Апрельский номер газеты СО РАН «Наука в Сибири» рассказал о деятельности красноярских биофизиков по созданию замкнутых систем жизнеобеспечения нового типа. В этом же направлении работает с 2009 года и базовая кафедра замкнутых экосистем в составе института Информатики и вычислительной техники Университета Решетнёва. В чем уникальность проводимых исследований, можно ли космические технологии «приземлить», ждать ли появление в студенческой среде новых «Королевых» и «Гительзонов», начнется ли прямое сотрудничество красноярских биофизиков с Роскосмосом? Ответы – в комментариях доктора биологических наук, профессора, зав. лабораторией управления биосинтезом фототрофов, исполнительного директора Международного центра по замкнутым экосистемам Института биофизики СО РАН и заведующего кафедрой замкнутых экосистем Университета Решетнёва А.А. Тихомиров. 

БИОС — уникальный проект Красноярского института биофизики. Прообраз космической станции, где люди месяцами могут жить автономно, без поступления извне воды, воздуха и пищи, используя возобновляемый растительный ресурс. Растения поглощают углекислый газ, а выделяют кислород — жизненное условие для человека в замкнутом пространстве. Самый длительный и известный эксперимент длился 180 суток — с 24 декабря 1971 года по 22 июня 1972 года. 

Без этого освоение космоса бессмысленно!
Odoo изображение и текстовый блок 
- Александр Аполлинарьевич, почему появилась кафедра замкнутых экосистем в Университете Решетнёва? 

- Был период, когда университет назывался Аэрокосмический и сотрудничал с Красноярским институтом биофизики. В 2008 году в беседе с руководством вуза я сказал – у вас есть много космических приложений, но одного приложения нет! Оно завершило бы полную картину университета как учреждения космической направленности. Без биолого-технических систем жизнеобеспечения нет полноценной картины для ведения научного и образовательного процесса по космической тематике. Они никак не были представлены в вузе. Строго говоря, они вообще в стране мало представлены. Есть подобное направление в МАИ, на кафедре систем жизнеобеспечения, где мне удалось побывать несколько лет назад. Не знаю как сейчас, но в тот период времени, они не «живой» наукой занимались, а делали обзоры, занимались мониторингами, изготавливали настольные макеты отдельных компонентов систем жизнеобеспечения. Меня это разочаровало! 

Руководство нашего университета оказалось заинтересованным в развитии направления, и было решено закрыть пробел базовой кафедрой замкнутых экосистем. Кафедра начала работать в сентябре 2009 года.
Название вуз сменил, но направление, по счастью, сохранилось и развивается. На основании правил организации базовых кафедр там должны работать сотрудники предприятий. Базовым является наш Институт биофизики. Теоретическую с оставляющую представляет кафедра теоретической биофизики в лице завлабораторией профессора Барцева, видного теоретика в области замкнутых экосистем. А практически все экспериментальные исследования были возложены на нашу лабораторию управления биосинтезом фототрофов. (Фототрофы — это организмы, которые используют свет для своей жизнедеятельности. Иными словами, они используют энергию света для поддержания различных метаболических процессов). Лаборатория управления биосинтезом фототрофов исторически занималась системами жизнеобеспечения с точки зрения создания биологического модуля: выращивание растений, дающих кислород, пищу, регенерирущих атмосферу. Эти функции весьма непросто использовать с точки зрения формирования высокозамкнутых круговоротных процессов. 

Эти исследования мультидисциплинарные: задействованы и биология, и биофизика, и светотехника, химия, экология и ряд других дисциплин. Все эти дисциплины в той или иной мере присутствуют в наших учебных программах. Мы преподаем, студенты делают курсовые и магистерские диссертации, у нас выпускающая кафедра. 

Учитель, воспитай ученика! 

- Студенты проявляют интерес к замкнутым экосистемам? Ведь это – будущее человечества! 

- Сложный вопрос. Например, мой аспирант, закончивший магистратуру по нашей кафедре, Егор Морозов сейчас на стажировке в США по космическому направлению. Он – настоящий фанат направления! Те студенты, которые хорошо подготовлены, проявляют определенный интерес.
Но есть много ребят, которым надо просто получить диплом, знания – не цель. Такие есть на всех кафедрах, не секрет. Это тяжелая ситуация, на мой взгляд, уходящая корнями в школу, которая дает сейчас слабые базовые знания. С каждым годом все хуже и хуже. Не знаю, достанем дна или нет!
По счастью, есть еще и третья категория студентов. Это такие ребята, которые к нам приходят, потому что им просто интересно! Они не думают, что будут заниматься системами жизнеобеспечения, у них может быть совсем другая цель, но им просто интересно. Это меня радует! Интерес этот нужно подогревать, это хорошая перспектива.
Odoo изображение и текстовый блок 
Эксперимент показал: это можно сделать! 

- Что Вы считаете самым большим достижением в своих исследованиях? 

- Наша главная научная задача - это повысить коэффициент замкнутости искусственных экосистем. Та экосистема, которая создавалась нашими предшественниками 60 лет назад, - была системой экстра-уровня, потому что это делалось впервые. Поэтому сейчас говорить, что мы сделаем какую- то принципиально новую экосистему – нельзя. Мы можем только ее усовершенствовать. Это принципиальный момент. Этим мы и занимаемся.
Если у прежней системы коэффициент замыкания круговоротных процессов составлял 60 -70 %, то нам удалось показать, что можно достичь 95 %. Но каждый процент дается очень тяжело, тяжелее, чем следующий. Это как от нуля развивать экономику: ноль, а потом рост 20% , и это очень хорошо! И 40 % - хорошо, но вот дальше поднимать так же легко не получается. Для системы каждый процент выше 90% – дается с боем.
Odoo изображение и текстовый блок 
Odoo изображение и текстовый блок 
Я считаю, что главное достижением наших исследований – это то, что мы непросто провозгласили, что можно это сделать, мы показали экспериментально, что это можно сделать! 

Мы создали малую экосистему, в которой экспериментально сымитировали все разработанные нами современные технологические процессы, рассчитанные на долю виртуального человека. Его там не было как живого существа, но были все продукты его метаболизма, которые мы включали в круговоротные процессы, в тех пропорциях, которые идут от реального человека.
Мы создали систему на 1\30 расчетной доли человека. На создание системы мы последовательно получили фактически три гранта РНФ. Сейчас это единственное достижение в Институте, когда одна лаборатория за короткое время получила несколько грантов РНФ на исследование по тематике замкнутых экосистем. 

Приземлить космические технологии 

- Что сейчас в разработке? 

- В работе два направления. Во-первых, мы продолжаем деятельность по разработке замкнутых экосистем космического направления, которую вели всегда. А второе – ищем решение проблемы, как в прикладной сфере можно использовать технологии, созданные для системы жизнеобеспечения – для земных приложений.
Например, световые технологии. Сейчас появились новые инструменты для их продвижения – новые источники света, новая аппаратура. Это дает возможность на новом уровне проводить и развивать эти исследования.
Сейчас созданы новые технологии на базе новых источников света. Мы можем за счет физиологически обоснованных требований создавать тот спектр излучения, ту интенсивность излучения источника света, которые нужны для более эффективного выращивания растений, чем прежде.
Второе применение, которое пока не развили, но база для развития есть –это удаление, утилизация отходов. Сейчас, например, проблема утилизации мусора очень актуальна. Мы пока широко не заявлялись с этой темой, но подготовительные работы ведем. Это направление мы также хотим развивать в качестве прикладного. Есть и другие идеи, которые сейчас мы обдумываем для предложения. 

Роскосмос – это вопрос времени 

- Где, кроме Красноярска, в России проводят такие исследования? 

- В гражданской сфере, кроме уже упомянутой кафедры МАИ, есть Институт медико-биологических проблем. Он ведет, в основном, медицинское обеспечение полетов на МКС. Он полностью курирует это направление. В рамках этого Института действует лаборатория систем жизнеобеспечения. Первое время исследования у нас шли как бы параллельно, но сейчас они ушли в направление создания систем жизнеобеспечения для полетного варианта с невесомостью, а мы продолжаем работать в направлении создания систем жизнеобеспечения там, где есть гравитация – это могут быть лунные базы, марсианская база, любое небесное тело, где есть гравитация… Думаю, в стране, кроме нас, в этом направлении так масштабно сейчас никто не работает. 

- Что в перспективе? 

- Мы не оставляем надежды выйти на реальное сотрудничество с теми структурами Роскосмоса, которые занимаются вопросами систем жизнеобеспечения. Думаю, это вопрос времени! 

Источник: ​www.sibsau.ru

Похожие новости

  • 06/08/2020

    Замкнутая экосистема как «маленькая планета» и зачем она нужна

    В Красноярске уже более 50 лет существует лаборатория, которая разрабатывает механизмы создания замкнутых экосистем нового поколения. Ее руководитель – Александр Тихомиров – предложил вместе со своими коллегами способы их использования для выживания в космосе и на Земле.
    3852
  • 30/12/2020

    Топ-30 разработок сибирских ученых в 2020 году

    ​На портале «Новости сибирской науки» можно познакомиться с инновациями и последними достижениями сибирских ученых. Сегодня мы предлагаем вашему вниманию Топ-30 сообщений о наиболее значимых и интересных научных разработках 2020 года, размещенных на нашем сайте.
    6184
  • 31/12/2017

    Топ-10 исследований российских ученых 2017 года по версии РНФ

    Около 35 тысяч российских ученых проводили и проводят фундаментальные исследования при поддержке Российского научного фонда (РНФ). Ежемесячно в российских и зарубежных СМИ выходят десятки новостей об их достижениях.
    5578
  • 18/12/2020

    Потепление в Арктике вызвано серией мегаземлетрясений

    ​Ученый из МФТИ предложил новое объяснение быстрому потеплению в Арктике. Оно может быть вызвано геодинамическим фактором  —  серией крупных землетрясений. Статья опубликована в журнале Geosciences.
    762
  • 25/03/2021

    Учёные предложили очищать сточные воды предприятий без использования реагентов

    Российско-китайский коллектив учёных разработал экологичную технологию извлечения частиц тяжёлых металлов из отработанных сточных вод промышленных предприятий. Технология предполагает кавитационное очищение — особый способ переработки воды с помощью «микровзбивания», в результате которого загрязняющие частицы образуют легко удаляющийся осадок.
    478
  • 02/02/2017

    Стратегические академические единицы НГУ в журнале «Наука из первых рук»

    Вышел очередной номер журнала «Наука из первых рук». Ряд статей посвящен работам, которые ведутся в рамках Стратегических академических единиц Новосибирского госуниверситета. Тема номера — «Грани науки будущего».
    1737
  • 24/10/2018

    Космический огород, светящиеся бактерии и пешеходное движение в Красноярске

    Как учатся выращивать растения и утилизировать отходы для будущих марсианских и лунных баз, как работает процесс определения загрязняющих веществ в воде с помощью светящихся бактерий, для чего нужно моделирование пешеходного движения? "Чердак" побывал в лабораториях Красноярского научного центра СО РАН и Сибирского федерального университета и узнал, какие там сейчас ведутся разработки и исследования.
    1676
  • 29/12/2020

    Наталья Гусева: «2020 год потребовал самоотверженности и готовности к переменам»

    ​Директор Инженерной школы природных ресурсов ТПУ Наталья Гусева поделилась результатами, которых достиг коллектив школы в 2020 году, и рассказала о целях и задачах на будущий год.​   Уходящий год стал точкой отсчета новой реальности для всего мира, и, чтобы в нее «встроиться», нам пришлось многое пересмотреть и изменить в своей деятельности.
    1713
  • 23/12/2020

    Директор Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ Марина Трусова: «Все силы и средства идут на развитие школы»

    ​​О главных событиях и достижениях 2020 года и планах на будущее рассказала директор Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий Марина Трусова.    Мегагранты Год для коллектива нашей школы был ярким и богатым на события.
    675
  • 26/04/2019

    Директор Экофонда СФУ: заботимся об экологии, используя современные научнын методы

    ​В России  стартовал национальный проект «Экология». Красноярскому краю в этом проекте уделяется  большое внимание. Экологический Фонд СФУ при поддержке компании «Норникель»   разрабатывает ряд экологических программ, направленных на улучшение  ситуации не только в нашем регионе, но  в других северных территориях страны.
    931