Вызов принят: как молодые ученые проводят исследования для решения актуальных задач

В последнее время престиж исследовательской работы растет, что подтверждают и сами ученые. Они чувствуют поддержку не только от коллег, но и от властей. Так, к примеру, в столице ежегодно вручают премии правительства Москвы молодым ученым. С чего начинается любовь к науке, «Вечерняя Москва» узнала у настоящих исследователей.

Работа ученого может быть сложной, но уж точно не скучной. Каждая решенная задача — маленькая или большая победа, открывающая перед исследователем новые интересные возможности. Главное — найти свой путь. При этом, скорее всего, он будет напоминать полосу с препятствиями, но настоящий ученый не боится трудностей и смело идет вперед.

Полезная красота

Все начинается с мечты и четкой цели.

— Мне всегда нравились естественные науки, и когда я впервые попала на химфак, то испытала полный восторг, — поделилась доктор химических наук Дина Дейнеко. Доцент кафедры химической технологии и новых материалов химического факультета Московского государственного университета определилась с вузом в девятом классе. — Все выглядело настолько сказочно и было так увлекательно, что я сразу поняла: хочу здесь учиться. И прилагала для этого все усилия.

Для начала Дина записалась в Школу юного химика, куда с удовольствием ходила после уроков. На занятиях, которые вели преподаватели университета, особое внимание уделялось практике. Ребята делали химические опыты, нередко решали задачки со звездочкой.

— Один из моих самых любимых практикумов был по аналитической химии: нам выдавали какой-то прозрачный раствор, и нужно было определить, что это за вещество, — рассказала Дина. — Подобные практикумы проходили и потом, когда я стала студенткой.

С выбором вуза и направлением обучения Дина точно не ошиблась, однако у нее были сомнения, что она сможет стать ученым. Постепенно эта неуверенность трансформировалась в личный вызов, который изо дня в день подстегивал ее идти в науку.

— Возможно, свою роль сыграло то, что я с детства занималась борьбой, и меня обижало, если я смотрела на пьедестал лишь со стороны, — призналась Дейнеко. — Так же и в науке. Меня задевает, если что-то проходит без меня.

Успешно окончив аспирантуру, с темой дальнейших исследований кандидат химических наук определилась в 2014 году благодаря японским ученым, которые получили Нобелевскую премию за изобретение ярких синих светодиодов. Это был прорыв в области создания современного энергоэффективного освещения. Вручение премии вызвало шквал работ по люминофорам — веществам, которые светятся: они поглощают энергию и затем отдают ее в виде видимого (а иногда и невидимого) излучения. Цвет этого излучения может быть самым разным: желтым, зеленым, красным, голубым — все зависит от активирующей добавки, в качестве которой используют в основном редкоземельные элементы. Заинтересовалась этим направлением и Дина.

— Во-первых, это завораживающе красиво, — пояснила она. — А во-вторых, мне хотелось поработать в очень востребованной области.

Как химик Дина Дейнеко занялась синтезом красных люминофоров. Оказалось, что светодиодные лампы «уходят» в синеву, что ухудшает качество освещения и дает дополнительную нагрузку на глаза. Чтобы компенсировать недостаток, нужно было скорректировать цветопередачу, сделать свет максимально приближенным к естественному.

— Нужные люминофоры я получила в классе фосфатов. Это достаточно дружелюбные вещества, которые легко производить из сырья, доступного в России, — рассказала Дина Дейнеко. — В частности, на Кольском полуострове большое залегание апатитовых руд — источника фосфорного концентрата, из него можно получать люминофор, который я синтезировала в лаборатории.

В отличие от существующих коммерческих предложений, вещество, полученное Дейнеко, обладает улучшенными характеристиками, в том числе более интенсивным свечением. Кроме того, оно оказалось в несколько раз дешевле и гораздо надежнее.

— Наши люминофоры химически стабильны, их невозможно разложить даже при температуре 1500 градусов, — уточнила ученый. — Они не чувствительны к влаге, как некоторые известные люминофоры, и для их синтеза не нужна, например, токсичная плавиковая кислота.

Годы научной работы вылились в 444 страницы докторской диссертации, которую Дина Дейнеко успешно защитила в прошлом году. Но перед этим она еще получила премию правительства Москвы как молодой ученый.

— Мне кажется, такая премия — подтверждение того, что твое исследование востребовано, актуально. Это дает стимул работать дальше, — подчеркнула лауреат.

Доктор химических наук продолжает изучать люминофоры и их прикладное назначение в самых разных областях. Так, с помощью люминесцентного анализа можно оптимизировать процесс поиска и добычи полезной руды, сделать его более экологичным. Работа в этом направлении уже идет. Люминесцентные материалы полезны и в медицине. Например, сейчас научная группа под руководством Дины Дейнеко помогает российскому производителю отработать технологию получения костного цемента. Обычно в его составе есть рентгеноконтрастное вещество, которое позволяет врачу дополнительно контролировать процесс введения цемента.

— Причем если добавить вещество с люминесцентно активным ионом, то рентгеноконтрастность повышается в разы, — отметила Дейнеко.

Оглядываясь на пройденный путь, уже состоявшийся ученый вспоминает, что самая первая лекция в университете, которая почему-то запомнилась ей больше всего, была связана с неорганическим материаловедением, то есть с тем, чем она впоследствии и занялась. А прочитал ее Евгений Викторович Антипов, известный химик, обладатель престижной научной премии «Вызов». Следуя его вдохновляющему примеру, Дина Дейнеко с удовольствием встречается со школьниками, работает со студентами и аспирантами.

— Мне приятно, когда ребята из моей научной группы достигают каких-то результатов, — сказала Дина. — Хочется, чтобы они развивались и становились самостоятельными учеными.

Манящий космос

Другой лауреат премии правительства Москвы, Артем Аникин тоже понял, что ему нравятся точные науки, в школе, где учился в физико-математическом классе. Получив аттестат, он поступил в Электротехнический институт и с головой погрузился в физику и технику высоких напряжений. После вуза Аникин планировал работать по профилю — заниматься разработкой, проектированием и испытаниями электротехнического оборудования. По этому пути он изначально и пошел, но впереди его ждал судьбоносный поворот: в 2016 году его пригласили работать в Институт космических исследований (ИКИ) Российской академии наук (РАН).

— Можно сказать, это счастливая случайность, — говорит Артем Аникин, инженер отдела ядерной планетологии. — Мой непосредственный начальник Максим Игоревич Мокроусов искал к себе в лабораторию человека, который хорошо разбирается в высоком напряжении. У нас оказались общие знакомые, они мне и порекомендовали откликнуться на вакансию.

В ИКИ РАН Артем занялся разработкой, испытанием и калибровкой приборов, предназначенных для изучения планет и других небесных тел. Но перед этим ему пришлось разобраться в тонкостях ядерной физики.

— Я поступил в аспирантуру, окончил ее, но пока не «остепенился» — как раз сейчас пишу диссертацию, — уточнил инженер.

Его научная работа посвящена проекту, за который в прошлом году он получил премию правительства Москвы. Это макет прибора для изучения Луны и некоторых планет.

— В космическом пространстве есть радиация, так называемые гамма-лучи, которые бомбардируют поверхность небесных тел без атмосферы или с очень тонкой атмосферой, например как у Марса, — остановился на важном Артем Аникин. — После того как частицы, обладающие достаточно большой энергией, попадают в грунт, они провоцируют ядерные реакции, из которых происходят вторичные гамма-излучения. Их и улавливает наш прибор, который называется «космический гамма-спектрометр с мечеными заряженными частицами» (КГС-МЗЧ).

Его уникальность в том, что он может отсекать все лишнее и измерять только те вторичные излучения, которые исходят от элементов, содержащихся в грунте небесного тела. Это повышает эффективность и точность исследования состава лунной, марсианской и другой планетарной почвы.

— Основная проблема существующих гамма-экспериментов заключается в том, что галактические космические лучи попадают не только на поверхность небесного тела, но и, например, в космический аппарат. Соответственно, от него также идет вторичное излучение, которое портит общую картину. Я уже не говорю о других фоновых излучениях, — пояснил Аникин. — Наш прибор метит галактические лучи, попадающие в грунт. А мы получаем возможность изучить именно ту область поверхности, что находится непосредственно под протонным телескопом, который работает вместе с гамма-спектрометром.

Создавая макет, ученые сделали два варианта КГС-МЗЧ. Первый получился в несколько раз легче и дешевле, второй — точнее. В нем используется детектор из высокочистого германия, который существенно упрощает определение конкретных элементов.

— Предполагается, что наш прибор установят, например, на луноходе, который по ходу своего движения будет сканировать и делать экспресс-анализ подповерхностного слоя, — рассказал Артем Аникин. — Чувствительность у нашего прибора достаточно высокая, поэтому, как только он обнаружит какие-то интересные элементы или жилы с полезными ископаемыми, возможно даже редкоземельными, луноход может дополнительно исследовать эту область, в том числе с помощью бурильных установок.

КГС-МЗЧ — это перспективная разработка. Конкретная миссия с ее участием пока не определена. Однако в отделе, где трудится Артем, собрали немало приборов, изучающих небесные тела прямо сейчас. Вокруг Луны летает нейтронный телескоп ЛЕНД, вокруг Марса — ФРЕНД. Они занимаются поиском водородсодержащих соединений, в том числе водяного льда, в верхнем слое грунта естественного спутника Земли и Красной планеты. На основании полученных данных ученые составили подробные карты распределения воды на Луне и Марсе. Они нужны в том числе для планирования будущих миссий.

— На борту МКС недавно установили наш прибор БТН-М2, — добавил Артем Аникин. — Он измеряет дозы космического излучения, которые получают космонавты.

Результаты исследования помогут создать условия, безопасные для длительного пребывания человека в космосе, в том числе во время будущих полетов к далеким планетам.

— Если выяснится, что где-то во Вселенной есть какая-то другая жизнь, то я хотел бы слетать на какую-нибудь еще обитаемую планету, — признался Артем Аникин. — Желательно цивилизованную, чтобы меня там не съели.

Приятный бонус

В этом году в ИКИ РАН также есть обладатель премии правительства Москвы. Награду за свою научную деятельность получил инженер отдела физики космической плазмы Александр Синевич. Выпускник Волгоградского государственного университета учится в аспирантской школе по физике Высшей школы экономики и пишет кандидатскую диссертацию на основе исследований, которые он проводит в ИКИ РАН.

— В верхней части атмосферы Земли есть еще одна оболочка, состоящая из заряженных частиц — плазмы. У этой оболочки очень сложная структура, включающая в себя ионосферу, магнитосферу, на которые влияет солнечная активность, — говорит Александр. — Конкретно я изучаю явление, которое происходит в субавроральной части ионосферы — это примерно широты Средней полосы России, в том числе Москвы. Явление называется «поляризационный джет». Это узкая полоса дрейфа частиц, которая нарушает привычное состояние ионосферы, что может влиять, например, на радиосвязь, точность позиционирования приборов по спутникам GPS, ГЛОНАСС и так далее.

Молодого ученого интересует внутренняя структура поляризационного джета. Чем лучше будет изучено это явление, тем устойчивее будут спутники и другие аппараты к возможным помехам. Данные для исследования он получает с помощью наземных радаров и ионозондов, а также приборов, установленных на спутниках. Так, в ноябре прошлого года с космодрома Восточный успешно отправили на орбиту первые два аппарата «Ионосфера-М». Это спутники для наблюдений за состоянием ионосферы Земли. Приборы для них разрабатывали в том числе в ИКИ РАН. Еще два аппарата планируют запустить в апреле. Все четыре спутника «Ионосфера-М» войдут в состав космического комплекса «Ионозонд», предназначенного для мониторинга «космической погоды».

— В последнее время участились вспышки на Солнце, которые провоцируют на Земле геомагнитные бури, — замечает Синевич. — В мае прошлого года, например, мы пережили сильнейшую геомагнитную бурю из всех, что уже были в XXI веке.

Солнечные удары по магнитосфере Земли влияют не только на работу техники, но и на состояние метеозависимых людей. Однако есть и положительный момент: во время крупных магнитных бурь на широтах Москвы можно увидеть северное сияние. Правда, чтобы поймать его, нужно уехать подальше от ярких огней мегаполиса.

— Пару лет назад я видел северное сияние, но не в Москве, а в Апатитах, куда ездил на конференцию, посвященную изучению полярной и приполярной авроральной области Земли, — рассказывает Александр. — Мы поехали за город — туда, где не было фонарей, и в полной темноте наблюдали, как по небу разливались зеленые волны. Было очень красиво.

Вот такой приятный бонус за научную работу.

— Я доволен своей жизнью, — резюмирует Синевич. — У меня прекрасная жена, хорошая работа — без рутины и однообразных задач. В институте постоянно происходит что-то интересное, и ты разбираешься в этом, получаешь новый опыт, совершенствуешь знания и навыки.

Наука, по его мнению, создана для любознательных людей, которых не пугают трудности.

КСТАТИ

Космонавт-испытатель, студент Президентской академии Иван Вагнер впервые в мире защитил магистерскую диссертацию, находясь на околоземной орбите. Исследование посвящено повышению эффективности работы госсектора через совершенствование отбора персонала. Иван творчески подошел к написанию диссертации и раскрыл тему на примере отряда космонавтов, предложив конкретные способы, как улучшить отбор кандидатов. Среди них — запуск программы, состоящей из образовательного, экспозиционно-выставочного, физкультурно-спортивного и медицинского модулей. Защита символично прошла в День российской науки. Экзаменационная комиссия вышла на связь с магистрантом, который сейчас находится на борту Международной космической станции в составе 72-й экспедиции, из Центра управления полетами. Иван Вагнер ответил на все вопросы и получил оценку «отлично».

В ТЕМУ

До 1 марта принимаются заявки от школьников на Всероссийский конкурс научно-популярного видео «Знаешь? Научи!» Участники в возрасте от 6 до 18 лет смогут заявить о себе как о будущих молодых ученых или популяризаторах науки, представить свои проекты и перспективные идеи. Для этого в трехминутном видеоролике нужно в интересной и доступной форме объяснить научную теорию, концепцию или явление. В конкурсе пять номинаций: «Электродвижение», «Авиация будущего», «Космос», «Полимеры», «Дыхание — жизнь». Победителей определят в трех возрастных категориях — младшая, средняя и старшая школа. Подробности на сайте nauka.atomarium.ru.

СПРАВКА

В честь Дины Дейнеко назван минерал дейнекоит. Несколько лет назад его открыли польские ученые в Иордании. Название в честь химика из МГУ они выбрали неслучайно: задолго до того, как этот минерал обнаружили в природе, Дейнеко синтезировала его в лаборатории, о чем свидетельствуют опубликованные научные работы. Образец дейнокоита хранится в Минералогическом музее имени Ферсмана.

30 января Собянин постановил оказать поддержку проектам столичных исследователей, которые победили в конкурсе Российского научного фонда. Средства будут отданы на развитие проектов победителей конкурса 2025 года. По словам мэра, московские ученые успели отправить 350 заявок на получение грантов фонда, из них победителями стали 84 команды ученых.