Российские специалисты за прошедшие 12 месяцев придумали и реализовали много полезного. Я отобрал 10 изобретений, которые показались мне наиболее значимыми в 2020 году и были выдвинуты на различные премии.
💡 Это материал из цикла «Сделано в России 🇷🇺», в котором описываются главные отечественные изобретения, а также важные события в различных областях науки и промышленности России.
Вакцина от коронавируса
Первую в мире вакцину от коронавируса зарегистрировали в России. Основные клинические испытания завершились ещё 1 августа. Через 10 дней президент России Владимир Путин объявил о регистрации вакцины «Спутник V».
Разработка заняла всего 2 недели. Скорость объясняется тем, что до этого учёные 3 года готовили вакцину против вируса ближневосточного респираторного синдрома (MERS). Для борьбы с новой угрозой они использовали имеющиеся наработки.
Нижняя планка эффективности «Спутника V» — 91,4 %. Это показатель рассчитан на 21-й день после получения первого компонента. После получения второго компонента эффективность увеличивается до 95 %.
Уже в декабре началась массовая вакцинация населения. Это позволит нам быстрее победить коронавирус и вернуться к нормальной жизни.
Тест-системы для быстрой диагностики COVID-19
Когда стало понятно, что Россию тоже накроет волна пандемии, началась разработка тест-систем для диагностики коронавирусной инфекции. Её представили 17 марта 2020 года. Тогда по всей стране было выявлено всего 147 случаев заболевания. Результаты тестирования с точностью 90-95 % можно было получить уже спустя 2 часа после проведения анализа.
В ноябре стало известно о создании тест-системы быстрой диагностики коронавируса у бессимптомных носителей. Они прошли сертификацию Росздравнадзора и были запущены в производство. Анализ занимает всего 90 минут, а наборы для тестирования удобны и безопасны для персонала клинических лабораторий.
Наноспутники-конструкторы
Наноспутники — это кубики, из которых можно собирать разные платформы для вывода на орбиту материалов и оборудования для исследований. Главное, что стоимость такого проекта намного ниже, чем при классическом подходе. Для полноценной исследовательской миссии требуется всего 20-25 млн рублей. Сейчас же на это приходится тратить миллиарды.
Доставлять юниты на орбиту можно двумя способами. Первый — с помощью ракеты, которая будет нести на себе целый набор кубиков. Второй способ — доставка спутников на МКС, откуда их уже будут выводить на орбиту.
Экономичная атомная батарейка с повышенной мощностью
Инновационный автономный источник питания — компактная батарейка, которая способна работать в течение 20 лет. Главное достижение — создание оригинальной микроканальной 3D-структуры никелевого бетавольтаического элемента.
Радиоактивный элемент наносится с двух сторон планарного p-n-перехода. Это позволило упростить технологию изготовления, а также снизить потери мощности батареи. В итоге размер и вес источника питания уменьшились в 3 раза. При этом уровень выходной мощности остался на требуемом уровне.
Батарейку можно применять в качестве аварийного источника питания и датчика температуры в устройствах, которые подвергаются экстремальному воздействию в космосе, под водой, в высокогорных и арктических районах.
Биоклапан сердца с неограниченным сроком работы
Искусственный клапан для сердца, который не изнашивается и не подсаживает человека на лекарства против тромбов до конца жизни, — в 2020 году это стало реальностью. Плюсов много:
- можно имплантировать в любом возрасте;
- в качестве биоматериала выступают клетки пациента, что позволяет создать структуру живой ткани;
- качество жизни после установки клапана возвращается на дооперационной уровень.
Уникальные искусственные сосуды
Ещё одно значимое достижение в области медицины — открытие новой технологии обработки искусственных сосудов (графтов). Их изготавливают из поликапролактона или другого биосовместимого материала, которым заменяют поражённые участки.
В чём же достижение российских специалистов? Они предложили новый метод обработки поликапролактона. Благодаря этому процесс создания искусственных сосудов упростился и подешевел на 90 % по сравнению с существовавшими ранее методами. При этом герметичность и качество интеграции графтов с тканями пациента повысились.
Двигатель электросамолёта
Российские специалисты разработали технологию промышленного производства деталей из высокотемпературных сверхпроводников, которые применяются в конструкции нового двигателя электросамолёта. Это помогло изготовить образцы самого двигателя.
Сейчас готовятся испытания на самолёте-лаборатории. Лётные испытания планируют провести в конце 2021 или в начале 2022 года.
Разработка получила премию правительства Российской Федерации за 2020 год.
Система распознавания цветов для незрячих
Устройство поможет незрячим людям подбирать гардероб и делать ещё кучу мелочей, о важности которых зрячие даже не задумываются. Устройство представляет собой браслет с микрофоном. Он соединяется с удалённым микрокомпьютером, на котором установлена камера. Программа обрабатывает голосовые запросы владельца и выполняет распознавание. Стоимость такого устройства — от 50 до 90 долларов.
Аналогичные устройства производят в других странах, но они стоят дороже, а качество их работы зависит от освещения. К тому же все существующие решения нужно держать в руках, тогда как прибор от российских разработчиков позволяет оставить их свободными.
Прибор, который помогает быстрее находить людей под завалами по дыханию
На форуме «Армия-2020» представили аппарат, который помогает в поиске людей после разрушения зданий, схода лавин и оползней. Он работает в двух режимах. Первый — определение местоположения по дыханию или движению. Второй — вычисление расстояния до пострадавшего.
На обследование участка площадью до 10 м² требуется от 1 до 3 минут. Высокая достоверность поиска гарантируется на глубине до 5 метров, в том числе в сложных климатических условиях.
Импланты, наиболее близкие по характеристикам к костным тканям
Один из наиболее популярных материалов для костных имплантатов — титан. Однако у него есть серьёзный недостаток — его физико-механические параметры (упругость, твёрдость) значительно выше, чем у кости. Часто это приводит к тому, что из-за низкой нагрузки защищённый имплантом участок кости начинает деградировать.
Но теперь у этой проблемы есть решение. Учёные изучили мягкие сплавы с содержанием ниобия (NB) и нашли оптимальные параметры. Это открытие позволит создавать имплантаты с заданными характеристиками, которые отвечают характеру травмы и клиническим задачам.