Аэротакси заказывали? Что сделали молодежные лаборатории в Год науки
120 научных молодежных лабораторий будут созданы благодаря национальному проекту «Наука и университеты». На это Минобрнауки России выделит 2021 г. 1,8 млрд. рублей. Такая мера поддержки рассчитана на учащихся в аспирантуре, а так же тех, кто уже защитился и делает первые уверенные шаги в науке.
Наноспутник для Солнца
С декабря 2018 г. в рамках проекта «Наука и университеты» на базе научных организаций и вузов открылись 380 молодежных лабораторий. В них нашли себе место аспиранты, инженеры-исследователи, преподаватели и ученые, научные сотрудники отраслевых ведомств и предприятий, работающие в области биологии, химии, физики, математики, медицинских и других наук.
К примеру, в Самарском национальном исследовательском университете им. С.П.Королева действует лаборатория «Перспективные фундаментальные и прикладные космические исследования на базе наноспутников», которую возглавляют главный научный сотрудник Лаборатории рентгеновской астрономии Солнца Физического института имени Лебедева РАН Сергей Богачев и завкафедрой космических исследований Самарского университета Игорь Белоконов. Над проектом работает коллектив из более чем 20 молодых ученых, а также студенты, обучающиеся на кафедре космических исследований по программам магистратуры и бакалавриата, и создающие новые методы и средства изучения околоземного пространства и солнечно-земных связей с помощью космических аппаратов нанокласса.
В 2021 г., который, кстати, объявлен в РФ Годом науки и технологий, ученые планируют представить первый образец научного наноспутника: уже разработаны научно-технические основы создания малоразмерной аппаратуры для получения изображений Солнца, проработаны алгоритмы навигации и управления движением малоразмерных космических аппаратов на целевых орбитах, вопросы контроля и поддержания ориентации наноспутников на целевых орбитах, методы обработки информации на их борту.
По словам разработчиков, активность и динамика формирования солнечной короны оказывают огромное влияние на многие процессы, протекающие на Земле, а информация об этом помогает обезопасить работу жизненно важных для человека систем, в т. ч. навигации, любых видов связи, а так же функционирования АЭС.
Древесные кольца откроют тайны климата
Кроме того, в рамках проекта «Наука и университеты» молодые ученые Сибирского федерального университета с помощью инновационных технологий изучают изменение климата Евразии по древесным кольцам. При этом исследуются как современные деревья, так и находки палеодревесины - деревьев, которые были живы 7-10 тыс. лет назад.
По словам старшего научного сотрудника СФУ Альберто Арсака, толщина годичных колец напрямую зависит от того, в каких погодных условиях росло дерево. Поэтому, исследование колец позволяет сделать выводы о датах и хронологическом порядке событий прошлого, связанных с изменением климата: скажем, установить, когда в регионе бушевали бури, когда стояли холода, и было ли засушливым лето, какие климатические условия были в прошлом, как менялась температура 7–10 тыс. лет назад.
Количественная анатомия древесины - область дендроэкологии, посвященная изучению процессов, происходящих в живых клетках. Чтобы исследовать их структуру, ее образцы древесины после обработки химическими реагентами нарезают слоями в несколько микрон с помощью прибора - микротома, оборудованного острейшими лезвиями. Затем эти срезы окрашивают красителем и исследуют под микроскопом. Именно такие микроскопические «фотографии» помогают анализировать клеточные структуры древесных колец и получать информацию о функционировании деревьев.
Новая программа для изучения деревьев, созданная учеными СФУ, автоматически определяет параметры клеток в годичных древесных кольцах - их количество, размер и пространственное расположение; помогает узнать диаметры, толщину стенки клетки и многое другое. Для этого студенты под руководством завкафедрой информационных систем Петра Дьячука разработали программный код на основе быстрых методов теории распознавания образов.
Воспользоваться программным обеспечением для анализа древесных колец может любой специалист, изучающий динамику развития древесных растений. Доступ к продукту на сайте СФУ открытый и бесплатный. И если для зарубежных программ подходят только цветные фото высокого качества, то отечественная разработка готова взаимодействовать практически с любыми, в том числе, черно-белыми изображениями древесных срезов.
Наследственные болезни изучат с помощью генома народов Севера
Тем временем, в научно-исследовательской лаборатории «Молекулярная медицина и генетика человека» Медицинского института Северо-Восточного федерального университета исследуют наследственные болезни в Якутии с применением современных технологий идентификации генов человека. Лаборатория, в которой 85% сотрудников – молодые ученые, занимается изучением основных факторов популяционной динамики дрейфа генов, мутаций, и пр. Как объясняют деятели науки, наследственные болезни - не только медицинская, но и социальная проблема, поскольку они существенно влияют на общую заболеваемость, инвалидность и смертность населения. Молекулярно-генетические исследования на территории, в которой проживают представители разных этносов, в том числе коренные малочисленные народы Севера, до недавнего времени осуществлялись лишь частично. В планах ученых – проведение исследований по идентификации новых мутаций и генов частых наследственных заболеваний с использованием технологии высокопроизводительного анализа генома. Уже создан и пополняется Регистр наследственной и врожденной патологии народов Арктики и Северо-Востока России с биобанком, в котором будет храниться коллекция детально аннотированных биологических образцов всех больных наследственными заболеваниями и их семей на территории Северо-Востока РФ и Арктики. Биобанк позволит не только проводить мониторинг отягощенных семей, но и станет основой для изучения генофонда народов российского Севера.
Чему угрожает космический мусор?
А Национальный исследовательский Томский государственный университет открыл в рамках проекта «Наука и университеты» молодежную лабораторию, сотрудники которой занимаются компьютерным моделированием и машинным анализом астрономических данных. Они наблюдают за астероидами, искусственными спутниками Земли и объектами космического мусора, проводят численное моделирование движения этих небесных тел. По словам завлабораторией ТГУ Татьяны Галушиной, современная астрономия развивается в сторону автоматизации и информатизации: нынешний астроном - уже не «романтик у телескопа», а специалист, владеющий численными методами, виртуозно обращающийся с современной техникой, знающий языки программирования. Например, для оценки вероятности столкновения астероидов с Землей приходится исследовать эволюцию большого числа модельных астероидов, обрабатывая при этом сотни гигабайт числовых данных. Еще один пример задачи, требующей анализа больших данных – изучение структуры околоземного космического пространства, которое позволяет выделить области устойчивого и неустойчивого движения спутников.
На орбитах запуска ракетно-космической техники сегодня находится более 13400 объектов, из которых только 6% – функционирующие, а все остальное – космический мусор. Наблюдать за его перемещением и анализировать орбитальную эволюцию таких объектов важно для настоящих и будущих экспериментов, - считает научный сотрудник лаборатории компьютерного моделирования и машинного анализа астрономических данных физического факультета ТГУ, аспирантка Евгения Блинкова, изучающая динамику неуправляемых объектов, движущихся в околоземном космическом пространстве. Так, к примеру, при выводе в космос нового аппарата необходимо знать, с каким объектом он может столкнуться.
Аэротакси - это тяжелый беспилотник
Системы для средних и тяжелых беспилотных воздушных судов нового поколения с вертикальным взлетом, предназначенных для местных и региональных транспортных операций, с полезной нагрузкой от 50 кг. проектируют молодые ученые Севастопольского госуниверситета. В планах СевГУ – разработать к 2025 г. технологии, благодаря которым станет возможным запустить производство летательных аппаратов для аэротакси.
Как считает директор Института национальной технологической инициативы СевГУ Сергей Дудников, вертикальный взлет необходим аэротакси, чтобы этот вид транспорта был рентабелен для полетов на небольшие расстояния - в пределах крупного города и окрестностей, или между городами. Однако при этом поездка должна быть не слишком дорогой для пассажиров — а значит, с низким потреблением топлива. Кроме того, аппарат должен быть практически бесшумным, но при этом грузоподъемным и маневренным.
В будущем подобные аэротакси могут использоваться для авиационных работ по контролю, мониторингу и патрулированию в сложных погодных условиях - в горах, над прибрежными акваториями, в условиях высокой турбулентности, в зонах стихийных бедствий и чрезвычайных ситуаций.