Праздник в городе, инновации в лабораториях: чем живет российская наука

Наука может быть разной: от сложных формул на доске до увлекательных квизов в городском парке. Лучше всего это многообразие видно в День российской науки, который мы отмечаем 8 февраля. Это не только праздничные квизы, экскурсии и кинопоказы, но и конкретные открытия, которые решают повседневные проблемы. Десятилетие науки и технологий, нацпроекты «Молодежь и дети» и «Новые материалы и химия» помогают талантливым исследователям развиваться и воплощать свои идеи.

В этом году праздник — отличная возможность заглянуть за кулисы. Мы расскажем, как его отметят в разных городах, и покажем три примера, когда наука вышла из лабораторий в жизнь: как борются с гололедом во дворах, очищают водоемы от нефти и создают легкие детали для кораблей.

По традиции как в крупных городах, так и в небольших населенных пунктах проводят мероприятия, посвященные достижениям наших ученых: от интеллектуальных викторин в Алагире до научного стендапа в Уфе.

Так, со 2 по 15 февраля в пяти регионах страны — Москве, Санкт-Петербурге, Белгородской и Мурманской областях, Республике Башкортостан — организуют 43 бесплатные тематические экскурсии, лекции ведущих ученых, научные квизы и мастер-классы.

Особое внимание уделят кино: по проекту «ДНК: День науки» в разных городах покажут 44 документальных фильма о технологиях и открытиях. Среди премьер — картина «Карбоновые полигоны. Фильм второй» о работе сибирских ученых, исследующих климат в экстремальных условиях. 

Для самых юных исследователей в Вологде и Ковдоре откроют детские научные площадки с интерактивными экспонатами. На них в игровой форме изучают законы физики: можно покрутить гироскоп, пообщаться через переговорные трубы или узнать, как работает ветряная мельница. Всего таких площадок в стране уже 78, найти их можно на «Яндекс.Картах» по специальным меткам.

Также появится новый научно-популярный маршрут «Крылья науки» в Самарской области. Первыми по нему проедут местные школьники, которые смогут заглянуть в цеха по производству авиационных двигателей и лаборатории по созданию беспилотников.

«Российская наука — это стратегический ресурс развития страны и основа ее технологического суверенитета, — отмечает вице-премьер Дмитрий Чернышенко. — Наша общая задача — создать условия, при которых каждый ученый сможет максимально реализовать свои идеи».

Лучше всего о важности науки говорят изобретения, которые уже облегчают людям жизнь. Например, в Приамурском государственном университете имени Шолом-Алейхема создали разработку для борьбы с гололедом и снежным накатом. Устройства проекта IceTech уже тестируют на улицах Биробиджана. Техника крепится как навесное оборудование к обычному колесному трактору. 

«В нашей лаборатории изучаются вопросы механики разрушения льда, — рассказал нашему порталу заведующий молодежной научной лабораторией ледотехники, кандидат физико-математических наук Виталий Земляк. — Исследования показывают, что бороться с накатом на дорожном покрытии наиболее эффективно — сдвигая его. На этом принципе и работает устройство. В накат внедряются диски, посаженные на ось. Ось расположена под определенным углом, что обеспечивает сдвиг наката и его эффективное разрушение».

Технология позволяет разрушать даже плотный ледяной покров толщиной до 14 сантиметров, не царапая и не повреждая асфальт. В отличие от традиционных отвалов, рабочие диски не касаются дорожного покрытия. Благодаря компактным размерам оно идеально подходит для работы в тесных дворах и на парковках, где крупной технике не развернуться.

Идея такого устройства родилась несколько лет назад у научного руководителя проекта, профессора Виктора Козина, но воплотить ее в жизнь удалось только сейчас при поддержке программы «Приоритет 2030». На выделенные средства оснастили лабораторию и создали испытательный полигон для полунатурных экспериментов.

Устройство уже вызвало интерес у промышленных партнеров. В феврале его ждут полевые испытания на дорогах северных районов Сибири.

Одни ученые сражаются с гололедом, другие — с масштабными загрязнениями. В Петербурге химики из Передовой инженерной школы СПбГУ создали материал для очистки водоемов от разливов нефти и масел. Это прочная тонкая пленка, которая не тонет даже в шторм и впитывает нефтепродукты подобно морской губке.

«Изначально мы просто исследовали взаимосвязь внутренней архитектуры материала и его прочности, — объяснила нашему корреспонденту ведущий специалист сектора „Умные экотехнологии“ ПИШ СПбГУ Анастасия Носова. — Но обнаружили, что наша трехмерная сетка из волокон обладает выдающимися свойствами. В природе подобные структуры, как мхи или губки, эффективно удерживают жидкости, и это нас вдохновило».

Один грамм этого полимерного материала способен поглотить до 40 граммов моторного масла. Сорбент работает избирательно: он впитывает только нефтепродукты, отталкивая воду. После этого его можно отжать, промыть и использовать заново — даже после пяти циклов эффективность почти не снижается.

Как отмечает Анастасия Носова, создать такой материал непросто. Главной сложностью было добиться нужной прочности и эластичности, чтобы он выдерживал нагрузки в реальных условиях, например, при сильном волнении. Справиться помогла ювелирная настройка технологии производства микро- и нановолокон.

«Уникальность нашего сорбента — в целенаправленном дизайне, — говорит специалист. — Раньше не существовало материалов, которые бы так эффективно отделяли нефть от воды, оставаясь плавучими в сложных условиях и пригодными для многократного использования».

Технология успешно прошла испытания в холодной соленой воде. В реальной ситуации такой сорбент можно развернуть на акватории в виде плавучих матов, собрать им нефтяную пленку, а затем отправить ее как сырье на переработку.

У разработки серьезные перспективы. Ученые уверены, что материал будет эффективен даже в суровых арктических условиях. А благодаря использованию доступных компонентов его производство можно легко масштабировать. Более того, команда уже работает над следующей версией — сорбентом из биоразлагаемых полимеров на основе растительного сырья, что сделает технологию еще экологичнее.

В судостроительной отрасли России тоже применяют новые материалы. Так, в Казанском национальном исследовательском техническом университете имени Туполева (КНИТУ-КАИ) ученые создали необычный корабельный вал — тот самый, что соединяет двигатель с гребным винтом. Но сделан он не из традиционной нержавеющей стали, а из полимерных композитов, или простыми словами — из специального сверхпрочного пластика.

Замена металла на композит — это эффективное решение для отрасли. Пластик не боится главного врага в море — коррозии. Но и это не все.

«Если речь идет о скоростных судах, то композитный вал позволяет снизить вес конструкции, и судно будет двигаться быстрее, — объясняет нашему порталу заведующий кафедрой производства летательных аппаратов КНИТУ-КАИ Владимир Батраков. — Кроме того, такие валы обладают большей жесткостью, требуют меньше опор, у них другие частоты вибрации. Это положительно скажется и на весе силовой установки, и на комфорте пассажиров».

Разработка родилась из практической необходимости. Импортные аналоги ушли с рынка, и судостроителям понадобилось отечественное решение. Опыт у казанских инженеров уже был — они делали валы для вертолетов и автомобилей. Процесс начался с компьютерного расчета нагрузок, затем изготовили опытный образец, чтобы проверить его прочность. И только после успешных испытаний сделали рабочую партию для заказчика.

Ключевое преимущество — не только в свойствах, но и в экономике производства. «Для того, чтобы сделать металлический вал, нужна сложная механическая обработка, — говорит Владимир Батраков. — В композитах надо инвестировать только один раз в оснастку, а потом мы неоднократно сможем получать что-то вроде слепка. Это технологическое преимущество».

Срок службы у такого вала, по оценкам специалистов, будет больше, чем у металлического, благодаря высокой стойкости к усталостным нагрузкам. А значит, и общая экономия для судовладельца окажется существенной.

Эта работа — лишь начало. Ученые уже обсуждают, какие еще части судов можно заменить легкими и прочными композитами. Речь идет об элементах двигателей и даже сложных корпусных деталях, которые сегодня приходится отливать и долго обрабатывать.

За новыми материалами для кораблей, за чистой водой и безопасными дорогами всегда стоят люди. И общественное доверие к ним растет. Так, согласно результатам социологического исследования ВЦИОМ, 78% россиян гордятся отечественной наукой, а среди студентов этот показатель достигает 86%. Более того, 63% родителей хотели бы, чтобы их дети стали исследователями.

Для подготовки таких кадров в нашей стране уже создана инфраструктура. В 23 регионах работают 50 передовых инженерных школ (ПИШ), а к 2030 году их станет 100. Это современные лаборатории и производственные полигоны, где студенты отрабатывают знания на практике. Системно поддерживает вузы и программа «Приоритет 2030», в которой в 2025 году участвовал 141 университет из 56 регионов.

Особенно востребована сегодня химия — основа для новых открытий в медицине, энергетике, IT и даже космосе. Сегодня в отрасли занято более 710 тысяч человек, а для реализации амбициозных планов к 2030 году потребуется подготовить еще десятки тысяч специалистов. 

Раскрывать свои способности молодым людям помогает нацпроект «Молодежь и дети». Для этого по всей стране строят современные школы, педагоги учатся новым методикам работы, студенты занимаются в комфортных кампусах с современным оборудованием, а вузы участвуют в специальных программах развития. С господдержкой создают условия, где каждый ребенок, подросток или студент может найти себя и реализовать свои мечты.

Эту работу дополняют другие важные инициативы. В Десятилетие науки и технологий государство активно привлекает молодежь в науку, а ученых мотивирует решать ключевые проблемы страны. А нацпроект «Новые материалы и химия» нацелен на технологический прорыв: к 2030 году планируется создать около 150 новых производств для выпуска современных материалов, жизненно важных для медицины, космоса, робототехники и других отраслей. Для этого в вузах и техникумах уже открываются новые программы, готовящие востребованных специалистов.