, а эксперименты с дейтерий-тритиевой смесью начнутся через десять лет. Можно сравнить реактор с велосипедом: ученым, создавшим его, потребуется время, чтобы научиться ездить и достичь мастерства велогонщика. 

Проектная величина термоядерной мощности ИТЭР (планируемая к 2035 году) — 500 МВт, а мощность, требуемая для нагрева плазмы, — 50—70 МВт. То есть выделяться энергии будет примерно в десять раз больше, чем тратиться. Но это лишь решение первой части проблемы. Вторая: преобразование энергии в удобную для человечества форму перед ИТЭР не ставится, его цель показать, что произвести термоядерную энергию в десять раз больше затраченной — технически выполнимо. Конечно, мы будем повышать эффективность, это возможно, поскольку источники топлива практически неисчерпаемы. На самом деле, уже после первого пуска ИТЭР будет производить столько тепла, что его вполне хватит для обогрева всего исследовательского центра Кадараш.

– Каков вклад России в процентном соотношении в стоимость всего проекта?

– Индия, Китай, Корея, Россия, США, Япония вносят каждая по 9,09 %, Европейский союз — 45,46 %. Научные результаты принадлежат всем странам в равной степени. 9/10 вложений в ИТЭР — это производство оборудования, компонентов, входящих в реактор. Россия делает 25 систем, две из них мы уже закончили и поставили в полном объеме. Это сверхпроводящие конструкции из ниобий-три-олова и ниобий-титана. Проводились сравнительные тесты, в результате которых выяснилось, что наши изделия лучше, чем у других партнеров. Сверхпроводники делает кооперация предприятий: Высокотехнологический НИИ неорганических материалов им. А.А. Бочвара, Топливная компания «ТВЭЛ» Госкорпорации «Росатом», Всероссийский научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт кабельной промышленности, Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт». 

Одиннадцать из оставшихся 23 систем — диагностические. В их создании участвует НИЦ «Курчатовский институт», Троицкий институт инновационных термоядерных исследований, Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН, ИЯФ СО РАН, само домашнее агентство («Проектный центр ИТЭР» создает три диагностики), «УТС-Центр» несколько других организаций.

Еще Россия поставляет восемь гиротронов — систем для нагрева плазмы в области электронного циклотронного резонанса, также их можно применять для генерации электрического тока в плазме. Принцип их работы — в разогреве электронов высокочастотным излучением, которые затем отдают тепло всей остальной плазме. Изобретатель и лидер этого направления — Институт прикладной физики РАН (Нижний Новгород). Специалисты ИПФ РАН и АО «ГИКОМ» уже сделали первые три гиротрона. Их испытали, и они показали параметры выше требований ИТЭР. 

– Какие системы делает ИЯФ СО РАН, кроме диагностических?

– Этот институт очень активно присоединился к проекту пять лет назад. Его основной вклад — производство порт-плагов. Как я уже говорил, вокруг плазмы метровая защита, а в ней есть порты в вакуумной камере — своеобразные окна, через которые диагностические системы «смотрят» на плазму и измеряют ее параметры. С одной стороны, окно позволяет получать информацию о температуре, плотности и других характеристиках плазмы, а с другой — через это отверстие летят нейтроны, поступает тепло, поэтому нужна защита. Порт-плаг, если переводить с английского дословно, — «пробка в порту». Ее функция — остановить поток частиц из плазмы, но при этом пропустить через себя каналы диагностических (например, высокочастотных) методов. Также сквозь эти окна можно вводить энергию в плазму для нагрева. Четыре таких порт-плага изготавливаются в ИЯФ СО РАН. Кроме того, институт участвует в создании вертикальной нейтронной камеры, диверторного монитора потока нейтронов, который позволяет оценить плотность и количество нейтронов, поступающих из плазмы. Специалисты ИЯФ СО РАН делают электронику для томсоновского рассеяния лазерного излучения, которое дает информацию о плотности и температуре электронов, — то есть в конечном итоге о температуре плазмы. Томсоновское рассеяние — один из сложнейших методов исследования плазмы: мы светим лазером, это излучение взаимодействует с плазмой, рассеивается, а затем, по спектру выходящего из плазмы излучения, можно определить плотность и температуру электронов. 

Порт-плаги размещаются в патрубках — трубках, соединяющих внутреннюю тороидальную камеру с криостатом. Все верхние патрубки производятся под контролем НИИЭФА им. Д. В. Ефремова, этот же институт делает катушку ПФ1 для создания полоидального магнитного поля (с его помощью контролируют положение плазмы в камере). Российское предприятие АО «Криогенмаш» создает все установки для испытания порт-плагов.

– Соблюдается ли график строительства здания ИТЭР и сдачи систем странами-партнерами? 

– Россия выполняет свои обязательства строго по графику. Генеральный директор ИТЭР Бернар Биго часто приводит нас в пример как в том, что касается качества работ, так и в своевременности выполнения обязательств перед проектом. Когда у вас есть настолько большая международная кооперация из 35 стран, очень важно делать вовремя свою часть, зачет производится всегда по последнему, поэтому нужно быть в голове колонны, чтобы вся вереница двигалась быстрее.

Отставание от запланированного графика действительно есть, но оно связано прежде всего с тем, что ИТЭР — абсолютно новая конструкция, и она постоянно совершенствуется. Когда строится стандартный объект, даже атомная электростанция, есть проект, согласно которому ее возводят: приходят рабочие и заливают бетон. 

У нас другая ситуация: план строительства, конечно, есть, но он «живой»: по мере его реализации участники обнаруживают, что какую-то часть нужно улучшить, например одно из отверстий сделать другим. Если происходит постоянная модернизация, это значит, что строители простаивают и не льют бетон, в результате сооружение здания задержалось почти на десять лет. Еще один фактор отставания — то, что каждый элемент ИТЭР — вершина развития человеческой мысли. Когда весь комплекс состоит из таких пиков, которые подрастают с каждым годом (появляются новые открытия, технические решения), временные интервалы соблюсти очень трудно. Поэтому главная причина увеличения сроков, как это ни парадоксально, — постоянный прогресс.

Беседовала Надежда Дмитриева