Наука мирового уровня: как разработки российских ученых помогают достичь суверенитета в технологиях

Россия на данный момент занимает 9-е место в мире по уровню научного развития, в том числе по объему вложений, количеству ученых, доле научных исследований в ВВП и другим параметрам. К 2030 г. планируется, что наша страна поднимется на 7-е место в мировом рейтинге.

Гигантский скачок

Темпы развития науки в России набирают скорость с каждым годом, однако в одночасье добиться высоких показателей просто невозможно. Для достижения поставленных целей Минобрнауки России был разработан национальный проект «Наука и университеты». А в 2022 г. Владимир Путин объявил «Десятилетие науки и технологий», которое продлится до 2031 г. На выполнение программы тогда было выделено 2 трлн 150 млн руб.

Ключевые цели нацпроекта – обеспечение присутствия России в числе пяти ведущих стран мира, осуществляющих научные исследования и разработки в областях, определяемых приоритетами научно-технологического развития, обеспечение привлекательности российской науки, увеличение внутренних затрат на научные исследования и разработки. Фундаментальные основы российского образования и науки остаются очень мощными, заявлял ранее Президент РФ. «Это дает нам право полагать, что вот этот скачок, переход к новому технологическому укладу в нашей стране здесь и сейчас возможен», – отмечал Путин на II Конгрессе молодых ученых.

Согласно опросам, свыше 80% россиян доверяют мнению российских ученых и гордятся российской наукой, а 83% студентов планируют строить карьеру в научной сфере. 

Кроме того, одна из задач национального проекта «Наука и университеты» – достичь технологической независимости, которая сейчас формируется на государственном уровне. «Надо быть на шаг впереди, создавать собственные конкурентные технологии, товары и сервисы, которые способны стать новыми мировыми стандартами», – заявлял Путин в рамках Петербургского международного экономического форума – 2022.

Для того чтобы выполнить эту задачу и добиться высоких показателей в развитии науки, с 2019 г. в субъектах Российской Федерации функционируют научно-образовательные центры мирового уровня (НОЦ), созданные по национальному проекту «Наука и университеты». Они ведут исследования и разработки, связанные с рациональным недропользованием, защитой окружающей среды, созданием новых материалов и технологий, в том числе для использования в условиях Крайнего Севера. Первые 5 НОЦ мирового уровня были созданы по инициативе Тюменской, Кемеровской, Белгородской, Нижегородской областей, Пермского края, ХМАО и ЯНАО. В настоящий момент уже полностью функционирует 15 подобных центров в 36 регионах РФ.

На земле и под землей

Во всем мире развивается разработка и производство автономных транспортных систем, в том числе в горнодобывающей промышленности. Крупные компании начинают внедрять беспилотную технику для повышения эффективности, безопасности и обслуживания горных работ. В России опытный образец беспилотного грузового самосвала уже несколько лет разрабатывают ученые Кузбасского государственного технического университета им. Т. Ф. Горбачева совместно с компанией «Камаз». Испытания опытного образца первого беспилотного грузового самосвала должны пройти уже в 2022 г., пояснила представитель медиацентра НОЦ мирового уровня «Кузбасс». В перспективе такие машины могут использоваться в угольной промышленности.

В планах центра протестировать карьерные самосвалы-беспилотники грузоподъемностью 125 и 90 т, а также машину, которая сможет перевозить 50 т груза, опытный образец которой находится на завершающей стадии сборки. Двигаются беспилотники по территории предприятия благодаря базовым станциям компании и телематическому оборудованию, установленному в автомобиле. Инновационный транспорт с помощью датчиков может без участия водителя выбирать безопасную скорость движения и маневрировать по промышленным дорогам. Кроме того, одна из модификаций будет использовать только газомоторное топливо вместо дизельного, что позволит снизить экологическую нагрузку от ведения горных работ.

В разработке автономных транспортных средств принимают участие в том числе молодые ученые. Представитель медиацентра НОЦ мирового уровня «Кузбасс» пояснила, что на территории Кемеровской области сейчас создаются условия для привлечения талантливой молодежи, для повышения качества высшего образования в регионе и уровня научно-исследовательской деятельности. Из 120 молодежных лабораторий, которые были открыты в 2021 г., в Кузбассе создано шесть. Причем в таких лабораториях руководитель и две трети коллектива не старше 39 лет. «Создание новых лабораторий позволило привлечь молодых амбициозных специалистов из других регионов для реализации проектов данных лабораторий», – добавили в центре. В целом в 2021 г. было привлечено около 80 исследователей из разных регионов страны.

Еще одна совместная разработка российских ученых, помогающая проводить горнодобывающие работы, была презентована летом 2022 г. – беспилотный карьерный самосвал «Юпитер-30». Детище «Камаза» помогли воплотить в жизнь специалисты МГТУ им. Н. Э. Баумана. В нем нет кабины, но зато установлены специальные видеокамеры, защищенные от пыли, грязи, влаги и вибраций, 2D- и 3D-лидары, ультразвуковые датчики, радары. Также имеются GSM-антенны и GPS/«Глонасс» навигация. Автомобиль способен перевозить груз массой до 30 т в полностью автоматическом либо дистанционном режиме. При этом скорость его движения ограничена 56 км в час.

Подобная карьерная техника является уникальной для российского рынка, таким образом ученые создают импортозамещающие технологические решения для беспилотной техники.

Связь нового поколения

Для того чтобы вся беспилотная техника функционировала и работала без сбоев, необходимо качественное и доступное оборудование в современных сетях связи технологии 5G. Такие разработки ведут на площадке центра компетенций Национальной технологической инициативы (НТИ) «Технологии беспроводной связи и интернета вещей» на базе АНОО ВО «Сколковский институт науки и технологий», который был создан по нацпроекту «Наука и университеты». 

Одной из ключевых разработок является создание ядра сети для частных сетей LTE/5G. «Оно позволит разворачивать локальные мобильные сети четвертого и пятого поколений в интересах крупнейших российских предприятий. Такая инфраструктура может быть развернута на производственном объекте, в карьере или шахте, в поезде или ремонтном ангаре, в отдаленных труднодоступных районах или во время ЧС», – пояснила представитель пресс-службы центра. 

Еще одна инновация – создание необходимой информационной инфраструктуры для городской беспилотной аэромобильности на базе сетей LTE/5G, так как проекты городской аэромобильности активно развиваются в столичном регионе. «Один из перспективных проектов – это разработка цифрового воздушного пространства на основе современной мобильной сети пятого поколения (с расширением на LTE). Идея состоит в использовании уже развернутой инфраструктуры операторов для поддержки беспилотных воздушных средств», – добавила представитель пресс-службы.

Инновации в материалах

Российские ученые также добиваются хороших результатов в разработке новых материалов. Не случайно именно создание и использование материалов нового поколения и современных технологий способны ускорить развитие многих секторов экономики и направлений отечественной промышленности. По мнению экспертов, новые знания, мощный научно-технический задел и создание на их основе конкурентоспособной инновационной продукции станут залогом ее национальной безопасности и технологического суверенитета.

Например, на площадке центра компетенций НТИ «Цифровое материаловедение» МГТУ им. Н. Э. Баумана из термопластичного полимера была создана самовосстанавливающаяся защитная пленка, способная «заживлять» царапины и трещины при нагревании. Такое покрытие уже применяется для защиты корпусов космических спутников, автомобильных бамперов и даже экранов смартфонов, отметил директор центра НТИ Владимир Нелюб. «Например, для «залечивания» царапин на экране смартфона достаточно нагрева в течение нескольких минут с помощью бытового фена. Бампер автомобиля тоже достаточно нагреть, чтобы затянулась царапина или выровнялась вмятина», – пояснил он. По результатам испытаний максимальная степень восстановления термопластичной пленки составила 95%.

Еще один интересный материал – это композитный сорбент на основе оксида графена. Такие гели разработаны для очистки воды и воздуха от органических загрязнений: красителей, растворителей и других химические отходов. Для действия аэрогелей необходимо опустить их на загрязненную поверхность, подождать, пока материал впитает отходы и оставит только чистую воду, отметил Нелюб. Такие материалы будут полезными для спасателей, компаний, работающих в нефтяной промышленности или секторе водоочистки. Причем молодые ученые, которые занимаются подобными исследованиями и разработками, могут перейти работать из научных институтов и лабораторий прямиком в инновационный бизнес. Для таких случаев есть различные программы поддержки в виде грантов для открытия инновационного предприятия и продолжения работы в рамках развития отрасли в новом формате, заключил директор центра компетенций НТИ «Цифровое материаловедение».

Научный Север

Ученым могут позволить заниматься инновационной разработкой даже в самых холодных уголках нашей страны. Например, 3D-печать конструктивно сложных деталей уже достаточно широко используется в российском автопроме, авиационной промышленности и космической отрасли. Но в судостроении ее массовое внедрение все еще находится под вопросом. Сказывается специфика, связанная с особенностями морского регистра, сертификации и военной приемки.

Но в одном из центров Северодвинского центра судоремонта несколько лет назад было создано аддитивное производство. С участием партнеров НОЦ мирового уровня «Российская Арктика: новые материалы, технологии и методы исследования» на протяжении последних двух лет отрабатывается как сама технология, так и вопросы сертификации готовых изделий. НОЦ мирового уровня создали по нацпроекту «Наука и университеты». Проект НОЦ уже позволил расширить линейку материалов, которые можно использовать в судостроении – для «выращивания» деталей, а также изготовить опытные партии отдельных сложных изделий, пояснил научный руководитель центра, проректор по инновационному развитию Северного (Арктического) федерального университета Марат Есеев. «Речь идет о полном импортозамещении – и роллс-ройсовской, и южнокорейской продукции. Иначе у нас не будет ни современного ледокольного, ни торгового, ни пассажирского флота для работы в акватории арктических морей», – добавил он.

По-настоящему знаковым в этом плане является проект по монокристаллическим алмазным пластинам, который создавался в буквальном смысле с нуля. По словам научного руководителя, на нем была отработана идеальная модель работы НОЦ. Запрос на разработку технологии и оборудования, которые позволяют получать из искусственно выращенных монокристаллов с уникальными характеристиками сенсоры для магнитного поля, центр получил от крупной алмазодобывающей компании. «В 2023 г. на основе монокристаллических пластин мы намерены сделать компактное устройство для сверхточного измерения магнитного поля», – рассказал научный руководитель НОЦ мирового уровня «Российская Арктика: новые материалы, технологии и методы исследования».

Спектр применения такого квантового датчика самый широкий. Например, в устройствах навигации или приборах магнитно-резонансной томографии для исследования человеческого организма.

Курс на отечественное оборудование

В связи с беспрецедентными санкциями со стороны западных государств для России более чем актуальна задача по импортозамещению и достижению технологической независимости. В том числе этот вопрос касается научного оборудования. Для решения этого вопроса в июле 2022 г. был создан совместный проект Координационного совета по делам молодежи в научной и образовательной сферах, Совета при президенте РФ по науке и образованию и Всероссийского общества изобретателей и рационализаторов. «Наша Лаба» – народный каталог современного научного оборудования, расходных материалов и комплектующих, произведенных в России и Белоруссии, который является бесплатным для всех желающих. Он представлен на информационно-коммуникационной платформе Science ID и формируется на основе предложений организаций – производителей оригинального оборудования и отзывов ученых, которые успешно пользуются российскими и белорусскими приборами, комплектующими и расходными материалами.

По словам инициатора проекта «Наша Лаба» Сергея Адонина, оборудование может попасть в каталог двумя способами. Во-первых, есть волонтеры, которые оцифровывают каталоги российских и белорусских компаний. «Они смотрят их сайты и переносят оттуда информацию, обязательно давая ссылку на источник. С любой страницы нашего товара можно перейти на сайт производителя и посмотреть все характеристики уже там. Обновление каталога пока производится в ручном режиме», – подчеркнул Адонин.

Второй вариант пополнения каталога заключается в том, что любая российская или белорусская компания может обратиться к организаторам каталога, завести личный кабинет и добавлять товары самостоятельно. Также на сервисе можно оставлять отзыв на качество и надежность продукции, как на маркетплейсах. Самое главное условие для попадания в каталог – товар должен быть действительно сделан в России или Белоруссии. По словам инициатора проекта «Наша Лаба», бывает, что российские бренды размещают свое производство за рубежом. Понятно, что какие-то комплектующие могут быть импортными, но все же это не должно быть просто переклеиванием табличек, подчеркнул Адонин.

На сегодняшний день в каталоге представлено более 8000 наименований более чем от 150 компаний. Оборудование из каталога применяется для таких сфер, как химия, биология, физика, геология, инженерные приложения. «Мы стараемся создать универсальный каталог всего, что может быть использовано в исследованиях и в инжиниринге. Причем если товар произведен в России или Белоруссии, то никакие силы не остановят его на пути к заказчику. Это тоже очень важно», – заключил эксперт.