Полярное просвещение: о чем рассказали в «Самом северном лектории»

Летом 2024 года на борту атомохода «50 лет Победы» был запущен уникальный проект — «Самый северный лекторий», объединивший ученых, популяризаторов науки и мечтателей. На пути к Северному полюсу лекторы раскрывали тайны современности и приоткрывали завесу будущего. Записи лекций выложены в паблике Российского общества «Знание» во «Вконтакте».

Литийионные аккумуляторные батареи

Алексей Нешта
Руководитель направления «Энергетика», РЭНЕРА

«Самые первые экспедиции на Северный полюс, да и в Арктику, не были такими комфортными, как наша. Это всегда был вызов, всегда подвиг, всегда героические поступки. Давайте сегодня об этом поразмышляем, потому что то, что для нас кажется нормой, для кого-то было настоящей несбыточной мечтой».

Краткое содержание

• Освоение Арктики — от Челюскина до Литке: героические страницы исследования полярных широт.
• От громоздкой свинцово-кислотной аккумуляторной батареи Планте до электрического омнибуса Романова.
• К концу XIX века Российская империя получает первый ледокол арктического класса «Ермак». Это гигант с паровыми машинами мощностью 10 тыс. лошадиных сил с расходом топлива 120 т угля в сутки, который выбрасывал в атмосферу порядка 350 т СО2.
• Топливо для арктических станций начала ХХ века: уголь, мазут, дизель.
• 1934 год: проект по переводу ледоколов с угольных на дизель-электрические ходовые машины.
• Рывок за три года: от первой в мире АЭС до первого атомного ледокола.
• Несинхронная эволюция: рост эффективности электродвигателей не сопровождается столь же быстрым совершенствованием аккумуляторных батарей.
• 1977 год: изобретение литийионных батарей. Первая литийионная батарея появляется на рынке только в 1991-м.
• Появление речного электрического ледокольного флота.

«Мы добежали до наших дней и с уверенностью можем сказать: Арктика — один из самых строгих экзаменаторов новых технологий. Здесь приживаются только те, что доказали свою эффективность, работоспособность… В ближайшем будущем арктическая техника, я уверен, сможет работать на литийионных батареях».

Макротренды-2050: репортаж из будущего

Полина Лион
Директор департамента устойчивого развития, «Росатом»

«Сегодня мы с вами сможем заглянуть в 2050 год, чтобы понять, какой будет наша жизнь. Что может произойти за 25 лет? Много чего… Большинство из вас, скорее всего, ни разу в жизни не пользовалось дисковым телефоном. Мало кто сегодня поймет шутку о том, что домашний телефон всегда занят, потому что кто-то сидит в интернете. Объем мировой экономики за последние 25 лет вырос на треть и достиг 125 трлн долларов. Население планеты выросло на 2 млрд, а объем ежедневно потребляемой человеком информации уже равен 160 газетам».

Краткое содержание

• Шесть базовых элементов жизни современного человека — еда, вода, медицина, энергия, переработка отходов, городская среда.
• Из 8 млрд человек каждый 10-й страдает от голода. К 2050 году нас будет 10 млрд, население Африки удвоится, а Европы — сократится. Где брать еду? Треть всей еды портится, не добравшись до стола. Что приносят методы радиологической обработки продуктов и синтез искусственного белка.
• Житель Москвы в среднем потребляет 127 л воды в сутки. В Боливии столько же потребляет семья из трех человек, в Нигерии — из пяти. У 2 млрд человек нет доступа к чистой питьевой воде. Есть риск, что к 2050 году с дефицитом чистой воды будет сталкиваться каждый второй житель нашей планеты. Выход: экономия воды в быту, опреснение, искусственные дожди.
• Выросла средняя продолжительность жизни. Поколение нынешних школьников будет жить на 11–15 лет дольше, чем их бабушки и дедушки. Биохакинг, цифровые медтехнологии и искусственный интеллект.
• Более 700 млн человек в мире не имеют доступа к электричеству. Спрос на электроэнергию к 2050 году удвоится. Вызов сегодняшнего дня — переход к чистым источникам энергии. Глобальная безуглеродная альтернатива: ветер, солнце, вода и атомная энергия. Задача будущего — новые виды генерации. Водородная энергетика, метанол, термоядерный синтез. К 2050 году мир должен практически полностью отказаться от ископаемого топлива. Это необходимо, чтобы остановить глобальное потепление и прекратить эксплуатацию исчерпаемых ресурсов планеты.
• За последние 20 лет человек стал производить в два раза больше отходов — до 400 кг в год. 2 млрд т твердых коммунальных (не промышленных) отходов появляются в мире ежегодно. Перерабатывается меньше 20%. Ряд мусорных фракций мы так и не научились перерабатывать. От технологий разделения и переработки к культуре обращения с мусором.
• Доля городского населения за 100 лет выросла с 13 до 60%. К 2050 году в мире может быть около 600 мегагородов, которые заменят собой страны. Цифровые решения для управления городом. Города будущего проектируют с нуля — первые примеры.

«В каком мире мы будем жить в 2050 году? Зависит от нас. От того, какую профессию мы выберем, сколько пластика не используем, сколько зеленых инноваций удастся внедрить, сколько людей будет следовать полезным привычкам. До 2050 года чуть больше 9 тыс. дней. И каждый день мы можем делать мир чуточку лучше».

Невидимые помощники: радиация в науке, промышленности и искусстве

Андрей Акатов
Старший преподаватель кафедры инженерной радиоэкологии и радиохимической технологии Санкт-Петербургского государственного технологического института, популяризатор науки

«Я буду говорить об ионизирующем излучении, в первую очередь о таких его видах, как рентгеновское и гамма-излучение. Оба квантовые, оба такие же, как свет, но при этом гораздо более высокоэнергетические, поэтому могут гораздо больше».

Краткое содержание

• Что такое ионизирующее излучение и что происходит, когда оно проходит сквозь физическое тело. Какую информацию несет рассеянное излучение. • Дефектоскопия, наука о применении ионизирующего излучения для обнаружения изъянов в материалах и изделиях.
• Промышленная томография: как излучение помогает создавать микросхемы и 3D-модели самых сложных объектов, выявлять даже потенциальные дефекты материалов.
• Как ионизирующее излучение спасло мумию Рамзеса II. Медицинские томографы просвечивают погребальные покровы древних царей и раскрывают секреты библиотеки Геркуланума, погибшего вместе с Помпеями. Где рентген нашел «Борцов» Ван Гога.
• Рентгеноструктурный анализ в биологии и биохимии: как была открыта спиральная структура ДНК. Рентгенофлуорисцентный анализ позволяет понять, из какого материала сделан объект. Этот же метод позволил восстановить финал оперы Керубини «Медея».
• Как материалы меняют свойства после рентгеновского облучения: термостойкие полимеры, вулканизация шин — опыт Японии. Как красят драгоценные камни.

«Недавно мне приснился сон, что через несколько десятилетий у «Росатома» появится космолет и появятся туры для школьников и студентов на Луну. Космолет знаний летит на Луну, там база с ядерными реакторами, там тепло и яблони цветут. Надеюсь, что это удастся сделать».

Материалы будущего — какими они будут?

Артем Оганов
Кристаллохимик, материаловед, профессор Сколтеха, профессор РАН

«История человечества формировалась и будет формироваться материалами. Каменный век, бронзовый век, железный век — это эпохи, разграниченные появлением в жизни людей новых материалов, которые обеспечивали качественный скачок. Вот и сейчас можно сказать, что мы живем в полимерном веке, а можно — что в кремниевом».

Краткое содержание

• Материалы с фантастическими свойствами: твердый материал в 1 тыс. раз легче воды, металлы с низкой теплопроводностью, материалы, которые проводят ток без сопротивления, сплавы с памятью формы.
• Наночастицы. Загадки чаши Ликурга. От античных наночастиц золота и серебра к квантовым точкам.
• Магнитные жидкости: одно из удивительных свойств наночастиц.
• Фуллерены: разные формы существования углерода. Углеродные нанотрубки и их удивительные свойства.
• Цемент, этапы эволюции от построек Древнего Рима до современной стоматологии. Трансмутация маянита в алюминат кальция: как цемент превращается в металл.
• Как получают электриды и на что они способны. Как синтез аммиака спас жизни по меньшей мере 2 млрд человек, решив проблему голода.
• Как получить синий краситель: от природного лазурита к берлинской лазури. Пирофосфат аммония превращается в фиолетовый марганцевый, любимую краску Клода Моне.
• Сульфат бария. Самая белая краска в мире помогает охлаждать дома без энергозатрат.
• Фотонные кристаллы: от бензиновой пленки на луже до павлиньих перьев и рыбьей чешуи. Как хамелеон сообщает о своем настроении. Восточный шершень — единственное насекомое, которое вырабатывает электричество из солнечного света.
• Солнечные батареи. За счет чего растет их КПД. Как перепрыгнуть 33%-й предел кремниевой панели. Перовскитные материалы: будущее солнечной энергетики и что ему мешает.
• Гонка за сверхпроводимостью при комнатной температуре.

«Материаловедение — это поистине дисциплина будущего. На атомном ледоколе использовано множество материалов, без которых он был бы попросту невозможен. Эта область открыта для вас — для первопроходцев».

Первые покорители Арктики

Станислав Дробышевский
Палеоантрополог, доцент кафедры антропологии МГУ, популяризатор науки

«Первые покорители Арктики были не очень правильные и не очень стандартные люди. Люди — существа тропические, иначе нас тут было бы не 30, а 300 человек, и за бортом бы еще кто-то плескался. Одна только наша одежда говорит о том, что мы здесь не на месте. 99,9% истории мы жили в районе экватора. Но при этом люди появляются в этих широтах 40 тыс. лет назад. Возникает вопрос: что случилось, чего им не сиделось на экваторе?»

Краткое содержание

• Все население Арктики — это «побочный эффект» населения экватора, только 2% всего видового разнообразия.
• Зачем живые существа, а за ними и люди пошли на север? Затем, что они умеют ходить.
• Начало эпохи оледенений. Люди отступали на юг, и 70 тыс. лет назад на Ближнем Востоке неандертальцы вытеснили Homo sapiens. А 40 тыс. лет назад сапиенсы вернулись с юга и вытеснили неандертальцев.
• Что такое холод и снег, люди узнали примерно 40 тыс. лет назад в Европе. Появление одежды, жилищ, использование огня. Арктика этого периода располагается на юге Франции, в Италии и Испании.
• Почему ледниковый период на самом деле благоприятен для растений, а значит, и для животных? Ясное небо, мало осадков и сверхплодородные почвы на вечной мерзлоте — рай для травоядных и всех, кто ими питается, в том числе для человека разумного.
• Загадки стоянки Диринг-Юрях в Якутии: кто (неандертальцы, сапиенсы или денисовцы) и когда (от 3 млн лет до 5 тыс. лет назад) жил в полярной зоне Евразии?
• Три волны заселения Сибири. Неандертальцы первой волны — 150 тыс. лет назад. Приход денисовского человека на Алтай 94–52 тыс. лет назад. Денисовцы — родоначальники гена морозоустойчивости. Неандертальцы второй волны — 59–49 тыс. лет назад, первые встречи с сапиенсами.
• Гримасы климатической адаптации: почему у сапиенсов узкий длинный нос, а у неандертальцев наоборот?
• Последняя миграция неандертальцев на север. Причина — приход агрессивных сапиенсов. Путь из Африки в Сибирь у них занял порядка 5 тыс. лет. Таймыр, Янская стоянка в Якутии — яркие следы охотников на мамонтов. Местонахождение Луговское в Ханты-Мансийском округе — позвонок мамонта с застрявшим наконечником копья.

«8 тыс. лет назад население Арктики становится практически современным. А все остальное, включая героические экспедиции Амундсена, Нансена,— это даже не открытие Арктики и уж тем более не ее заселение. Они шли туда, где люди жили уже тысячи лет. На самом севере живут китобои, чуть южнее — оленеводы (эвены, эвенки), еще южнее — скотоводы, например якуты. Позднее всех сюда пришли русские, которые сейчас тоже составляют часть арктического населения».

Кстати

В экспедиции «Ледокол знаний — 2024» участвовали 63 школьника. Это наши соотечественники и жители стран, где «Росатом» развивает атомные технологии: Армении, Узбекистана, Казахстана, Кыргызстана, Белоруссии, Монголии, Венгрии, Индии, Китая, ЮАР. Детей сопровождали 15 экспертов из Камеруна, Ирака, Бангладеш, Туниса, Белоруссии, Узбекистана и др., все они прошли отбор в рамках Всемирного фестиваля молодежи.