Сказ о том как, гуманитарий науку пытался понять
«Дабы науку познать, да мир посмотреть, пошел добрый молодец в путь долгий да места дальние, на земли трудовые промышленника известного, оружейника Никиты Демидова. Урал-дедушка путника принял с теплотой особой, а жители местные были хлебосольны и радушны…»
Глава I. Люд учёный
Какие ассоциации возникают при упоминании Екатеринбурга и Урала в целом? Сказы Бажова, горы и хвойный лес, майонез ЕЖК, место гибели Царской семьи, новая фэшн-столица России, фестивали стрит-арта и многое-многое другое. Но во всем этом большом списке очень редко звучат упоминания научных школ и институтов, а зря. Ведь Екатеринбург можно считать «конвейером» по производству высококлассных научных специалистов.
Что это за специалисты и как они развивают и продвигают научный потенциал России, выяснил я – спецкор «Умной России» – в рамках пресс-тура с 31 октября по 1 ноября по объектам нацпроекта «Наука и университеты». Он также посетил научно-популярный маршрут в Свердловской области, созданный в рамках программы «Научно-популярный туризм» Десятилетия науки и технологий.
Согласно данным с официального портала программы, к приоритетным задачам относятся привлечение талантливой молодежи в сферу исследований и разработок; содействие вовлечению исследователей и разработчиков в решение важнейших задач развития общества и страны, а также повышение доступности информации о достижениях и перспективах российской науки.
Я стал участником, не побоюсь этого выражения, увлекательного события и даже будучи далеким от науки человеком, смог многое узнать и, что самое важное, понять. В этой статье я докажу, что наука может быть интересной, даже если ты не отличаешь протон от фотона, а услышав про «сланец», думаешь о резиновых тапочках, а не горной породе. Я, к своему стыду, тоже этим грешен.
Первый день нашего пресс-тура начался с посещения Уральского Федерального университета. Ректор УрФУ Виктор Кокшаров выступил с приветственным словом и с большим энтузиазмом рассказал о том, как в стенах ВУЗа рождаются ценные для нашей страны кадры. Как обучаются инженеры, сотрудничающие после с крупными предприятиями Урала, такими как ЕВРАЗ, ТМК, КУМЗ. Как создается уникальный, не имеющий аналогов в мире препарат для лечения диабета второго типа. Как конструируются и выпускаются аппараты, способные на ранних стадиях беременности выявить отклонения.
Чуть позже сотрудники УрФУ в своих лабораториях ответят на множество вопросов: как происходит изучение метеоритов и откуда берутся материалы для подобных исследований? Какие технологии будут использоваться уже в ближайшем будущем для переработки отходов производства и извлечения из них благородных металлов? А я, в свою очередь, не побоюсь показаться глупым и задам самые подробные и полезные для понимания мира вопросы. Именно об этом я и расскажу в этой статье.
Силища тёмная, но добрая.
В стенах УрФУ имени Бориса Ельцина расположился Циклотронный центр ядерной медицины – первое в России производство радиофармацевтического препарата радия-223 – единственного действенного препарата против рака предстательной железы, рекомендованный ведущими центрами мира к широкой клинической практике. Директор Циклотронного центра ядерной медицины ФТИ Степан Зырянов показал нам устройство и работу жидкосолевого реактора. Жидкосолевой реактор (или реактор на расплавах солей, – прим.ред.) — это установка, в которой активную зону формирует гомогенная расплавленная смесь из фторидов солей и фторида делящегося материала (урана, плутония или тория).
Степан Сергеевич также рассказал о нюансах производства сложнейшего препарата радия-223. Например, знали ли вы, что это лекарство с крайне ограниченным сроком годности? Препарат теряет свои полезные медикаментозные свойства за сутки. Поэтому время его транспортировки не должно превышать 4 часов, именно за это время лекарство должно преодолеть путь от лаборатории, где его производят, до медицинского учреждения, в котором его используют по назначению.
Опасна ли такая работа для сотрудников? Определенные риски, конечно же, присутствуют, но меня поспешили успокоить: «Работа действительно сопряжена с ионизирующим излучением, но когда мы получаем лицензию, нас контролируют шесть ведомств. Роспотребнадзор и Ростехнадзор смотрят, как мы правильно и безопасно работаем с радиоактивными веществами. Также проведена спецоценка на рабочих местах, т.е. там всё допустимо».
Циклотронный центр ядерной медицины УрФУ — первый в России практический научно-образовательный центр по подготовке кадров для ядерно-медицинской отрасли. Почему практический? Потому что именно там обучающиеся могут выполнять научно-исследовательские работы в области молекулярной визуализации процессов в биологических объектах на клеточном уровне. А еще производить радиофармпрепараты для медицинских учреждений Уральского региона. Сегодня это единственный работающий циклотрон подобного типа на территории России.
В пресс-туре я также ближе познакомился с уникальным Уральским научно-образовательным центром. Это своеобразная площадка для совместной работы сразу нескольких российских регионов, а точнее научных специалистов из Свердловской, Челябинской и Курганской областей. Именно в Уральском НОЦ разрабатываются новейшие производственные технологии и материалы, экологичные технологии производства продукции и утилизации отходов. Кроме этого, в Центре осваивают ресурсосберегающую энергетику, конструируют перспективные аэрокосмические комплексы и инновационные транспортные системы.
Не все то золото, что блестит.
Следующим пунктом в моем пресс-туре стала Научная лаборатория перспективных технологий комплексной переработки минерального и техногенного сырья цветных и черных металлов. Первое, что привлекло моё внимание – стенд с блестящими камешками. Ну, думаю, вот оно, золото! Как бы не так. Оказалось, что передо мной лежит пирит – минерал, напоминающий золотую руду. В эпоху золотой лихорадки из-за внешней схожести с драгметаллом пирит стал известен как «золото дураков».
В лаборатории перспективных технологий исследуют и разрабатывают высокотехнологичные процессы и технологии различного сложного, нетрадиционного упорного (упорной называется руда, из которой золото традиционными технологиями никак не извлечь, – прим. ред.), рудного, а также техногенного сырья, цветных редких металлов. Проще говоря, лаборатория занимается переработкой производственных отходов руд, извлекая из них полезные материалы. Все ради того, чтобы эффективно с экономической и экологической точки зрения использовать в переработке сырье, годами хранящееся на различных предприятиях.
Помимо доизвлечения ценных металлов, лаборатория разрабатывает комплексные процессы и технологии для получения безопасных и пригодных для длительного хранения отходов, что очень важно для «борьбы с экологическими злодеями». К примеру, одним из таких «злодеев» является мышьяк, содержащийся во многих рудах.
Кстати, в приглянувшемся мне пирите, оказывается, все-таки есть золото. А точнее тонко вкрапленное нанозолото, то есть его наночастицы золота буквально встроены в кристаллическую решетку минерала. Фактически, никакими современными оптическими методами эти частицы не обнаруживаются. Поэтому лаборатория, в том числе, занимается добычей золота из пирита.
Руководитель научной лаборатории перспективных технологий комплексной переработки минерального и техногенного сырья цветных и черных металлов Денис Рогожников рассказал, что лаборатория сотрудничает и с зарубежными предприятиями. Сейчас, например, с узбекским Навоийским горно-металлургическим комбинатом, добывающим свыше 80 тонн золота, являясь четвертым в мире добытчиком данного сырья.
Одной из наиболее глобальных проблем в мире промышленности остается необходимость перерабатывать золотосодержащие руды двойной упорности. Это очень сложные руды, и традиционные известные способы извлечения золота позволяют извлечь не более 70%. Между Научной лабораторией переработки сырья и Навоийским горно-металлургическим комбинатом действует договор о совместной научной работе. И благодаря этому специалисты Лаборатории смогли увеличить показатель извлечения золота до 90% и немножко выше.
Падение камня небесного.
Да, речь пойдет про Чебаркульский метеорит, сенсацию 2023 года. Почему именно Чебаркульский? Всегда ведь был Челябинский. И да, и нет. На самом деле метеорит упал в озеро Чебаркуль, в городе Чебаркуль, Чебаркульского района Челябинской области. Извините за занудство и неожиданную скороговорку.
А при чем здесь вообще метеорит? При том, что еще одной точкой на пути моего следования оказалась лаборатория Extra terra consortium и ее руководитель Виктор Иосифович Гроховский. Именно он организовал экспедицию по поиску того самого метеорита, именно в его честь назван минерал, содержащийся в составе железного метеорита Уакита. Он был найден в Бурятии в 2016 году и назван «гроховскиит». Думали на этом всё? Не тут-то было. В 2014 году в честь Гроховского был назван астероид 16399. В общем, человек – легенда. Но речь все-таки пойдет о не о Викторе Иосифовиче.
Деятельность лаборатории началась в 70-х годах прошлого века, когда был доставлен лунный грунт нашими космическими станциями «Луна» и «Аполлон». Оказалось, что среди них есть металлические частицы. Именно тогда сотрудники лаборатории начали изучать образцы лунного грунта и оказалось, что большая часть металла попала на Луну метеоритами. Так и появился интерес к метеоритам, и с тех пор много лет разные вопросы, связанные с обследованием внеземного вещества, решаются в этой лаборатории.
Сотрудники Extra terra consortium занимаются исследованием вещества внеземного происхождения как источника прототипов новых функциональных материалов и природоподобных технологий. Всё для того, чтобы узнать, как влияют экстремальные процессы и условия Солнечной системы на вещество внеземного происхождения (метеориты, лунный грунт, космическая пыль) с точки зрения функционального материаловедческого приложения.
Зачем изучать метеориты? На этот вопрос Виктор Иосифович отвечает так: «Для того чтобы получить новые знания, найти новые минералы, новое вещество. Которого нет на Земле. Для того чтобы определить многие характеристики: механические свойства, физические, магнитные, пористость и так далее. Всё это нужно для решения вопросов астероидной безопасности. То есть, противодействия угрожающим объектам. Все эти разговоры о том, что нужно знать как воздействовать, знать надо свойства».
Можем ли мы воздействовать на метеориты для собственной безопасности? На данный момент, нет. Скорость метеорита измеряется километрами в секунду, еще не придумали таких технологий, чтобы «догнать» даже самый медленный метеорит. Поменять траекторию полета мы тоже не в силе. Можем только наблюдать.
«Когда говорят, что очередной астероид угрожает земле – не верьте этому. Он пересекает миллионы километров, он пересекает орбиту земли, а земля может находится в другой части солнечной системы», – подытожил руководитель лаборатории Extra terra consortium Виктор Гроховский.
Так что бояться нечего. Это радует.
А знали ли вы, что метеориты, достигая земли, почти полностью сгорают? Чебаркульский сгорел по подсчетам на 99%. Представляете каким он был в начале своего пути? До «купания» в озере? Я, честно говоря, с трудом. Тем не менее, при падении его поверхность слегка оплавилась. В момент формирования коры плавления, в ней сконцентрировались позднее обнаруженные тяжелые элементы, в том числе платиноиды. Они образуются как раз в моменте сгорания метеорита в атмосфере.
Совместно с коллегами из Института электрофизики, сотрудники лаборатории Extra terra consortium проводили с этим веществом термальные и физические эксперименты – воздействовали теплом, ударом, облучением.
В результате исследования выяснилось, что этот метеорит имеет весьма необычную структуру, с большим содержанием различных тяжелых элементов. Которые, судя по всему, образуются в моменте прохождения небесных тел сквозь земную атмосферу. Впрочем, эту интересную теорию специалистам лаборатории еще предстоит доказать.
Мне все-таки удалось подержать в руках кусочек того самого Чебаркульского метеорита. Надеюсь, я зарядился внеземной энергией.
Счастье в воздухе не вьётся, а руками берётся.
Как вы себе представляете карбоновый полигон? Впервые услышав, я сразу представил место, где хранят и перерабатывают большие объемы углепластика. Как оказалось, всё совсем не так. А в какой-то момент нашей экскурсии речь вообще зашла о конопле, но обо всём по порядку.
Следующей точкой пресс-тура стал карбоновый полигон «Урал-Карбон». Открытый в 2021 году, он стал одной из первых в России в уникальных территорий, где ученые исследуют накопление парниковых газов и возможности контроля этого процесса. Практически вся промышленная индустрия основана на добыче ископаемого топлива, сохранившегося в виде органики: нефти, сланца и угля. И энергетика, в основном, построена на использовании именно этой накопленной энергии органического углерода.
Так причем же тут карбон, упоминаемый в названии? Всё на самом деле очень просто. Carbon в переводе с английского – углерод.
«У сотрудников карбоновых полигонов много задач. Например, измерение потоков парниковых газов в атмосфере, которые проводятся с использованием спутниковых снимков, полетов дронов и наземных испытаний. Кроме того существует ряд задач, связанных с пониманием того, какой вклад растительность вносит в накопление парниковых газов в атмосферу», – поделилась Ирина Киселева, заведующая кафедрой экспериментальной биологии и биотехнологий УрФУ.
Переизбыток углерода в атмосфере губителен для Земли. Он усиливает парниковый эффект и вызывает экстремальные изменения климата. Проекты карбоновых полигонов позволяют эффективно оценивать количество углерода в атмосфере и с помощью биотехнологий перерабатывать его в кислород.
А что там с коноплёй? Специалисты Уральского федерального университета совместно с коллегами из Уральского государственного аграрного университета выяснили, что техническая конопля поглощает углекислый газ более эффективно, чем многие сельскохозяйственные культуры. Даже в 3-5 раз лучше, чем хвойные деревья. Ученые считают, что техническая конопля является идеальным растением для выращивания на Урале, так как она не требует особых условий по климату и почве, быстро растет, эффективно улавливает углекислый газ и может служить сырьем из которого впоследствии можно изготавливать масло, бумагу, ткань для производства одежды и многое другое.
Много звезд на свете, да высоко.
Вблизи карбонового полигона расположена единственная астрономическая обсерватория на Урале – Коуровская астрономическая обсерватория имени К.А. Бархатовой.
Она была создана в 1965 году и является самой восточной обсерваторией в Европе. На её территории установлены восемь телескопов. В том числе, горизонтальный солнечный телескоп, астрогеодезическая камера для наблюдений за астероидами и кометами, а также несколько звёздных телескопов.
Коллектив обсерватории принимает активное участие в выполнении государственных и международных программ по наблюдению звёздных скоплений, Солнца, комет, планет и их спутников. А ещё просто звёзд и областей звездообразования, переменных звёзд и экзопланет. Занимаются они и поиском планетных систем вокруг других звёзд. И выполняют синхронизированные с космическими экспериментами наземные оптические наблюдения рентгеновских источников и др.
Почти вся работа в обсерватории автоматизирована, сотруднику не обязательно “по старинке” находиться круглосуточно у телескопа, чтобы добиться желаемого результата. Часть работы выполняется компьютером, оснащённым специальным ПО. Технологии не стоят на месте.
«Экзопланеты — это бессмысленная чепуха для обычного человека», – поведал нам о своём деле и.о. директора обсерватории Вадим Владимирович Крушинский. В чем практическая польза наблюдения за экзопланетами? В открытии новых инструментов для наблюдений и создании алгоритмов обработки данных.
Вадим Владимирович провел мне небольшую экскурсию по обсерватории и показал работу нескольких телескопов. А еще мне удалось побывать внутри техпомещений и увидеть весь автоматизированный процесс. Только представьте: огромной металлической крышей, которая защищает телескоп, можно управлять буквально нажав на экран смартфона. Чудесно.
Во время экскурсии одна из сотрудниц обсерватории рассказала, что такое спектр и продемонстрировала несколько увлекательных экспериментов. Один из них выглядит так: всем желающим предлагают взглянуть на различные газы через спектроскоп, это такой оптический прибор для изучения излучения, а после поджигают различные вещества, которые помогают определить химический состав звёзд. В процессе горения цвет пламени меняется в зависимости от вещества, нанесённого на специальный прибор.
Коуровская астрономическая обсерватория.
Глава II. Урал – Опорный край державы.
Второй день моего нахождения на Среднем Урале я встретил в Нижнем Тагиле. Небольшой уральский город наряду с Челябинском остался на страницах истории Великой Отечественной войны как «Танкоград». В 1941 году там, на границе Европы и Азии, развернулся крупнейший в мире центр производства самого важного оружия эпохи – танков, тех самых знаменитых «тридцатьчетвёрок». Каждый второй Т-34 в годы войны сходил с нижнетагильского конвейера. Всего город произвел более 30 тысяч танков.
Куй железо, пока горячо.
Здесь я посетил Нижнетагильский металлургический комбинат ЕВРАЗа (ЕВРАЗ НТМК). Это один из крупнейших металлургических комплексов России.
Комбинат – небольшой город в городе. Численность сотрудников предприятия насчитывает свыше 14 тысяч человек. Балки для мостов и зданий, рельсы для поездов, колёса для вагонов, металлические составляющие конструкций космодромов – лишь малая часть продукции, которая производится на комбинате. Там я вплотную познакомился с работой цехов.
В начале меня проинструктировали по технике безопасности – это действительно очень важная составляющая работы на подобных производствах. А после устроили экскурсию по музейно-выставочному центру. И лишь затем, переодевшись в спецодежду, мы отправились в путешествие по цехам. Наша группа посетила доменный и конвертерный цеха, где увидели машину непрерывного литья, производящую раскаленные стальные заготовки.
Бесконечно можно смотреть на три вещи: как течет вода, как работают другие люди и как плавится чугун в доменной печи. Зрелище очень завораживающее! Жидкий металл температурой более 1400 градусов Цельсия, словно поток лавы, бурлит в специальных печах, искры летят во все стороны. Вблизи находиться продолжительное время довольно сложно: во-первых, достаточно жарко, хоть в цехе такая же температура как и на улице, а во-вторых, в процессе плавления металл может выделять едкие вещества. Но нам было спокойно, ведь мы соблюдали технику безопасности и не заходили за специальные ограничительные линии. Во всех цехах есть специальные дорожки, по которым передвигаются сотрудники, для того, чтобы ненароком не попасть, в мягко говоря, неприятную ситуацию. Безопасность здесь превыше всего.
Доменный цех.
Затем побывали в колёсобандажном цехе, где ознакомились с полным циклом производства железнодорожного колеса. Они поставляются не только в предприятия нашей страны, но и экспортируются на европейский рынок. Интереснейшим открытием для меня было то, что проверкой качества каждого колеса занимаются не суровые уральские мужчины, а хрупкие девушки-контролеры выявляют дефекты, если таковые имеются.
А ещё был шаропрокатный цех. Там изготавливают шары различного объема и веса. Они нужны для того чтобы перерабатывать породу на горно-обогатительных комбинатах. Тут самое главное – не оглохнуть, поскольку металлические шары катятся по специальным конвейерным лентам, с громким характерным звуком ударяясь о поверхность.
Снова моему удивлению небыло предела, ведь я узнал, что большинство процессов производства автоматизировано. Впрочем это не умаляет важности работы сотрудников.
А теперь немного цифр: Нижнетагильский металлургический комбинат занимает четвёртое в мире место по производству железнодорожных колёс. ЕВРАЗ НТМК совместно с ЕВРАЗ ЗСМК – Западно-Сибирским металлургическим комбинатом – производят более 60% крупных швеллеров в России. А ещё выпускает более тысячи видов стали.
Провёл полдня на комбинате, зато впечатлений осталось на всю жизнь. Друзья, идите на заводы, там интересно. Если не работать, то хотя бы на экскурсию. Не пожалеете.
Детишек воспитать — не курочек пересчитать.
Ну, а завершился мой пресс-тур по объектам научно-популярного туризма посещением акционерного общества «Производственное объединение «Уральский оптико-механический завод имени Э.С. Яламова» (УОМЗ) – крупнейшего предприятия оптической отрасли России. На УОМЗ производят оптико-электронные системы и развивают линейки медицинской продукции, светотехники и приборов для геодезических работ.
Здесь можно увидеть аппаратуру для выхаживания и лечения новорожденных, включая недоношенных детей и малышей с экстремально низкой массой тела, которые весят чуть больше пяти сотен грамм. «Уральский оптико-механический завод имени Яламова» выпускает инкубаторы, обогреватели, облучатели для фототерапии и аппараты поддержки дыхания. Вся продукция УОМЗ создается в тесном сотрудничестве с ведущими медицинскими специалистами.
Еще одним крупным проектом, разработанным УОМЗ совместно с УрФУ стала модернизированная линейка открытых реанимационных систем «ОРС-BONO» и инфракрасных обогревателей «Лучистое тепло — BONO».
«Лучистое тепло — BONO» – это изделие, которое обеспечивает нагрев детей”, – подчеркнуло руководство оптико-механического завода.
Этот инкубатор для новорожденных позволяет поддерживать комфортную для недоношенного ребенка температуру, ведь при 25 градусах по Цельсию малыш будет мерзнуть. При этом, аппарат может самостоятельно контролировать температуру новорожденного и подстраиваться под неё.
Глава III. Заключительная.
Хоть я и провел на Урале всего несколько дней, знаний прибавилось, словно провёл пару лет за чтением научных трудов. Как оказалось, наука может быть интересной, даже увлекательной. На Урале ещё много интересного. Не ограничивайте себя походом в Ельцин-Центр и Музей истории города. Любите науку. Читайте науку.
А еще с 27 по 29 ноября на территории «Сириуса» состоится ключевое ежегодное мероприятие Десятилетия науки и технологий — IV Конгресс молодых ученых. Он объединит представителей ведущих научных школ из разных регионов России, научных и образовательных организаций, органов власти, а также индустриальных партнеров, ярких лидеров отечественной науки, и, самое главное, — молодых учёных, победителей конкурсов, получателей грантов, студентов и школьников из России и других стран.
Автор: Даниил Азизов
