1. Коррекция зрения

В 1970-е годы ученые разных стран занимались вопросом использования хирургии для лечения глазных заболеваний и коррекции кривизны роговицы. Одним из первых, кто успешно применил теорию на практике, был советский офтальмолог Святослав Федоров.

Его эксперименты начались в конце 1950-х годов. Затем Федоров создал свой вариант искусственного хрусталика: сначала испытал его на кроликах, а в 1960 году пересадил человеку. Имплантат помог 12-летней девочке избавиться от врожденной катаракты. Но удачная операция едва не стоила медику карьеры: директора филиала НИИ глазных болезней. Гельмгольц, в котором Федоров работал заведующим клиническим отделом, попросил его оставить свой пост, назвав эксперимент ненаучным. Федоров не нашел поддержки ни у коллег, ни у научной общественности. А реабилитироваться ему помог корреспондент «Известий» Анатолий Аграновский. Он, узнав об этой ситуации, решил добиваться справедливости и обратился в Минздрав. В результате врач был восстановлен. Спустя 15 лет, в 1975 году, метод получил широкое распространение в СССР.

Второй эксперимент — операция на роговице. Федоров не только придумал, как исправить ее кривизну, но и первым подробно описал метод, включающий нагрев и насечку скальпелем: их количество, глубину надрезов и другие важные детали. Свою методику ученый назвал радиальной кератотомией: более 10 лет, до появления менее инвазивных методик, ею пользовались специалисты СССР, США и Латинской Америки.

2. Полеты в космос

Полет за пределы Земли давно стал фантастикой. О них писали Жюль Верн, Эдгар Аллан По, Герберт Уэллс и многие другие писатели. Теории Константина Циолковского помогли превратить их из научной фантастики в реальность.

Изучать самолеты и делать их маленькие модели начал еще в детстве: в 11 лет он заболел скарлатиной, почти оглох и из-за этого много времени проводил дома наедине с собой и своими идеями. . Болезнь также стала причиной его отчисления из школы: в результате Циолковский получил образование самостоятельно, читая в библиотеке научные труды по физике, астрономии, высшей математике и другим дисциплинам.

Циолковский заинтересовался космическими полетами в конце 19 века. В 1887 году он написал рассказ «На Луне», в котором рассказал о том, что почувствует человек, внезапно оказавшийся на спутнике Земли, что он увидит и как изменятся его способности. В частности, он пишет о силе тяжести, влияющей на характер движений человека.

Уже в начале 20 века Циолковский создал множество работ по космонавтике, которые впоследствии способствовали развитию науки. Например, расчеты скорости, необходимой для выхода в космос, концепция жидкостного ракетного двигателя и модель многоступенчатой ракеты, «ракетного поезда». Теория Циолковского предполагала, что преодолеть земную атмосферу можно только на корабле, от которого постепенно будут отделяться блоки, что, в свою очередь, будет увеличивать его скорость. Мечты Циолковского о полетах в космос стали реальностью уже после его смерти. Но без расчетов ученого-самоучки развитие космонавтики, вероятно, шло бы гораздо медленнее.

Сегодня аэрокосмические технологии уже не кажутся научной фантастикой. Их изучают и разрабатывают во многих университетах и профильных организациях, в том числе научно-образовательных (НОЦ) и научно-исследовательских центрах мирового уровня (НЦМУ). Они открыты благодаря национальному проекту «Наука и университеты». Всего в России сейчас 15 НОЦ мирового уровня и 17 СКМУ. Не все из них работают с аэрокосмическими технологиями: есть центры, изучающие генетику, экологию, недропользование и многие другие важные для будущего человечества направления. Все они расположены в ведущих научных организациях и имеют современную приборную базу.

В рамках национального проекта «Наука и университеты» также создаются центры компетенций Национальной технологической инициативы и молодежные лаборатории. Там студенты и молодые специалисты имеют возможность работать над исследованиями в команде с использованием современного оборудования и внести свой вклад в создание научного открытия.

Я хочу стать ученым

3. Пересадка сердца

История трансплантологии началась в 16 веке: тогда итальянец Гаспаре Тальякоцци пересаживал людям собственную кожу для реконструкции носа. К более радикальным экспериментам ученые перешли в XIX веке: тогда женщине пытались пересадить яичники, собаке - почки и даже вторую голову.

Не все эксперименты заканчивались успешно, но вдохновляли на творческие поиски молодого советского биолога Владимира Демихова. Как только он поступил на биологический факультет МГУ, он стал искать способы заменить сердце живого существа другим и заставить его работать как родное. Все опыты проводились на собаках. А их было много:

  • В 1937 году Демихов создал собственную модель искусственного сердца и пересадил ее животному. Собака прожила недолго, всего два часа, но для середины 20 века такой результат был невероятным успехом.
  • В 1946 году он пересадил собаке второе, дополнительное, сердце. В том же году заменил комплекс сердце-легкие.
  • В 1951 году пересадил донорское сердце и легкие.
  • В 1952 году впервые применил маммарно-коронарное шунтирование: он заменили поврежденный сосуд другим, здоровым. А для соединения с аортой я использовал пластиковые канюли и танталовые клипсы.

Всего за свою практику Демихов провел сотни операций разной степени успешности. Одни собаки погибли во время опытов, другие прожили несколько часов, третьи – несколько дней или недель. Но был и случай, когда собака после экспериментов над сердцем прожила целых семь лет. Кроме того, ученый предположил, что органы можно сохранить — создать банк, из которого их можно будет взять для срочной пересадки. Самое главное, что все успешные результаты и достижения Демихова доказали возможность проведения таких операций на людях - впервые это попытались повторить на человеке в 1964 году, и позволили разработать трансплантацию жизненно важных органов, спасающую людей сейчас.

4. Лазер (мазер)

Возможность создания лазера в начале 20 века высказал Альберт Эйнштейн. В своей работе 1917 года «О квантовой теории излучения» он писал, что излучение можно стимулировать, а для его возбуждения потребуется электромагнитный излучатель. Применить теорию на практике удалось почти через 40 лет. Причем дважды и на разных континентах.

В СССР созданием такого прибора занимались физики Александр Прохоров и Николай Басов. В 1952 году они описали принципы работы устройства, создающего вынужденное излучение, а в 1954 году создали квантовый генератор на основе аммиака. Но это был не лазер, а мазер — прибор, усиливающий микроволны с помощью вынужденного излучения (Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation).

Сам лазер, то есть усилитель света (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation), впервые был создан Теодором Мейманом в 1960 году. Для этого он заменил аммиак кристаллом рубина.

Параллельно с Прохоровым и Басовым такой же аппарат разрабатывал американский физик Чарльз Таунс. Свой аммиачный мазер он показал годом ранее, в 1953 году. Обе работы стали важной точкой в развитии квантовой электроники: в 1964 году ученые СССР и США разделили Нобелевскую премию по физике.

5. Исследование Венеры

Космическая гонка между США и СССР привела к многочисленным открытиям. Одно из них, исследование поверхности Венеры, является достижением советских космонавтов.

Ученые не зря задумались о полете на соседнюю планету. Венера близка к Земле во многих отношениях, от диаметра до плотности. Кроме того, его поверхность напоминает дно мирового океана, что может свидетельствовать о схожей геологической истории. Изучение ландшафта Венеры поможет узнать больше о том, какой была жизнь на Земле миллиарды лет назад.

Для проведения исследований советские ученые создали несколько космических аппаратов. Первый из них, «Венера-1», поднялся в воздух 12 февраля 1961 года. Его задачей была разведка обстановки: он фиксировал и передавал измерения интенсивности космического излучения, напряженности межпланетных магнитных полей и других показателей.

В 1965 году в том же направлении летели еще два корабля, «Венера-2» и «Венера-3»: они были тяжелее, собрали больше данных, а последний даже прошел сквозь атмосферу планеты. Следующая версия корабля, «Венера-4», не только прошла через атмосферу, но и совершила парашютный спуск. Однако выйти на поверхность ей не удалось.

Успешная посадка состоялась в 1975 году. «Венеры-9» и «Венеры-10» не только совершили посадку на Венеру, но и сделали первые снимки планеты. В 1982 году «Венера-13» и «Венера-14» повторили свой успех, отправив более качественные и подробные кадры и взяв образцы почвы. В 1980-х годах к Венере прилетели еще два советских аппарата — «Вега-1» и «Вега-2». На данный момент это последние аппараты, посетившие соседнюю планету.

Теперь можно изучать небесные тела и закономерности во Вселенной, находясь на Земле. Все благодаря современной высокоточной оптике. Обновление приборной базы научных и образовательных организаций – одна из задач национального проекта «Наука и университеты». В 2022 году благодаря ему более 200 организаций смогут его усовершенствовать. Всего на эти цели с 2019 года выделено более 25 млрд рублей: обновленное оборудование уже появилось в 268 вузах и НИИ, в том числе в специальной астрофизической обсерватории РАН.

Кроме того, благодаря нацпроекту «Наука и университеты» создаются установки класса «мегасайнс» — это сверхмощные научные комплексы. Такая сеть будет способствовать созданию новейших технологий, основанных на синхротронных и нейтронных исследованиях.

Узнать больше

6. Рюкзак с парашютом

Варианты устройств, которые позволяли бы людям парить в воздухе, придумывались многими изобретателями в разное время. Первые парашюты выглядели как большие зонтики с прочными каркасами. Они были громоздкими и неудобными. Небольшой управляемый человеком ранцевый парашют был создан русским театральным актером Глебом Котельниковым в 1911 году. Годом ранее он вместе с женой посетил Всероссийский фестиваль воздухоплавания. Там он увидел, как после разрушения самолета в воздухе погиб летчик. Тогда Котельников решил разработать устройство, которое могло бы спасать людей в таких ситуациях.

На создание парашюта у Котельникова ушло всего 10 месяцев. Конструкция напоминала ранец с механизмом из пружин и кольца: нужно было потянуть кольцо, после чего срабатывали пружины и парашют «выпрыгивал» из ранца. Уже в декабре 1911 года Котельников пытался получить патент на свое изобретение — парашют РК-1. Но в России ему отказали. Он не отчаялся и в 1912 году повторил попытку во Франции — там ему уже повезло.