Российское образование мирового класса!

Цель Проекта 5-100 – максимизация конкурентной позиции группы ведущих российских университетов на глобальном рынке образовательных услуг и исследовательских программ.

НОВОСТИ


Арктика: развитие технологий и открытие новых территорий

06 августа 2020 года

Дольше века крупная часть арктических территорий входит в состав нашего государства. В 1916 году «расположенные к северу от азиатского побережья Российской Империи» земли были объявлены российской территорией. В дальнейшем границы неоднократно уточнялись и пересматривались.

С 2014 года в зону российского влияния в Арктике входят: Мурманская и Архангельская области; Республика Коми и Якутия; Красноярский край; Ненецкий, Чукотский, Ямало-Ненецкий автономные округа; Беломорский, Кемский и Лоухский районы Карелии, а также «земли и острова, расположенные в Северном Ледовитом океане, и некоторые улусы Якутии, которые были объявлены территорией СССР постановлением Президиума ЦИК СССР от 15 апреля 1926 года».

Хотя эпоха Великих географических открытий давно позади, но и в наши дни есть место находкам. И для них вовсе не обязательно отправляться под парусами к далеким берегам.

Так, в конце июля 2020 года группе школьников под руководством Алексея Кучейко, доцента департамента механики и мехатроники РУДН (университет – участник Проекта 5-100), удалось только по спутниковым снимкам обнаружить в нацпарке «Русская Арктика» новый остров.

Свои наблюдения за таянием ледников Новой Земли команда начала вести в 2015 году с помощью технологий дистанционного зондирования Земли. Для юных наблюдателей это уже четвертый остров, который им удалось открыть. Исследованию помогает доступность информации о Земле, полученной из космоса. Это и спутниковые снимки, выложенные в Интернет, и метеорологические сводки, и данные датчиков КМСС (комплексов многозональной спутниковой съемки).

После обнаружения острова коллектив молодых исследователей направил письма в Русское географическое общество, в Управление навигации и океанографии Министерства обороны, в гидрографическую службу. Гидрографы незамедлительно приняли информацию в работу и скорректировали задачу для комплексной экспедиции Северного флота, которая стартует в августе 2020 года. Для того чтобы находку нанесли на карту, с судна отправят беспилотный дрон для проведения картографической съемки и передачи данных в гидрографическое предприятие.

Как отметил Алексей Кучейко: «Географические открытия связаны и с научными исследованиями, а именно – с изучением темпов таяния ледников. Климат меняется, и остров освобождается из-подо льда и являет миру свой лик спустя сотни тысяч, а то и миллионы лет. Это важно и для ученых-биологов: можно увидеть останки растений, живых существ, провести исследования до того, как ветер и вода сумеют заселить новую жизнь на каменистый остров».

Таяние ледников не только открывает миру новые острова, но и порождает экологические проблемы. Помимо повышения уровня воды в океанах и утраты огромных запасов пресноводного льда, деградация зон вечной мерзлоты влечет за собой необратимые последствия для местной флоры и фауны.

Например, биологи Сибирского федерального университета, участника Проекта 5-100, выдвинули теорию, что вследствие глобального изменения климата Арктики вполовину сократилась таймыро-эвенкийская популяция дикого северного оленя (450 000 особей сейчас против 1 млн особей в 1960-х годах). Доказано, что на севере темп роста температуры воздуха в два раза выше. Это происходит из-за того, что снег и лед обладают высоким альбедо, т.е. способностью отражать солнечный свет. Из-за повышения уровня воды в реках, которые раньше были покрыты толстым слоем льда, молодые неокрепшие олени погибают на переправах. Также у животных сократилась кормовая база. Отдельные геоботанические исследования показывают, что покрытие лишайников уменьшилось с 70 до 17%, а в некоторых местах – до 7%. В ходе начавшейся недавно экспедиции планируется определить половозрастную структуру поголовья и сделать математический прогноз численности популяции оленей.

Надо сказать, что комплексные экспедиции в Арктике проводятся регулярно. Это всегда малочисленные группы. Нельзя забывать о том, что деятельность человека в этом регионе губительна для природы. Даже если человек не ступит на сушу, топливные следы, оставляемые судами на протяжении Северного морского пути, негативно скажутся на экосистеме Северного Ледовитого океана.

Недавняя ситуация с разливом дизельного топлива в Норильске – очередное напоминание о том, что к любой работе в арктическом регионе надо подходить с особой тщательностью и осторожностью.

Ученым еще предстоит подсчитать, какой урон нанесла хрупкой северной природе утечка горючего. 6 августа 2020 года, научный коллектив Сибирского федерального университета отправился в первую экспедицию по изучению последствий этой аварии и ее влияния на экосистему Таймыра. Исследователям предстоит за три недели решить ряд научных задач. Как объяснил член-корреспондент РАН, заведующий кафедрой водных и наземных экосистем СФУ Михаил Гладышев: «Мы планируем отработать новейшие методы, одним из которых является молекулярный генетический анализ бактериопланктона – так называемый метод NGS (Next Generation Sequencing), или секвенирование последнего поколения. Он предназначен для определения биоразнообразия и функционала микроорганизмов – бактерий, которые живут в воде и донных отложениях, – сообщил Михаил Иванович. – До появления метода NGS, а это случилось менее 10 лет назад, мы могли определить лишь 1% бактерий, которые живут в воде, почве и т. д. И только теперь понимаем, что в одном, например, водоеме их могут быть тысячи, а не 2–3 вида. Теперь мы планируем посмотреть видовой состав гидробиоты после разлива нефти в бассейне реки Пясина и в других контрольных точках. Мы надеемся увидеть всё биоразнообразие и определить, как влияет разлив нефти на видовой состав бактерий, какие бактерии могут являться нефтеразрушающими на разных стадиях разрушения нефти».

Кроме вышеперечисленных задач, группа ученых проведет работы по подбору реагентов для разрушения водно-топливных эмульсий. По словам директора Института экологии и географии СФУ Руслана Шарафутдинова: «На основе этих данных учеными будет предложен перечень возможных реабилитационных мероприятий, направленных на восстановление экосистемы Таймыра после техногенной аварии на ТЭЦ-3. Кроме того, исследования позволят региональным органам власти принимать научно обоснованные управленческие решения для корректировки мер по улучшению экологической ситуации на севере региона».

Отметим, что экспедиционная программа по изучению последствий норильской аварии проводится по заказу Правительства Красноярского края и рассчитана на три года.

Тем временем учеными многих стран активно ведется исследование континентального шельфа в Арктике. Что неудивительно, ведь район изобилует полезными ископаемыми. Однако добраться до них очень трудно по объективным причинам: суровый климат, отсутствие транспортной логистики, вечная мерзлота, высокая сейсмоактивность, отсутствие специальных технологий и крупные финансовые издержки.

Важно отметить, что арктический шельф не принадлежит какому-либо государству. Но у пяти стран, имеющих свои владения в самом северном регионе Земли, есть суверенные права на исследование и разработку приграничного континентального шельфа и экономической морской зоны, при надлежащем сохранении окружающей среды. Кроме Российской Федерации, такими правами обладают Дания, Норвегия, Канада и США.

Для того чтобы освоение Арктики шло активно и планомерно, необходимо постоянное электроснабжение. Однако на данный момент в мире не существует энергокомплекса, который бы смог бесперебойно работать в столь суровых климатических условиях. Первым шагом к созданию такого объекта явилась компьютерная программа, разработанная и зарегистрированная учеными Южно-Уральского государственного университета. Она позволяет проанализировать поведение системы генераторных установок, постоянно снабжающих энергией все объекты в Арктике.

По утверждению д.т.н., профессора кафедры «Электрические станции, сети и системы электроснабжения» Политехнического института ЮУрГУ Евгения Соломина: «Программа управления энергопотоками имеет элементы искусственного интеллекта, что говорит о высоком уровне разработки и перспективах создания систем полностью автономных энергокомплексов, управляемых на основе нейронных сетей. Для проверки адекватности модели мы использовали ветроустановку на кровле НИИЦС ЮУрГУ, поскольку она аналогична той, что установлена в Арктике. Программа является коллективным трудом ученых ЮУрГУ, и команда собирается подавать заявки на гранты и патентовать еще ряд новых разработок».

По расчетам, эксплуатировать оборудование можно будет до –90 ℃, при этом в конструкции удалось решить проблему с засорением топливных элементов. В качестве ключевого элемента системы ученые предложили ветроэнергетическую установку с водородным накопителем, которая может выпускаться в промышленных масштабах на отечественных предприятиях. Например, с Московским радиотехническим заводом уже выстроился конструктивный диалог. Разработанное программное обеспечение является прототипом будущей программы управления работой всего энергокомплекса.

В последние годы значительно возросло геополитическое значение Арктики в мире. Она играет все большую роль в сфере стратегических интересов ряда государств. Россия имеет комплекс геополитических интересов и приоритетов, который определяется ресурсным, транспортным и военно-стратегическим потенциалом арктических территорий. На первом месте стоят экономические интересы России в регионе, а именно добыча энергоресурсов и эксплуатация Северного морского пути.

Университеты Проекта 5-100, проводящие комплексные исследования в Арктическом регионе, способствуют росту авторитета России в глазах международной научной общественности и государственных институтов.

В недрах Арктики находится около трети всех мировых запасов природного газа, огромные запасы нефти, угля, золота, меди, никеля, олова, платины, марганца, других ресурсов. Ее воды богаты ценными биоресурсами. Рост зависимости мировой экономики от энергоресурсов подталкивает зарубежные страны к активной разработке новых стратегий продвижения своих национальных интересов в зоне Арктики. В этой связи важно помнить: природа этого сурового и богатейшего ресурсами региона очень хрупка, поэтому особенно важно сохранить её для будущих поколений.