Так, к примеру, добывающая отрасль потребляет 12% всей производимой в России электроэнергии, а вместе с металлургией этот показатель составляет 25%. При этом на каждую тонну полезного ископаемого, добываемого в России, изымается от 7 до 20 тонн пустой породы.
Это приводит к образованию огромных хранилищ отходов. В стране накоплено около 100 миллиардов тонн отвалов, что составляет 93% всех отходов.
Вместе с тем в отходах содержится много полезных элементов, которые могут быть переработаны. В связи с чем разработка замкнутого технологического цикла в горной отрасли может существенно повысить эффективность добычи ресурсов.
При этом такая технология подразумевает полное извлечение полезных компонентов и возврат неперерабатываемых остатков в среду, где проводятся горные работы.
— Проект «Миллиметрон» — обсерватория нового поколения. Она станет самым большим в мире космическим телескопом за пределами Земли. Комплекс будет изучать пространство в миллиметровом и инфракрасном диапазонах длин волн.
Большинство научных задач будет направлено на исследование эволюции Вселенной, образование звезд и планет, — объяснил заместитель руководителя заместитель руководителя АКЦ ФИАН Алексей Рудницкий
— Вода — это ключ к пониманию многих процессов в космосе. Изучение частиц воды поможет понять, как они распространяется между различными объектами и как попали на Землю, — объяснила один из разработчиков детекторов, замзаведующего Лабораторией терагерцовой спектроскопии МФТИ Елена Жукова.
— Для регистрации сигналов до 1,3 ТГц мы применили детекторы, которые представляют собой «слойку» из сверхпроводников и изолятора между ними.
Электроны в них проходят через изолирующий барьер благодаря квантовому туннельному эффекту (при котором микрообъекты проявляют сразу свойства частиц и волн. — «Известия»), — сообщил заведующий лабораторией терагерцевых приборов и технологий АКЦ ФИАН Андрей Худченко.
По его словам, эта структура настолько чувствительна, что каждый фотон, который приходит даже от слабых космических источников, вызывает ток отдельных электронов. При этом не возникает паразитных эффектов, и собственные шумы детектора сведены до минимума. До так называемого практически до квантового предела точности измерений.
Как уточнил исследователь, толщина слоев сверхпроводников в детекторе составляет несколько микрон, а изолятора — всего один микрон.
Чтобы с рекордной чувствительностью поймать сигнал с неба, нужно, чтобы он весь был сфокусирован на этот микронного размера переход.
— Эта пленка из нитрида ниобия. Она настолько тонкая — почти двумерная, — что нагревается от малейшего сигнала. Другими словами, когда на нее попадает даже слабый импульс из космоса, она поглощает его энергию.
Это приводит к изменению сопротивления материала пленки, которое можно зарегистрировать. У таких детекторов также предельно низкий уровень шума, — рассказал старший научный сотрудник Лаборатории терагерцовых приборов и технологий АКЦ ФИАН Иван Третьяков.
— В период войны для доставки ГСМ впервые широко применили трубопроводы. Один из первых опытов был получен при обеспечении бензином частей 52-й армии на плацдарме у реки Волхов в марте – апреле 1942 года, рассказал историк службы горючего Юрий Минкевич.
Затем, в июне – июле 1942-го, по дну Ладожского озера был впервые в истории военного дела проложен трубопровод большой протяженности. На его сооружение затратили всего 43 дня.
Длина (включая сухопутные участки) составила 29 км, а пропускная способность — до 350 т горючего в сутки. Эта инфраструктура работала в течение 20 месяцев до снятия блокады Ленинграда в 1944 году. Всего по трубопроводу в осажденный город подали более 40 тыс. т светлых нефтепродуктов.
— Известен опыт, когда бензин перевозили в отвержденном состоянии. То есть в виде брикетов с мелкими ячейками, стенки ячеек состояли из высокопрочного вещества. Через них не могло просочиться находящееся внутри горючее, сообщил Юрий Минкевич.
Форма брикетов могла быть любой, обычно они весили от 10 до 20 кг. Содержание бензина в них составляло 93–96%. Топливо в таком виде можно было хранить в штабелях на любых площадках и даже под водой. При перевозке потери топлива составляли менее 0,05%.
Чтобы применить горючее, его возвращали в жидкое состояние, разрушая оболочку. В частности, в Академии механизации и моторизации РККА для полевых условий разработали прибор, который приводился в действие мускульной силой человека. Он имел производительность 30 л/ч и был предназначен для десантных частей и партизанских отрядов.
Широкое производство «твердого бензина» не наладили, хотя после освобождения Кавказа в 1943 году в Грозном начал строиться завод производительностью 20 тыс. т «твердого бензина» в год.
— В первую очередь качественными ГСМ обеспечивали фронт и стратегические объекты. В тылу часто прибегали к альтернативным источникам энергии.
В частности, в Сибири и на Дальнем Востоке на лесозаготовках и других объектах широко применяли газогенераторные автомобили. Они в качестве топлива использовали древесину, — рассказал заведующий филиалом «Солдаты Отечества» Музея истории г. Иркутска Сергей Трофименко.
Газогенераторная установка представляла собой металлическую колонну, которую размещали на грузовом автомобиле сбоку или в кузове. В ней древесное топливо в условиях недостатка кислорода и высоких температур разлагалось медленно.
Газовая смесь очищалась от примесей и подавалась в двигатель. Преимущество такого оборудования заключалось в дешевизне топлива, но при этом мощность силовой установки падала на 30–50%.
— Летом 1942 года на вооружении Южного Брянского партизанского края находилось 30 танков и бронемашин, как отечественных, так и трофейных. Для техники партизаны изготавливали горючее в кустарных условиях. Это был скипидар, который получали путем перегонки смоляных пней. Такие установки получили название «минские реторты» — по их условному месту происхождения.
В аппаратах сырье нагревали до 200 °C в течение 12–18 часов. При этом из смолы выделялась парогазовая смесь, которую очищали через фильтры и охлаждали. В результате газ конденсировался и превращался в жидкость — готовый скипидар. Процесс длился четверо суток.
В условиях лесной жизни скипидар использовали для смазки и как антисептик. По некоторым свидетельствам, его применяли и для заправки автомобилей. На территории «Партизанской поляны» расположена минская реторта отряда «Смерть немецким оккупантам»
— Двухвитковая схема позволяет всего с помощью двух зажиганий двигателей переместить корабль с орбиты выведения на высоте 200 км на орбиту полета МКС на высоте 400 км.
Причем перед вторым включением он оказывается в непосредственной близости (5-10 км) от станции, что дает возможность за полчаса выполнить все операции по сближению, — прокомментировал старший научный сотрудник Музея космонавтики Павел Гайдук.
Он подчеркнул, что такая схема доступна благодаря исключительной точности «Союз-2.1а», который эксплуатируется с 2020 года.
Ракета-носитель оснащена точной цифровой системе управления, за счет чего выводимый корабль, оказавшись на орбите, уже знает свои пространственные параметры. Раньше их передавали только через несколько витков после вращения аппарата вокруг Земли.
К этому нужно добавить надежность ракет-носителей, которая позволяет производить запуски в строго назначенное время несмотря на погодные условия. Это дает возможность производить запуски в наиболее подходящие для сверхкороткого полета моменты.
— Раньше двухсуточные схемы применяли в том числе и потому, что в полете возникали различные сложности. Например, не раскрывались батареи или отказывало оборудование связи.
Запас времени давал возможность устранить проблемы и привести корабль к станции в исправном состоянии, — рассказал на предстартовой трансляции Герой России, космонавт-испытатель Олег Артемьев.
Сейчас, добавил он, техника стала надежнее. При этом, благодаря российским баллистикам, путь на МКС сократился до двух витков. Однако в скором времени возможен очередной прорыв, который позволит добираться до станции по одновитковой схеме в течение часа.
— Спутник запустят на высоту около 400 км на полярную орбиту. Она проходит над полюсами Земли. По этой траектории в будущем будет летать Российская орбитальная станция.
С помощью «Бион-М2» ученые изучат, какие опасности подстерегают космонавтов в этих областях пространства и каким образом можно предотвратить негативное воздействие.
— На полярной орбите уровень радиации на треть выше, чем на МКС. Кроме того, там больше галактических частиц высоких энергий, которые прилетают из-за пределов Солнечной системы.
Они более опасны, поскольку, сталкиваясь с атомами в молекулах человеческого тела, могут вызвать необратимые изменения и стать причиной онкологии и лучевой болезни.
Однако главная угроза, что такие частицы при столкновении с предметами на корабле порождают каскады вторичных нейтронов, от которых практически невозможно защититься.
Поэтому, по мнению специалистов, базы на Луне лучше строить на глубине 3 м. На меньшей опасность представляют галактические лучи, а на большей резко возрастает поток вторичных нейтронов.
Малоизученный фактор — электростатическое напряжение. Оно возникает за счет повышенного содержания электронов на полярной орбите. И выражается, например, в отказах бортовых систем космических аппаратов.
Мы редко рассматриваем организм с точки зрения электромагнитных взаимодействий, роль которых на самом деле колоссальна. Они определяют многие процессы жизнедеятельности клеток. В том числе клеточное дыхание и обмен веществ. Поэтому важно понимать, как изменения магнитного поля сказываются на этом уровне.
Каждый из космических факторов можно воспроизвести и изучить на Земле, но их комплексное влияние можно исследовать только на орбите.
С этими целями в состав «экипажа» «Бион-М2» включены мыши — существа, которые генетически и физиологически похожи на людей. Их геном примерно на 90% соответствует человеческому.
Также на спутнике проведут опыты с мухами-дрозофилами. Их геном хорошо изучен, что позволяет легко отслеживать мутации и изменения в ДНК, вызванные космическими факторами.
Причем, короткий жизненный цикл дрозофил (около 10 дней) дает возможность в течение полета наблюдать несколько поколений.
Вода в невесомости ведет себя непредсказуемо. Например, собирается в шарики, что затрудняет ее употребление животными.
Большинство мышей на «Бион-М2» будут питаться пастообразным кормом с водой. Однако он вносит некоторые изменения в водно-солевой баланс в организме животных.
Поэтому в одном из пяти устройств для содержания животных будет использоваться твердый корм, а вода будет подаваться в виде геля. Такая технология применяется впервые.
Группа экспериментов будет посвящена микроорганизмам. В частности, ученые проверят, как бактерии переносят воздействие вакуума, ультрафиолета, радиации и других экстремальных условий.
Кроме того, на внешней стороне аппарата в зоне наибольшего разогрева при вхождении в атмосферу разместят базальтовые диски с микроорганизмами.
При возвращении на Землю они будут имитировать метеорит. Таким образом ученые рассчитывают подтвердить или опровергнуть теорию панспермии — привнесение жизни на нашу планету из космоса.
— Раньше типичной для Арктики картиной было то, что виды, занесенные теплыми течениями, из-за суровых условий не размножались и поэтому не могли закрепиться в регионе.
Однако сейчас мы наблюдаем, что в северных морях размножается криль — зоопланктон, крошечные рачки размером в несколько миллиметров. На наших глазах Арктика из безжизненной пустыни превращается в продуктивную систему.
Специалисты ожидают, что вслед за проникновением криля в северные моря придут и хищники — стада рыб, для которых эти рачки служат кормовой базой. В результате эти акватории станут промысловыми регионами.
Прежде высокопродуктивным было только Баренцево море, в которое заходят теплые воды Атлантики. Сейчас активная жизнедеятельность наблюдается и в морях к востоку от него — Карском, Лаптевых, Восточно-Сибирском.
В Чукотское море также через Берингов пролив попадают виды тихоокеанского происхождения.
Таким образом, в российских шельфовых морях происходит формирование более богатых жизнью экосистем, что благо с промысловой точки зрения.
— В основе исследования — анализ останков флоры и фауны, которые накапливаются на дне. Маркерами служат частицы пыльцы растений, диатомовые водоросли, останки комаров, рачков, которые существовали в прошлом, — рассказал профессор кафедры биофизики СФУ, заместитель директора по науке и ведущий научный сотрудник ИБФ СО РАН, доктор биологических наук Денис Рогозин.
— Донные керны из озерных отложений — кладезь информации о прошлом. Однако нужно отметить, что не все группы одинаково хорошо сохраняются в донных отложениях.
Не менее важная проблема — выбор места для взятия керна. Численность обитавших в прошлом в месте взятия проб видов некоторых групп может быть очень низкой, или они могут вообще отсутствовать.
Это усложняет интерпретацию данных или даже приводит к неверным выводам, — отметил научный сотрудник Лаборатории микробиологии Института биологии внутренних вод имени И.Д. Папанина РАН Владимир Сысоев.
Для решения этой проблемы, пояснил он, ученые проводят одновременное исследование нескольких групп организмов, что позволяет повысить качество результатов палеореконструкций.
Если же численность видов высокая, то, исследуя разные группы организмов, можно реконструировать не только изменения климата, но и глубину водоема, его зарыбленность, количество водной растительности, степень насыщения водоемов биогенными элементами и их продуктивности.
— Из останков животных и растений, сохраненных в донных отложениях, помимо прочего, можно извлечь фрагменты ДНК, что тоже важный источник информации. При этом на их сохранность влияют различные условия.
Например, температура, соленость, кислотность, химический состав и размер частиц, — отметил руководитель группы эволюционной генетики Лимнологического института СО РАН Сергей Кирильчик.
Как уточнил специалист, такие исследования затрудняют значительная фрагментация древних ДНК и их загрязнение современными молекулами-носителями генетической информации.
Причем степень деградации древних ДНК увеличивается с глубиной. Пока с высокой степенью надежности удается исследовать образцы возрастом до 100 тыс. лет. Есть работы по анализу миллионнолетней ДНК, но они малодостоверны.
— На сегодняшний день в России похожие силовые агрегаты разрабатывают только под конкретное аппараты и определенных заказчиков, а на свободном рынке доступных отечественных решений нет. Исходя из этого специалисты разработали решение, которое может найти применение в различных типах беспилотных устройств. Вес таких аппаратов может составлять от 30 до 120 кг в зависимости от количества двигателей, — объяснил Николай Иванов.
— Мы тщательно изучили взаимосвязь между структурой поверхности лепестков и их устойчивостью к колонизации микроорганизмами. Это позволило разработать алгоритм прогнозирования антибактериальных свойств синтетических материалов, поверхность которых имитирует ткани растений, — пояснила старший научный сотрудник лаборатории контролируемых оптических наноструктур МФТИ Мария Баршутина.
Так, к примеру, добывающая отрасль потребляет 12% всей производимой в России электроэнергии, а вместе с металлургией этот показатель составляет 25%. При этом на каждую тонну полезного ископаемого, добываемого в России, изымается от 7 до 20 тонн пустой породы.
Это приводит к образованию огромных хранилищ отходов. В стране накоплено около 100 миллиардов тонн отвалов, что составляет 93% всех отходов.
Вместе с тем в отходах содержится много полезных элементов, которые могут быть переработаны. В связи с чем разработка замкнутого технологического цикла в горной отрасли может существенно повысить эффективность добычи ресурсов.
При этом такая технология подразумевает полное извлечение полезных компонентов и возврат неперерабатываемых остатков в среду, где проводятся горные работы.
— Мы тщательно изучили взаимосвязь между структурой поверхности лепестков и их устойчивостью к колонизации микроорганизмами. Это позволило разработать алгоритм прогнозирования антибактериальных свойств синтетических материалов, поверхность которых имитирует ткани растений, — пояснила старший научный сотрудник лаборатории контролируемых оптических наноструктур МФТИ Мария Баршутина.
— Двухвитковая схема позволяет всего с помощью двух зажиганий двигателей переместить корабль с орбиты выведения на высоте 200 км на орбиту полета МКС на высоте 400 км.
Причем перед вторым включением он оказывается в непосредственной близости (5-10 км) от станции, что дает возможность за полчаса выполнить все операции по сближению, — прокомментировал старший научный сотрудник Музея космонавтики Павел Гайдук.
Он подчеркнул, что такая схема доступна благодаря исключительной точности «Союз-2.1а», который эксплуатируется с 2020 года.
Ракета-носитель оснащена точной цифровой системе управления, за счет чего выводимый корабль, оказавшись на орбите, уже знает свои пространственные параметры. Раньше их передавали только через несколько витков после вращения аппарата вокруг Земли.
К этому нужно добавить надежность ракет-носителей, которая позволяет производить запуски в строго назначенное время несмотря на погодные условия. Это дает возможность производить запуски в наиболее подходящие для сверхкороткого полета моменты.
— Раньше двухсуточные схемы применяли в том числе и потому, что в полете возникали различные сложности. Например, не раскрывались батареи или отказывало оборудование связи.
Запас времени давал возможность устранить проблемы и привести корабль к станции в исправном состоянии, — рассказал на предстартовой трансляции Герой России, космонавт-испытатель Олег Артемьев.
Сейчас, добавил он, техника стала надежнее. При этом, благодаря российским баллистикам, путь на МКС сократился до двух витков. Однако в скором времени возможен очередной прорыв, который позволит добираться до станции по одновитковой схеме в течение часа.
— Проект «Миллиметрон» — обсерватория нового поколения. Она станет самым большим в мире космическим телескопом за пределами Земли. Комплекс будет изучать пространство в миллиметровом и инфракрасном диапазонах длин волн.
Большинство научных задач будет направлено на исследование эволюции Вселенной, образование звезд и планет, — объяснил заместитель руководителя заместитель руководителя АКЦ ФИАН Алексей Рудницкий
— Вода — это ключ к пониманию многих процессов в космосе. Изучение частиц воды поможет понять, как они распространяется между различными объектами и как попали на Землю, — объяснила один из разработчиков детекторов, замзаведующего Лабораторией терагерцовой спектроскопии МФТИ Елена Жукова.
— Для регистрации сигналов до 1,3 ТГц мы применили детекторы, которые представляют собой «слойку» из сверхпроводников и изолятора между ними.
Электроны в них проходят через изолирующий барьер благодаря квантовому туннельному эффекту (при котором микрообъекты проявляют сразу свойства частиц и волн. — «Известия»), — сообщил заведующий лабораторией терагерцевых приборов и технологий АКЦ ФИАН Андрей Худченко.
По его словам, эта структура настолько чувствительна, что каждый фотон, который приходит даже от слабых космических источников, вызывает ток отдельных электронов. При этом не возникает паразитных эффектов, и собственные шумы детектора сведены до минимума. До так называемого практически до квантового предела точности измерений.
Как уточнил исследователь, толщина слоев сверхпроводников в детекторе составляет несколько микрон, а изолятора — всего один микрон.
Чтобы с рекордной чувствительностью поймать сигнал с неба, нужно, чтобы он весь был сфокусирован на этот микронного размера переход.
— Эта пленка из нитрида ниобия. Она настолько тонкая — почти двумерная, — что нагревается от малейшего сигнала. Другими словами, когда на нее попадает даже слабый импульс из космоса, она поглощает его энергию.
Это приводит к изменению сопротивления материала пленки, которое можно зарегистрировать. У таких детекторов также предельно низкий уровень шума, — рассказал старший научный сотрудник Лаборатории терагерцовых приборов и технологий АКЦ ФИАН Иван Третьяков.
