О чём мечтали фантасты вчера и что уже становится рабочей гипотезой сегодня? Какие глобальные вызовы мы способны решить уже сейчас? И как заглянуть в будущее, не отрываясь от настоящего? Ответы на эти вопросы начали искать участники фестиваля науки «КСТАТИ. Контуры», который открылся в Новосибирске 23 октября.

Первый день фестиваля прошёл на площадках Новосибирского государственного технического университета НЭТИ и лицея № 136. Часть программы была организована отдельно для студентов и преподавателей НГТУ, а также для учащихся лицея.

Когда 1+1=3

В НГТУ фестиваль открыла лекция «Музыка композитов» Фёдора Новикова — директора департамента по связям с общественностью «Росатом. Композитные технологии», основателя проекта «Росатом. Композиты внутри».

Начать лекцию спикер решил нестандартно: исполнил на карбоновых гитаре и барабане произведение «Киров-25». Так название «Музыка композитов» получило буквальное подтверждение ещё до первого слайда.

Спикер объяснил, что композит — это неоднородный сплошной материал из двух и более компонентов, которые в сочетании дают новый материал с характеристиками, отличными от характеристик отдельных компонентов: можно сказать, что при создании композитного материала 1+1=3.

Армирующий компонент определяет прочность и жёсткость, а связующая матрица обеспечивает монолитность и стойкость к внешним воздействиям. Благодаря этим свойствам композиты незаменимы в авиации, транспорте, музыке, энергетике, медицине и других сферах, в том числе в атомной отрасли — например, при изготовлении роторов газовых центрифуг для обогащения урана.

Фёдор Новиков отметил, что композиты — не изобретение современности: «Самые древние из находок относятся к 2 600 г. до н.э. — это кусок фанеры в одной из египетских усыпальниц. Один из старейших материалов для строительства домов саман — смесь глины и соломы — тоже по своей структуре композит». Практически все структурные материалы в живой природе — тоже композиты: в древесине арматура — целлюлозные волокна, матрица — лигнин и гемицеллюлоза; в костях арматура — волокна коллагена, матрица — кристаллы гидроксиапатита.

Углеродная революция

Большое внимание Фёдор Новиков уделил углеродному волокну: «Этот материал на 92–99% состоит из атомов углерода и по своим свойствам прочнее стали и легче алюминия». Революция произошла в XIX веке, когда организовали производство стекловолокна и получили углеволокно; затем стартовала эра пластиков, а в XX веке изобрели стеклопластик и углепластик.

Отдельный блок лекции был посвящён углеродным волокнам и ПАН-прекурсору — ключевому сырью, от которого напрямую зависит технологический суверенитет страны. Спикер отметил, что полным циклом разработки и производства таких материалов сегодня владеет ограниченное число государств, и Россия входит в этот список. Производство ПАН-прекурсора многоэтапно: от добычи нефти и получения акрилонитрила до синтеза полиакрилонитрила и формования белых нитей.

«Композиты сейчас применяются практически везде», — рассказал эксперт, показав их использование в спорте, авиации, автомобилестроении, ветроэнергетике, космосе, строительстве, медицине, судостроении и производстве предметов потребления — вплоть до чехла телефона. Много композитов и на стройке — трубы, шпунтовые сваи, арматура, временные дорожные покрытия, — и в медицине: протезы, экзоскелеты, реабилитационные изделия.

Спикер подчеркнул, что композитный дивизион «Росатома» включает 17 заводов в 13 регионах России с полной производственной цепочкой по стекло- и углекомпозитам — от песка до ветролопастей и от продуктов переработки нефти до крыла самолёта МС-21.

«Росатом обладает единственной в России, СНГ и Восточной Европе полной производственной цепочкой по углекомпозитам и полной технологической цепочкой по стеклопластикам», — подчеркнул эксперт. Он также рассказал, что учёные работают над созданием перерабатываемых композитных материалов.

Электромобили берут реванш

В лицее № 136 Антон Седов — кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник Института прикладной физики РАН и доцент НГТУ им. Р. Е. Алексеева — прочитал лекцию «Электромобили: почему так долго?».

Спикер напомнил, что электромобили появились раньше автомобилей с двигателем внутреннего сгорания (ДВС), но проиграли конкуренцию не из-за технологий, а из-за инфраструктуры и цены. «В конце XIX века электромобиль и автомобиль с ДВС были сопоставимы по массе, габаритам и цене — разница была в зарядке и запасе хода», — отметил Антон Седов. По его словам, ДВС выиграл не потому, что был лучше, а потому что бензин был дешёвым, а заправки — на каждом углу.

Эксперт разобрал три этапа истории: зарождение, конкуренцию и реванш. В части про конкуренцию он показал, как ДВС захватил не только автомобили, но и авиацию, и флот — например, первый полёт братьев Райт в 1903 году состоялся на самолёте с ДВС, а теплоход «Вандал» стал первым в мире дизель-электроходом. В середине XX века низкая цена бензина, развитая инфраструктура и снижение стоимости автомобилей окончательно закрепили преимущество ДВС.

«Реванш электромобиля стал возможен благодаря прогрессу в аккумуляторах: от свинцово-кислотного в 1859 году до литий-ионного, за который в 2019-м дали Нобелевскую премию», — подчеркнул спикер. Он напомнил, что литий-ионную батарею разработали Джон Гуденаф, Стэнли Уиттингем и Акира Ёсино, а серийное производство начала Sony в 1991 году. Сегодня электромобиль снова конкурентоспособен — но уже не потому, что он «модный», а потому что аккумуляторы стали лучше, а бензин — дороже.

Зажечь Солнце на Земле

Во второй половине дня гости посмотрели и обсудили фильм «Как сложить термоядерный костёр?» в рамках фестиваля актуального научного кино (ФАНК). Разобраться в теме термоядерного синтеза как потенциального источника энергии помог Антон Седов.

Он рассказал, что идея термоядерного реактора возникла ещё в середине XX века, а первый токамак — тороидальную камеру с магнитными катушками — придумали в СССР; само слово «токамак» из русского языка перешло в международное обращение.

Спикер объяснил, почему установка до сих пор не построена: плазму нужно нагреть до температур в сотни миллионов градусов, а для этого требуются десятки мегаватт мощности — сопоставимо с десятой частью выработки Горьковской ГЭС. Кроме того, для диагностики плазмы нужны алмазные окна диаметром около 80 мм, которые сегодня в России учатся выращивать искусственно.

Совята учатся играть

Также в рамках фестиваля прошла интеллектуальная игра «Квантовые совята» в формате спортивного «Что? Где? Когда?». Участниками стали команды школьников и студентов СПО.

Вопросы были на стыке науки и культуры — например, участникам предложили выяснить, какое животное бразильский дрессировщик научил собирать кубик Рубика (им оказался осьминог, у которого это занимает 10 часов), или ответить одним словом, что имел в виду Вуди Аллен, говоря, что американцы не любят читать (субтитры).

Первое место заняла команда «КТИ-2», второе – команда «Умственно усталые».

«Мы не ожидали, потому что думали, что кандидаты, которые против нас, намного сильнее, поэтому даже на третье не рассчитывали», — признался участник команды «Умственно усталые» Вячеслав Сивохин. Из вопросов ему больше всего запомнились задания про шрифт Брайля и кубик Рубика: «Все вопросы были достаточно интересные, с подковыркой. Мы не везде ответили правильно, но именно формулировки очень хорошие».

Персональная таблетка для каждого

Завершила первый день лекция «Фармакология будущего» Алексея Водовозова — врача-токсиколога, научного журналиста, члена Комиссии РАН по популяризации науки.

Спикер рассказал, смогут ли нейросети разрабатывать новые препараты, когда появятся лекарства не для среднестатистического, а для конкретного пациента, и во что превратится привычная фармакология в ближайшие полвека.

«Вакцина — это не только профилактика инфекций. Сегодня мы можем прицелиться на конкретный белок, запустить иммунную реакцию — и вместо того, чтобы пить таблетки каждый день, вакцинироваться раз в год», — пояснил Водовозов.

Он также развеял несколько популярных мифов. Так, нашумевшее исследование 2023 года о том, что таурин замедляет старение, при ближайшем рассмотрении оказалось не таким однозначным: последующие работы на людях показали разнонаправленные результаты, и сегодня таурин не считается ни замедлителем старения, ни источником энергии — в энергетиках его дозировка всё равно недостаточна для терапевтического эффекта.

Не спешит спикер и хоронить идею «таблетки от всего»: концепция «полипилюли» — одной ежедневной таблетки, снижающей сразу несколько сердечно-сосудистых рисков, — существует с 2003 года и уже прошла ряд испытаний, но пока остаётся скорее красивой гипотезой, чем готовым решением.

Среди прорывных направлений Алексей Водовозов выделил персонализированную медицину и CAR-T-терапию, которая из онкологии постепенно перебирается к лечению аутоиммунных заболеваний.

Фестиваль продолжится 24 октября. Подробную информацию обо всех мероприятиях можно узнать в группе ИЦАЭ Новосибирска во «ВКонтакте».

Фестиваль науки «КСТАТИ» организован Информационным центром по атомной энергии (ИЦАЭ) Новосибирска совместно с Новосибирским государственным техническим университетом при поддержке ГК «Росатом». Партнёр фестиваля — Государственная публичная научно-техническая библиотека СО РАН. Все мероприятия фестиваля бесплатные.