Четыре украинских «эйнштейна»

2021 год выдался богатым на изобретения украинской молодежи. Благодаря Малой академии наук, предоставившей возможность принять участие в международных конкурсах, о новациях украинцев (из всех уголков нашего государства) узнал весь мир. Украина — тоже! Невероятную популярность получила новость о Виктории Панченко, бронзовой призерке Genius Olympiad-2021 — крупнейшем конкурсе проектов экологического направления для школьников 8-11 классов (недавно Украина первой в мире получила от США лицензию на проведение национальной Олимпиады гениев). «День» также рассказывал историю Елены Коваленко, которая получила «серебро» на Genius Olimpiad, создав устройство, добывающее электроэнергию из колебаний деревьев (№ 89-90, 2021).

В то же время устройства Виктории и Елены — одни из многих изобретений украинцев для сохранения окружающей среды. «День» обратился к юным ученым, чтобы узнать о других устройствах, которые помогут решить вопросы земного и космического мусора, которые являются шагом вперед в «зеленой» энергетике и экологическом мониторинге. Таким образом, был создан топ-5 чрезвычайно важных проектов. Между тем эти изобретения уже получили признание на многих международных конкурсах и выставках (Genius Olimpiad, E-NNOVATE, Malaysia Technology Expo, PRIX EIFFEL, Международном конкурсе инновационных изобретений iCan и пр.).

ОСВОБОДИТЬ ЗЕМНУЮ ОРБИТУ ОТ КОСМИЧЕСКОГО МУСОРА

Анастасия СТАВИЦКАЯ, студентка 2 курса Национального технического университета Украины КПИ им. Игоря Сикорского (Институт прикладного системного анализа):

— Еще с детства я была очень любознательна и интересовалась всем, чем только могла. Более серьезно я заинтересовалась наукой, пожалуй, в седьмом классе, когда началось изучение естественных наук. Позже, когда перешла в Тернопольский технический лицей и принялась углубленно изучать физику и астрономию, больше заинтересовалась ими. В научной деятельности меня больше всего привлекает возможность проверить свои предположения, провести эксперименты и на практике увидеть, как это работает. Это возможность понять сущность вещей, их строение.

МАН дала мне определенный толчок и направление для исследований. Первая моя научная работа была связана с Мендосинским мотором (электрический двигатель с магнитной левитацией ротора и питанием от солнечной энергии — прим. ред.) и исследованием спектральных характеристик фотовольнаичных (солнечных) панелей. Впоследствии я захотела снова участвовать в конкурсе МАН, но не желала продолжать эту работу и решила написать новую. В то время я серьезно заинтересовалась астрономией, потому решила написать работу в секции астрономии и астрофизики. Во время поиска темы я узнала о проблеме космического мусора и масштабах, которые она приобретает, что и стало толчком к написанию этой работы. Я принялась исследовать, развивать эту тему, искать способы решения этой проблемы, после чего и появилась идея моего изобретения.

Его суть состоит в том, чтобы, используя n-ное количество синхронизированных автономных зондов, можно было воздействовать на определенные частицы с помощью лазерного импульса, тем самым направляя их в нужном направлении. Питание зондов должно реализоваться через фотовольтаические панели и солнечную энергию, а управление их движением — через микроконтроллер. Основной целью является очищение низкой околоземной орбиты от мелких частиц мусора, чтобы уберечь важные объекты, находящиеся на этой орбите, в частности, спутники связи, международные космические станции и телескопы.

Благодаря МАН я имела возможность участвовать в конкурсах международного уровня — так о моем изобретении узнали еще и за рубежом. Когда я только шла в МАН, я и подумать не могла, что добьюсь таких результатов. Впечатления и эмоции от участия в международных конкурсах очень смешанные. С одной стороны, я в восторге, что смогла принять участие в конкурсах такого уровня и получить отличные результаты, хотя это было и нелегко. Однако, с другой стороны, я немного разочарована, что все мероприятия проводились дистанционно и не было возможности лично пообщаться с другими участниками, увидеть страны, где проводились конкурсы, почувствовать всю атмосферу. Хотя и вполне понимаю, что это было необходимо в связи с пандемией. В то же время очень благодарна МАН за такую возможность и сопровождение на всех этапах конкурсов.

ОЧИСТИТЬ ИСКУССТВЕННЫЕ И ПРИРОДНЫЕ ВОДОЕМЫ

Владислав ПЕТРОВ, студент первого курса Национального технического университета Украины КПИ им. Игоря Сикорского (Факультет информатики и вычислительной техники):

— Еще с детства я увлекался наукой, любил экспериментировать и исследовать что-нибудь новое. Впоследствии я заметил, что в нашем живописном городе Славута есть проблема с загрязнением водной поверхности в фонтанах, прудах, малых озерах. Посоветовавшись с моим научным руководителем, я решил сделать установку, которая смогла бы решить эту экологическую проблему. Ведь очистка этих водоемов — действительно актуальный вопрос: ежегодно на это уходят значительные средства из бюджета города.

Мой прибор достаточно портативный и работает, не требуя особого присмотра: только при заполнении корзины мусор нужно выбросить вручную. Также установка автономная, поскольку работает от солнечной энергии. Этот скиммер (устройство, с помощью которого осуществляется забор воды и удержание частиц грязи из верхних слоев воды в плавательных бассейнах, искусственных водоемах и резервуарах. — Прим. ред.) относительно недорогой по сравнению с другими аналогами. К тому же такой прибор может рассматриваться как перспективная модель массового производства для обеспечения очистки искусственных и природных водоемов, где есть проблема с загрязнением поверхности.

Еще с появлением идеи я чувствовал, что она не сможет помочь решить проблему с загрязнением. А благодаря тому, что я представил установку на таких конкурсах, как «Эко-Техно Украина», «Будущее Украины», конкурс-защита научно-исследовательских работ учеников-членов Малой академии наук Украины и некоторых других выставках, я смог усовершенствовать установку и свою научную работу до такого уровня, чтобы презентовать ее на Genius Olympiad и завоевать призовое место. Для меня это была большая честь — представлять проект Украины на международном конкурсе такого уровня. Несмотря на награды, которые я получил, главным достижением был опыт участия в технической выставке. Хотя я и предварительно участвовал и занимал призовые места в подобных конкурсах на всеукраинском уровне, однако, когда представляешь свою работу международному жюри — это совсем другие ощущения и переживания. Ты по-новому начинаешь понимать ценность того, что делаешь, и стремишься совершенствоваться дальше и дальше.

Я продолжил работу над усовершенствованием своей установки и думаю, что в ближайшее время смогу представить проект как полноценный стартап и претворить его в жизнь уже в больших масштабах.

СОЗДАТЬ ВЕТРОВЫЙ ГЕНЕРАТОР И ПРЕОБРАЗОВАТЬ МУСОР В ТОПЛИВО

Елизавета СТОЛЯРЧУК, студентка второго курса Национального технического университета Украины КПИ им. Игоря Сикорского (Институт прикладного системного анализа):

— В пятом классе я поступила в Политехнический лицей НТУУ «КПИ» г. Киева, интересовалась математикой, позже химией и физикой. Оттуда все и началось. Сначала мне были интересны эксперименты, но впоследствии я поняла, что знания можно применять и вне уроков — для создания изобретений. Этому способствовал лицей. В целом в научной деятельности больше всего я ценю сам процесс разработки и опыт, который мы получаем при защите, презентации проектов. Кроме того, очень важной составляющей является круг людей, с которыми ты начинаешь общаться, — это изобретатели разных поколений и из разных стран.

Мои изобретения касаются экологической инженерии. Я считаю, что эта отрасль не только очень перспективна, но и сейчас просто необходима. Человечество уже оказало необратимое влияние на окружающую среду. И пока нам есть что спасать, нужно сделать все возможное.

Первый проект, работа над которым была приостановлена, называется «Переработка полимерных и органических отходов с помощью солнечной энергии». Ситуация с мусором злободневна почти во всем мире, Украина не является исключением. Наши свалки имеют гигантскую площадь, даже в лесах деревень можно найти отдельные скопления мусора. Он разлагается очень долго — сотнями лет, кроме того, например, пластик при разложении выделяет токсичные и канцерогенные вещества в почву и воздух.

Мое изобретение — это усовершенствованный способ переработки мусора в топливо, который является безопасным для окружающей среды. Кроме того, наша технология позволяет сделать его еще и энергонезависимым. Мы предлагаем поместить камеру с мусором внутрь солнечного концентратора. Солнечные лучи будут концентрироваться на камере и нагревать ее до нужной температуры. Целью этого проекта было разработать экономически выгодный и безопасный для окружающей среды метод переработки. Период окупаемости одной установки оценен примерно в два года.

А мое новое изобретение называется «Ветряный генератор на основе сегнерового колеса». Как-то мы с семьей были на отдыхе на юге Украины, там я впервые и увидела ветряный генератор. Мне стало интересно, как он работает, почему он периодически останавливается, хотя ветер не утихает. И почему же такая зеленая энергия до сих пор полностью не заменила другие виды, хотя бы тепловую. Над этим изобретением мы работаем уже более трех с половиной лет.

Хотя у него довольно сложное название, основная идея в нем достаточно проста. Это новая конструкция ветряного генератора, способного работать круглосуточно на территориях с плохими погодными условиями (сильным ветром, частыми осадками). Современные генераторы не способны на такое: они работают 6-8 часов в сутки для того, чтобы не повредить механизм и лопасти. Поэтому энергию можно производить постоянно, но это выходит просто невыгодно. Именно с этой проблемой позволяет справиться наш проект. Конструкция состоит из большого конуса, внутри которого расположена горизонтальная ось, на которой совершает вращение генератор. С повышением скорости ветра ротор «прячется» внутрь конуса, что позволяет ему уберечься от перегрузки и разрушения.

Разработкой проекта я занималась со своим научным руководителем Козленко Олегом Владимировичем и педагогическим руководителем Спивак Оксаной Анатольевной. После представления проекта МАН я стала его действительным членом. Мне МАН помогает именно с продвижением проектов — приглашение на всеукраинские и международные конкурсы и в медиа. Что касается международных конкурсов, то это бесценный опыт. Всегда очень интересно увидеть, что происходит в мире, пообщаться с изобретателями (как со сверстниками, так и с опытными специалистами), поделиться своими идеями, выслушать их и дальше совершенствовать собственные разработки.

МОНИТОРИТЬ СОСТОЯНИЕ ВОЗДУХА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КОМПЬЮТЕРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

София ПАВЛОВА, студентка первого курса Национального технического университета Украины КПИ им. Игоря Сикорского (Факультет информатики и вычислительной техники):

— Тяга к науке была у меня с детства. Мой папа — преподаватель, поэтому я постоянно была в научной среде, видела, как отец занимается со студентами, как они разрабатывают изобретения. И в свое время мне тоже было интересно попробовать это. В десятом классе нам в Политехническом лицее НТУУ КПИ предложили принять участие в написании МАНовских работ. Я согласилась и так попала в Малую академию наук. Мне нравится научная деятельность, потому что я люблю понимать что-то сложное и создавать новое. А когда видишь результат, работу своих изобретений — это невероятные эмоции.

Когда мы в 2019 году с моей научной руководительницей решали, какую тему взять, Киев регулярно возглавлял рейтинг городов с наибольшим загрязнением воздуха. Поскольку меня интересовала робототехника, мы решили объединить эти две темы и создать изобретение, решающее экологическую проблему благодаря компьютерным технологиям. Так появилась идея создать комплексную среду для экологического мониторинга, которая включает в себя все стадии этого процесса: сбор данных, их анализ и предоставление информации пользователю через интерфейс. Это сложная система, охватывающая несколько компонентов, вместе обеспечивающих решение проблемы.

Главная идея была — сделать информационную платформу, которая отображала бы данные о состоянии воздуха и была бы понятна даже ребенку. Существует множество схожих онлайн-карт и сайтов, поэтому мы решили сконцентрироваться на обработке информации: мы сделали так, чтобы пользователь, кроме цифр, сразу видел, какие риски для здоровья может вызвать текущее состояние воздуха, рекомендации по продолжительности пребывания на улице и активностей в этот день и советы по сокращению загрязненности воздуха. Кроме того, для расширения области сбора данных система использует дроны с комплексом датчиков, закрепленных на них, чтобы собирать данные с труднодоступных мест. Также система постоянно автокалибруется: она сравнивает собранные данные с данными экологического спутника Copernicus для получения в дальнейшем более точных результатов. Таким образом, например, при покупке квартиры в новом ЖК молодые родители ввиду возможных рисков для здоровья могут заранее оценить экологическую чистоту выбранного района и сделать выводы, подходит ли им такое расположение для воспитания детей. Такая система более полезна и удобна в использовании, чем ее аналоги, поскольку с ней можно более эффективно устранять проблему загрязнения воздуха.

Сейчас я сотрудничаю с Государственной экологической инспекцией Украины, чтобы это изобретение использовать в определенных областях на государственной основе (проект находится еще на рассмотрении): некоторые заводы выбрасывают в воздух твердые вещества, которые могут усилить развитие онкозаболеваний, и чтобы эту ситуацию мониторить, недостаточно только усилий активистов, необходимо вмешательство государства.

Я работала над этим изобретением два года, и МАН сыграла немалую роль в его судьбе. Мне помогала руководительница отделения технических наук Станислава Станиславовна и моя научная руководительница. Они искали возможности для развития этого проекта, конкурсы, на которые можно податься. Благодаря МАН я получила первые места на нескольких международных мероприятиях.

Международные выставки и конкурсы — это действительно невероятный опыт. В Украине наука очень регламентирована — есть четкие правила, четкие определения. Поэтому нередко имеем попытки делать исследования более шаблонно. А за границей мы участвовали не столько в научных выставках, сколько в соревнованиях инновационных проектов. И там чувствуешь, что твою разработку в первую очередь оценивают по практической ценности, и это приятно удивляет. В общем это прекрасная возможность познакомиться со многими людьми, которые заинтересованы в том, что и ты.

***

Добавим, что проекты, которые МАНовцы разрабатывали еще в школе, есть возможность превратить в настоящий стартап — бесплатно развивая изобретения на базе бизнес-инкубататора «Ukrainian Future». Ведь МАН не только проводит национальные отборы к международным конкурсам и соревнованиям, открыла Музей науки и проводит 20+ проектов научного, общественного и предпринимательского направлений, но и в 2018 году запустила первый в Украине государственный бизнес-инкубатор «Ukrainian Future». Он инициирует образовательные программы для предпринимателей, помогает менторством, грантовыми возможностями и финансированием участия в международных акселераторах и является единственным в Украине аккредитованным членом Международной ассоциации научных парков (IASP), имеет статус инновационного хаба GIST — глобального инновационного проекта научно-технических инициатив Государственного департамента США. Сейчас, например, идет регистрация для участия в национальном этапе Startup World Cup 2022 (самая большая глобальная конференция-конкурс стартапов с финалом в Кремниевой долине). Отправлять заявки можно до 1 марта. Стартап-победитель украинского этапа сможет представить свой проект на Большом финале в Сан-Франциско.