6 открытий российских учёных, опередивших своё время
1. Коррекция зрения
В 1970 годы вопросом применения хирургии для лечения глазных заболеваний и исправления кривизны роговицы занимались учёные разных стран. Одним из первым успешно теорию на практике удалось советскому офтальмологу Святославу Фёдорову.
Его эксперименты начались в конце 1950‑х. Тогда Фёдоров создал свой вариант искусственного хрусталика: сначала испытал его на кроликах, а в 1960 году и человеку. Имплант помог 12‑летней девочке избавиться от врождённой катаракты. Но успешная операция едва не стоила медику карьеры: директор филиала НИИ глазных болезней им. Гельмгольца, в котором Фёдоров работал заведующим клиническим отделением, попросил его покинуть пост, назвав эксперимент ненаучным. Поддержки Фёдоров не нашёл ни у коллег, ни у научного сообщества. А реабилитироваться ему корреспондент «Известий» Анатолий Аграновский. Он, узнав об этой ситуации, решил добиться справедливости и обратился в Министерство здравоохранения. В итоге медика восстановили в должности. Спустя 15 лет, в 1975 году, метод получил массовое распространение в СССР.
Второй эксперимент — операция на роговице. Фёдоров не просто придумал, как исправить её кривизну, но и первым подробно метод, включающий нагревание и нанесение насечек скальпелем: их количество, глубину разрезов и другие важные детали. Свою методику учёный назвал радиальной кератотомией: её более 10 лет, до появления менее инвазивных методик, применяли специалисты в СССР, США и Латинской Америке.
2. Полёты в космос
Полёты за пределы Земли долгое время были фантазией. О них писали Жюль Верн, Эдгар Аллан По, Герберт Уэллс и многие другие писатели. Превратить их из научно‑фантастического вымысла в реальность помогли теории Константина Циолковского.
Изучать летательные аппараты и мастерить их маленькие модели он ещё в детстве: в 11 лет заболел скарлатиной, почти оглох и из‑за этого много времени проводил дома наедине с собой и своими идеями. Болезнь стала причиной и его отчисления из школы: образование в итоге Циолковский получал самостоятельно, читая научные труды по физике, астрономии, высшей математике и другим дисциплинам в библиотеке.
Интерес к космическим полётам у Циолковского появился в конце XIX века. В 1887 году он написал повесть «На Луне», в которой рассуждал о том, что почувствует человек, внезапно оказавшийся на спутнике Земли, что он увидит и как изменятся его возможности. В частности, он пишет о силе притяжения, которая влияет на характер движений человека.
Уже в начале XX века Циолковский много трудов, посвящённых освоению космоса, которые позднее способствовали развитию науки. Например, расчёты скорости, необходимой для выхода в космос, концепция жидкостного ракетного двигателя и модель многоступенчатой ракеты, «ракетного поезда». Теория Циолковского предполагала, что преодолеть атмосферу земли можно только на корабле, от которого будут постепенно отделяться блоки, что, в свою очередь, будет увеличивать его скорость. Мечты Циолковского о полётах в космос стали реальностью уже после его смерти. Но без расчётов учёного‑самоучки развитие космонавтики, вероятно, шло бы значительно медленнее.
Сейчас аэрокосмические технологии уже не кажутся фантастикой. Их изучением и разработкой занимаются во многих вузах и специализированных организациях, в том числе в научно‑образовательных (НОЦ) и научных центрах мирового уровня (НЦМУ). Такие открываются благодаря национальному проекту «Наука и университеты». Всего в России сейчас 15 НОЦ мирового уровня и 17 НЦМУ. Не все они работают с аэрокосмическими технологиями: есть центры, изучающие генетику, экологию, недропользование и многие другие важные для будущего человечества сферы. Все они располагаются в ведущих научных организациях и обладают современной приборной базой.
Также по национальному проекту «Наука и университеты» создаются Центры компетенций Национальной технологической инициативы и молодёжные лаборатории. Там у студентов и молодых специалистов есть шанс поработать над исследованиями в команде на современной приборной базе и внести свой вклад в создание научного открытия.
3. Пересадка сердца
История трансплантологии ещё в XVI веке: тогда итальянец Гаспаре Тальякоцци пересаживал людям их же участки кожи для реконструкции носа. К более радикальным экспериментам учёные перешли в XIX веке: тогда пробовали пересаживать яичники женщине, почки и даже вторую голову собаке.
Не все опыты заканчивались успешно, но зато они вдохновили на творческие поиски молодого советского биолога Владимира Демихова. Едва поступив на биофак МГУ, он начал искать способы заменить сердце живого существа на другое и заставить его работать, как родное. Все эксперименты он проводил на собаках. И их было много:
- В 1937 году Демихов создал собственную модель искусственного сердца и пересадил его животному. Пёс прожил недолго, всего два часа, но для середины XX века этот результат был невероятным успехом.
- В 1946 году пересадил собаке второе, дополнительное, сердце. В этом же году заменил комплекс «сердце — лёгкие».
- В 1951 году пересадил донорские сердце и лёгкие.
- В 1952 году впервые использовал маммарно‑коронарное шунтирование: заменил повреждённый сосуд другим, здоровым. А чтобы соединить его с аортой, использовал пластмассовые канюли и скрепки из тантала.
Всего за время практики Демихов провёл сотни операций разной степени успешности. Некоторые собаки умирали во время экспериментов, другие — жили несколько часов, третьи — несколько дней или недель. Но был и случай, когда пёс после опытов на сердце прожил целых семь лет. Кроме того, учёный предположение, что органы можно консервировать — создать банк, из которого их можно будет брать для срочных пересадок. Главное, все успешные результаты и достижения Демихова доказали возможность проведения подобных операций на людях — впервые повторить подобное на человеке в 1964 году, и позволили развить трансплантологию жизненно важных органов, которая спасает людей и сейчас.
4. Лазер (мазер)
Возможность создания лазера в начале XX века Альберт Эйнштейн. В работе от 1917 года «К квантовой теории излучения» он писал, что излучение может быть вынужденным, а чтобы стимулировать его, понадобится электромагнитный излучатель. Применить теорию на практике удалось спустя почти 40 лет. Причём дважды и на разных континентах.
В СССР работой по созданию такого прибора физики Александр Прохоров и Николай Басов. В 1952 году они описали принципы работы устройства, создающего вынужденное излучение, а в 1954‑м квантовый генератор на основе аммиака. Но это был не лазер, а мазер — устройство, усиливающее микроволны с помощью вынужденного излучения (Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation).
Непосредственно лазер, то есть усилитель света (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation), впервые Теодор Майман в 1960 году. Для этого он заменил аммиак на кристалл рубина.
Параллельно Прохорову и Басову такой же аппарат разрабатывал американский физик Чарльз Таунс. Свой мазер на аммиаке он показал годом ранее, в 1953 году. Обе работы стали важной точкой в развитии квантовой электроники: в 1964 году учёные из СССР и США Нобелевскую премию по физике.
5. Исследование Венеры
Космическая гонка между США и СССР привела к многочисленным открытиям. Одно из них, изучение поверхности Венеры, — достижение советских космонавтов.
О полёте на соседнюю планету учёные неспроста. Венера близка с Землёй по многим параметрам: от диаметра до плотности. Кроме того, её поверхность напоминает дно мирового океана, что может говорить о схожей геологической истории. Изучение ландшафта Венеры помогло бы узнать больше о том, какой была жизнь на Земле миллиарды лет назад.
Для проведения исследований советские учёные создали несколько космических аппаратов. Первый из них, «Венера‑1», отправился в полёт 12 февраля 1961 года. Его задачей было разведать обстановку: он зафиксировал и передал измерения интенсивности космического излучения, напряжённость межпланетных магнитных полей и другие показатели.
В 1965 году в том же направлении полетели ещё два корабля, «Венера‑2» и «Венера‑3»: они были тяжелее, собрали больше данных, а последний даже преодолел атмосферу планеты. Следующая версия корабля, «Венера‑4», уже не просто прошла сквозь атмосферу, но и совершила парашютный спуск. До поверхности, однако, долететь ей не удалось.
Успешная высадка произошла в 1975 году. «Венера‑9» и «Венера‑10» не только разместились на Венере, но и сделали первые снимки планеты. В 1982 году «Венера‑13» и «Венера‑14» повторили успех, прислав более качественные и детальные кадры, а также взяли образцы грунта. В 1980‑е до Венеры долетело ещё два советских аппарата — «Вега‑1» и «Вега‑2». На данный момент это последние аппараты, побывавшие на соседней планете.
Изучать небесные тела и закономерности во Вселенной сейчас реально и находясь на Земле. Всё благодаря современной высокоточной оптике. Обновление приборной базы научных и образовательных организаций — одна из задач национального проекта «Наука и университеты». В 2022 году благодаря ему усовершенствовать её смогут более 200 организаций. Всего с 2019 года на эти цели было выделено более 25 миллиардов рублей: обновлённая техника уже появилась в 268 вузах и НИИ, в том числе в специальной астрофизической обсерватории РАН.
Кроме того, благодаря национальному проекту «Наука и университеты» создаются установки класса «мегасайенс» — это сверхмощные научные комплексы. Сеть таких будет способствовать изобретению новейших технологий на основе синхротронных и нейтронных исследований.
6. Ранцевый парашют
Варианты устройств, которые позволили бы людям парить в воздухе, в разное время многие изобретатели. Первые парашюты напоминали большие зонты с прочными каркасами. Они были объёмными и неудобными. Небольшой ранцевый парашют, который приводится в действие человеком, российский актёр театра Глеб Котельников в 1911 году. За год до этого он с женой присутствовал на Всероссийском празднике воздухоплавания. Там он увидел, как после разрушения самолёта в воздухе погиб пилот. Тогда Котельников решил разработать устройство, которое могло бы спасти людей в подобных ситуациях.
На создание парашюта у Котельникова ушло всего 10 месяцев. Выглядела конструкция как ранец с механизмом из пружин и кольца: нужно было дёрнуть кольцо, после чего пружины активировались и парашют «выпрыгивал» из ранца. Уже в декабре 1911 года Котельников попытался получить патент на своё изобретение — парашют РК‑1. Но в России ему отказали. Он не стал отчаиваться и в 1912‑м повторил попытку во Франции — там его уже ждала удача.
