Волжский переход: квантово запутанные частицы и миссия на Луну

Новые научные проекты и технологии представили на форуме «Наука будущего — наука молодых», ежегодном мероприятии, которое состоялось в Самаре. Ведущие российские и зарубежные ученые рассказали о достижениях в области квантовых технологий, медицины, материаловедения и других. Кроме того, специалисты космической отрасли обсудили нюансы научных программ на станции РОС и перспективы отечественной лунной миссии.

Что обсудили на научном форуме

Чтобы полететь на Луну, российским космонавтам потребуется четыре корабля, а для изучения организмов и материалов скоро будут использовать квантово запутанные частицы. Эти, а также множество других тем из сферы передовых научных разработок обсудили на IX Всероссийском молодежном научном форуме «Наука будущего — наука молодых».

Это ежегодное мероприятие, на котором ученые совместно с заслуженными коллегами рассматривают перспективные проекты и технологии. Форум проходит ежегодно в разных городах России. На этот раз принимающей стороной выступил Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева. В рамках мероприятия прошли пленарные заседания, научные секции и мини-конференции.

— Польза форума в том, что здесь организована связь поколений и возможность передать опыт и знания молодым специалистам. Другая его уникальная черта — в междисциплинарности, которая выступает ключом ко многим научным прорывам, — сказал на открытии мероприятия президент Самарского университета, академик РАН Виктор Сойфер.

Всего в форуме приняли участие более 500 человек, в том числе крупнейшие российские и зарубежные деятели науки. Одним из ключевых выступлений стал доклад научного руководителя Центрального аэрогидродинамического института им. Н.Е. Жуковского (ЦАГИ), вице-президента РАН, академика Сергея Чернышева.

— В России наблюдается взрывной рост авиаперевозок. Это связано с развитием связности страны. В частности, благодаря туризму и деловой активности увеличивается пассажиропоток, а за счет популярности маркетплейсов растет потребность в перевозке грузов, — отметил он.

По его словам, в отечественном авиастроении активно ведутся новые разработки. Одна из них — это дальнемагистральный самолет большой вместимости типа «летающее крыло». Такое воздушное судно не имеет хвостового оперения и фюзеляжа, а в крыле размещена кабина экипажа и грузовой отсек или пассажирский салон. При этой конфигурации аэродинамика самолета возрастает на четверть.

Другой перспективный проект — это новая концепция сверхзвукового пассажирского лайнера. Как объяснил академик, такой самолет расширяет зону однодневных поездок до 7,5 тыс. км, что вдвое больше по сравнению с современными самолетами. Кроме того, прорабатывается проект «зеленого» самолета с двигателями с открытым ротором (агрегатом, который, вращаясь, создает подъемную силу). Инновация может дать до 15 % экономии топлива), добавил ученый.

Вместе с тем ведутся исследования в сфере создания нового делового реактивного самолета малой размерности для бизнес-авиации, а также различных вариантов летательных аппаратов вертикального взлета и посадки для перелетов внутри городских агломераций.

Какие квантовые технологии разрабатывают в России

Много интересных проектов на форуме представили молодые ученые. Об одном из них рассказала старший научный сотрудник лаборатории «Квантовая инженерия света» Южно-Уральского государственного университета Анна Патерова. Разработка заключается в создании источников квантового света — запутанных друг с другом частиц в инфракрасном и видимом диапазоне.

— Инфракрасный диапазон — это область длин волн, где многие молекулы проявляют уникальные характеристики. Например, некоторые материалы, непрозрачные в видимом свете, хорошо просвечиваются ИК-лучами. Их можно использовать, чтобы сканировать внутреннюю структуру организмов и материалов. Однако проблемы ИК-методов измерений — в низкой эффективности детекторов, высоком уровне «шума» и ограниченном количестве генераторов такого излучения, — отметила она.

Потому была поставлена цель создать источники света, в которых ИК-излучение будет проникать внутрь материалов, но увидеть их позволят квантово запутанные с ними частицы, их фиксируют детекторы в оптическом диапазоне. Такие приборы квантового света будут востребованы при исследовании биотканей, контроля качества полупроводниковых чипов и обнаружения примесей в лекарствах, рассказала она.

Что предлагают ученые для продления жизни

Один из зарубежных гостей форума, почетный профессор иммунологии Болонского университета (Италия) и руководитель лаборатории системной медицины здорового человека в Нижегородском государственном университете им. Н.И. Лобачевского Франчески Клаудио рассказал об изучении механизмов старения человека.

По его словам, сейчас есть множество маркеров, по которым можно заранее предсказать наступление возрастных заболеваний. Например, благодаря научной работе, в которой ученый также принимал участие, по изменениям в фазе быстрого сна можно судить о приближении болезни Паркинсона.

— Органы стареют по-разному. И у каждого из них существуют свои эпигенетические «часы» — маркеры, которые указывают на биологический возраст. Благодаря им можно показать, что у человека через определенное время возникнет заболевание. В целом, в организме выбраны 15 признаков, которые указывают на старение, — отметил Франчески Клаудио.

Он добавил, что чем старше становится человек, тем он более уникален. При изучении людей старше 100 лет специалисты выявили, что у них сформирован оптимальный баланс между воспалительными и иммунными клетками. Он дает возможность уменьшить биологический возраст.

Ученый сообщил, что экология организма не менее важная, чем внешней среды. Ежедневно в человеческом теле отмирает 50–70 млрд клеток. Они разносятся по телу и способствуют старению. При этом один из главных механизмов очищения — это полноценный здоровый сон.

Как улучшить российские космические программы

Важным событием форума стал открытый разговор с замкомандира по научно-исследовательской работе отряда космонавтов госкорпорации «Роскосмос» космонавтом-испытателем Андреем Бабкиным. Говоря о перспективной Российской орбитальной станции (РОС), он отметил актуальность модульного принципа и возможности замены элементов конструкции.

— В настоящее время на МКС столкнулись с микроутечками на одном из модулей. Это произошло по причине износа конструкции. Устранить неполадку не удается. В новой же концепции в подобной ситуации можно заменить вышедший из строя узел на новый. Таким образом, срок службы станции практически не ограничен, — сказал космонавт.

Также он сообщил, что, несмотря отставание России в сфере подготовки пилотируемых миссий на Луну, отечественные специалисты могут реализовать свой вариант с помощью космических кораблей типа «Союз-5», которые в 1969 году осуществили первую в мире стыковку в космосе. В этой схеме четырьмя запусками будут доставлены на орбиту компоненты корабля, где их соберут в единый комплекс и отправят к Луне.

Кроме того, Андрей Бабкин отметил, что сейчас в России не готовят космонавтов-исследователей, так как на борту МКС для них недостаточно научных проектов. Поэтому функции проведения экспериментов возложены на космонавтов-испытателей, которые не всегда могут в полном объеме выполнить научную программу. Вероятно, на станции РОС появятся специализированные научные модули, и космонавты-исследователи будут востребованы, добавил он.