Что скрывают лаборатории Академии наук

180 дней, два человека и замкнутое пространство... В 1970-е годы в красноярском Академгородке был поставлен уникальный эксперимент. Учёные не только сконструировали автономную систему, которая в теории должна помочь людям жить на другой планете (помните сюжет фильма “Марсианин” с Мэттом Деймоном в главной роли?), но и успешно её испытали. Спустя полвека это сооружение до сих пор находится в подвале Института биофизики Красноярского научного центра Сибирского отделения Российской академии наук (КНЦ СО РАН) и помогает учёным отрабатывать всё новые и новые гипотезы и предположения. О том, что скрывают лаборатории КНЦ СО РАН, сегодня может узнать любой желающий. Для красноярцев сотрудники институтов периодически проводят бесплатные экскурсии. На одной из них побывал и журналист “Городских новостей”.

Отходы, будь они не ладны

Система жизнеобеспечения человека для новых космически и земных поселений, которая есть в красноярском Академгородке, называется “БИОС-3”. Старший научный сотрудник кандидат биологических наук Сергей Трифонов рассказывает, что сама автономная система представляет из себя герметичный корпус, состоящий из четырёх отсеков. “В двух из них располагались фитотроны, в одном — микроводрослевые культиваторы, в одном — каюты экипажа и вспомогательное оборудование, — говорит он. — В оранжереях выращивались, в частности, пшеница, салат чуфа, редис”.

Эксперимент советских учёных оказался весьма удачным. Созданная установка позволяла на сто процентов закрыть потребности системы в кислороде, почти на сто процентов в воде (почти, потому что часть жидкостей выводилась из системы для проведения анализов и вместо неё ежедневно вводилась в систему около двух литров воды) и на 50 процентов в растительной пище.

— Главная задача, которая стояла перед учёными, — создание такой автономной системы, где человек и растения могли бы сосуществовать и не убили бы друг друга, — поясняет Сергей Трифонов. — Ведь заранее нельзя предсказать, как поведут себя организмы в стрессовой ситуации, какие вещества они будут выделять.

И то, что опасения учёных не беспочвенны, показала первая же попытка автономной жизни участников эксперимента. Предполагалось, что внутри БИОС-3 люди будут перерабатывать солому, которая остаётся от использования выращенных в оранжереи культур. Но разработанная система бездымного сжигания повела в замкнутом пространстве себя не так, как ожидалось. Да, дыма не было, но образовывающиеся от горения элементы приводили к головокружению членов экипажа. Поэтому было решено отказаться от переработки соломы. Спустя десятилетия эту задачу решили. Но жизнь ставит новые вызовы.

— Главный вопрос, ответ на который ищем и мы, и наши зарубежные коллеги, — как перерабатывать и использовать отходы жизнедеятельности человека, — продолжает Сергей Трифонов. — Только решим одну задачу, как возникает новая.

Вот так методом проб и ошибок красноярские учёные продолжают совершенствовать автономные системы жизнеобеспечения человека. И если их применение при создании колоний на Луне или на Марсе проект с очень далёкой перспективой, то на земле некоторые находки активно внедряются уже сейчас. Так, в Европе при строительстве частных домов используются биогазовые установки, принципы работы которых как раз были разработаны при решении космических задач.

К коньяку есть вопросы

Различные склянки, сосуды, аппараты — лаборатории химии и химической технологии КНЦ СО РАН оправдывают ожидания гостей. Именно такими рабочие места учёных и представляются обывателям. Но непосредственно с сосудами сегодняшние исследователи проводят не так много времени, основная работа проделывается за компьютерным монитором.

Как рассказывает младший научный сотрудник Дмитрий Зимонин, в лабораториях он и его коллеги изучают различные вещества. Смотрят, как они взаимодействуют друг с другом, какие сопутствующие ценные составляющие при этом выделяются, какие элементы получаются.

— Стоящие перед нами задачи можно разделить на три большие группы, — поясняет Виктор Верпекин, кандидат химических наук, научный сотрудник. — Во-первых, это такие фундаментальные вопросы, как изучение строения веществ. Во-вторых, исследование новых принципов синтеза органики. В-третьих, решение конкретных прикладных задач, к примеру обогащение и переработка руды.

В качестве примера повседневного применения своей работы Дмитрий Зимонин приводит недавнюю экспертизу воды и алкогольных напитков. “В вине и коньяке мы проверяли содержание металлов и соответствие продукции ГОСТу, — рассказывает он. — По наличию и концентрации тех или иных веществ можно точно сказать, фальсифицирована продукция или нет. К примеру, марганца в вине много быть не должно, так как виноград содержит этот элемент в небольших количествах. Если концентрация завышена — значит в процессе производства что-то пошло не так”.

Справедливости ради стоит сказать, что особых претензий к исследованным образцам вина у учёных не было, а вот к попавшему в поле зрения коньяку их оказалось много. Содержание некоторых веществ в образцах прямо зашкаливало. “Это объясняется тем, что продукт не был очищен как следует”, — констатирует Дмитрий Зимонин.

От батареи в квартире можно отказаться

Не менее интересные опыты проходят и в стенах Института физики имени Л. В. Киренского КНЦ СО РАН. На самостоятельно изготовленном оборудовании сотрудники лаборатории создают и изучают тонкие прозрачные материалы, которые можно наносить на окна для решения различных задач. К примеру, если в плёнку вмонтировать медную сетку, то такая “наклейка” сможет собирать солнечную энергию и нагреваться, а далее благодаря циркуляции воздуха в помещении это тепло будет распространятся по всему помещению. “Теоретически в перспективе такие покрытия могут полностью закрыть потребность помещения в тепле, и привычные нам батареи будут не нужны”, — акцентируют внимание учёные.

Правда, отмечает старший научный сотрудник, кандидат физико-математических наук Игорь Тамбасов, не все такие кажущиеся с первого раза перспективными и нужными разработки дойдут до массового производства. Цена такой продукции может быть значительно выше существующих сейчас решений по тепло- и энергоснабжению. И это высказывание присутствующие в лаборатории гости, сами того не подозревая, подтвердили первым же вопросом, когда спросили, а можно ли сделать такие “наклейки” на стёкла автомобилей, чтобы аккумулирующаяся на плёнках энергия использовалась, скажем, на подзарядку аккумуляторов. Учёный быстро охладил полёт фантазий неискушённых слушателей: “Теоретически можно, но вы представляете, сколько в наших климатических условиях автомобиль должен простоять под солнцем, чтобы зарядиться? Пока проще использовать существующие решения”.

НА ЗАМЕТКУ

Следующие экскурсии в лаборатории КНЦ СО РАН состоятся в феврале 2020 года и пройдут в рамках недели науки. Следите за мероприятиями на официальных страницах Красноярского научного центра в Facebook — Krasnoyarsk science center и в инстаграме — @Krasnoyarsk.science