Российские ученые получили в 2019 г. знаковые результаты в самых разных областях науки - от астрономии до археологии, причем многие достижения имеют возможность практического применения. Вот лишь некоторые открытия, сделанные в уходящем году.
Новая космическая обсерватория
В июле Россия вывела на орбиту новую уникальную космическую обсерваторию "Спектр-РГ". В октябре обсерватория достигла рабочей точки - 1,5 млн км от Земли. С помощью обсерватории ученые уже открыли более 300 скоплений галактик. Более того, обсерватория передает на Землю в два раза больше научной информации в сутки, чем ожидали.
Обсерватория "Спектр-РГ" построена в НПО им. Лавочкина, включает два телескопа - eROSITA и ART-XC. eROSITA создан Институтом внеземной физики общества им. Макса Планка (Германия), ART-XC разработан Институтом космических исследований РАН и изготовлен совместно с Всероссийским научно-исследовательским институтом экспериментальной физики в Сарове и Центром космических полетов им. Маршалла в Хантсвилле (штат Алабама, США).
Цель "Спектра-РГ" - составить за четыре года карту Вселенной, сфотографировав в высоком разрешении все небо в рентгеновском диапазоне. Всего создадут восемь карт, на каждую уйдет по полгода, отмечает РИА "Новости". Самая точная карта, которая совместит в себе восемь обзоров, выйдет к 2025 г.
Новый научный реактор
В 2019 г. в России начали выполнять программу так называемого энергетического пуска уникального ядерного реактора ПИК. Реактор расположен на площадке входящего в Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" Петербургского института ядерной физики им. Константинова в Гатчине.
Реактор ПИК - это высокопоточный источник нейтронов, который по ряду показателей является лучшей в мире установкой для изучения вещества на уровне наномасштабов. На проектную мощность реактор выйдет в 2020 г. и станет самым мощным исследовательским нейтронным реактором в мире.
Реактор станет универсальным инструментом для исследований с помощью нейтронного излучения в интересах физики, химии, биологии, геологии, материаловедения и медицины. В дальнейшем ПИК станет основой международного научного нейтронного центра.
"Зеленый" катализатор
На станции структурного материаловедения "КИСИ-Курчатов" ученые определили состав катализатора, наиболее успешно ускоряющего процесс экологически чистого получения энергии из отходов. В работе участвуют ученые Курчатовского института, Института катализа Сибирского отделения РАН и Новосибирского государственного университета.
Катализатор является недорогим, что позволяет широко использовать его в промышленности. Так, сжигание топлива в кипящем слое этого катализатора может стать одним из наиболее успешных способов получения энергии. Безусловным преимуществом является также высокая экологическая безопасность: выбросы токсичных веществ, образующихся при горении топлива, сокращаются до минимума.
Шаг к революции в физике элементарных частиц
Ученые Курчатовского института получили новые доказательства существования так называемых стерильных нейтрино - легчайших элементарных частиц, которые, возможно, являются частицами темной материи - загадочной субстанции, заполнившей Вселенную. Подтверждение наличия в природе стерильных нейтрино произведет революцию в физике элементарных частиц.
Ученые считают, что на долю обычной материи приходится около 5% массы Вселенной, а 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 проводят на исследовательском реакторе СМ-3 "Росатома" в Научно-исследовательском институте атомных реакторов (НИИАР, Димитровград, Ульяновская область). В ходе эксперимента удалось получить данные, которые заставляют ученых все больше склоняться к тому, что стерильные нейтрино существуют.
Прототип квантового компьютера
В 2019 г. в рамках проекта Фонда перспективных исследований (ФПИ) российские ученые показали так называемый квантовый алгоритм Гровера, который может стать основой для создания сверхбыстрых баз данных, работающих с огромными массивами сведений и способных в считанные мгновения находить в них нужную информацию.
Успешный эксперимент проведен на прототипе элементарного квантового сверхпроводникового процессора, который создан в рамках российского проекта по разработке технологии обработки информации на основе сверхпроводниковых кубитов (элементарных ячеек квантового компьютера).
Создание квантового компьютера позволит существенно ускорить процесс компьютерного моделирования и решать недоступные для современных компьютеров задачи в таких областях как квантовая химия, искусственный интеллект и материаловедение, что существенно удешевит и ускорит разработку новых лекарств и материалов.
В России уже создали базовую технологию для развития квантовых вычислений, что обеспечивает российской науке конкурентоспособность в этой области.
В проекте участвуют Московский физико-технический институт (МФТИ), Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС", Новосибирский государственный технический университет, Московский государственный технический университет им. Баумана, Институт физики твердого тела РАН и предприятие "Росатома" - Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Духова.
Уникальные находки в Кремле
В мае ученые Института археологии РАН начали раскопки в Большом Кремлевском сквере в Москве. Цель работ - изучение культурных напластований. Главный научный результат - открытие остатков здания Приказов, органов центрального управления Русского государства XVI-XVII вв. Археологи с высокой степенью вероятности нашли там остатки Разрядного Приказа - органа военного управления Русского царства в XVI-XVII вв.
В пользу этой версии говорит и то, что на месте раскопок в большом количестве найдены предметы военного назначения - арбалетные стрелы, ружейные кремни и свинцовые пули. Кроме того, ученые, возможно, вышли на след большого пожара Москвы, случившегося в 1571 г. во время нашествия монголо-татар.
В 2020 г. археологи продолжат раскопки в Кремле.
Останки соратника Наполеона
Крупный успех ждал российских археологов в Смоленске. В ходе раскопок в центре города ученые нашли останки, принадлежащие, как подтвердила ДНК-экспертиза, одному из ближайших соратников Наполеона - генералу Сезару Шарлю-Этьену Гюдену.
Сезар Шарль-Этьен Гюден (1768-1812) во время войны 1812 г. командовал Третьей дивизией Первого корпуса французской армии, принимал участие в Смоленском сражении. Убит в сражении у Валутиной горы 19 августа 1812 г., пушечное ядро оторвало ему обе ноги. Гюдена сразу перевезли в Смоленск, где Наполеон лично ухаживал за ним. Но Гюден скончался.
Поиски останков Гюдена шли не один десяток лет. Археологическая экспедиция в Смоленске проходит в рамках проекта под патронажем франко-российского форума "Трианонский диалог", основанного по предложению 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. Стороны обсуждают вопрос о перезахоронении останков Гюдена во Франции.
Рекорды передачи информации
Ученые из Московского физико-технического института (МФТИ) и инженеры компаний T8 и Corning сделали большой шаг к решению проблемы безлимитной связи - создали систему передачи высокоскоростного сигнала, для работы которой не нужно активное промежуточное усиление. С помощью новой системы удалось передать сведения на расстояние 520 км со скоростью в 200 гигабит в секунду и установить ряд новых рекордов.
Ученые намерены побить свой рекорд и удвоить, а затем и утроить скорость обмена информацией. Подобные системы должны привлечь внимание властей и провайдеров из удаленных регионов.
Новый путь в лечении рака у курильщиков
Некоторые типы злокачественных опухолей в легких можно уничтожать, используя аналоги белковых молекул, которые вырабатываются некоторыми нервными клетками. Ученые из МФТИ и Института биоорганической химии им. академиков Шемякина и Овчинникова РАН показали это на деле.
Ученые 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.
Опыты показали, что белок Lynх1 блокирует действие никотина, не позволяя ему стимулировать развитие злокачественных опухолей. Дальнейшие опыты с Lynх1 и создание более простых и безопасных версий этой молекулы помогут создать лекарство, способное защитить курильщиков от развития рака легких и других опухолей, вызванных курением.
Перспективный материал для батареек
Ученые МГУ им. Ломоносова синтезировали новый материал для натрий-ионных батарей (НИБ). НИБ - более дешевая замена литий-ионным аккумуляторам, за создание которых дали Нобелевскую премию по химии-2019.
Развитие технологии литий-ионных аккумуляторов упирается в серьезную проблему - в возможный "потолок" литиевых запасов при нынешнем уровне технологий добычи лития, а также в высокую стоимость сырья. Частичный переход на другой носитель заряда в аккумуляторах - натрий - может помочь решению проблемы.
Созданный химиками МГУ материал обладает значительно более высокой энергоемкостью, чем многие ранее изученные натриевые катодные материалы, а также рядом других преимуществ.
