Юный техник, 2014 № 07

СОЗДАНО В РОССИИ На дальних берегах

Ответ на этот вопрос знают ученые Дальневосточного федерального университета (ДВФУ), специализирующиеся на нанотоксикологии. В России направление мониторинга нано- и микрочастиц в городских взвесях только начинает развиваться, и Дальневосточный университет на этом направлении находится в авангарде.

Вообще нанотоксикология — исследование негативного действия наноматериалов на организм — новая область мировой науки; ей от роду около 10 лет. Так что можно сказать: ученые ДВФУ «впереди планеты всей».

Суть же их исследований в том, что они тестируют влияние преимущественно углеродных наноматериалов и наночастиц металлов на здоровье и организм людей. Раньше в том как-то не было надобности, поскольку даже о самих наноматериалах никто не слышал. В России таких лабораторий всего шесть — в Москве, Санкт-Петербурге, Новосибирске, Ангарске, Казани и Владивостоке.

В ДВФУ анализируют состав взвесей в атмосфере городов Дальнего Востока. Зимой пробы берут из снега, на который, в конце концов осаждаются все частицы из воздуха. Летом берут пробы дождевой воды и атмосферные пробы.

— Мы видим очень тревожную картину загрязнения городской атмосферы нано- и микрочастицами. Из-за большого количества автомобилей вдоль дорог преобладают микрочастицы опасного класса с высокой площадью поверхности, что позволяет им еще сорбировать другие токсины. В нескольких пробах из Владивостока были найдены и наночастицы от 40 до 300 нм в количестве 25 % от общего числа загрязнений. Это опасный показатель. Нужно принимать радикальные меры по очистке атмосферы, ставить фильтры на выхлопные трубы автомобилей и дымовые трубы котельных. Первые шаги в этом направлении уже делаются, — рассказал журналистам директор

Научно-образовательного центра нанотехнологий Инженерной школы доцент Кирилл Голохваст.

Еще одно направление работы исследователей — изучение фитолитов. Так называются минеральные, а точнее, кремниевые микрочастицы в клетках растений. Задача ученых — понять, каким образом работают природные нанотехнологии, на примере живых систем.

— В этой области мы начали работу с лекарственных растений — женьшеня, элеутерококка, бадана и еще 70 видов. Надеемся, что эта работа поможет расшифровать механизм синтеза кремниевых нано- и микроструктур и создавать на основе этой технологии нужные для человека элементы для нано- и микроэлектроники, — рассказал Кирилл Голохваст.

За 4 года существования Научно-образовательного центра нанотехнологий ученые Инженерной школы по направлению «исследования нанотехнологий» опубликовали более 150 статей, 4 монографии и 3 учебных пособия. Кроме того, при участии университета были проведены уже две международные конференции на тему нанотоксикологии.

Ученые Дальневосточного федерального университета нашли также оригинальный способ в несколько раз повысить эффективность ветроэнергетики. Для этого они предложили разместить ветрогенераторы на воде.

В ДВФУ спроектировали уникальные ветроэнергетические морские установки (ВЭМУ) с вертикальной осью вращения. Этим они принципиально отличаются от обычных ветрогенераторов, лопасти которых крутятся вокруг горизонтальной оси. ВЭМУ представляют собой своего рода плавучие башни, вокруг каждой из которых вращается ротор с лопастями. Энергия вращения передается через тяги на центральную ступицу, связанную с электрогенератором.

— Внешне это похоже на свернутую в кольцо вереницу яхт, где лопасти — это паруса, — рассказал один из разработчиков, доцент кафедры технологий промышленного производства ДВФУ Виктор Чебоксаров. — Диаметр типовой установки на 10 МВт, как мы рассчитываем, составит около 200 м, а размах лопастей — около 40 м. В перспективе же не существует технологических ограничений, чтобы создать ветрогенератор мощностью, к примеру, в 100 МВт.

Это, в свою очередь, позволит снизить стоимость вырабатываемой энергии в 2–3 раза, что дает возможность в какой-то мере конкурировать с традиционными отраслями — гидро-, тепло- и атомной энергетикой.

Одна мощная ветроустановка способна обеспечить электроэнергией около 5 000 домов. Таким образом, она подойдет для снабжения отдаленных прибрежных поселков, например, в Магаданской области, на Курильских островах, Сахалине или Камчатке. А это ведь еще одна статья экономии — не надо завозить топливо в эти далекие места. Сама же установка может быть просто отбуксирована по воде к нужному месту.

Проект сейчас находится в стадии научно-исследовательских разработок. На отдельные узлы ветряных и водяных турбин уже получено 17 патентов России. Подана заявка на международный патент, она проходит сейчас экспертизу в нескольких странах мира. По словам ученых, при достаточном финансировании экспериментальная установка мощностью порядка 200–500 кВт может быть создана примерно через 3 года.

За то, что сегодня Россия занимает лидирующие позиции в мире в области создания морской робототехники, мы должны сказать спасибо, в частности, сотрудникам Института проблем морских технологий Дальневосточного отделения РАН. Здесь разработаны аппараты, способные автономно наблюдать за подводной обстановкой и обрабатывать большие массивы информации.

Интересная история произошла недавно на испытаниях разработанного дальневосточниками автономного глубоководного необитаемого аппарата «Клавесин». Во время погружения в бухте Большой Камень связь с аппаратом была утрачена, поиски его не увенчались успехом. Пока ученые разбирались в причинах отказа аппаратуры, в центре Владивостока — бухте Золотой Рог — произошел небольшой переполох — служба охраны Тихоокеанского флота засекла неопознанный подводный объект, который зашел в бухту, а затем всплыл в непосредственной близости от базы института. Оказалось, что это тот самый пропавший «Клавесин».

Как выяснилось, во время подготовки к погружению участвовавший в испытаниях стажер-студент ввел в программу команду «go home». Однако руководству об этом не доложил. Возможно, посчитал, что его за самодеятельность не похвалят. Но когда возникла нештатная ситуация, режим «go home» включился автоматически, и подводный робот самостоятельно вернулся в исходную точку своего маршрута, преодолев дистанцию около 100 миль.

При этом подводный аппарат, в соответствии с программой испытаний продолжал собирать полезную информацию. В частности, он обнаружил неизвестные ранее районы скопления кальмаров.

Ученые Дальневосточного федерального университета приступили и к проектам строительства пассажирских экранопланов. В научно-образовательном центре, созданном при вузе, начата разработка первого экспериментального образца. Таким образом, появились шансы, что Россия вернет себе то ведущее положение, которое ее конструкторы занимали в создании экранопланов во второй половине ХХ века.

Экраноплан совмещает в себе свойства самолета и морского судна. Его принципиальное отличие от других видов транспорта заключается в движении за счет образования динамической воздушной подушки, «опираясь» на которую аппарат может двигаться на небольшой высоте над водой или заснеженной поверхностью.

Предполагается, что использование экранопланов на Дальнем Востоке имеет большие перспективы, так как, в отличие от самолетов и судов, им не нужны дороги, причалы или аэродромы. Авторы проекта предполагают, что, кроме пассажирских перевозок, экранопланы могут быть использованы для спасательных операций на море, рейдов пограничной береговой охраны и транспортировки срочных грузов, в том числе почтовых отправлений.

Рыночная стоимость одного аппарата оценивается в 800 тысяч долларов. Базовой модификацией считается 16-местный экраноплан, который способен развивать скорость до 200 км/ч. На таком аппарате можно будет добраться из Владивостока до города Большой Камень всего за 11 минут (35 км), путь в поселок Славянка займет 15 минут, а в порт Находка — 34 минуты, без строительства дорогостоящей объездной дороги.

Публикацию подготовил

В. ЧЕРНОВ