В образовательном центре «Сириус» завершилась научно-технологическая проектная программа «Большие вызовы». В этом году на ней 436 школьников работали над 79 реальными и важными для страны проектами. Программа проходила с 1 по 24 июля.
«Большие вызовы» — научно-технологическая программа, в рамках которой школьники работают над главными задачами, которые стоят перед Россией. В этом году в программе приняли участие 436 школьников из 71 региона. В рамках программы ребята работали над проектами, предложенными крупными компаниями-партнерами «Сириуса» (в том числе ГК «Роскосмос», НИЦ «Курчатовский институт», ГК «Росатом», АО «Газпромбанк» и многими другими).
Всего было 14 направлений проектов: агропромышленные и биотехнологии; беспилотный транспорт и логистические системы; большие данные, искусственный интеллект, финансовые технологии и машинное обучение; генетика и биомедицина; когнитивные исследования; космические технологии; нанотехнологии; новые материалы; освоение Арктики и Мирового океана; передовые производственные технологии; природоподобные и нейротехнологии; современная энергетика; умный город и безопасность; экология и изучение изменений климата (новое направление, которое появилось в этом году).
Все эти направления заложены в Стратегии научно-технологического развития страны.
Школьники работали над 79 проектами. У каждого из этих проектов были свои наставники — действующие сотрудники компаний и научных центров — партнеров «Сириуса». Для работы над проектом отбиралась команда из нескольких школьников. В среднем конкурс для участия в программе составил более 30 человек на место, а по некоторым направлениям (например, экология) достигал 60.
Интересно, что в команду каждого проекта, как правило, отбирались школьники из разных городов с разными компетенциями. Например, над проектом «Разработка концепции системы энергоснабжения научно-исследовательской полярной обсерватории "Ледовая база Мыс Баранова" с использованием возобновляемых источников энергии» направления «Современная энергетика» работали пять специалистов: 3D-моделист, дизайнер-макетчик, инженер-конструктор, инженер-схемотехник, программист.
Суть данного проекта, который был предложен Арктическим и антарктическим научно-исследовательским институтом (ААНИИ), состоит в проблеме обеспечения электроэнергией крупнейшей российской гидрометеорологической полярной обсерватории «Ледовая база мыс Баранова», расположенной на мысе Баранова на острове Большевик архипелага Северная Земля. На данный момент энергоснабжение научно-исследовательского стационара осуществляется при помощи нескольких дизельных генераторов мощностью 70–200 кВт. Предельное энергопотребление на станции достигает 240 кВт. Завоз топлива осуществляется ежегодно судном снабжения. Стоимость топлива из расчета 250 тонн на год, включая транспортировку, составляет порядка 40 млн рублей. Доставка топлива сопряжена со значительными логистическими трудностями, в том числе из-за сложной ледовой обстановки. Поскольку судно не может подойти вплотную к берегу, разгрузка топлива происходит с использованием шланголинии, что является достаточно рискованной операцией. Суммарные затраты на эксплуатацию и обслуживание дизельгенераторов весьма высоки, а их использование наносит вред хрупкой арктической экосистеме. В ходе работы над проектом (это 24 дня, с 1 по 24 июля) участники проекта рассмотрели разные современные варианты электроснабжения: ядерная энергия, газификация, волновые генераторы, приливные генераторы, тепловые насосы, малые ГЭС, солнечные панели, ветрогенераторы и пьезоэлектрические генераторы. В результате анализа для каждого варианта были определены сложности в реализации или принципиальная невозможность использования. Наиболее подходящим решением оказалось использование ветрогенераторов.
На следующем этапе был совершен маркетинговый поиск готовых решений, в ходе которого было обнаружено, что готовых решений с необходимыми параметрами для использования в условиях Арктики у отечественных производителей нет. Немногочисленные найденные варианты оказались слишком маломощны. По этой причине было решено самостоятельно рассчитать необходимые характеристики ветрогенератора. По итогу расчетов оказалось, что требуются пять ветроэнергетических установок с диаметром ротора 24 м установленной мощностью 60 кВт.
Команда проекта создала цифровой двойник системы — симуляцию с возможностью расчета ежедневной выработки электроэнергии в зависимости от скорости ветра и ее распределения по потребителям, протестированную на реальных ежесуточных данных по скорости ветра за 1 календарный год. Исходя из показаний симуляции в конкретный анализируемый год оказалось, что при установке ветрогенераторов затраты на дизельное топливо уменьшились бы на сумму около 15 миллионов за год (из 20 млн ежегодно тратящихся на закупку). Капитальные затраты проекта составили от 70 до 105 млн рублей с окупаемостью сроком 5–7 лет.
Скриншот с информационного табло с цифровым двойником системы, источник: bigchallenges.ru
Еще один проект, который привлек внимание корреспондента InScience.News, — разработка блокчейн-модуля для хранения данных на малом космическом аппарате. Проблема, которую должен был решить проект, — это низкий объем данных, которые возможно хранить сейчас в космосе, всего несколько мегабайт, и за время работы малого космического аппарата (это срок порядка трех лет), чтобы записать новые данные, старые начинают удалять. «Наша система идет по пути разделения информации и возможности восстановления с целых накопителей, — пояснили члены команды проекта. — Блокчейн нам нужен для того, чтобы находить потерянную информацию. У каждого блока есть его хэш, в каждом последующем блоке хранится хэш предыдущего. Чтобы изменить информацию в одном блоке, надо изменить всю цепочку. Если у нас в каком-то блоке повреждается информация, его хэш меняется. По несовпадению можно понять, где произошла потеря информации или ее искажения, и после этого можно использовать RAID-массив [технология объединения двух и более накопителей в единый логический элемент с целью повышения производительности и (или) отказоустойчивости отдельно взятого элемента массива – примечание InScience.News], чтобы восстановить искаженные данные».
Также школьники создавали современные многофункциональные биоразлагаемые материалы, вакцину от туберкулеза, разрабатывали лунную базу для добычи ресурсов на Луне, составляли экологический атлас водосборного бассейна реки Мзымта и многое другое.
Процесс получения проб из реки Мзымта, источник: bigchallenges.ru
Кроме того, ребята посещали многочисленные тренинги, мастер-классы и лекции от руководителей направлений программы, известных ученых, популяризаторов науки, экспертов ведущих компаний и предприятий. Например, в «Сириусе» в этом году выступили вице-президент Российской академии наук Степан Калмыков, ректор Университета «Иннополис» Александр Гасников, российский космонавт-исследователь Александр Мисуркин и многие другие специалисты.
После завершения программы команды могут продолжить работать над проектом и поддерживать связь с его руководителем. Так ребята продолжат работу, смогут разработать прототипы устройств и даже готовые продукты. Школьников также приглашают на экскурсии по производственным площадкам предприятий, а иногда — на практику в компанию.
«Мы видим, что каждый год вырастает сложность задач, которую ребята будут решать. Причем решать в команде. Базовая школьная подготовка по естественно-научным и математическим предметам позволяет так быстро адаптироваться к решению сложных инженерных задач и делать их в команде», — подытожила Елена Шмелева, руководитель Образовательного Фонда «Талант и успех», председатель Совета федеральной территории «Сириус».
Отметим, что научно-технологическая проектная образовательная программа «Большие вызовы» в 2024 году прошла в девятый раз.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
