20 апреля в Санкт-Петербург прибыло научно-исследовательское судно «Академик Трёшников». За 179 суток экспедиции оно побывало в четырех океанах — Атлантическом, Индийском, Тихом и Южном. На его борту в Санкт-Петербург вернулись 40 зимовщиков 64-й Российской антарктической экспедиции и участники сезонных исследований из состава 65-й экспедиции. К Антарктиде «Академик» стартовал еще зимой, когда в Южном полушарии было лето, а эпидемия лишь начиналась. Теперь «Академик Трёшников» будет находиться в порту в режиме самоизоляции две недели. Введены, кстати, ограничения и для тех, кто остался зимовать на Южном полюсе: им не полагается контактировать с обитателями антарктических станций других стран. Исключением стала станция «Восток»: при морозах под минус 80 по Цельсию на улицу никто не выходит, да и вирусам при такой погоде не выжить.
Как COVID на голову
Тем не менее наука она и в Антарктиде наука, задач, которые ставят перед собой ученые, ни климат, ни зараза по большому счету не отменяют. Одна из главных, которую выполняли участники путешествия,— расконсервация станции «Русская», которую было решено возродить после почти 30-летнего перерыва. Все планы и научные проекты завершены в срок, хотя и непредвиденные события случались. Так, к примеру, пришлось брать на борт яхту «Сибирь»: она совершала кругосветное путешествие, когда у судна сломался двигатель. В нормальном случае спортсмены могли бы зайти для ремонта в ближайший порт по пути, скажем, в столицу Уругвая Монтевидео. Но из-за коронавируса порты по ходу плавания закрывались — сначала Уругвай, за ним Бразилия.
Стоит напомнить, что повышенное внимание к Антарктиде неслучайно: в этом году мы отмечаем 200-летие открытия континента. В связи с этим было запланировано много знаковых научных проектов, которые по большей части пришлось отложить. А вот привычная для полярников работа никуда не делась.
— Сейчас в полярных широтах проводится весь цикл работ: от полевых исследований и обработки данных до составления карт и прогнозов,— рассказывает «Огоньку» директор Арктического и Антарктического научно-исследовательского института Александр Макаров. — Работа в самоизоляции не останавливается. Научные сотрудники работают из дома: анализируют данные, готовят новые проекты исследований и экспедиций, пишут статьи и трудятся над диссертациями. Все встречи, все общение — максимально онлайн. Но так как исследования на полярных станциях продолжаются, часть сотрудников должна быть на рабочем месте. Работают оперативные службы, осуществляющие связь с судами и станциями. Круглосуточно ведется мониторинг ледовой обстановки на Севморпути. Центр ледовой гидрометеорологической информации обеспечивает суда в Арктике прогнозами. Сейчас крайне важный период для навигации — вскрывается припай (неподвижный лед, образующийся вдоль морского побережья. — «О»), и важно прогнозировать движение льдов.
По словам профессора Макарова, сложности в работе связаны с тем, что из-за коронавируса задерживается выезд сезонных экспедиций в Арктику. Также нет пока возможности сменить состав в международной экспедиции MOSAiC на немецком судне Polarstern. Этот проект — самый крупный в истории изучения Арктики: планировалось, что в нем примут участие 600 ученых из 19 стран. В сентябре 2019-го ледокол Polarstern направился в восточную часть российской Арктики. Там он отключил двигатели и... вмерз в гигантскую льдину, чтобы вместе с ней начать дрейф и при удачном стечении обстоятельств пересечь таким образом Северный ледовитый океан. Само судно и научный городок, который вырос на льдине, был крупнейшей плавучей лабораторией.
Надо признать, что на стадии планирования специалисты рассматривали возможность разных угроз — от переохлаждения и нападения белых медведей до льдин, пробивающих обшивку судна. Но пандемии, конечно, не ждали. Она обрушилась буквально как снег на голову: в начале апреля из Норвегии не прибыл корабль, который должен был сменить ученых на Polarstern, по всему миру закрылись аэропорты, морские порты и даже военные объекты. Почти месяц участники экспедиции находились в полной неопределенности по поводу своей миссии. В итоге на прошлой неделе принято решение приостановить проект: ледокол запустит мотор и самостоятельно направится к фьорду на Шпицбергене.
Заснуть на орбите
Меркурий — одна из самых малоизученных планет Солнечной системы, куда ученые мечтают добраться давно. Особенно после того, как здесь нашли воду — залежи чистого льда. Для этого два года назад к Меркурию был запущен межпланетный космический аппарат «БепиКоломбо» (назван так в честь итальянского математика Джузеппе Коломбо, разработавшего теорию гравитационного маневра, которая делает возможным полеты к другим планетам). Рано утром 10 апреля 2020 года этот зонд пролетел на высоте 12 700 километров над Землей — совершил первый гравитационный маневр на своем долгом пути к точке назначения. Пожалуй, это можно назвать самым большим успехом земной науки за время нынешней пандемии.
— Такие космические развороты с использованием гравитационного поля планет позволяют сэкономить топливо,— объясняет «Огоньку» директор Института космических исследований (ИКИ) РАН Анатолий Петрукович. — При пролете были включены для проверок некоторые научные приборы, в том числе созданный в ИКИ РАН нейтронный и гамма-спектрометр МГНС, а также изготовленный с участием наших специалистов спектрометр ФЕБУС (всего на борту четыре прибора с российскими корнями, изготовленные при поддержке Роскосмоса. — «О»).
Управление аппаратом из-за пандемии коронавируса велось в непростых условиях. Команда «БепиКоломбо» — один из немногих зарубежных коллективов, продолживших работу во время карантина, поскольку отложить околоземный маневр по законам небесной механики невозможно.
— Несмотря на пандемию, космические аппараты «бороздят просторы Вселенной», и работа с ними не останавливается ни на один день,— говорит Анатолий Петрукович. — В Москве указом мэра предприятиям космической отрасли разрешено продолжить работу не только в дистанционном режиме, хотя и с ограничениями. Для обсуждений используется видеосвязь, в том числе с применением Skype и Zoom. Сейчас в космосе работают несколько научных спутников с научной аппаратурой ИКИ РАН.
Так, ученые ежедневно проводят сеансы связи с «главным» на сегодня российским научным космическим аппаратом — орбитальной астрофизической обсерваторией «Спектр-РГ», которая создает рентгеновскую карту неба. Работу уникальной обсерватории нельзя прерывать ни на один день, иначе на карте, которую ученые рассчитывают получить к концу июня, останутся пустые полосы. Чтобы поддерживать работу аппарата, специалисты Роскосмоса несут вахту в самых разных точках страны: НПО им. С. А. Лавочкина — в подмосковных Химках, Центр дальней космической связи — в Медвежьих Озерах, в Уссурийске и на Байконуре.
В ИКИ РАН также работает центр управления научными приборами «Спектр-РГ». Сейчас рабочие смены здесь сокращены до минимума, большинство специалистов выполняют свои функции дистанционно.
Еще в конце марта Европейское космическое агентство (ЕКА) из-за пандемии приостановило научную работу ряда космических аппаратов, которые изучают Солнечную систему: на две недели «уснули» марсианские орбитальные аппараты «Марс-Экспресс» и «ЭкзоМарс-2016», зонд Solar Orbiter, летящий к Солнцу, а также зонды Cluster II, исследующие магнитосферу Земли. После того как один из сотрудников заболел коронавирусом, закрылся Европейский центр космических операций в Дармштадте (ФРГ). На марсианском аппарате TGO миссии «ЭкзоМарс-2016» установлены созданные в ИКИ РАН спектрометрический комплекс ACS и нейтронный телескоп FREND. На две недели у аппаратов были включены лишь самые необходимые для выживания системы связи и навигации. К «жизни» приборы вернулись в середине апреля.
— Постоянно проходят сеансы управления российскими приборами на американских космических аппаратах: на спутнике Марса Mars-Odyssey, на спутнике Луны LRO и на марсоходе Curiosity,— говорит директор ИКИ РАН Анатолий Петрукович. — В частности, научная группа российского активного нейтронного спектрометра ДАН совместно со специалистами NASA в условиях пандемии регулярно формирует программу автономной работы марсохода на несколько дней вперед.
Надо признать, что за восемь лет работы марсохода экспериментаторы из ИКИ привыкли работать в удаленном режиме, так как Центр управления находится в далекой американской Лаборатории реактивного движения. Но глобальная пандемия добавила колорита в совместную работу: участники сеансов связи из РФ и США должны находиться по домам, оставаясь при этом на удаленке, причем порой и в ночное время. Случается, к примеру, что команда управления, поданная ночью из московской квартиры, попадает в освещенный заходящим солнцем дом на окраине Лос-Анджелеса, чтобы уже оттуда отправиться к марсоходу, который встречает восход на дне марсианского кратера Гейл...
Спасение льда
В сложном положении институты, чья деятельность связана с экспедициями: невозможно работать как за пределами страны, так и внутри.
— Большинство проектов академической географии в 2020-м связано с экспедиционными исследованиями,— рассказывает «Огоньку» замдиректора Института географии РАН, заведующий лабораторией биогеографии профессор Аркадий Тишков. — К сожалению, распоряжением Минобрнауки России все командировки до 30 апреля были отменены, и есть перспективы, что эти запреты продлятся. Пока все командировки, в том числе морские экспедиции, запланированные на апрель-май, отложены. Это значит, что, скажем, обязательные учеты мигрирующих арктических птиц на пролете в этом году не будут проведены в полном объеме и мы не узнаем, сколько птиц прилетает на гнездование в Арктику и как прошла их зимовка. Ведь к нам в Арктику возвращаются птицы с зимовок из Западной Европы, Азии, Африки. Некоторые помечены в прошлые годы, в том числе специальными датчиками, в которых записаны особенности миграции — скорости и дистанции, преодолеваемые птицами.
Под вопросом и уникальная работа гляциологов — специалистов, изучающих лед. Россия активно участвует в проекте Ice Memory, цель которого — сохранить образцы древнего льда из разных регионов мира для будущих поколений.
Для этого ученые добывают ледяные керны — цилиндрические образцы льда, в которых, как в энциклопедии, «записаны» данные об изменениях климата на Земле в прошлые эпохи.
— Еще в начале марта и утром, и вечером в коридорах Института географии можно было встретить молодых людей в полярных комбинезонах под руководством Владимира Николаевича Михаленко, которые работали в морозильных камерах с кернами,— рассказывает профессор Тишков. — Теперь надо молиться, чтобы не отключили электричество и наши керны, полученные с риском для жизни при бурении горных ледников на высотах более 5 тысяч метров, в том числе на Эльбрусе, не растаяли.
Вместо новых экспедиций гляциологи теперь дома — в самоизоляции. Хотя для них особо важен именно весенний период, когда на ледниках отмечается максимальное количество снега и они доступны для измерений. Несмотря на современные приборы, далеко не все можно измерить дистанционно. И модельные ледники, которые были выбраны учеными в качестве объекта многолетних исследований в разных регионах России и на Шпицбергене, в этом году могут остаться без внимания.
Другой сюжет — работа Курской биосферной станции, где Институт географии ведет многолетние режимные наблюдения за состоянием природы — климата, растительности, водного режима, почв и др. Какие-то наблюдения проведут штатные работники станции, что-то будет измеряться автоматически, но особенности условий года, аномальной весны могут остаться вне внимания исследователей.
— Практически в каждом из 15 научных подразделений Института географии ощутимы потери от ограничений полевого сезона и командировок,— говорит Аркадий Тишков. — На 2021 год перенесено проведение Международного географического конгресса в Стамбуле. Он должен был пройти в августе 2020 года, к нему долго готовились, участие подтвердили тысячи участников со всего мира. Наш институт был представлен десятками докладов.
Также в конце марта — начале апреля не состоялась традиционная Арктическая научная неделя в Исландии, на которой, среди прочего, должны были обсуждаться вопросы председательства России в Арктическом совете в 2021-2023 годах. Под угрозой срыва и российско-датский проект по изучению истории оледенения северо-востока Сибири — Verkhoyansk project. Если не состоятся полевые исследования, не будут собраны образцы для анализов, то еще на несколько лет останется загадкой, как развивались ландшафты самого холодного региона России несколько десятков тысяч лет назад в период «мамонтовой фауны»...
Физика на ощупь
Одни из самых дорогостоящих проектов в науке связаны с физикой. Судя по открытым источникам, в США из-за пандемии приостановили работу 17 государственных лабораторий в сети Минэнерго, отправлены на удаленный доступ сотрудники Брукхейвенской лаборатории ядерной физики и Ливерморской им. Лоуренса, где на деньги военных разрабатывают самый мощный лазер в мире. Письмо сотрудникам с просьбой оставаться дома разослало и руководство ЦЕРНа. Среди российских ученых одной из первых жертв пандемии стал сотрудник Института ядерных исследований РАН, талантливый физик Данила Тлисов, который из ЦЕРНа вернулся в марте и скончался через десять дней.
В российских ядерных институтах — в Объединенном институте ядерных исследований (ОИЯИ) и в Институте ядерной физики им. Будкера СО РАН — планы на жизнь пока не комментируют. Единственный значимый для всего мирового сообщества проект, который удалось успешно завершить вопреки карантину, связан со строительством Байкальского нейтринного телескопа. Нейтринный телескоп — установка уникальная. Он «охотится» за нейтрино — почти неуловимыми космическими частицами, которые могут рассказать о мощных энергетических процессах, проходящих в недрах Вселенной. Поймать их можно, только используя огромные объемы вещества и чувствительные датчики. В данном случае вещество — это вода озера Байкал, а датчики — телескоп Baikal-GVD. Он состоит из нескольких кластеров. Каждый кластер — самостоятельный телескоп, представляющий собой гигантскую гирлянду из 288 оптических детекторов, которые погружают на дно Байкала. 17 апреля ученые завершили монтаж шестого и седьмого кластера. По словам завлабораторией нейтринной астрофизики высоких энергий ИЯИ РАН Григория Домогацкого, экспедиция работала в абсолютно аномальных природных условиях: во время становления льда на озере сильный ветер поломал лед, так что после этого поверхность превратилась в нагромождение плохо смерзшихся льдин. Тем не менее монтаж прошел удачно.
Химия и жизнь
Пандемия не всегда мешает научной работе, иногда даже подхлестывает. За последние пару месяцев огромное количество научных коллективов в мире приступило к поиску лекарств от вируса. Так, Федеральная политехническая школа Лозанны сначала распустила 4 тысячи сотрудников по домам, а потом несколько сотен вернула обратно, решив вложиться в поиск новых препаратов.
В Москве лекарство прямого действия от коронавируса ищут с помощью суперкомпьютера «Ломоносов»: масштабные расчеты запустили сотрудники лаборатории вычислительных систем и прикладных технологий программирования Вычислительного центра МГУ.
Ученые пытаются найти нужную молекулу с 2003 года: именно тогда появились первые коронавирусы SARS-CoV. Но теперь работа будет идти совсем в другом темпе. Ищут лекарство от коронавируса и на химфаке МГУ.
— Конечно, химия — наука в первую очередь экспериментальная, и мы в полной мере ощущаем действие карантина,— рассказывает «Огоньку» декан химфака МГУ, завкафедрой радиохимии профессор Степан Калмыков. — Другое дело, что большое число экспериментов сегодня связано с современными вычислениями. Если вы разрабатываете лекарство, то вряд ли будете хаотично перебирать молекулы, которые потенциально могут обладать антивирусными, антибактериальными или противовоспалительными свойствами. Вы начнете работу с суперкомпьютерного расчета, который позволит понять, какие специфические функции должны быть у молекулы, чтобы она взаимодействовала с конкретными рецепторами в организме. Это огромная задача, и ею занимается много людей. Таким образом мы можем из тысячи молекул выбрать несколько, которые стоит проверить экспериментально. Это важно, потому что влияет не только на порядок временных и денежных затрат, но и на безопасность, особенно если учесть, что химики работают в том числе с воспламеняющимися и токсичными веществами.
Другое направление, которое химики активно развивают во время вынужденной самоизоляции, связано с машинным обучением и нейросетями.
— Эти технологии применяются для разных задач,— говорит профессор Степан Калмыков. — Например, по заданию Росатома мы занимаемся технологией разделения очень близких по своим свойствам элементов в ядерном топливе, у которых разная судьба при переработке радиоактивных отходов. Нам нужно научить нейросеть обрабатывать огромные массивы информации, чтобы находить молекулы с нужными свойствами.
Сходные методы работы ученые применяют при поисках новых материалов для медицины, военных нужд и авиатехники. Именно это направление, кстати, оказалось самым удачным с прикладной точки зрения: в 2017 году из-за санкций в Россию прекратились поставки композитного материала для создания крыла нового отечественного среднемагистрального самолета МС-21. Задачу решили химики из МГУ, создав конкурентоспособный материал в сжатые сроки.
— Большой плюс в том, что расчеты любого уровня сложности можно делать уже дистанционно,— говорит Степан Калмыков. — В университете есть несколько мощных вычислительных машин, включая суперкомпьютер, которые мы можем использовать дистанционно. Кроме того, в нашей лаборатории имеется доступ к кластеру Европейского центра синхротронного излучения в Гренобле, который предоставляет для работы все необходимые программы.
Маленькая мышь для большой науки
— Безусловно, пандемия коронавируса и связанные с ней ограничения осложнили научную деятельность,— говорит «Огоньку» директор ФИЦ «Институт цитологии и генетики СО РАН» Алексей Кочетов. — Конечно, мы внесли коррективы в режим работы и по возможности перевели сотрудников на дистанционную работу. А там, где без присутствия в лаборатории не обойтись, составили график так, чтобы в лаборатории одномоментно был только один человек. Благодаря этим и другим мерам удается сохранять все ключевые научно-исследовательские проекты, не ставя под удар здоровье сотрудников. В то же время мы не можем закрыть корпуса и отложить работу «на потом», поэтому часть проектов выполняется — при соблюдении всех мер предосторожности. В структуре ФИЦ разрабатываются новые сорта сельскохозяйственных культур, сейчас идет работа в полях. Активно проводятся эксперименты с лабораторными животными по ряду направлений, значимых для медицины и фармакологии, работает современный SPF-виварий с набором уникального оборудования.
SPF-виварий — это сверхстерильное помещение для работы с подопытными животными. Ежегодно тут рождается примерно 70 тысяч мышей. Часть из них используют в своих опытах, других отправляют в научные учреждения по всей стране. Например, отсюда животных поставляют в Государственный научный центр вирусологии и биотехнологии «Вектор», где разрабатывают вакцину от коронавируса.
Для института наличие вивария — признак конкурентоспособности. Но в нынешних условиях большое количество животных — иногда проблема: в США лаборатории получили предписание «снизить поголовье животных», которые используются в экспериментах. Из-за пандемии ученые вынуждены находиться дома и не способны так же часто ставить эксперименты, как обычно.
Надежда на прошлое
— Палеонтологи лучше многих представляют, как катастрофично природа иногда вмешивается в привычный ход событий,— подчеркивает директор Палеонтологического института РАН им. Борисяка Алексей Лопатин. — Поэтому стоически переносят необходимость временного отлучения от любимых коллекций и прекращения непосредственного общения с коллегами. Научные сотрудники и аспиранты «взяли работу на дом» — пишут статьи и монографии, редактируют, делают иллюстрации, читают специальную литературу, рецензируют, переписываются. Но все-таки к ископаемым образцам и научным приборам нам нужно вернуться в течение ближайшего месяца, иначе темпы плановой работы снизятся.
По словам Алексея Лопатина, пока ученые надеются на лучшее: экспедиционный сезон на российских местонахождениях (так называют раскопки, где есть захоронения ископаемых животных) только начинается. Обычно у ученых Палеонтологического института за сезон происходит примерно 40 выездов.
— Экспедицию на Кубу мы заранее перенесли на декабрь. Действующая уже 50 лет экспедиция в Монголии должна начаться в августе, но тут мы тоже будем ориентироваться по обстоятельствам. Вся наша музейная деятельность переместилась в интернет, и это самое тяжелое последствие — ведь мы привыкли быть открытыми для публики и видеть, что результаты нашей работы интересны обществу.
Один из научных проектов, который пришлось свернуть из-за пандемии, проходил в рамках программы научных исследований Российско-Вьетнамского тропического научно-исследовательского и технологического центра.
— Это была наша первая экспедиция во Вьетнам,— рассказывает старший научный сотрудник лаборатории млекопитающих Палеонтологического института им. А. Борисяка РАН Евгений Мащенко. — Мы изучали состав фауны приматов и грызунов в плейстоцене и голоцене. Обезьяны и грызуны — хорошие индикаторы изменений условий среды, а данные о динамике экосистем в ближайшем прошлом принципиально важны для прогнозирования возможных изменений, которые происходят в природе уже сейчас или будут происходить в будущем.
Результатом работы экспедиции стала большая коллекция остатков вымерших животных, собранная при раскопках двух пещер в одной из провинций (Тханьхоа) Северного Вьетнама. Ученые уже определили более 25 различных групп наземных позвоночных животных, некоторые из них — вымершие. Например, довольно редкий континентальный вид орангутана (он был значительно крупнее, чем современные). Скорее всего, среди остатков мелких млекопитающих, найденных экспедицией, будут новые виды, которые были неизвестны ранее на территории Вьетнама.
— Наша работа во Вьетнаме была закончена 25 марта, на месяц раньше запланированного срока из-за эпидемии,— говорит Евгений Мащенко. — Экспедиция не смогла выехать для раскопок еще одной пещеры, где ранее были обнаружены следы совместного обитания вымерших обезьян гигантопитеков и азиатского вида человека прямоходящего. Фактически была выполнена половина запланированных работ. Вылет из Ханоя состоялся за два дня до прекращения авиационного сообщения с Вьетнамом, дирекция института вовремя предупредила нас о необходимости срочного возвращения.
Совсем как человек
Под вопросом и другая научная экспедиция, которая во многом определяла лицо российской археологии в последние годы. Речь об исследованиях в Денисовой пещере в Солонешенском районе Алтайского края. В 2008-м здесь нашли фалангу мизинца девочки, жившей около 50 тысяч лет назад. Анализ ДНК показал, что останки принадлежат ископаемому человеку, представляющему особую ветвь в эволюции рода Homo, отличному и от неандертальцев, и от современных людей. Эта находка стала мировой сенсацией, а новый вид получил название по месту находки.
— Экспедиции для археологов — основной источник информации и материалов, которые мы затем обрабатываем в течение года,— говорит главный научный сотрудник Института археологии и этнографии СО РАН, руководитель научно-исследовательского стационара «Денисова пещера» Михаил Шуньков. — Обычно весной мы работаем на Балканах, но в этот раз в планы вмешалась пандемия. Состоится ли экспедиция в Денисову пещеру, пока не знаем.
Раскопки в пещере имеют принципиальное значение. За время, прошедшее с момента открытия денисовского человека, вопросов у ученых накопилось больше, чем ответов. Во время карантина археологи закончили работу над большой научной статьей, обобщающей имеющиеся знания по этой проблеме.
— Мы касаемся целого ряда вопросов, например, откуда денисовцы пришли на территорию юга Сибири,— рассказывает профессор Михаил Шуньков. — Как они эволюционировали, как развивалась их материальная и духовная культура. Это важно, потому что, по нашему мнению, денисовцы внесли большой вклад в формирование культуры человека современного физического вида.
Денисова пещера уникальна тем, что здесь, как в многослойном пироге, насчитывается порядка двадцати археологических слоев, возраст самого нижнего — более 300 тысяч лет. Благодаря этому можно проследить непрерывное развитие культуры человека на огромном отрезке времени в одном месте.
— Мы предполагаем, что развитие первобытной культуры здесь, на Алтае, связано с денисовцами,— говорит Михаил Шуньков. — Они были носителями ранней верхнепалеолитической культуры, с которой мы связываем появление у человека знакового поведения, обработку органических материалов, создание украшений из кости и поделочного камня. То есть Алтай — один из центров формирования анатомически современного человека и его культуры.
Вместо эпилога
— Наука — это вечная борьба с неопределенностью,— подводит итог заместитель директора Института географии РАН профессор Аркадий Тишков. — Но коронавирус этих неопределенностей порядком добавил.
Впрочем, неопределенность и есть предмет изучения. По словам ученого, специалисты в области медицинской географии, социально-экономической и физической географии, находясь в самозаточении, достаточно быстро сориентировались и уже обсуждают несколько острых тем развития пандемии, обмениваются статьями по теме географии COVID-19. Многих ученых — как из естественного, так и из гуманитарного «крыльев» науки — уже всерьез интересует, какие перемены произойдут в мире «после COVID-19»: их пытаются предсказать, рассчитать, осмыслить.
А то, что они произойдут и наш мир после пандемии изрядно изменится, уже ясно всем. И не только научным работникам.
Смотрите в нашей галерее, как коронавирус изменил Россию:
Это тоже интересно: