Научный журнал сделал обзор «нековидных» событий 2020 года

Три национальные экспедиции на Марс, сверхпроводимость при комнатной температуре, конденсат Бозе-Эйнштейна в лаборатории на МКС — обзор главных «нековидных» тем 2020 года в науке представил читателям журнал Nature 14 декабря. Полный текст публикации доступен на официальном сайте издания.

Космос

15 июля 2020 года начался трехнедельный период оптимального геометрического положения Земли относительно Марса. «Окном» для эффективной отправки космических станций к красной планете воспользовались Китай, США и Объединенные Арабские Эмираты (ОАЭ). Правда, последние полагались на американскую экспертизу и японские космические технологии.

Китайская и американская миссии снабжены спускаемыми аппаратами, а арабская станция Хоуп («Надежда») ограничится изучением марсианской атмосферы, правда в течение двух долгих марсианских лет. Эллиптическая орбита станции позволит ей создать атлас марсианской погоды. Несмотря на то, что миссия должна состояться к памятной дате (2 декабря 2021 отмечается 50 лет с даты основания страны), она стартовала с японского космодрома в Кагосиме, а костяк команды составляют инженеры из американского университета в Боулдере, штат Колорадо.

Американская миссия «Упорство» (Perseverance) будет уже пятым запуском марсохода из США. В этот раз робот займется буровыми работами, будет выбуривать небольшие трубки керна (60×13 мм), запечатывать и оставлять контейнеры с наборами по 20 образцов на поверхности. Их заберут будущие экспедиции.

Инженеры НАСА рассчитывают на помощь европейских коллег, которые приняли решение отложить свою миссию на два года, до следующего «окна» для полета на Марс.

Китайская роботизированная экспедиция на Марс Тяньвэнь-1 — самая далекая из предпринятых до сих пор Поднебесной. После прибытия на Марс в феврале 2021 года аппарат должен разделиться на две части — орбитальный модуль и собственно планетоход. Орбитальная станция будет вести радарные исследования и делать снимки поверхности в нескольких диапазонах, проводить спектральный анализ атмосферы и служить звеном связи.

Планетоход рассчитан на автономную работу в течение 90 марсианских дней в окрестностях точки приземления — дольше, чем предыдущие миссии. Он несет на себе шесть научных приборов, в том числе для измерения давления, температуры, параметров гравитационного и магнитного поля, а также спектрометрии. Будет изучать состав пород на поверхности, искать следы воды и жизни.

Американские ученые напоминают, что в плане методов исследований первый китайский марсоход ничего нового из себя не представляет, но Марс большой и данные из неизученной области тоже представляют интерес, если, конечно, будут открыты мировому научному сообществу.

Помимо Марса, китайская космическая программа заявила о себе на Луне: впервые в истории начал работу китайский аппарат, который доставит образцы лунного грунта на Землю. Аппарат Чанъе-5 уже собрал образцы и выстрелил контейнер, который успешно состыковался с орбитальной станцией. Станция должна доставить материалы исследователям.

Отдельным направлением изучения ближнего космоса стали экспедиции за веществом с комет и астероидов. Японская миссия Хаябуса-2 успешно приземлилась в начале декабря в Австралии с небольшим образцом пыли с астероида Рюгу. Зонд НАСА тоже собрал образцы породы и космической пыли с другого астероида — Бенну, но до Земли зонд доберется не раньше 2023 года.

Физика

Исследования в физической лаборатории Международной космической станции (МКС) впервые привели к получению «конденсата Бозе-Эйнштейна» — газа, ведущего себя как единый атом при нулевой гравитации. Орбитальное положение лаборатории позволяет наблюдать и исследовать такие конденсаты дольше, чем на где-либо на Земле.

Среди наземных исследований Nature выделяет получение сверхпроводящего материала при температуре, приближающейся к комнатной — 15°С. Нюанс в том, что для наблюдения сверхпроводимости материала, требуется давление в 267 гигапаскалей (примерно как в центре Земли). Сверхпроводимость измерена в кристаллах, формирующихся из смеси углерода, водорода и серы под действием лазерного луча.

Биология

Технические достижения дали новые возможности в изучении живого. В биологии Nature отмечает достижение атомарного разрешения в крио-электронной микроскопии. Раньше данные об отдельных атомах были доступны только громоздкой рентгеновской кристаллографии.

Наконец, технология «искусственного интеллекта» смогла восстановить структуру белка из его генетического кода с точностью, которая ранее достигалась только экспериментальным путем. По мнению биологов, достижение системы Альфафолд компании ДипМайнд (входящей в холдинг Алфабет, материнской компании для Гугл) может задать новые правила игры в исследованиях медицинских препаратов.

В молекулярной биологии трехмерная структура белка определяет его функцию, а определение трехмерной структуры трудоемко и недостаточно точно и по сей день. Даже точно зная состав белка, ученые не всегда имеют возможность предсказать его функцию в живой системе. Система искусственного интеллекта, которая уверенно предсказывает трехмерную структуру белков по составу или нуклеотидной последовательности, может стать большим подспорьем для биологов.