10 перспективных разработок и достижений российской науки в 2015 году

Сайт «Чердак» выделил пять самых важных фундаментальных открытий и пять перспективных прикладных разработок, сделанных российскими учеными в 2015 году. Среди традиционно сильных областей — физика и космос, однако важные исследования были сделаны и в области генетики и палеонтологии. География работ — от Москвы до Якутска.

Нобелевская премия за работы по нейтринным осцилляциям была присуждена ученым не из России, но в число лауреатов Премии по фундаментальной физике (более крупной по сумме и демократичной по числу лауреатов) россияне из Дубны и Троицка вошли. Существование нейтринных осцилляций — переходов разных типов этих частиц друг в друга — позволило доказать, что у нейтрино, ранее считавшихся безмассовыми частицами, есть масса. Ученые полагают, что это, возможно, позволит объяснить, почему во Вселенной наблюдается в основном «обычная» материя и почти нет антиматерии. Кроме того, в этом году в глубинах озера Байкал заработал глубоководный детектор «Дубна» для регистрации нейтрино.

Профессор Василий Студитский, лауреат мегагранта из МГУ, и его коллеги открыли новый механизм починки ДНК, который в перспективе поможет не только лечить, но и предотвращать тяжелые нейродегенеративные заболевания, например болезнь Альцгеймера. ДНК у высших организмов (в том числе человека) — это двойная спираль длиной около двух метров, упакованная, как нить на катушке, на нуклеосому. Таким образом очень длинная цепь умещается в микроскопическом клеточном ядре, но значительные ее участки недоступны для ферментов репарации — белков-«ремонтников». А повреждение ДНК ведет к ряду заболеваний (и в конечно итоге — к смерти), в том числе нейродегенеративным, например болезни Альцгеймера. Группа Студитского in vitro доказала, что репарация разрывов в другой цепи ДНК, «спрятанных» в нуклеосоме, все-таки возможна из-за образования небольших «петель» ДНК. С точки зрения прикладной науки открытие нового механизма репарации обещает новые перспективные методы предотвращения и лечения заболеваний.

Первую в истории тушу молодого шерстистого носорога нашли и передали палеонтологам охотники в Абыйском районе Якутии. Останки детенышей шерстистых носорогов вообще крайне редки: за всю историю палеонтологии было найдено всего несколько черепов. У самок было мало детенышей, и охраняли они их тщательно, так что детская смертность у этих животных была низкой.

Российская комическая обсерватория «РадиоАстрон» была запущена в 2011 году и за время работы получила важный результат — карту неба в необычном диапазоне. Если бы человеческий глаз видел в радиодиапазоне, то привычный вид неба был бы совсем иным — на нем практически не видны были бы звезды. Звезды излучают в основном в оптическом диапазоне, и невооруженному глазу видны те из них, что находятся в нашей Галактике, и то лишь наиболее яркие. В радиодиапазоне на небосводе преобладают внегалактические радиоисточники. Они находятся от Земли так далеко, что радиоизлучение проводит в дороге до Земли время, сопоставимое с возрастом Вселенной (последний составляет 13,7 миллиарда лет). Эти источники очень компактные, и даже в самые лучшие оптические телескопы рассмотреть их структуру невозможно. Полученную с помощью наблюдений «РадиоАстрона» карту внегалактических источников радиоизлучения руководитель Астрокосмического центра Николай Кардашев считает одним из наиболее значимых результатов работы космической обсерватории.

Российские ученые из МФТИ, Института физики твердого тела РАН, Российского квантового центра и НИТУ МИСиС совместными усилиями изготовили и испытали первый в нашей стране сверхпроводящий кубит. Эта работа открывает перспективу создания принципиально новых приборов и устройств на основе сверхпроводниковых элементов. Кубит — это квантовый разряд или наименьший элемент хранения информации в квантовом компьютере, аналогичный биту в обычных компьютерах. Классический бит представляет собой логическую единицу, которая может принимать два значения: 0 и 1. Кубит может одновременно быть в обоих состояниях, которые как бы перекрываются. При этом они могут перекрываться в любых соотношениях (не «чистые» 0 и 1, а как бы их части), то есть количество состояний кубита фактически бесконечно. Именно поэтому квантовые компьютеры обладают мощнейшим потенциалом. Для того чтобы кубит перешел в состояние сверхпроводимости (то есть стал полноценным кубитом), его необходимо охладить до температуры в несколько десятков милликельвинов. При такой низкой температуре между двумя основными состояниями кубита возможен спонтанный переход одного состояния в другое, поэтому фактически можно говорить об их одновременном существовании. Такая ситуация называется суперпозицией. Сложность работы с кубитами заключается в том, чтобы, во-первых, обеспечить достаточную для считывания информации продолжительность их жизни, а также в том, чтобы суметь считать и проанализировать полученные в ходе вычислений данные.

Ученые Томского политехнического университета создали специальную установку, которая способна перерабатывать отходы производства серной кислоты в золото, серебро, медь, цинк, а также в ряд других полезных металлов. Технология позволит решить проблему с залежами отходов производства серной кислоты.

Ученые из России создали гель, способный останавливать кровь меньше чем за одну минуту. Гель сделан из полимерного материала на основе хитозана, вещества, которое получают из панцирей ракообразных. Связываясь с клетками крови, гель быстро формирует сгусток, а дополнительные компоненты значительно ускоряют процесс. На лабораторных животных, например, это удается сделать менее чем за 30 секунд. Большинство аналогичных средств останавливают кровь за 5-7 минут. Кроме того, в отличие от аналогов, новый гель не нужно удалять из раны, он рассасывается в течение некоторого времени.

Специалисты Центра подготовки космонавтов имени Гагарина и отраслевого института ФГУП «ЦНИИмаш», а также космонавты «Роскосмоса» разработали «Андронавта», антропоморфную робототехническую систему для работ на международной космической станции. Робот будет выполнять механическую однообразную работу при проведении экспериментов, например подавать космонавту инструменты. «Андронавтом» можно управлять дистанционно.

Государственный научный центр вирусологии и биотехнологии «Вектор» представил новый тест, который определяет наличие раковой опухоли на ранней стадии по ДНК, выделенной из крови, слюны или мочи пациента. Новая методика анализирует определенные модификации ДНК, характерные для раковых клеток. Они появляются задолго до того, как в крови начинают появляться специфические белки опухоли. По словам разработчиков, метод позволяет выявлять опухоли даже на первой стадии заболевания, при этом выявляемость составляет 90—95%.

ОАО НИИМА «Прогресс» подготовило к выпуску приемник спутниковых навигационных сигналов ПРО-04, который способен принимать сигналы сразу трех навигационных систем — GPS, ГЛОНАСС и европейской Galileo. Чипы для приемника будут производиться на Тайване, модуль приемника будет выпускаться в России. Ожидается, что приемник появится на рынке в начале 2016 года.