В 2022 году, несмотря на все сложности, люди науки не переставали работать на благо нашей страны и её процветание в будущем. В этом материалы мы собрали для вас описание самых разных работ и направлений, в которых преуспели учёные России за прошедший год и не только.
Обо всём рассказываем простым языком. А о том, можно ли эти достижения, открытия и проекты считать гордостью страны, судите сами.
Вузом, который уже много лет лидирует среди других университетов России, является МГУ имени Ломоносова. С него и начнём.
Как нам рассказал Пётр Андреевич Каменский, заместитель проректора МГУ по науке, одна из областей традиционных для России исследований касается переработки ядерных отходов.
Замкнутый топливный цикл
Некоторое время назад на Белоярской АЭС в Свердловской области реактор на быстрых нейтронах БН-800 начал работать по замкнутому топливному циклу. Фактически это шаг к "вечной" атомной энергии и безотходной ядерной энергетике в промышленных масштабах.
За реакторами на быстрых нейтронах будущее, уверены учёные. Хотя бы потому, что топлива для них на Земле гораздо больше. Так, для АЭС, которые сегодня существуют в мире и вырабатывают примерно 90% атомной энергии, топлива хватит лет на сто.
В то же время сегодня российские учёные идут к тому, чтобы реакторы на быстрых нейтронах в процессе своей работы вырабатывали топливо пригодное для их будущей работы. Это и называется замкнутым топливным циклом.
Тогда необходимость в добыче урана попросту отпадёт на долгие-долгие годы вперёд. А отходов производства будет значительно меньше.
Над решением этой задачи сегодня плодотворно трудятся химики и физики МГУ в сотрудничестве с коллегами из НИИЯФ МГУ. Они разрабатывают как технологии, так и материалы, необходимые для реализации столь амбициозной цели.
Геномное редактирование
Одна из горячих тем последних лет — геномное редактирование. 10 лет назад биологи открыли систему CRISPR/Cas9, которая позволяет включать и выключать нужные гены. Учёные позаимствовали генетические "ножницы" у бактерий и модифицировали их под свои нужды, получая всё более выдающиеся результаты.
Сегодня мы видим, как этот инструмент уже позволяет бороться с некоторыми генетическими заболеваниями у людей и создавать новые более устойчивые сорта растений и животных.
Однако почти все решения, которые создавались на западе, запатентованы. Поэтому в России также ведётся обширная работа по поиску и изучению белков, позволяющих изменять геномы живых организмов.
Не так давно российские учёные открыли у бактерий совершенно другую систему, которая работает по тому же принципу, что и система CRISPR/Cas9.
Исследователи из России показали, что её тоже можно применять и для редактирования генома, и для разрушения молекул РНК. Последнее нужно, чтобы, например, защитить клетки нашего организма от вирусов.
Интересно также, где российские учёные находят новые решения существующих проблем с помощью природных уловок. Как пояснил Пётр Андреевич Каменский, чем в более странном месте ищут исследователи материал для своей работы, тем выше шансы найти нужное интересное свойство.
А в нашей стране немало мест и исследователей, которые посещают как Крайний Север и вечную мерзлоту, так и ледники и высокогорные луга Альп, термальные источники Камчатки и так далее. Там везде обитают животные, а в них можно найти огромное количество микробов-симбионтов.
На данный момент на руках у учёных 15 любопытных штаммов бактерий, которые они будут изучать в ближайшие годы на предмет их свойств, а также возможности использовать их на благо людей в промышленных масштабах.
На Курчатовском источнике синхтронного излучения учёные проводят исследования строений молекул вплоть до отдельных атомов. Раньше о такой "детализации" нельзя было и мечтать. Тем временем знание о строение молекул позволяет как разобраться в природе многих процессов, так и придумать им лучшее применение. Это открывает массу новых возможностей в медицине. И работы тут непочатый край на многие поколения исследователей вперёд.
Тут стоит отметить, что сегодня учёные часто работают в коллаборациях — когда исследователи из разных областей науки дают вместе лучший результат за счёт соединения знаний и умений учёных из разных сфер. Так что нельзя сказать, что описанные результаты являются "интеллектуальной собственностью" только МГУ.
А ещё к Дню российской науки Зоологический музей МГУ представил полную цифровую копию своих архивов. Ранее свет увидел Цифровой гербарий МГУ.
Получается, все эти научные сокровища теперь доступны не только жителям центрального региона страны, которые могут доехать до Москвы, но и всем желающим. Это своего рода бесплатный билет в один из лучших музеев страны.
Клонированная корова и прорыв в области изучения ДНК
На всю страну в последние дни также прогремели два научных результата.
Учёный Максим Никитин, ни много ни мало, изменил наши представления о том, как информация хранится в ДНК, и клонированная в России корова впервые дала потомство.
В первом случае российский исследователь обнаружил, что казавшийся всем базовым принцип комплементарности (когда "кирпичики" ДНК взаимодействуют только с определённым "другом": аденин соединяется только с тимином, а гуанин с цитозином) имеет значение с точки зрения хранения генетической информации далеко не всегда.
Никитин показал, что ДНК может сохранять и передавать информацию и без этой "парности" в цепях двойной спирали. В этом случае в игру вступают короткие одноцепочечные молекулы ДНК и РНК.
Это открытие переворачивает все наши представления о генетических механизмах и открывает новые возможности, как для науки, так и для медицины.
Про клонированную корову и её потомство (и почему было так важно получить это потомство) мы подробно рассказывали в этом материале.
Но это не единственное важное достижение наших учёных, работающих над клонированием животных.
Специалисты Федерального исследовательского центра животноводства имени академика Л. К. Эрнста клонировали гибридного ягнёнка. Он получил одну часть генов от домашней романовской овцы, которая даёт много потомства, а вторую часть — от выносливого дикого горного барана — памирского архара.
Таким образом благодаря российским специалистам в мире родился первый клонированный гибридный ягненок, для создания которого использовали гены диких животных.
В НИЯУ МИФИ тем временем создали и опробовали в космосе плазменный двигатель VERA. Он работал на наноспутнике.
Двигатель VERA уже подтвердил свою работоспособность, сообщил нам начальник пресс-службы НИЯУ МИФИ Константин Григорьевич Фрумкин. Если дальнейшие испытания пройдут успешно, то в следующем году будет развёрнуто серийное производство этого двигателя.
Плазменный двигатель позволит малым спутникам выходить и держаться на нужной позиции в орбитальной плоскости. Кроме того, он поможет решить проблему космического мусора. Оснащённые им наноспутники могут в конце своей жизни самостоятельно снизить высоту орбиты, тем самым в 2-3 раза сократив время до сгорания в верхних слоях атмосферы.
А ещё инженеры МИФИ научились "делать рентген" ядерным реакторам, что позволит обследовать их извне. Для этих целей они создали мюонный томограф.
Современная техника и востребованные технологии
А в Университете ИТМО студент Алексей Ледюков совершенствует экзоскелет, в котором можно без труда поднять груз весом до 80 килограммов.
Как сообщили в пресс-службе ИТМО, в 2022 году автором разработки был усилен каркас конструкции, улучшена система управления экзоскелетом и добавлена система охлаждения "костюма".
Буквально на днях стало известно, что в ИТМО была создана первая в России беспроводная зарядка для электрических автомобилей.
Система подойдёт для любого вида электротранспорта — от электромобиля и электробуса до беспилотных такси и складских погрузчиков.
Прототип устройства уже сейчас позволяет зарядить электрокар за шесть часов. В ближайшие полгода разработчики планируют увеличить мощность устройства, чтобы оно было способно заряжать аккумулятор электромобиля до 80% всего за один час!
Через год обещают также быстро насытить аккумулятор электробуса.
Также в этом году учёные создали фотонную микросхему для работы более продвинутых нейросетей. Фактически она может стать основой искусственного мозга, переключаясь между состояниями без дополнительных затрат энергии.
Такие системы приведут к повышению скорости передачи и обработки больших объёмов данных, то есть позволят быстрее и точнее решать сложные задачи, которые сегодня берут на себя нейросети, работающие на обычной электронике.
Прошлое человечества
Помните Нобелевского лауреата 2022 года Сванте Паабо? Он часто работает с российскими учёными, изучающими останки людей и животных, которые постоянно находят в Сибири.
Как нам рассказал Дмитрий Олегович Жарков, член-корреспондент РАН и заведующий Лабораторией белковой инженерии Новосибирского государственного университета, не так давно археологи из Новосибирска нашли в пещерах Чагырская и Окладникова одно из крупнейших скоплений костей неандертальцев в мире – более 80 фрагментов.
Специалисты Института археологии и этнографии СО РАН в составе международной группы исследователей в итоге установили, что у них на руках оказался генетический материал сразу 13 неандертальцев, двое из которых были отцом и дочерью-подростком.
Теперь мы знаем не только то, что эти люди обитали в этих местах около 60-50 тысяч лет назад, охотились на бизонов и лошадей, но и то, что они жили на удивление небольшими группами по 10-20 человек, были связаны с соседями в основном через брачный обмен женщинами.
Ещё одно окно в историю нам открыла другая группа российских палеонтологов. Они изучили останки ископаемых волков и сравнили их ДНК с геномами древних и современных собак.
Неожиданно выяснилось, что человек одомашнил волка два раза – первый раз 30-40 тысяч лет назад в Сибири, откуда и происходят большинство современных собак, а второй – где-то на границе Африки и Ближнего Востока.
А что там в космосе?
Как нам рассказал Виталий Кведер, доктор физико-математических наук, главный научный сотрудник Института физики твёрдого тела РАН, в России сейчас работает обновлённый Байкальский нейтринный телескоп.
Объём детектора телескопа после обновления стал сравним с крупнейшим на сегодняшний день детектором IceCube. Сейчас идёт накопление и анализ данных.
Несмотря на отключение Германией немецкого рентгеновского телескопа eRosita на борту космической обсерватории "Спектр-РГ", российский телескоп ART-ХС продолжает успешно работать и получать уникальные результаты.
Сегодня мы перечислили лишь часть интересных разработок, которые стали возможны благодаря тому, что в России в науку и работу пытливых умов вкладываются огромные средства.
Но это лишь вершина айсберга. На самом деле исследований, в том числе прорывных и в самых передовых областях науки, проводится неисчислимо больше.
Все эти учёные — настоящая гордость нации. Без них День российской науки попросту не состоялся бы.
Мы благодарим за подготовку этого материала Российский научный фонд, который поддерживает грантами многие исследования, описанные в данной статье.
Больше новостей из мира науки вы найдёте в разделе "Научпоп" на медиаплатформе "Смотрим".
