Какие прорывы в науке ожидать в 2017 году

Космос - фаворит

Как и все последние годы, среди фаворитов лидирует космос. Ученые намерены вплотную подобраться к феномену черных дыр, так называемому горизонту событий. Это область дыры, откуда не может вырываться ни свет, ни вообще никакой сигнал. При приближении к "горизонту" течение времени замедляется, а за этот барьер никогда не сможет проникнуть никакой космический корабль.

Современная концепция черной дыры основана на Общей теории относительности Эйнштейна. Но вокруг этого феномена сложилась парадоксальная ситуация. Астрономы уверены, что дыры существуют, но многие физики в них не верят. Прояснить ситуацию должен эксперимент, который намечен на апрель. Ученые намерены сфотографировать "горизонт событий" черной дыры в центре Млечного Пути, объединив сразу девять крупнейших радиотелескопов по всему миру в огромную обсерваторию. В случае успеха удастся увидеть не только то, как массивный объект искривляет пространство вокруг себя, но и проверить предсказания Эйнштейна, объяснить некоторые особенности поведения черных дыр.

Планета X

Эксперты уверены, что наконец будет поставлена точка в сенсации с так называемой планетой X. Впервые о ее открытии на окраинах Солнечной системы сообщили в прошлом году американские ученые. Ее не увидели в телескопы, а вычислили с помощью компьютера. Эта история повторяет знаменитое открытие "на кончике пера" планеты Нептун, которая в XIX веке появилась в формулах француза Леверье, а уже затем была найдена астрономами. Сейчас ситуация повторяется, только в арсенале современных ученых куда более мощная техника - суперкомпьютеры.

Наводкой для поиска стали странные орбиты шести небесных тел в поясе Койпера - огромной области, которая находится за орбитой Плутона. По какой-то причине эти орбиты оказались почти перпендикулярны плоскости эклиптики. Словно космический пастух загоняет сюда эти тела. Случайно столь кардинально орбиты измениться не могут, для этого нужен мощный центр тяготения, например неизвестная планета. По оценкам, она находится от Солнца на расстоянии 600 астрономических единиц, ее масса в 10 раз больше, чем у Земли, она делает один оборот вокруг Солнца за 10-20 тысяч лет. Сейчас ее пытаются отыскать сразу 10 групп астрономов. А если этого не произойдет, то в поисках сможет помочь новый телескоп TESS, который должен быть выведен на орбиту в конце будущего года.

"Великий поход" на Луну

Одним из самых интересных научных событий обещает стать миссия "Чанъэ-5": Китай запустит к Луне свой первый возвращаемый аппарат. Он должен спустить на поверхность спутника посадочный модуль. "Механический тайкунавт" будет копать и собирать образцы лунного грунта на глубине до 2 метров. Для этого его оснастили роботизированной буровой установкой. Кроме того, автомат "просветит" породы спутника с помощью спектрометра, изучит состав газов в почве и измерит ее температуру.

Китайцы намерены доставить на Землю до 2 килограммов лунной материи. Если все получится, то это будут первые образцы с Луны после 1976 года, когда там побывала последняя советская станция "Луна-24". Тогда аппарат привез около 170 граммов лунного грунта. Следующая мягкая посадка на Луну произошла лишь через 37 лет - 14 декабря 2013 года, когда китайский аппарат "Чанъэ-3" доставил на спутник Земли луноход "Юйту".

Сегодня исследователям доступны 382 килограмма лунного грунта, собранного американской миссией "Аполлон" (1969-1972 годы), и около 300 граммов, доставленных советскими автоматическими станциями "Луна-16", "Луна-20" и "Луна-24". Научная ценность наших "скромных" граммов не менее велика, поскольку они не только взяты в районе, удаленном от мест посадки "Аполлонов", но и обошлись гораздо дешевле, чем экспедиции с астронавтами.

По оценке экспертов, миссия "Чанъэ-5" может оказаться самой сложной в китайской космической программе. Ведь кроме спуска на Луну и взлета с ее поверхности предусмотрен ряд манипуляций по стыковке и сближению спускаемого зонда и головного корабля на орбите спутника Земли. Все это позволит отработать элементы будущей пилотируемой экспедиции.

Чистка орбиты

Среди проектов этого года эксперты особо обращают внимание на миссию, которая стартовала в конце прошлого. На орбиту отправился японский сборщик космического мусора. Важность акции очевидна. Ведь за более чем 50 лет освоения космоса человечество оставило на орбите тонны опасного мусора: около 170 миллионов кусочков размером менее 1 см, около 670 тысяч - размером от 1 до 10 см и 29 тысяч - более 10 см. Все они несут опасность для космических аппаратов.

Ученые предлагают разные проекты по чистке орбит, но все они далеки от реализации. И вот, наконец, первый "дворник" отправился орбиту. Принцип сбора мусора, предложенный японскими учеными, довольно прост: в космос забрасывается сеть наподобие рыболовецкой, но только из металла. Она создает электромагнитное поле, которое будет притягивать космический мусор. После того как сеть наполнится всяким "барахлом", она будет сброшена с орбиты и сгорит в атмосфере.

Пока длина сети составляет 700 метров. Если все пойдет хорошо, длину увеличат до 10 километров. Этот "дворник", конечно, вызывает массу вопросов для обсуждения. Некоторые исследователи полагают, что сеть порвется от напряжения и сама станет космическим мусором либо случайно поймает оперативный спутник. Конечно, такие опасения есть, но, как говорится, надо же когда-то от слов переходить к делу.

Гены атакуют рак

Скромнее, чем обычно, выглядят прогнозы в области генетики. Здесь выделяется метод иммунотерапии рака CAR-T, который готов к применению во врачебной практике. По сути, это лечение рака с помощью генетически модифицированных Т-клеток иммунной системы самого пациента. Несмотря на риск острой реакции, которая привела к нескольким летальным исходам во время испытания технологии, терапия может быть одобрена для лечения людей с лейкемией и лимфомой на самых тяжелых стадиях, когда других способов спасти пациента уже нет.

Другой перспективный проект связан с исследованиями микрофлоры человеческого кишечника (микробиома), который хранит множество вирусов, бактерий и других микробов. Ученые намерены узнать, как именно эти микроорганизмы влияют на здоровье людей, в том числе на развитие мозга или онкологических заболеваний.

И, конечно, всех интересует, чем закончится судебная тяжба между Калифорнийским университетом и Институтом Броада за патентный приоритет на революционную технологию редактирования генов CRISPR/Cas9. Победитель может заработать на этой технологии десятки, а то сотни миллиардов долларов.

Климат вновь лихорадит

Естественно, всех волнует, что будет с климатом на Земле, после заявления избранного президента США Дональда Трампа о возможном выходе США из Парижского соглашения по климату. Там более 100 государств взяли на себя обязательства существенно сократить выбросы парниковых газов, что обойдется, особенно ведущим странам, в огромные суммы. Главный аргумент сторонников соглашения звучал так: если рост средней температуры на Земле к концу века превысит + 2 С, землянам грозят природные катастрофы, затопление многих мегаполисов. Заявление Трампа может поставить крест на соглашении, которое страны подписали после долгих и трудных переговоров.

Кстати, борьба с потеплением уже дает свои плоды. Ученые отмечают, что глобальные выбросы парниковых газов стабилизировались в течение последних трех лет. Учитывая рост зеленой энергетики, исследователи надеются, что в наступившем году может наступить перелом: количество вредных выбросов начнет сокращаться.

Полиэтилен в бензобаке

Решить больную проблему Земли предлагает группа китайских и американских ученых. Не просто уничтожать полиэтиленовый мусор, но и извлекать из него пользу. Сегодня футурологи дают мрачный прогноз на будущее: человека погубят вовсе не астероид и не глобальное потепление, а мусор, который мы сами и производим. Самый яркий пример печального будущего плавает в Тихом океане - знаменитый мусорный остров. Его площадь уже приближается к 15 миллионам квадратных километров.

Пластик очень токсичен, так как впитывает "химию" из морской воды подобно губке. Продукты загрязнения съедают птицы, заглатывают морские животные, мелкие частицы употребляют многие виды рыб. Огромное количество токсинов становится частью пищевой цепи. А в итоге мусор съедает и человек, являющийся вершиной этой цепи.

Над проблемой бьются ведущие лаборатории мира, и вот, кажется, появилась надежда. Как известно, полиэтилен - это длинная цепочка соединений углерода с водородом, которую ученым надо разорвать на короткие кусочки.

Но это крайне сложно, так как полиэтилен крепкий орешек. Китайским и американским ученым это удалось. Они создали принципиально новую технологию утилизации полиэтиленовых отходов, которая позволяет из вредного полиэтилена получать дизельное топливо. Авторы уверены, что технологию можно будет уже в ближайшее время применять в промышленности.

Квантовое превосходство

В наступившем году нас ожидает эпохальное событие - достижение так называемого квантового превосходства. Речь идет о создании квантового компьютера, который способен решить задачу, в принципе невыполнимую для классического компьютера. Этот прорыв в вычислительной технике зрел давно. Еще в 1980-х годах теоретики поняли, что компьютер на основе квантовой механики может значительно превзойти классические компьютеры. Но строительство такой чудо-машины - сложнейшая научная и инженерная задача. И вот компания Google заявила, что готова совершить такой прорыв. В ее лабораториях работает известный физик Джон Мартинис, недавно опубликовавший статью, где описаны принципы работы такой машины. Многие авторитетные специалисты убеждены, что Google действительно близок к созданию квантового компьютера, а его первые версии могут появиться уже в этом году.

Впрочем, аналогичные заявления сделала и компания Microsoft, которая работает над созданием квантовых компьютеров, работающих на несколько иных принципах. Такое соперничество мощных конкурентов только на пользу квантовому компьютеру. Чем оно ожесточеннее, тем больше шансов, что эта чудо-техника появится в ближайшее время.

Перелом лечат без операции

Крайне важной разработкой может стать биореактор, где стволовые клетки превращаются в клетки костной ткани. Как известно, с возрастом многие люди страдают от остеопороза и переломов бедра. Новая технология позволит лечить переломы вообще без операции, а с помощью "нанотолчков". В чем суть метода? Ученые научились выращивать искусственные кости в лабораторных условиях без использования химических препаратов, медикаментов, белков роста, которые дают нежелательные побочные эффекты. В основе технологии - волновые колебания, или "нанотолчки". Для этого из костного мозга пациента извлекают стволовые клетки. Затем под действием "нанотолчков", которые производят тысячу ударов в секунду, стволовые клетки превращаются в клетки костной ткани. Важно, что она не отторгается организмом. Ученые планируют в ближайшие три года начать пересаживать пациентам кости, выращенные с помощью "нанотолчков".

Робот по-китайски

Специалисты Международной федерации робототехники на этот год прогнозируют перелом в семействе искусственных машин. По числу промышленных роботов Китай вырвется на первое место в мире, опередив Европу и США. Их количество превысит 400 тысяч машин, в то время как в США прогнозируется примерно 300 тысяч, а в Европе - около 340 тысяч. Этот бум роботов в Китае стал откровением для экспертов, ведь в стране в огромных масштабах применяется ручной труд. Причем подчеркивается, что этот рывок китайцев - только начало, пока 80 процентов их роботов разработано за границей. Но сейчас сами китайцы берутся за их создание, а как они умеют внедрять чужие разработки - прекрасно известно.