Главные достижения российской науки 2019 года

Ученые в России в нынешнем году получили знаковые результаты в самых разных областях – от астрономии до археологии, причем многие достижения имеют выходы на практическое применение. Примечательно, что существенную лепту здесь внесли не только признанные научные центры, но и ведущие отечественные вузы. О главных достижениях российской науки 2019 года рассказали корреспонденты РИА Новости.

Новая космическая обсерватория.

В июле Россия успешно вывела на орбиту новую уникальную космическую обсерваторию "Спектр-РГ". В конце октября "Спектр-РГ" достиг рабочей точки в 1,5 миллиона километров от Земли. К настоящему времен ученые благодаря обсерватории уже открыли более 300 скоплений галактик. Более того, обсерватория передаёт на Землю в два раза больше научной информации в сутки, чем ожидалось.

Обсерватория "Спектр-РГ", построенная в НПО имени Лавочкина, включает два телескопа: eRosita, созданный Институтом внеземной физики общества имени Макса Планка (Германия), и ART-XC, разработанный Институтом космических исследований РАН и изготовленный в кооперации с Всероссийским научно-исследовательским институтом экспериментальной физики в Сарове и Центром космических полетов имени Маршалла в Хантсвилле (штат Алабама).

Цель "Спектра-РГ" - составить на протяжении четырех лет карту Вселенной, сфотографировав в высоком разрешении все небо в рентгеновском диапазоне. Всего будет построено восемь карт, на каждую уйдет по полгода. Самая точная карта, которая совместит в себе восемь обзоров, будет завершена и обнародована в районе 2025 года.

…и новый научный реактор.

В 2019 году произошло долгожданное событие с точки зрения овладения российскими учеными "меганаучного" инструментария для детального изучения свойств материи – началась программа так называемого энергетического пуска уникального ядерного реактора ПИК. Эта установка расположена на площадке входящего в Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" Петербургского института ядерной физики имени Константинова в Гатчине. О важности энергетического пуска реактора ПИК свидетельствовало то, что о нем объявил президент России Владимир Путин в послании Федеральному Собранию в феврале.

Реактор ПИК - это современный высокопоточный источник нейтронов, который по ряду своих параметров является лучшей в мире установкой для изучения вещества на уровне наномасштабов. Ученые рассчитывают, что на проектную мощность реактор выйдет в течение 2020 года и он будет самым мощным исследовательским нейтронным реактором в мире.

Реактор станет универсальным инструментом исследований с помощью нейтронного излучения в интересах физики, химии, биологии, геологии, материаловедения, медицины. Ожидается, что ПИК будет основой международного научного нейтронного центра.

"Зеленый" катализатор.

Подтвердила свой высокий класс и действующая экспериментальная база Курчатовского института – на станции структурного материаловедения "КИСИ-Курчатов" российские специалисты определили состав катализатора, наиболее эффективно ускоряющего процесс экологически чистого получения энергии из отходов. Эта работа выполнялась учеными Курчатовского института вместе с коллегами из Института катализа Сибирского отделения РАН и Новосибирского государственного университета.

По словам исследователей, такой катализатор является недорогим, что позволяет в будущем активно использовать его в промышленности. Например, сжигание топлива в кипящем слое этого катализатора может стать одним из наиболее перспективных способов получения энергии. Безусловным преимуществом также является высокая экологическая безопасность предложенной технологии: выбросы токсичных веществ, образующихся в процессе горения топлив, снижаются до минимума.

Шаг к революции в физике элементарных частиц.

Ученые Курчатовского института стали соавторами и работы, в которой получены новые доказательства в пользу существования так называемых стерильных нейтрино, легчайших элементарных частиц, которые, возможно, являются частицами темной материи – загадочной субстанции, заполнившей Вселенную. Считается, что подтверждение наличия в природе стерильных нейтрино произведет революцию в физике элементарных частиц.

В настоящее время считается, что на долю обычной материи приходится около 5% массы Вселенной, на темную материю, которую пока удалось обнаружить лишь по косвенным признакам — более 25%. Остальная масса Вселенной, как полагают ученые, приходится на темную энергию.

Эксперимент "Нейтрино-4" по обнаружению стерильных нейтрино выполняется на исследовательском реакторе СМ-3, действующем на предприятии госкорпорации "Росатом" "Научно-исследовательский институт атомных реакторов" (НИИАР, Димитровград, Ульяновская область). В ходе эксперимента удалось получить данные, которые заставляют ученых все больше склоняться к тому, что стерильные нейтрино действительно существуют. В этой работе участвуют сотрудники Петербургского института ядерной физики имени Константинова, Курчатовского института из Москвы, а также сотрудники НИИАР и Димитровградского филиала Национального исследовательского ядерного университета "МИФИ".

Прототип квантового компьютера.

В 2019 году в рамках проекта Фонда перспективных исследований российским ученым впервые удалось продемонстрировать так называемый квантовый алгоритм Гровера, который может стать основой для создания сверхбыстрых баз данных, работающих с огромными массивами данных и способных в считанные мгновения находить в них нужную информацию.

Успешный эксперимент ученые провели на прототипе элементарного квантового сверхпроводникового процессора, созданном ранее в рамках российского проекта по разработке технологии обработки информации на основе сверхпроводниковых кубитов (элементарных ячеек квантового компьютера).

Предполагается, что создание квантового компьютера позволит существенно ускорить процесс компьютерного моделирования и решать недоступные для современных суперкомпьютеров задачи в таких областях как, например, квантовая химия, искусственный интеллект и материаловедение, что существенно удешевит и ускорит разработку новых лекарств и материалов.

Как отмечают эксперты, в ходе этого проекта всего за несколько лет в России удалось создать базовую технологию для развития квантовых вычислений и обеспечить отечественной науке конкурентоспособность в этой области. Исполнителями проекта выступает научный консорциум, в который входят Московский физико-технический институт (МФТИ), Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС", Новосибирский государственный технический университет, Московский государственный технический университет имени Баумана, Институт физики твердого тела РАН и лидер консорциума – предприятие Росатома Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики имени Духова.

Уникальные находки в Кремле.

Крупные результаты в нынешнем году записали на свой счет российские археологи. В мае нынешнего года специалисты Института археологии РАН начали раскопки в Большом Кремлевском сквере. Цель работ - изучение культурных напластований в этом месте. Главный научный результат, полученный к настоящему времени, - открытие остатков здания Приказов, органов центрального управления Русского государства XVI - XVII веков. Предварительные результаты раскопок в июне были показаны президенту страны.

Археологи с высокой степенью вероятности нашли там остатки Разрядного Приказа - органа военного управления Русского царства в XVI - XVII веках. Как полагают археологи, в пользу этой версии говорит и то, что на месте раскопок в большом количестве найдены такие предметы военного назначения, как арбалетные стрелы, ружейные кремни и свинцовые пули. Кроме того, ученые, возможно, вышли на следы большого пожара Москвы, случившегося в 1571 года в результате татарского нашествия.

Археологи ожидают, что в 2020 году смогут начать новые раскопки на территории Кремля, чтобы найти артефакты, относящиеся к временам становления государственности на Руси.

Останки соратника Наполеона.

Крупный успех ждал российских археологов в Смоленске. В ходе раскопок в центре города они нашли останки, принадлежащие, как потом подтвердила ДНК-экспертиза, одному из ближайших соратников Наполеона генералу Сезару Шарлю-Этьену Гюдену.

Сезар Шарль-Этьен Гюден (1768-1812) во время кампании 1812 года стоял во главе 3-й дивизии 1-го корпуса французской армии. Он принимал активное участие в Смоленском сражении. Был смертельно ранен в сражении у Валутиной горы 19 августа 1812 года - пушечное ядро оторвало ему обе ноги. По свидетельствам очевидцев, Гюден был почти сразу перевезен в Смоленск, где Наполеон лично ухаживал за ним. Но помочь Гюдену было невозможно, и он скончался. Поиски останков Гюдена длились не один десяток лет.

Археологическая экспедиция в Смоленске была организована в рамках проекта, который осуществляется под патронажем франко-российского форума "Трианонский диалог", основанного по инициативе президентов России и Франции Владимира Путина и Эммануэля Макрона. Организаторами экспедиции стали Фонд развития русско-французских исторических инициатив, Российская академия наук и Российское военно-историческое общество.

Сейчас обсуждается вопрос о перезахоронении останков Гюдена во Франции.

Рекорды передачи информации.

Ученые из Московского физико-технического института и инженеры компаний T8 и Corning сделали большой шаг к решению проблемы безлимитной связи – они создали систему передачи высокоскоростного сигнала, для работы которой не нужно активное промежуточное усиление.

С помощью новой системы удалось передать данные на расстояние 520 километров со скоростью в 200 гигабит в секунду и установить ряд новых рекордов.

В скором времени авторы работы планируют побить свой рекорд и удвоить, а затем и утроить скорость обмена информацией. Как надеются участники проекта, подобные системы должны привлечь внимание властей и провайдеров из изолированных дальневосточных и сибирских городов.

Новый путь в лечении рака у курильщиков.

Некоторые типы злокачественных опухолей в легких можно уничтожать, используя аналоги белковых молекул, которые вырабатываются некоторыми нервными клетками, это показали ученые из МФТИ и Института биоорганической химии имени академиков Шемякина и Овчинникова РАН.

Они изучили свойства белка Lynх1, представляющего собой одну из сигнальных молекул, которыми обмениваются нервные клетки в мозге. Этот белок связывается с так называемыми никотиновыми рецепторами и активирует их, меняя поведение клеток головного мозга, нейронов. Схожие рецепторы, реагирующие на молекулы Lynх1, присутствуют и на других клетках, расположенных в легких и почках человека.

Российские ученые в ходе экспериментов выяснили, что белок Lynх1 блокирует действие никотина, не позволяя ему стимулировать развитие злокачественных опухолей. Как надеются ученые, дальнейшие опыты с Lynх1 и создание более простых и безопасных версий этой молекулы помогут им создать лекарство, способное защитить курильщиков от развития рака легких и других опухолей, вызванных курением.

Перспективный материал для батареек.

Сотрудники химического факультета МГУ имени Ломоносова синтезировали перспективный материал для натрий-ионных батарей – более дешевой альтернативе литий-ионным аккумуляторам, за создание которых в нынешнем году дали Нобелевскую премию по химии.

Дальнейшее развитие технологии литий-ионных аккумуляторов упирается в серьезную проблему – в возможный "потолок" литиевых ресурсов при нынешнем уровне технологий добычи самого легкого металла, а также в высокую стоимость сырья. Частичный переход на альтернативный носитель заряда в аккумуляторах – натрий - может помочь решению проблемы.

И хотя натрий-ионные аккумуляторы пока еще не могут найти применения в портативной электронике, но уже перспективны в качестве крупногабаритных батарей, начиная с уровня электромобиля (десятки киловатт-часов энергии) и заканчивая масштабом электростанций (мега- и гигаватт-часы).

Созданный химиками МГУ материал обладает значительно более высокой энергоемкостью, чем многие ранее изученные потенциальные натриевые катодные материалы, а также рядом других преимуществ.