27 октября новосибирцы активно поддержали международную акцию Географический диктант. 99 площадок – в школах, библиотеках, вузах, домах культуры, военных частях – объединили любителей географии. В этом году Диктант написали также слабовидящие и незрячие на специально подготовленных площадках региона.

За 45 минут участникам необходимо было ответить на 40 вопросов из разных разделов географии. Все они – о России. Часть вопросов была связана с освоением Сибири и Арктики, путешествиями известных исследователей-географов. Например, по маршруту экспедиции нужно было определить имя путешественника. Участники должны были продемонстрировать знания объектов на карте – озер, морей, островов, гор, а также проявить эрудицию и определить названия пещер, заповедников, крупных месторождений газа и железной руды. Так, многие сибиряки-туристы без труда узнали заповедник «Столбы» в Красноярском крае по описанию объектов - «Перья, Дед, Бабка, Внук». В Диктант были включены вопросы со знаменательными датами – 200-летие первой русской антарктической экспедиции Ф. Беллинсгаузена и С. Лазарева, 125-летие со дня рождения натуралиста и члена РГО Виталия Бианки. Вопросы Диктанта озвучили режиссер Никита Михалков, телеведущая Мария Ситтель, певец Сергей Шнуров.

В акции приняли участие школьники и студенты, представители разных профессий. В Новосибирском Академгородке Диктант написали военные из высшего командного училища. В старейшем лицее научного городка №130 эта образовательная акция собрала учителей, школьников и их родителей. Ученица 9 М класса Мария Чепелева на Диктант пришла вместе с братом. Они увлекаются географией, участвуют в молодежных проектах Русского географического общества. «Очень рада, что в этом году открылась площадка в нашем лицее, до этого я проходила тестирование онлайн из дома. Задания очень понравились, были интересные вопросы», - поделилась Мария. Преподаватели географии считают, что такие мероприятия способствуют популяризации географических знаний, повышению интереса к предмету «география». Учитель географии лицея №130 Наталья Капустина отметила: «Эта замечательная просветительская акция дает возможность проверить и оценить свои знания по географии, узнать новые и интересные факты, расширить свой кругозор».

Ученица 9 М класса лицея №9 Мария Гуляева активно участвует в работе Молодежного клуба РГО, проводит экологические акции. После Диктанта поделилась своими впечатлениями. «Мне очень понравилась организация, атмосфера и вопросы. Надеюсь, что Диктант станет доброй традицией нашего лицея». 

В этом году состоялся пятый Географический диктант, организованный Русским географическим обществом. Его цель – популяризация географических знаний и повышение интереса к географии России среди населения. Просветительская акция прошла на 5800 организованных площадках в 110 странах. Пункты проведения Диктанта расположены не только в школах, университетах, библиотеках и воинских частях, но и в необычных местах. Среди самых интересных площадок в России – корабль-музей «Крейсер «Аврора» в Санкт-Петербурге, Центр управления полётами в Королёве, нефтедобывающие платформы в Каспийском море.

Еще не успел рассеяться дым от сибирских лесных пожаров, как в некоторых СМИ снова подняли тему сжигания бытовых отходов, объявив такой подход к решению проблемы «экологическим геноцидом». В частности, об этом сообщает интернет-портал REGNUM. Так, в конце июля на заседании Совета REGNUM-РАЕН профессор, член-корреспондент РАЕН Игорь Мазурин ответил на вопросы жителей Московской области, дав в ходе выступления свою оценку технологии, применяемой на МСЗ Hitachi Zosen Inova (напомним, что именно заводы этой компании планируется построить на территории Подмосковья).

Месяц спустя на том же сайте появилась развернутая статья, где он затронул главные аспекты термической утилизации мусора. По словам автора, еще в 2016 году компания «РТ-инвест» (покупатель таких заводов) разослала двум десяткам специалистов запрос по поводу состоятельности технологического процесса, реализуемого на указанных предприятиях. Автор утверждает, что ему стали известны ответы семнадцати специалистов, участвовавших в опросе. «Как ни странно, - пишет он, - ни одного восторженного и даже положительного отзыва в ответах не содержится». По его словам, одиннадцать экспертов высказали серьезные опасения насчет воздействия данной технологии на человека и окружающую среду. Еще трое дали негативные оценки в декларативной форме (остальные трое воздержались от высказываний по вопросу безопасности).

Красноречиво в этой связи выглядит заключение, поступившее от НП «Национальный Центр Эколого-Эпидемиологической Безопасности».  Суть данного заключения сводится к тому, что сжигаемый мусор никуда не исчезает, а просто «видоизменяется». Якобы МСЗ представляют собой производства по «изготовлению» токсичных отходов из сравнительно «безопасных» материалов. Сжигание отходов, отмечается в тексте, не решает проблемы устранения токсичных веществ: «Они трансформируются и часто становятся еще более токсичными, чем до сжигания». Далее идет длинный перечень таких веществ. Многие из них, указывают авторы заключения, не разлагаются и способны к накоплению в живых организмах, вызывая онкологические заболевания и разрушения гормональной системы человека.

Причем, речь идет не только о технологиях, применяемых на конкретных предприятиях. Авторы указанного текста идут дальше, объявляя сжигание отходов само по себе «отмирающей технологией». Дескать, основная часть расходов связана здесь с системой очистки и «захоронения» золы и шлаков, будто бы содержащих опасные для жизни вещества. По сути, золу и шлаки поставили здесь на один уровень с радиоактивными отходами. Но даже и такие мероприятия, утверждают авторы текста, не спасут нас от загрязнения, поскольку яды так или иначе будут просачиваться в окружающую среду.

У меня складывается впечатление, что МСЗ Hitachi Zosen Inova дали некоторым российским экспертам хороший повод раскритиковать термическую утилизацию как таковую. То есть вместо того, чтобы оценить конкретную (устаревшую) технологию сжигания мусора на решетках, нам пытаются внушить, будто опасна и бесперспективна ЛЮБАЯ технология сжигания.

Якобы наши ученые – в силу своей прозорливости – давно уже убедились в бессмысленности всех потуг на этом пути. Опыт развитых стран, как видим, также не производит на критиков никакого впечатления, поскольку в России-де свои особые условия. И что особо показательно: эксперты делают такие заявления от имени ВСЕЙ российской науки. В итоге у человека, плохо знакомого с темой, может возникнуть впечатление, что наша страна давно уже движется другим путем, и только из-за рыночных реформ мы свернули с правильного направления, соблазнившись «чуждыми» зарубежными технологиями. То есть, еще раз подчеркну, эксперты видят проблему не в том, что в Московской области сделали ставку на УСТАРЕВШИЕ предприятия, а в том, что пошли путем сжигания мусора.

Иначе, как подменой тезиса, данный критический разбор не назовешь. Печальнее всего то, что авторы таких разоблачительных материалов намеренно потворствуют нагнетанию массовой истерии, смыкаясь с некоторыми скандальными «общественниками» (о чем мы уже писали ранее). Не удивительно, что в упомянутой статье Игоря Мазурина чуть ли не половина текста посвящена описанию диоксинов и тому вреду, который они причиняют людям и природе. При этом, что особо показательно, автор не уделяет столь же пристального внимания отечественным разработкам в области утилизации и переработке мусора. Казалось бы, если у нас в стране есть своя передовая школа, то неплохо было бы сослаться на конкретные примеры, наглядно, в «материале» продемонстрировав реальную альтернативу тому, что предлагают устроить в Московской области. Вместо этого автор пускается в конспирологические дебри, пытаясь представить ситуацию с закупкой японских МСЗ как пример «захвата» наших рынков представителями транснациональных корпораций.  Я понимаю, что российские «общественники» (а вместе с ними – и простые обыватели) очень чутко реагируют на подобные вещи. Но насколько стал понятен нам выход из ситуации? На этот счет у наших разоблачителей есть лишь одни общие пожелания – нужны-де «безотходные и безопасные технологии». Очень хорошо. Но что именно?

В этой связи вынужден еще раз напомнить, что в Новосибирске (конкретно – в Институте теплофизики СО РАН) давно уже занимаются вопросами термической утилизации твердых коммунальных отходов. Причем, это направление изучено не на уровне теоретических моделей, а уже воплощено в «железе».

Напомню (в который раз), что недалеко от Новосибирска давно уже успешно функционирует небольшое предприятие по сжиганию просроченных продуктов и опасных медицинских отходов. Разработка оборудования осуществлена нашими специалистами, а само оборудование произведено на наших же заводах. Технология предусматривает дополнительное сжигание продуктов горения в специальной камере при температуре 1200 градусов Цельсия, что исключает выброс опасных веществ.

Производимые здесь замеры показывают, что с точки зрения экологии данная технология вполне укладывается в нормативы, принятые в странах ЕС. И что особенно важно для нашей темы: разработчики настойчиво предлагают использовать такие предприятия для утилизации ТКО – с выработкой тепловой и электрической энергии.

В свете сказанного упомянутый выше тезис насчет того, что отечественная наука давно-де признала термическую утилизацию бесполезной и бесперспективной, не выдерживает никакой критики. Как видим, «наука» у нас в стране далеко не так однородна, как пытаются представить некоторые эксперты. Еще больше изумляет то обстоятельство, что разработка новосибирских специалистов (а равно и давно уже построенное предприятие) до сих пор не привлекает никакого внимания как со стороны «общественников», так и со стороны разоблачителей устаревшей японской технологии.

Почему реальные достижения новосибирских ученых и технологов по части термической утилизации мусора все еще остаются неизвестными широкой аудитории? Вопрос этот далеко не праздный. Сама технология регулярно презентуется на самых разных конференциях и форумах, включая и такой известный технологический форум, как «Технопром». Пока я не вижу смысла искать виновных. Но все же вынужден заметить, что со стороны наших разработчиков имеет место досадное упущение – недостаточно внимательное отношение к работе с общественностью, игнорирование различных пиар-акций.  

В итоге получается, что жителям Подмосковья, обеспокоенным перспективой развития «мусорной» темы, основные «истины» растолковывает от имени науки человек, враждебно настроенный к тому направлению, которым десятки лет занимаются специалисты ИТ СО РАН. Не мудрено, что после таких «консультаций» вся общественность страны начнет с ходу отметать любые предложения по сжиганию мусора, не вникая в суть вопроса. А значит, «под раздачу» вполне могут попасть и серьезные отечественные разработки, даже если они соответствуют уровню передовых стран.

Андрей Колосов

На территории западного Забайкалья есть необычные каменные конструкции. Их назначение долгое время оставалось загадкой для учёных. Сотрудники Института монголоведения, буддологии и тибетологии СО РАН (Улан-Удэ) установили, что эти места связаны с астрономическими явлениями. Похоже, древние люди проводили там мистические таинства в дни осеннего-весеннего равноденствия и зимнего-летнего солнцестояния.

«Святилищ на территории Западного Забайкалья известно немало, многие места могут пониматься таким образом — это и скалы с рисунками, и то, что расположено рядом с ними. Но сейчас речь идёт о культовых объектах, несколько отличающихся, — их структурные элементы включены в окружающий ландшафт. Пространство там организовано посредством стенок, валов и различных курганов. Мы эти объекты интерпретируем как святилища, но назначение некоторых конструкций хранит тайны», — рассказал ведущий научный сотрудник ИМБТ СО РАН кандидат исторических наук Василий Иванович Ташак на IV международном конгрессе средневековой археологии евразийских степей «Кочевые империи Евразии в свете археологических и междисциплинарных исследований».
 
Связь таких конструкций с солнечными явлениями была обнаружена случайно. Всё началось с изучения многослойного и многокомпонентного археологического комплекса Барун-Алан-1, расположенного в долине реки Алан. Там есть площадка под скалой с петроглифами, в центре неё находится маленький курган, рядом также имеются ряды курганов.

«Примерно в 70 метрах от этой группы мы нашли углубленную в грунт кольцевую выкладку с камнями, поставленными крест-накрест. Однажды, во время заката 22 июня, мы заметили, что их створ указывает ровно на место захода Солнца, — вспомнил Василий Ташак. — Мы не стали раскапывать эту кладку полностью, вычистили только середину, и увидели: она явно создавалась для того, чтобы в ней крепился столб. Скорее всего, это был гномон, и именно отсюда велось наблюдение за Солнцем. В ходе дальнейших исследований выяснилось, что зимой при заходе Солнца тень от гномона падает на восточный камень, а при восходе Солнца в дни летнего солнцестояния — на западный. Начало Бронзового века было временем становления культа Солнца, определения по нему некоторых важных моментов жизни».
 

Гномон — стержень, укрепленный на горизонтальной поверхности, служивший в древности для определения высоты Солнца над горизонтом по отбрасываемой тени; солнечные часы.

Если раньше учёные принимали курганы памятника Барун-Алан-1 за погребения, то при раскопах выяснилось, что они представляют собой ритуальные кладки, скорее всего жертвенные, поскольку там зафиксированы следы множества жертвенных костров, а также части жертвенных сосудов, поставленных между камней. На территории памятника найдено полностью разрушенное погребение, относящееся к VIII веку до нашей эры, — в нем обнаружили кости кистей и стоп. По словам исследователей, это могли быть останки человеческих жертвоприношений, либо просто сильно ограбленные могилы, однозначно сейчас сказать сложно.

«С этого момента некоторые археологические объекты мы стали рассматривать конкретно с позиции связи с астрономическими событиями», — отметил Василий Ташак. На сегодняшний день учёные обнаружили шесть таких объектов: для четырех из них удалось установить достоверное соотношение с явлениями Солнца, для двух — предположительное (их исследованию помешали погодные условия). Одним из них стало археологическое местонахождение Шара-Тэбсэг, известное среди туристов как «Меркитская крепость». «На самом деле это никакая не крепость, а огромный культовый объект, который начал функционировать с бронзового века и функционировал до средневековья»,— сказал учёный.

Памятник представляет комплекс каменных конструкций, связанных с естественными элементами рельефа. Его основой послужил скалистый горный отрог. Общая протяженность памятника — более 800 метров при высоте от нижнего структурного элемента до верхнего 270 метров. Нижний представляет собой стену из каменных плит, поставленных вертикально, она протянулась у подножия острога более трёхсот метров. Похожая стена возведена и на горе, у подножия скалы, но более короткая — её длина около 40 метров. Эта стена создаёт искусственный коридор между обрывистым склоном горы и скалой, который примыкает к естественному проходу в рельефе.

Долгое время было непонятно, для чего была предназначена эта стена, но оказалось, что её наличие обретает смысл в привязке к астрономическим событиям. «Когда мы из этого естественного коридора наблюдаем закат 22 декабря, то видим, как Солнце, заходя, касается вершины горы, удаленной на 24 километра (в то время как местность вокруг достаточно равнинная). Затем Солнце долго “катится” по склону горы и только после этого заходит за горизонт. Видимо, люди зафиксировали такое явление ещё в эпоху бронзового века, а уже затем построили искусственный коридор, который продолжает естественный, выходит на запад и оказывается ориентированным на заход Солнца в дни весеннего-осеннего равноденствия. По описаниям предыдущих исследований, стена тянулась ещё дальше, но на сегодняшний день более 10 метров ее утрачено», — рассказал Василий Ташак.

В Джидинском районе республики Бурятия, недалеко от границы с Монголией, расположен Сарбадуйский вал. Этот памятник также вписан в окружающий рельеф и состоит из двух конструктивных элементов — естественная скала тянется сверху вниз по горному склону, ниже её проложен искусственный вал. На восточном краю скальной стены горы есть наскальные рисунки. «Мы обнаружили, что 22 марта наблюдатель, находящийся на краю скалы, и второй наблюдатель, стоящий на краю искусственного вала, одновременно видят заход Солнца, после чего всё мгновенно погружается в тень, — сказал Василий Ташак. — Сарбадуйский вал ничего ни от кого не отделяет, его назначение долгое время было загадкой. Получается, что подобные непонятные на первый взгляд объекты становятся “читаемыми” после того, как мы начинаем их связывать с астрономическими явлениями». Так же, по расчетам исследователей, 22 июня солнце, восходя, освещает обращенную на восток скалу с наскальными рисунками, однако это пока только предположение, его ещё необходимо доказать. Среди наскальных рисунков Сарбадуйского вала есть изображения лосей, которые ещё с эпохи неолита считались животными, посвященными культу Солнца.

Соотносится с астрономическими явлениями и археологический объект на горе Улан-Тологой в Кяхтинском районе. На её плоской вершине создана интересная линейная конструкция, состоящая из небольшого кургана, от которого в западном и восточном направлениях по линии возведены каменные курганы, уменьшающиеся в размерах по мере удаления от центрального. Учёные предположили, что из этого места весной и осенью можно наблюдать восход и заход Солнца по одной линии. Предположение подтвердилось, но только для части объекта. «Чётко видно, что одна из линий маленьких курганов проложена по направлению восход-заход Солнца в дни весеннего и осеннего равноденствия. Поскольку середина центрального кургана частично разрушена, сложно сказать, где была точка наблюдения. Вторая линия курганов проложена небольшим углом к первой. Понять, для чего это сделано, уже сложнее. Возможно, этот угол показывает на какое-то созвездие или что-то ещё, здесь надо применять более углубленные знания астрономии. Наша задача — показать, что такое явление не единичное, оно было распространено на территории Бурятии», — рассказал Василий Ташак.

Сейчас учёные собираются сосредоточиться на исследовании некоторых других археологических памятников республики, которые так же могут быть связаны с культом Солнца. К ним, например, относятся Павлова Гора, могильник Боо, объект Шамхаг-Байсан, и некоторые другие. Также важно изучить изменение соотношения Солнца и Земли в разные периоды времени — возможно, что в бронзовом веке оно несколько отличалось от сегодняшнего.
 
Исследование выполнено в рамках работ по гранту Правительства Российской Федерации «Динамика народов и империй в истории Внутренней Азии».
 
Диана Хомякова

Чем так привлекательны труды классиков естествознания, даже не самых выдающихся? Думаю, разгадка в том, что эти люди иначе понимали свое занятие наукой, чем это принято в наши дни. Исследование природы не было для них «работой» или просто «профессией». Скорее всего, они понимали свое место в науке как некую форму духовного призвания – по аналогии с ранними христианскими подвижниками. И их деятельность, действительно, во многом была подвижнической (если учесть к тому же, что долгое время за научные опыты не назначалось никакого жалованья, никаких премий и никаких грантов). Даже если исследователь заблуждался (как выяснялось впоследствии), он оставался при этом совершенно искренним, свято веря в необходимость познания истины и в свое служение человечеству (именно так – человечеству!). Со временем этот подвижнический пафос сгладился и даже исчез, однако именно благодаря этой нравственной компоненте сформировался тот мощнейший фундамент, на котором покоится наука наших дней.

Французский натуралист Жоффруа Сент-Илер (1772 – 1844) сумел оставить след в науке, хотя и не вошел в число «великих» (как это произошло с Дарвином). Его судьба сложилась не совсем удачно. Будучи последователем Ламарка, он осмелился вступить в публичную дискуссию с уже прославленным натуралистом Кювье. Эта дискуссия, состоявшаяся в 1830 году в здании Парижской Академии наук, приковала столь пристальное внимание тогдашней образованной публики, что стала памятной датой в истории естествознания.

К огорчению своих сторонников-эволюционистов, Сент-Илер не одержал в этом споре победы.  Однако, как принято выражаться в популярных книжках, проигравшего «оправдала история». Он ошибался в деталях, но оказался прав в главном. Главное здесь – идея о том, что вся живая природа пронизана родственными связями, уходящими к самым ранним временам жизни на Земле.

В наши дни, читая труды Сент-Илера, начинаешь глубже осознавать то обстоятельство, что подобные идеи возникали в научных кругах не столько под влиянием фактов, сколько в силу интуиции и веры в универсальное единство всего живого. По части фактов тот же Сент-Илер проигрывал своему оппоненту, и, говоря откровенно, с точки зрения строгой науки его апология эволюционизма выглядела не очень убедительно (он даже пытался – подумать только – выявить зачатки позвоночника у насекомых!). Тем не менее, его сторонники (в частности – Иоганн Гете) отнюдь не отказались от своих убеждений. Факты осмысливались и переосмысливались, идея же продолжала служить некой путеводной звездой, словно ведущей к раскрытию окончательных тайн природы.

Как и Кювье, Сент-Илер занимался изучением представителей древней фауны. Палеонтология находилась в ту пору в начале своего становления, и французские натуралисты многое сделали для того, чтобы придать исследованиям окаменелостей научный характер. Для Сент-Илера было принципиально, что между древними животными и животными современными не наблюдалось никаких значительных различий, никаких «демаркаций». В современных формах мы можем выявить те же морфологические признаки, что уже существовали в незапамятные времена. Этот факт ясно указывал на родственную связь между теми и другими, а значит, противоречил (в понимании ученого) идее постоянного творения новых форм жизни. Останки древних существ как бы указывали на то, что генетические связи уходят вглубь времен, в самое «начало начал».

Вместе с тем палеонтологические данные свидетельствуют о том, что органическая жизнь на Земле находится в состоянии постоянных изменений. Для Сент-Илера, как убежденного эволюциониста, трансформация живых форм во времени – это данность. Он связывает изменения с воздействием на организмы внешних факторов. По его мнению, в глубокой древности факторы, вызывающие изменения, действовали с куда большей интенсивностью, чем в наше время. Возможно, поэтому мы не можем воочию наблюдать появления новых видов. Но то, что видообразование некогда происходило в силу естественных причин (то есть путем трансформаций), в том ученый ничуть не сомневался.

Фактически, Сентр-Илер стоял у истоков создания так называемой прогрессирующей лестницы живых существ: каждая эпоха в истории Земли соответствует определенному уровню организации живых форм. Правда, в отличие от ученых-эволюционистов, живших уже после Дарвина, он признает (как и его коллега Кювье), что поверхность нашей планеты периодически подвергалась разрушительным процессам. 

Так, он считал, что когда-то вода занимала бОльшую площадь, чем сейчас, причем эти воды были стоячими и «не входили в круговорот, в котором движутся теперь». Атмосфера Земли, считал ученый, когда-то была неустойчивой, и в ней, как в гигантской лаборатории, действовали различные факторы, приводившие к изменениям организации живых существ.

Отметим, что во времена Сент-Илера генетическая связь между ископаемыми животных и современными видами нередко ставилась под сомнение. Считалось, что подобные допущения не имеют никаких эмпирических оснований. Наоборот, знатоки морфологии отрицали такую связь на основании тщательного изучения останков вымерших форм. Современные виды, по их убеждению, имеют независимое происхождение. Еще нелепей казалось предположение о переходе одни классов в другие. Скажем, от рыб – к земноводным.

Сент-Илеру было важно выявить, что органы животных подвержены трансформациям, превращениям из одного в другое. С этой целью он даже предпринял эксперименты в заведении для искусственного выведения цыплят, пытаясь влиять на форму зародыша. Суть эксперимента заключалась в воздействии на эмбрионы разными способами, чтобы «побудить их к образованию уродств, то есть вызвать появление в некоторых местах органов ненормальной формы». По мнению ученого, искусственно вызываемые уродства помогли бы экспериментальным путем доказать некоторые положения так называемой «теории предсуществования зародышей». Эта теория была известна еще с античных времен, но с появлением современного естествознания перешла в область метафизики. Сент-Илер рассчитывал на то, что конкретные эксперименты с эмбрионами позволят рассуждать о таких вещах с позиций эмпирической науки.

Однако в этом случае необходимо понимать, что эмпиризм Сент-Илера (а равно и других эволюционистов той эпохи) не приводил ни к какому материализму и разрыву с верой. Он трактует природу как видимую сторону творения, нисколько не сомневаясь при этом в существовании Бога-Творца. Принципиально важным моментом выступает также и то, что эволюционная идея рассматривалась в то время как средство систематизации разрозненных эмпирических знаний, как философское обобщение и создание целой мировоззренческой модели. Эта была попытка некоего синтеза, попытка подняться до «вершины наук». В какой-то мере это была еще и попытка преодоления последствий узкой специализации, характеризовавшей современное естествознание.

Сент-Илер с восторгом отзывался о немецкой науке, где философия природы (по его же словам) преподавалась как целая отрасль знаний. Немцы, считал он, отличаются большей смелостью ума, нежели французы. Отчасти он был прав. У себя на родине, во Франции, его попытки создать такой натурфилософский синтез не нашли должного понимания в среде коллег-натуралистов (как ранее то же самое произошло с Ламарком). Для Кювье, например, вся эта натурфилософия была типичной метафизикой, не содержащей в себе ничего ценного в плане познания природы. По большому счету – обычной фантазией, не имеющей никакого отношения к строгой науке. Именно с этих позиций – позиций строгого эмпирика - он громил философские (по сути) идеи своего коллеги Сент-Илера. И надо сказать, что поражение последнего во многом определялось характерным настроем представителей тогдашней французской науки.

Нельзя не согласиться с тем, что поиск некой обобщающей идеи приводит к фундаментальным открытиям, позволяющим совершенно по-иному взглянуть на природу. Сент-Илер приводит в качестве убедительных примеров Кеплера и Ньютона, которые не ограничивались одними лишь эмпирическими изысканиями, но шли намного дальше, несмотря на то, что их идеи могли кому-то показаться блажью. В принципе, так оно и происходило. С позиции обычных астрономов размышления Кеплера о природе считались «пустыми умствованиями». Точно так же в глазах строгого эмпирика выглядели когда-то законы Ньютона и его идея гравитационных сил.

Вдохновляясь этими примерами, Сент-Илер пытается аналогичным образом сформулировать некоторые обобщения применительно к живой природе, опираясь на определенные наработки своих единомышленников из числа натурфилософов. Он настаивает на существовании универсальных законов, в соответствии с которыми все живые существа образованы из определенных, «всегда одинаковых» элементов, встречающихся в различных сочетаниях. И главное: в целом и в каждой части целого повторяются одни и те же принципы, и одни и те же явления. Здесь же он рассуждает и о движущих силах живой природы.

Почему же тогда ни Сент-Илеру, ни другим последователям Ламарка так и не удалось получить лавры «Ньютона в биологии»? Почему впоследствии эти лавры достались Дарвину? Скорее всего, потому, что Сент-Илер со своей апологией натурфилософии выглядел слишком уж НЕСОВРЕМЕННО. Как бы ни пытались нынешние популяризаторы науки (уже задним числом) выдать в его лице провозвестника неких прогрессивных идей, факт остается фактом – от натурфилософии явно отдавало архаикой. И, с другой стороны, успех Дарвина в немалой степени связан с тем, что тот как раз отринул натурфилософию и выступил с позиций «чистого» эмпирика. Я бы даже сказал, что это был весьма удачный пиар-ход со стороны английских эволюционистов. Сент-Илер в этом плане не был способен на какие-либо хитрые комбинации. Ведь, как и положено истинному подвижнику, он был совершенно искренним и простодушным в своих выражениях мысли. К тому же, он верил в преемственность идей – подобно той преемственности, которую он наблюдал в живых организмах.

Олег Носков

Сотрудники Института цитологии и генетики СО РАН, Новосибирского государственного университета и университета им. Мартина Лютера (Германия) разработали программный комплекс, позволяющий повысить эффективность анализа дорогостоящих геномных экспериментов. Он предназначен для поиска в ДНК совместно встречающихся мотивов — участков, на которые "садятся" белки, управляющие транскрипцией — считыванием закодированной в молекуле ДНК информации. Расположенные рядом мотивы, как правило функционируют вместе, поэтому выявление таких пар позволит ученым предсказывать взаимодействия белков уже на этапе распознавания последовательности ДНК, а также исследовать роль этих взаимодействий в физиологических процессах.

Прямо сейчас миллионы клеток вашего организма синтезируют белки, которые непрерывно работают: переносят кислород, защищают вас от вторжения чужеродных агентов, сокращают и расслабляют мышечные волокна и выполняют массу других функций. Сведения о том, где и когда должны выполняться эти действия, зашифрованы в молекуле ДНК, причем информация записана при помощи всего четырех «букв» — нуклеотидов. Нуклеотиды объединяются в «слова» — гены, и каждый ген несет в себе сведения о белке, который может с него синтезироваться. Структуру и функцию клетки определяет уникальная комбинация белков, и какой ей быть «решают» регуляторные элементы ДНК. Их структурные единицы: короткие последовательности «букв»-нуклеотидов или мотивы — опознаются белками-регуляторами (транскрипционными факторами), что приводит к запуску или, наоборот, блокированию процесса считывания генетической информации.

Чтобы найти все мотивы определенного белка - регулятора в геноме, используется дорогостоящий эксперимент, который называется ChIP-seq. Важно, что белки-регуляторы никогда не работают в одиночку: активность и специфичность каждого модулируется многочисленными партнерскими белками-регуляторами, и результат работы мотива зачастую определяется именно этими взаимодействиями. Поиск же потенциальных партнеров, как правило, сопряжен с проведением дополнительных ChIP-seq экспериментов, что многократно повышает стоимость исследования. Именно эту проблему с успехом решает новый программный комплекс.

«Наш метод позволяет по результатам лишь одного ChIP-seq эксперимента определить пары белков-регуляторов, работающих вместе, и описать соответствующие им участки связывания ДНК. Причем обнаруживаются и те пары мотивов, последовательности которых в ДНК перекрываются: то есть часть “букв” общая. В традиционно существующих методах обработки отсутствует анализ перекрывания или требуется проводить множество дополнительных экспериментов ChIP-seq для потенциальных партнерских белков-регуляторов. Нужно отметить, что стоимость такого эксперимента довольно высока (несколько сотен тысяч рублей), поэтому возможность извлечь максимум информации из одного пула данных экономит деньги и время», — комментирует старший научный сотрудник лаборатории эволюционной биоинформатики и теоретической генетики ИЦиГ СО РАН, старший научный сотрудник лаборатории компьютерной транскриптомики и эволюционной биоинформатики НГУ кандидат биологических наук Виктор Георгиевич Левицкий.

Качество работы программы исследователи проверили, проанализировав уже имеющиеся в открытом доступе данные 164 ChIP-seq экспериментов.

«Новый программный комплекс может использоваться и теми специалистами, которые исследуют белок-белковые взаимодействия на молекуле ДНК. Транскрипционные факторы — это белки: они взаимодействуют, если находятся рядом, что и происходит, когда они «садятся» на близко расположенные мотивы. Изучение белок-белковых взаимодействий активно развивается, эксперименты в этой области дорогостоящие, поэтому наш алгоритм, обеспечивающий получение предварительных сведений о том, на какие белки стоит обратить внимание, будет востребован», — отмечает заведующая лабораторией регуляции экспрессии генов и лабораторией эпигенетики стресса ФИЦ ИЦиГ СО РАН доктор биологических наук Татьяна Ивановна Меркулова.

Новосибирские ученые получили патент на свою программу, она готова к практическому применению. В последние несколько лет появились и продолжают пополняться открытые базы, насчитывающие уже несколько десятков тысяч ChIP-seq экспериментов для разнообразных типов тканей, клеток и для разных белков-регуляторов. Алгоритм сибирских ученых может использоваться для поиска новых партнеров уже известных белков-регуляторов, ключевых для выполнения важных физиологических функций организма, например, иммунного ответа.

Работа выполнялась при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований, проект № 18-29-13040.

Автор иллюстрации Дмитрий Ощепков

Лаборатория компьютерной транскриптомики и эволюционной биоинформатики НГУ, Пресс-служба ФИЦ ИЦиГ СО РАН

Этим летом в стране произошла череда очень тревожных инцидентов, связанных с испытаниями новой военной техники. Вначале случилась трагедия с секретной подводной лодкой АС-31 «Лошарик», когда сразу погибло 14 акванавтов. Как сообщалось в прессе, все они представляли цвет ВМФ России (семеро из них – капитаны первого ранга). Затем произошел загадочный взрыв на военном полигоне под Северодвинском, из-за которого погибло пять сотрудников РФЯЦ-ВНИИЭФ. По слухам, этот взрыв повлек за собой выброс радиации. Что там происходило на самом деле, до сих пор неизвестно, поскольку инцидент окутан завесой секретности. Однако мировая общественность начала по этому поводу бить тревогу. Как мы знаем, американский президент Дональд Трамп заявил о том, будто причиной взрыва стало испытание прототипа крылатой ракеты с ядерной двигательной установкой «Буревестник». Несмотря на то, что официального подтверждения эта информация не имеет, многие сходятся во мнении, что данный инцидент также имеет прямое отношение к военной тематике.

В свете указанных событий сразу же вспомнилась прошлогоднее послание Владимира Путина Федеральному собранию, во время которого президент презентовал образцы новейшего российского оружия. Тогда же Минобороны РФ анонсировало проведение публичного конкурса по выбору названий для таких образцов. Очевидно, в руководстве страны на полном серьезе готовились к принятию беспрецедентного по своим качествам вооружения. С тех пор прошло чуть больше года, и теперь мы с тревогой отмечаем, что практическое воплощение амбициозных замыслов уже обернулось гибелью как минимум девятнадцати человек, имеющих прямое или опосредованное отношение к научной деятельности.

Конечно, я даю себе отчет в том, что испытание новейшей техники чревато разного рода неприятностями, иногда – с человеческими жертвами. Мировая история знает немало таких случаев. Однако суть проблемы в том, что в современных российских условиях подобные трагические случайности грозят перерасти в закономерности. Здесь можно выявить целый клубок причин. Но главная причина напрямую вытекает из пренебрежительного отношения к отечественной науке, которое на протяжении двух десятилетий демонстрировали наши «эффективные менеджеры».

Дело в том, что на науку нельзя смотреть как на бездушный агрегат, который при желании можно выключить, а в случае необходимости – включить заново. Полагаю, наши «эффективные менеджеры» именно так и воспринимают всю сферу научно-технического творчества. Вчера они махнули рукой на отечественные разработки, поставив научные организации на грань выживания. Сегодня они вдруг об этом вспомнили и решили дать команду «На старт!». Наверное, они думают, что «агрегат» сразу же заработает как надо. К сожалению, в этой системе они не видят главных акторов процесса – живых людей. Точнее, воспринимают людей как бездушных винтиков. Мол, достаточно «замкнуть цепь», послать команду, а там всё пойдет само собой. Не пойдет. Почему? Потому что научные и технические коллективы подобны не агрегату, а живому организму – со своей историей, со своими традициями, со своими особенностями развития, со своей уникальной «генетикой».  И когда вы «отключаете» его от питания или переводите в несвойственные ему условия жизни, вы просто-напросто бьете по живому. Как мы знаем, чтобы вырастить здоровое дерево, требуются годы, а вот чтобы его погубить, достаточно и минуты.

Наша научно-техническая школа вырастала десятилетиями. Для этого роста мало создать научные организации и «запустить» туда специалистов. Одними организациями дело не ограничивается. Нужна еще и подходящая среда, в которой происходит становление будущих талантов. Выдающиеся ученые и конструкторы из воздуха не берутся. Они проходят длинный путь личностного и профессионального формирования. И путь этот начинается с детства, со школьной скамьи. Вспомним моральную атмосферу пятидесятых, шестидесятых и семидесятых годов. Её прекрасно передает научная периодика тех лет. Поражает, каким был в ту пору творческий подъем, какой неподдельный интерес был у тогдашней молодежи к технике, к научным открытия, к всевозможным новинкам и достижениям. Какие неподдельные эмоции вызывали тогда наши успехи в авиастроении и в космической сфере. Именно этот настрой, это массовое воодушевление стимулировали выявление новых талантов и их успешную социализацию. Школа, технические кружки, вузы, научные организации – именно там будущие изобретатели находили своих «собратьев», попадая в среду себе подобных. Так появлялись сплоченные научные и конструкторские коллективы, благодаря которым как раз и становились возможными технические новинки, способные поразить воображение.

То, о чем я сейчас сказал – далеко не «лирика». Сплоченность научных и конструкторских коллективов зиждется вот на этой идентичности по профессиональному и творческому признаку. Такой коллектив, способный творить чудеса, невозможно создать чисто механическим путем, по бюрократической разнарядке. Вы можете, конечно, собрать группу специалистов, «прикрепив» их к какому-то месту и поставив перед ними задачу.  Но это отнюдь не означает, что указанная группа непременно станет работоспособным и успешным коллективом, ибо всё определяет, еще раз подчеркну, человеческий фактор.

Если между членами группы не возникнет духа сопричастности, работа будет происходить по принципу: «нате, отвяжитесь». При таком отношении к делу никаких великих открытий, изобретений, перспективных инноваций вы не получите. Зато резко возрастет вероятность возникновения ситуаций в стиле «что-то пошло не так».

Проблема в том, что любая инновация – это путь в неизведанное. В отличие от воспроизведения готовых образцов, здесь вам самим приходится «прорубать» тропу. И на этой тропе вас в обязательном порядке поджидают разные неожиданности. В этом плане изобретатели-инноваторы во многом схожи с первопроходцами, открывателями новых земель. И там и там необходим энтузиазм и сильная вера в свою «путеводную звезду». Это как раз те моменты, которые сплачивают и коллективы первопроходцев, и коллективы изобретателей. В каком-то смысле изобретательская деятельность подобна подвижничеству. Без сильных моральных стимулов вы не получите никакого энтузиазма, а значит не будет никакого прорывного движения вперед. Дело успешно продвигается только тогда, когда у людей горят глаза, когда они верят в свою «звезду».

Возьмите в качестве самого яркого примера историю отечественной космонавтики. Первые энтузиасты начинали с чистого листа, когда еще не было готовых ракетных двигателей. Их только предстояло создать. Не будь в стране энтузиастов, мечтающих о межпланетных перелетах, не было бы никакой отечественной школы ракетостроения. Именно человеческий фактор сыграл в этой космической истории ключевую роль. Почему в нашей стране тема освоения космоса нашла такой отклик в сердцах молодых людей, остается гадать. Для нас здесь важен сам пример, наглядно показывающий, что все грандиозные свершения (а полеты в космос – как раз из этого ряда) совершаются не в силу тупого начальственного приказа или банального стремления подзаработать, а благодаря подвижнической одержимости изобретателей-энтузиастов. История отечественной авиации, кстати, также подтверждает эту истину.

А теперь переходим к тому, что учинили в стране наши «эффективные менеджеры»? Перво-наперво, они намеренно и очень старательно многие годы гасили «звезду» у наших ученых и конструкторов, фактически девальвировав социально-экономическое значение их деятельности. Ведь как мы знаем, недофинансирование оказалось не следствием какого-то бедствия, выпавшего на страну, а результатом совершенно сознательной государственной политики. А в основе такой политики лежат причины морального плана: возвышенные мечты и творческий энтузиазм были грубо перечеркнуты торжеством меркантилизма и гламура. Ставка на ресурсную экономику задавала слишком приземленные жизненные стандарты, где техническому лидерству просто не находилось места. В нашем политическом истеблишменте почему-то решили, будто желание подзаработать само по себе приведет изобретателей к каким угодно открытиям, если это понадобиться им в чисто материальных интересах. Однако, перефразируя одну «историческую» фразу российского премьера, для хорошего заработка совсем не обязательно рваться в космос. Если бы молодого Сергея Королева интересовали деньги, он, скорее всего, реализовал бы себя как-то по-другому. Ведь ракетные двигатели были в ту пору очень затратной инновацией, сулящей куда больше убытков, чем доходов. Чтобы сосредоточиться на этой теме, нужно было обладать реально подвижническим складом характера. Но именно такие люди и закладывали фундамент нашей космонавтики.

Понимание этих элементарных вещей во многом определяет степень адекватности политических руководителей при выстраивании ими отношений с научными организациями. Скажем, руководители не обязаны разбираться в ядерной физике, но они должны знать, как правильно стимулировать работу ученых-ядерщиков для получения нужного практического результата. Когда это понимание утрачивается, научные коллективы начинают сталкиваться с дополнительным и самым тяжелым испытанием – неадекватными командами сверху. Помните, как в сказке «Три толстяка» высший сановник потребовал от доктора Гаспара починить куклу прямо к утру, поскольку-де такая срочность продиктована политическим моментом, а значит, ученый просто обязан сотворить чудо за несколько часов. Ситуация отнюдь не сказочная: не понимающие научных реалий руководители вполне могут сделать свои «политические моменты» мерилом работы для ученых. Я, например, совсем не удивлюсь, если правительство потребует от академических институтов на годы вперед расписывать планы фундаментальных открытий.

В свете сказанного закрадывается подозрение, что трагедии, произошедшие этим летом в связи с испытанием новых вооружений, являются прямым результатом утраты упомянутой адекватности. Подробностей у нас нет, но мы в состоянии представить вполне правдоподобный сценарий взаимодействия между учеными и политиками в современных условиях. Не хотелось бы ничего предрекать, но совсем нельзя исключать того, что здесь мы столкнулись с системной проблемой, отражающей качество нашего «эффективного менеджмента».

Николай Нестеров

Сити-фермерство становится модной темой, причем, в международном масштабе. Удивляться этому не приходится. Сокращение и деградация пахотных земель, сложная логистика, потери продуктов при транспортировке вынуждают искать более совершенные способы решения указанных проблем. Таким решением стала установка вертикальных ферм прямо в границах больших городов, где как раз сосредоточен основной спрос на свежие овощи и зелень. За период с 2010 по 2019 годы в вертикальное фермерское хозяйство было инвестировано порядка 873 миллионов долларов. И это только начало, поскольку негативные тенденции в традиционном сельском хозяйстве вынуждают производителей сельхозпродуктов осваивать «вертикальное» направление. Кроме того, к этому подталкивает и стремительная урбанизация. Сегодня в городах проживает уже не менее половины населения планеты, а к 2050 году этот показатель составит как минимум две третьих. Помимо этого, традиционное сельское хозяйство вызывает массу нареканий и с точки зрения экологии. Так, сегодня оно использует до 70% пресной воды, более половины которой теряется из-за плохой системы орошения. При этом дальнейшее развитие сельского хозяйства потребует создания новых ирригационных систем.

Как видим, сити-фермерство является инновационным ответом на указанные вызовы. Для нас это -  замечательный пример современной индустриализации и интенсификации производства культур, пользующихся растущей популярностью у городского населения. В настоящее время уже нет объективных возможностей для дальнейшего расширения посевных площадей. Поэтому насущной задачей для растениеводов является увеличение урожайности с каждого квадратного метра полезной площади. Как раз вертикальные фермы в полной мере удовлетворяют этим требованиям.

Показательно, что на сегодняшний день абсолютным лидером этого направления являются США, где реализовано (начиная с 2010 года) порядка 68% стартапов, связанных с созданием вертикальных ферм.  Казалось бы, Америка не испытывает недостатка в сельскохозяйственных площадях. Тем не менее, даже здесь население крупных городов нуждается в качественном улучшении своего рациона за счет свежих овощей и свежей зелени. 

Например, Нью-Йорк, несмотря на обильные поставки овощной продукции, испытывает некоторые затруднения на этот счет. Так, только 17% жителей Нью-Йорка получают рекомендованную ежедневную порцию свежих овощей по сравнению с другими городами США (в этом плане город Вашингтон выглядит значительно лучше). В Нью-Йорке на миллион жителей приходится только 18 фермерских рынков (в Вашингтоне – 82). Сельскохозяйственное производство самого штата не покрывает потребностей города. Значительная часть свежих овощей доставляется сюда из Калифорнии и Аризоны, для чего требуется покрыть расстояние в 2500 миль. Понятно, что ни о какой свежести продуктов говорить в этом случае не приходится. Поэтому самым разумным решением является создание вертикальных ферм в самом городе. И процесс в указанном направлении уже идет. В Нью-Йорке начало потихоньку развиваться городское фермерское хозяйство, где акцент делается как раз на создании вертикальных ферм.

Казалось бы, разумное техническое решение найдено, а дальше всё должно пойти как по маслу. Однако на практике этот путь является не таким уж прямым и гладким. Так, инвесторам еще не до конца понятны некоторые аспекты данного направления. Поскольку мы имеем дело с достаточно новым (и в чем-то необычным) видом деятельности, мы не располагаем к настоящему дню убедительным опытом длительной и успешной (в коммерческом смысле) эксплуатации больших вертикальных ферм.

Главную трудность представляет высокая энергоемкость таких систем. Ведь речь идет не только об отоплении, но и об обязательной подсветке растений с помощью специальных ламп. Энергозатраты до сих пор стоят на первом месте и тормозят развитие вертикальных ферм. Не удивительно, что наибольших успехов добились те компании, которые сделали акцент на выращивании листовой зелени. Причина понятна: данные виды культур позволяют добиться очень высокого «выхода» урожая с каждого квадратного метра занимаемой площади. Расход энергии здесь не столь высок, как при выращивании овощей (особенно – светолюбивых, таких как томаты), а также при выращивании ягодных культур (например, клубники). По себестоимости выращиваемой «зеленки» вертикальные фермы уже фактически сравнялись с обычными теплицами.

Как мы понимаем, для успешного развития сити-фермерства необходимо разнообразие культур. Зацикливаться на чем-то одном, самом легком, невозможно. Однако, чем сложнее задача, тем выше инвестиционные риски. Фактически, на данном этапе осуществляется всестороннее тестирование таких технологий. Любой проект, включающий испытание новой культуры, по сути своей превращается в научно-исследовательскую и опытно-конструкторскую работу. И наука, конечно же, должна еще сказать свое слово и по вопросам развития сити-фермерства. В этой связи любое скоропалительное промышленное масштабирование превращается в историю с весьма непредсказуемым финалом.

Разумеется, здесь постоянно происходит поиск наименее затратных вариантов развития вертикальных сити-ферм, предлагаются самые разные пути оптимизации, снижения издержек. Так, в Нью-Йорке некоторые компании (например, Gothan Greens) используют солнечные панели для снижения затрат на электричество. Предлагается также использовать несъедобную растительную биомассу для получения биогаза и других видов возобновляемого топлива. Тем самым создается своего рода замкнутый цикл, а само производство становится практически безотходным. Также рассматриваются различные бизнес-модели, позволяющие добиться приемлемой нормы прибыли. Еще один важный аспект проблемы – грамотное позиционирование товара. Продукты, выращенные в вертикальных фермах, могут оказаться выше по цене, чем те, которые выращены традиционным способом. В этом случае потребитель должен понимать, за что конкретно он платит более высокую цену. В этом случае сити-фермерское хозяйство должно иметь собственную «идеологию», позволяющую создавать успешные бренды под флагом выращивания экологически чистой продукции, либо просто свежей и полезной продукции. То есть в любом случае необходимо создать некую особую «фишку», чтобы на рынке овощей происходило соответствующее ранжирование товара.

Почему я снова обращаюсь к этой теме? Как мы знаем, в России также появились стартапы в области создания вертикальных городских ферм. На сегодняшний день можно говорить уже как минимум о трех игроках, сделавших серьезную заявку на развитие данного направления. Одна из таких компаний находится у нас в Новосибирске. Бизнесу этому, от силы - пара лет, но его претензии внушительны. Растет он подобно вундеркинду. Если брать вертикальные фермы, то в течение года был осуществлен переход от ста «квадратов» - к тысяче. Лично я еще не встречал столь стремительных ростов масштаба в других секторах производственной деятельности. Возможно, мы и впрямь имеем дело с гениальным воплощением передовых идей, обусловленным очень хорошим менеджментом и прекрасной командой специалистов. Хочется надеяться, что всё именно так и есть.

Но в то же время в сознании всплывают некоторые тревожные аналогии. Помню, как лет десять-двенадцать назад у нас пошла мода на индустриальные технологии малоэтажного строительства. Канада, Германия, Финляндия показывали примеры, кружившие головы потенциальным инвесторам у нас, в России. В Новосибирской области планировалось построить сразу несколько современных домостроительных комбинатов с фантастической производительностью. Я помню разговор с некоторыми бизнесменами, изучавшими данную тему, выезжавшими с этой целью за рубеж и даже приглашавшими сюда строителей из той же Канады. Все мысли упирались в строительство современных предприятий по изготовлению домов. Они одни и были в фокусе внимания. Всё остальное воспринималось как «детали» (в том числе – политические реалии нашей страны). Правда, кризис 2008-2009 годов поставил на этих замыслах крест. Но не для всех. По крайней мере, одно такое «фантастическое» предприятие было-таки построено. Его торжественно открыли в 2012 году, а спустя пять лет оно «по-тихому» обанкротилось. Оказалось, что классных технологий еще недостаточно для успешного развития дела. Из-за неправильной жилищной политики производство зашло в тупик. Именно тогда инвестор в полной мере ощутил, что нынешняя Россия – все же не Канада.

Так вот, наши пионеры от сити-фермерства, решившие наращивать производственные масштабы в десятикратной прогрессии, все внимание точно так же концентрируют на технологии, вынося за скобки всё остальное (в том числе – нашу неустойчивую социально-экономическую ситуацию). Стоит отметить, что даже в США инвесторы не всегда способны адекватно оценить рентабельность таких проектов в случае их масштабирования. И здесь нужно признать, что Новосибирск нисколько не выигрывает у Нью-Йорка по каким-то показателям. Тарифы на тепло и электроэнергию угрожают перманентным ростом, биогаз из ботвы в округе никто не производит, а покупательная способность населения имеет тенденцию к снижению. Параллельно под боком китайские фермеры застраивают целые гектары пленочными теплицами. Думаю, вся эта совокупность факторов способна не лучшим образом сказаться на окупаемости масштабных сити-фермерских проектов не только в нашем городе, но и в стране в целом. Будем, конечно, надеяться на лучшее, однако при этом необходимо помнить, что чудесных преображений в нашей экономической и политической жизни пока что не намечается.

Николай Нестеров

Специалисты Института ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) завершили очередной этап модернизации ускорительного источника нейтронов для бор-нейтронозахватной терапии рака (БНЗТ). Ученые разработали литиевую мишень, которую уже можно будет практически использовать для проведения сеансов терапии. Кроме того, физикам удалось справиться с электрическими пробоями, спонтанно возникающими во время работы ускорителя, которые нарушают непрерывность потока нейтронов и ускоряют износ оборудования.

Работа выполнена при поддержке гранта РНФ № 19-72-30005.

Бор-нейтронозахватная терапия рака – это способ избирательного поражения клеток злокачественных опухолей. Сначала в раковых клетках накапливают бор, а затем облучают опухоль нейтронами. В результате поглощения нейтрона бором происходит ядерная реакция с большим выделением энергии в клетке, содержащей бор, что приводит к ее гибели. Метод БНЗТ был успешно опробован на ядерных реакторах - эксперименты показали эффективность этого способа лечения опухолей головного мозга и других видов онкологических заболеваний, которые плохо поддаются лечению традиционными методами. Однако использование реакторов в качестве источника нейтронов возможно только в рамках единичных экспериментов, а для внедрения метода в клиническую практику необходим компактный и безопасный источник нейтронов, обеспечивающий оптимальные параметры нейтронного пучка.

Таким источником нейтронов может быть источник на основе ускорителя заряженных частиц. Получаемый в ускорителе пучок протонов или дейтронов с высокой энергией направляют на мишень, из которой генерируют нейтроны в результате взаимодействия заряженных частиц с атомными ядрами мишени.

«Для БНЗТ необходимы нейтроны с определенными энергиями – рассказывает ведущий научный сотрудник ИЯФ СО РАН, заведующий лабораторией БНЗТ НГУ, доктор физико-математических наук Сергей Таскаев. – Для их генерации используется пучок протонов с относительно низкой энергией, но с большим током, облучающий мишень из лития. Именно такой источник нейтронов мы и предложили 22 года назад. Для получения пучка протонов мы предложили использовать новый тип ускорителя заряженных частиц, который мы назвали «ускоритель-тандем с вакуумной изоляцией», а для генерации нейтронов - использовать литиевую мишень».

За прошедшее время специалистам ИЯФ СО РАН удалось получить протонный пучок с относительно низкой энергией с требуемым током и сформировать пучок нейтронов, в наибольшей степени удовлетворяющий требованиям БНЗТ, что подтвердили успешные эксперименты с клеточными культурами и лабораторными животными.

В 2019 году на установке получены два важных результата, в большей степени важных уже для создания установки для клиники.

Эксперименты подтвердили возможность использования сконструированной литиевой мишени для генерации нейтронов в реальных сеансах терапии. Разработанная мишень достаточно проста и удобна в обслуживании. Это очень важно, как для персонала, поскольку убыстряет ее замену после активации под действием ускоренного пучка, из-за чего она становится источником ионизирующего излучения, так и для пациентов, поскольку уменьшается стоимость терапии.

После очередной модификации ускорителя специалистам удалось справиться с электрическими пробоями в ускорителе. «Пробои – это электрические разряды, возникающие из-за большой разницы потенциалов между электродами в ускорителе, которые инициируются вторичными частицами, возникающими при ускорении протонного пучка, – поясняет Сергей Таскаев. – Мы уже приспособились к этим пробоям, происходящим раз в несколько минут, и научились восстанавливать параметры пучка за 10 секунд. Но то, что мы смогли полностью избавиться от пробоев, очень здóрово. Мы стремились к этому результату, но не думали, что так быстро его достигнем».

Полученные результаты помогли ученым сделать работу установки более стабильной, а поток нейтронов – непрерывным. В будущем эти технические решения помогут устранить аналогичные проблемы на ускорителях, проектируемых для клиник бор-нейтронозахватной терапии, и повысят эффективность, надежность их работы, а также упростят их обслуживание.

Помимо создания компактного и безопасного источника нейтронов, развитие методики БНЗТ предполагает решение еще одной сложнейшей задачи – разработки и создания препарата адресной доставки бора в клетки опухолей. В России исследованиями в этой области занимается несколько научных групп, в том числе из Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН, ФИЦ «Институт цитологии и генетики СО РАН», а также Новосибирского государственного университета (НГУ).

«В НГУ по тематике бор-нейтронозахватной терапии работают сразу несколько лабораторий, которые были созданы в рамках программы «5-100» несколько лет назад, – рассказывает координатор проекта БНЗТ НГУ, заведующий лабораторией ИЯФ СО РАН, доктор физико-математических наук Владимир Блинов. – Прежде всего, сотрудники НГУ совместно со специалистами ИЯФ СО РАН работают над усовершенствованием компактного источника нейтронов. Лаборатория медико-биологических проблем БНЗТ НГУ (рук. В.В. Каныгин) проводит доклинические испытания медицинской технологии лечения рака методом бор-нейтронозахватной терапии на лабораторных животных, а также разрабатывает вектора адресной доставки бора-10 с использованием липосом. В то же время в лаборатории радиобиологии ФЕН НГУ (рук. Г.Л. Дианов) ведется разработка нового носителя бора-10 на основе борированных нуклеотидов методами комбинаторной химии».

Разработки сотрудников ИЯФ СО РАН и НГУ легли в основу проекта компактного ускорительного источника нейтронов для размещения в специальных медицинских учреждениях.

В программу развития Новосибирского научного центра «Академгородок 2.0» входит проект, посвященный бор-нейтронозахватной терапии. Его основная цель - внедрение метода в клиническую практику РФ. В рамках проекта планируется создание центра клинических испытаний метода и строительство пилотной клиники БНЗТ, в которых будут работать компактные источники нейтронов отечественного производства, и использоваться отечественные же препараты по доставке бора-10.

Для обеспечения работы центров БНЗТ и других центров ядерной медицины требуются специально подготовленные медицинские физики, которые смогут обслуживать и планировать лечение с применением специального высокотехнологичного оборудования. В РФ наблюдается серьезный дефицит медицинских физиков, поэтому на физическом факультете НГУ была подготовлена новая магистерская программа «Ядерная медицина» - обучение студентов началось в 2019 году.

С 22 по 24 октября на площадке коворкинг-центра Агентства стратегических инициатив «Точка кипения» в Технопарке состоится 1 Всероссийская конференция и школа молодых ученых по бор-нейтронозахватной терапии рака, организованная ИЯФ СО РАН и НГУ. На встречу приедут специалисты в области БНЗТ со всего мира – из Германии, Италии Финляндии, Великобритании, США, Аргентины, Японии, Южной Кореи. В рамках мероприятия пройдут обзорные лекции, а также будут представлены последние результаты по различным аспектам бор-нейтронозахватной терапии злокачественных опухолей: клиника, радиационная биология, химия и фармакология, физика и инженерия.

Из этого странного феномена не делали никакой тайны даже в стране победившего научного атеизма. Советские школьники, например, могли получить авторитетную информацию о шаровой молнии из учебника «Природоведение» за четвертый класс. Там приводился захватывающий рассказ о том, как в середине XVIII века член Санкт-Петербургской академии наук Георг Рихман погиб во время эксперимента с атмосферным электричеством у себя дома. Во время эксперимента, который происходил во время грозы, из металлической детали прибора вылетел небольшой светящийся шар и приблизился к голове ученого. Столкновение с таинственным объектом оказалась для Рихмана смертельным.

Интересно, что в советской научной периодике феномену шаровой молнии уделяли очень серьезное внимание, о чем свидетельствует солидное количество публикаций на эту тему. Иной раз читатель узнавал об удивительных фактах, похожих на откровенную фантастику. Так, сообщалось о том, будто шаровая молния способна пробивать гранитные стены, пробуравливать в земле глубокие отверстия, переносить по воздуху камни, людей и животных, срывать крыши с домов, опустошать сосуды с водой и даже… звонить в колокола! Попадались и откровенно жуткие истории: якобы шаровая молния забиралась под одежду человека, причиняя ему страшную боль – вплоть до смертельного исхода. Удивительно, что такие описания сильно напоминают рассказы примитивных народов о различных проявлениях потусторонних сил, способных вытворять то же самое с людьми и с различными предметами. Как утверждают этнографы, в сознании дикаря сверхъестественные силы также обнаруживают себя в различных световых образах, действуя при этом совершенно непредсказуемо, не подчиняясь никакой логике.

Как мы понимаем, на таком мистическом фоне все необычные сообщения о шаровой молнии очень легко связать с простонародными байками. По большому счету, у науки был весомый повод от всего этого отмахнуться – как когда-то члены Парижской академии отмахивались от сообщений о метеоритах. Но этого не произошло. Шаровая молния привлекла к себе пристальное внимание со стороны научной общественности еще с XIX века. В 1923 году в Германии вышла даже целая монография, где было представлено более шестисот описаний шаровой молнии. Правда, никаких объяснений, никаких гипотез в книге не приводилось. Но уже к середине прошлого века их накопилось немало.

В этой связи надо отдать должное советским ученым – они подошли к этой загадке природы без всяких предубеждений, пытаясь осмыслить ее с позиций современной физики. Так, в 1955 году в научном сборнике «Доклады Академии наук СССР» академик Петр Капица опубликовал статью, посвященную данному феномену. Статья называлась «О природе шаровой молнии». По мнению ученого, все предыдущие гипотезы являются несостоятельными ввиду того, что они противоречат фундаментальному закону сохранения энергии. Как правило, исследователи исходили из того, что источник энергии находится в самой шаровой молнии, за счет чего она светится. Однако расчеты показывают, что это невозможно. Следовательно, считает Капица, если здесь не задействован какой-то особый, не известный науке вид энергии, то нам придется признать, что шаровая молния получает некую энергетическую «подпитку» со стороны, вне объема шара. «Поскольку шаровая молния, - пишет ученый, -  обычно наблюдается "висящей" в воздухе, непосредственно не соприкасаясь с проводником, то наиболее естественный, и, по-видимому, единственный способ подвода энергии - это поглощение ею приходящих извне интенсивных радиоволн».

Далее Капица пытается проверить выдвинутую гипотезу, соотнеся с ней известные описания данного феномена. Он сравнивает шаровую молнию с облаком ядерного взрыва и отмечает принципиальное различие этих физических явлений. Так, ядерное облако непрерывно растет, после чего бесшумно затухает. Шаровая молния, наоборот, постоянно сохраняет исходный размер и часто пропадает со взрывом. Причем, ядерное облако движется только вверх, в то время как шаровая молния может замирать на месте и перемещаться параллельно поверхности земли. При этом ее перемещения совершенно не зависят от направления ветра. Как раз эти отличия, считает Капица, лучше всего согласуются с выдвинутой им гипотезой.

Далее он приводит соответствующие расчеты, понятные только специалисту. Для нас же любопытно то, что именно такое понимание природы данного феномена удовлетворительно объясняет сообщения об одном характерном свойстве шаровой молнии – её способности проникать в помещения через окна, щели и печные трубы. Причем, попав в помещение, светящийся шар еще какое-то время «либо парит, либо бегает по проводам». Таких случаев, отмечает ученый, «описано столько, что их реальность не вызывает сомнения». «Нашей гипотезой, - продолжает он, -  все эти явления объясняются тем, что проникновение в замкнутые помещения шаровых молний происходит благодаря тому, что они следуют по пути коротковолновых электромагнитных колебаний, распространяющихся либо через отверстия, либо по печным трубам или проводам как по волноводам. Обычно размер печной трубы как раз соответствует тому критическому сечению волновода, в котором могут свободно распространяться волны длиною до 30-40 см, что и находится в соответствии с наблюдаемыми размерами шаровых молний, проникающих в помещение».

Кроме этого выдвинутая гипотеза способна объяснить и другие необычные свойства шаровой молнии: ее фиксированные размеры, малоподвижное положение, существование цепочек, взрывную волну при исчезновении. В то же время ученый признает, что этим предположением вопрос до конца не решается, «так как нужно еще показать существование в природе электромагнитных колебаний, питающих шаровую молнию». 

Почему мы уделили такое внимание гипотезе, выдвинутой советским ученым более полувека тому назад? Дело в том, что в последние годы в мировой прессе то и время появляются сенсационные сообщения о получении «искусственных» шаровых молний в лабораториях. Такие публикации призваны показать, будто природа данного феномена полностью раскрыта, и ничего загадочного в нем нет абсолютно. Правда, полученный в лабораторных условиях огненный шар (плазмоид) живет не более одной секунды, тогда как в природе светящиеся шары могут иной раз наблюдаться в течение нескольких минут.

Однако куда примечательнее то, что нынешние сенсации не особо выигрывают на фоне ранних экспериментов, проводившихся в нашей стране еще в годы Великой Отечественной войны. И не где-то, а в блокадном Ленинграде. Эксперимент проводил профессор Георгий Бабат. Он, конечно же, не ставил своей целью получить именно шаровую молнию (тогда было не до этого). Его интересовал процесс нагрева воздуха токами высокой частоты. Для нашей темы важно то, что «побочным эффектом» этого эксперимента стало появления внутри кварцевой трубы, окруженной индуктором, ярко светящегося газового облака, сильно напоминавшего шаровую молнию. Магнитное поле, возникающее вокруг, стягивало облако в шар, не давая раскаленным частицам воздуха разлетаться в стороны. Примечательно, что этот шар устойчиво держался, пока подавался ток. Причем, внутри шара развивались огромные температуры.

Указанный эксперимент во многом согласуется с гипотезой, выдвинутой Петром Капицей спустя двенадцать лет. Иными словами, советские ученые уже в ту пору очень близко подошли к разгадке феномена шаровой молнии. В послевоенной научной периодике прямо указывалось на то, что именно Георгию Бабату впервые удалось воспроизвести данный феномен в лабораторных условиях. Результаты эксперимента были описаны им в двух научных статьях, которые в 1947 году перепечатали в Англии в одном солидном академическом издании. К сожалению, спустя лет десять об этом эксперименте уже мало кто вспоминал.

Возможно, у кого-то возникнет подозрение, будто мы пытаемся здесь выдать очередную версию на тему «Россия – родина слонов». Однако надо понимать, что у советских ученых были тогда очень серьезные мотивации для подобных исследований. Ими двигало отнюдь не праздное любопытство и не любовь к сенсациям. Загадочные светящиеся шары намекали на необычный источник энергии, сулящий головокружительные практические результаты. Так, в 1950-е годы искусственная шаровая молния (в соответствии с гипотезой Петра Капицы) рассматривалась в качестве «детонатора» для осуществления управляемого термоядерного синтеза.

Напомню, что «термояд» долгое время являлся для советских физиков «Идеей Фикс», в связи с чем для них было очень важно «подсмотреть» у природы какую-нибудь подсказку на этот счет. Как мы знаем, над этой задачей долго бился как раз академик Капица. Поэтому его обращение к феномену шаровой молнии оказалось далеко не случайным. Остается сожалеть, что это интеллектуальное наследие до сих пор не удалось освоить должным образом.

Олег Носков

В Институте химии твердого тела и механохимии СО РАН изготавливаются топливные элементы, которые позволяют существенно сократить потери, возникающие при превращении различных видов энергии в электрическую. Такая технология является крайне перспективной и поддерживается государством.

Портативные устройства, которые не требуют электрической подзарядки, используют для работы доступное и дешевое сырье — газы (пропан, бутан или метан). «Внешне такие устройства напоминают термос: внутри находится конвертер, который превращает метан в синтез-газ. Синтез-газ подается внутрь, а снаружи подается воздух. На оболочке такого устройства будут находиться электроды, с которых можно “снимать” ток. То есть, к примеру, вы берете с собой в тайгу газовый баллончик, присоединяете его к такому портативному устройству и подзаряжаете с его помощью свои гаджеты. Работоспособность гаджетов будет поддерживаться в течение длительного срока без использования стандартных зарядных устройств», — говорит директор ИХТТМ СО РАН доктор химических наук Александр Петрович Немудрый.

«В 2014 году президент РФ Владимир Владимирович Путин сформулировал задачу, что мы должны стать лидерами рынка в нескольких перспективных областях, в частности — в энергетике. В связи с этим институты развития — Агентство стратегических инициатив (АСИ), Научно-технологическая инициатива (НТИ) определили ряд сквозных технологий, которые помогут этого добиться. Одна из них — создание топливных генераторов для питания мобильных и портативных устройств. В данный момент по одной из таких программ НТИ — «Создание новых и портативных источников питания» — работает наша лаборатория химического материаловедения», — рассказывает  Александр Немудрый.

Благодаря тому, что ученые ИХТТМ СО РАН представили свою разработку микротрубчатых топливных элементов в рамках проекта РФФИ, на них обратила внимание компания «ИнЭнерджи». Сейчас сотрудники института участвуют в совместной инициативе НТИ «ТОПАЗ» по созданию компактного электрогенератора для питания портативных устройств. ИХТТМ СО РАН как ключевой исполнитель этого проекта разрабатывает технологии получения топливных элементов. «Топливный элемент — сложная конструкция, которая представляет собой “начинку” портативного энергоустройства, — комментирует Александр Немудрый. — Единичный ТЭ можно собрать в стержень, в зависимости от того, какая энергия вам необходима. Один топливный элемент дает 0,5 Ватта на см², то есть с такой трубки можно “снять” порядка 1 Ватта. А если вам понадобится устройство, к примеру, на 50 Ватт, нужно будет объединить 50 таких трубочек». 

По словам ученого, эта сложная технологическая задача позволит выйти на мировые рынки и занять технологическую нишу по производству портативных электрогенераторов. «В настоящий момент мы отработали технологию, в ближайшее время попробуем подобрать более эффективные вещества для микротрубок, которые позволят повысить мощность такого устройства. В лаборатории химического материаловедения ИХТТМ СО РАН уже разработаны катодные материалы для этих целей и здесь же будет проводиться их тестирование», — говорит Александр Немудрый. Он добавил, что важной характеристикой таких устройств является рабочая температура. Как правило, сейчас в портативных генераторах используются материалы, которые могут работать при температурах 800—900 °C, это много. Исследователи надеются, что благодаря их катодным материалам они смогут понизить рабочую температуру до 500—600 °C.