о новых видов ядерных топлив
Направление науки: 1.5. Науки о Земле
Основные научные задачи и ожидаемые прорывные результаты на 2021 - 2030 годы
Новые фундаментальные знания постоянно формируют базис для развития наук о Земле и одновременно способствуют решению важнейших задач, среди которых развитие минерально-сырьевой базы, поиск и разработка нетрадиционных запасов энергоресурсов, безопасная и ресурсосберегающая разработка недр, прогноз и предупреждение опасных катастрофических природных и техногенных явлений, адаптация к изменениям окружающей среды и климата.
Геофизика, геоэкология, геодинамика, геохимия и химико-аналитическая наука играют огромную роль в выполнении задач, поставленных в Стратегии, в области экологии и охраны окружающей среды.
В Арктике расположены огромные запасы природных богатств, от использования которых зависит настоящее и будущее нашей страны. В связи с этим необходим поиск новых эффективных, экологически безопасных технологий поиска, разведки и разработки нефтяных и газовых месторождений, в том числе в условиях Арктики. Для экономики Российской Федерации остается актуальным развитие фундаментальных основ теории нефтегазообразования как базиса для разработки рекомендаций для осуществления прогноза и поиска месторождений нефти и газа различных типов. Особое значение приобретает интенсификация разработки теоретико-методических основ и технологий повышения нефтеотдачи, включая многостадийные гидроразрывы пластов-коллекторов, что будет способствовать развитию новых стратегий извлечения трудно добываемых запасов.
Сохраняется актуальность фундаментальных исследований в области изучения закономерностей формирования химического состава и строения Земли, происхождения жизни, эволюции биосферы Земли, миграции и фазовых переходов химических элементов и соединений в магматических, метаморфических, седиментационных и рудообразующих системах. Важные фундаментальные результаты ожидается получить в области петрологии, геохимии и изотопии метеоритов, лунных пород и микрометеоритов, реконструкции химического строения и условий формирования Луны, планет и их спутников, составления и анализа геологических и геохимических карт Венеры, Марса и Луны. Необходимо принимать активное участие в исследовании Луны при помощи космических аппаратов, разработке предложений по освоению Луны и созданию лунной инфраструктуры.
Приобретают все большую практическую актуальность фундаментальные комплексные исследования процессов, протекающих в глубинах мантии, взаимодействия коры и мантии, мантии и ядра. Одной из основных задач является изучение глубинного вещества Земли, поступающего на поверхность, - алмазов и включений в них, ксенолитов мантийных пород и минералов, расплавных и флюидных включений в магматических породах. Эти исследования требуют использования тонких инструментальных методов элементного, изотопного и изотопно-молекулярного состава на микроскопическом уровне.
Для развития фундаментальных основ прогноза и раннего предупреждения о природных катастрофах крайне важна задача разработки и применения методов наземного и спутникового мониторинга активных геодинамических процессов (землетрясения, вулканизм, оползни, карст, цунами, лавины и др.) , совершенствование методов изучения и моделирования этих процессов. Ожидаемый прорыв в этой области может быть достигнут путем разработки фундаментальных основ, методов и технологий анализа больших массивов наземных и спутниковых геолого-геофизических, географических и геодезических данных с применением системного анализа, математического моделирования, цифрового картографирования, машинного обучения и искусственного интеллекта.
Перечень приоритетных направлений фундаментальных и поисковых научных исследований на 2021 - 2030 годы
Направление фундаментальных и поисковых научных исследований | Раздел фундаментальных и поисковых научных исследований |
| 1.5.1. Геофизика | 1.5.1.1. Геофизические методы изучения строения, вещественного состава земных недр и глубинных процессов; взаимодействие геосфер |
| 1.5.1.2. Геофизические поля; модели строения и эволюции Земли и планет | |
| 1.5.1.3. Происхождение и эволюция геомагнитного поля | |
| 1.5.1.4. Геофизические методы поисков и разведки полезных ископаемых | |
| 1.5.1.5. Сейсмология и методы сейсмической томографии | |
| 1.5.1.6. Изучение и прогнозирование катастрофических явлений (землетрясения, извержения вулканов, цунами) ; оценки сейсмической, вулканической и цунами опасности | |
| 1.5.2. Тектоника и геодинамика | 1.5.2.1. Эволюция Земли в процессе ее геологической истории; ранняя история Земли |
| 1.5.2.2. Литология; палеонтология, стратиграфия и геологическая корреляция | |
| 1.5.2.3. Строение и история формирования глобальных и региональных тектонических структур | |
| 1.5.2.4. Неотектоника и современные геодинамические процессы | |
| 1.5.2.5. Математическое моделирование геодинамических процессов | |
| 1.5.3. Минералогия и петрология | 1.5.3.1. Магматические, метаморфические и минералообразующие системы и их эволюция |
| 1.5.3.2. Экспериментальная минералогия и петрология | |
| 1.5.3.3. Поиск новых природных минералов; синтез новых минеральных фаз; исследование их структуры и свойств | |
| 1.5.3.4. Современный вулканизм; изучение состава магм и продуктов вулканических извержений; моделирование физико-химических процессов | |
| 1.5.4. Геохимия и космохимия | 1.5.4.1. Изучение химического состава Земли и ее оболочек |
| 1.5.4.2. Изотопная геохимия и геохронология | |
| 1.5.4.3. Формирование и эволюция внеземного вещества, Луны, планет и малых тел Солнечной системы | |
| 1.5.4.4. Геохимия органического вещества, геохимия осадконакопления в Мировом океане | |
| 1.5.4.5. Биогеохимия и эволюция биосферы | |
| 1.5.5. Геология твердых полезных ископаемых | 1.5.5.1. Закономерности образования и размещения твердых полезных ископаемых в различные периоды истории Земли |
| 1.5.5.2. Металлогенические провинции, эпохи и рудные месторождения: от генетических моделей к прогнозу минеральных ресурсов | |
| 1.5.5.3. Флюидно-магматические системы и процессы рудообразования | |
| 1.5.5.4. Условия образования кор выветривания, осадочных и россыпных рудных месторождений; метаморфогенные рудные месторождения | |
| 1.5.6. Геология нефти и газа | 1.5.6.1. Геодинамика осадочных бассейнов и формирование месторождений нефти и газа |
| 1.5.6.2. Разработка методов прогноза и оценки ресурсов традиционных и нетрадиционных источников углеводородного сырья; нефть больших глубин | |
| 1.5.6.3. Ресурсы арктического шельфа | |
| 1.5.6.4. Разработка новых эффективных, экологически щадящих, ресурсосберегающих технологий поисков, разведки и разработки нефтяных и газовых месторождений | |
| 1.5.7. Горные науки | 1.5.7.1. Геомеханика; физико-химические свойства горных пород |
| 1.5.7.2. Комплексная, технологически эффективная и экологически безопасная добыча, обогащение и глубокая переработка минерального сырья | |
| 1.5.7.3. Развитие методов мониторинга развития опасных техногенных процессов; обеспечение безопасного ведения горных работ | |
| 1.5.7.4. Изучение и моделирование горно-технических систем и процессов техногенного преобразования недр | |
| 1.5.8. Океанология | 1.5.8.1. Физика океана |
| 1.5.8.2. Взаимодействие системы "атмосфера - океан - суша" | |
| 1.5.8.3. Морская геология; современное осадконакопление в океане | |
| 1.5.8.4. Химия океана | |
| 1.5.8.5. Биоокеанология; морские экосистемы и биологическая продуктивность | |
| 1.5.8.6. Методы, технологии и аппаратура морских исследований | |
| 1.5.8.7. Комплексные и междисциплинарные исследования океанов и морей | |
| 1.5.9. Науки об атмосфере, климатология | 1.5.9.1. Состав, структура и динамика атмосферы (включая ионосферу и магнитосферу) ; изучение атмосферных процессов и явлений, в том числе экстремальных |
| 1.5.9.2. Химия атмосферы, малые газовые составляющие, аэрозоли; вода в атмосфере | |
| 1.5.9.3. Моделирование и прогнозирование изменения климата Земли | |
| 1.5.9.4. Исследование проблем адаптации и регулирования, связанных с изменением климата, оценка неэкономических потерь и ущерба от изменения климата | |
| 1.5.9.5. Создание методов, технологий и аппаратуры атмосферных и ионосферных исследований | |
| 1.5.10. География, геоэкология и рациональное природопользование | 1.5.10.1. Палеогеография и эволюция природной среды |
| 1.5.10.2. Геоморфология | |
| 1.5.10.3. Биогеография и география почв | |
| 1.5.10.4. Ландшафтоведение, геохимия ландшафтов, экологическая диагностика территорий | |
| 1.5.10.5. Экономическая, социальная и политическая география | |
| 1.5.10.6. Оценка рисков опасных природных процессов и экстремальных природных явлений | |
1.5.10.7. Криосфера Земли и пространственно-временная эволюция ее вещественно-энергетических ресурсов (Дополнен - Распоряжение Правительства Российской Федерации от 21.04.2022 № 966-р) | |
| 1.5.11. Водные ресурсы, гидрология суши | 1.5.11.1. Гидрология и экология вод суши |
| 1.5.11.2. Гидрогеология и ресурсы подземных вод | |
| 1.5.11.3. Прогнозирование гидрологического цикла и опасных гидрологических явлений. Научное обеспечение водной безопасности страны. | |
| 1.5.12. Метрология и цифровизация в науках о Земле | 1.5.12.1. Развитие систем наземных наблюдений, включая геофизические сети |
| 1.5.12.2. Разработка аппаратуры и методов дистанционного зондирования Земли, включая новые системы измерения и обработки данных | |
| 1.5.12.3. Комплексная интерпретация геолого-геофизических данных | |
| 1.5.12.4. Картография и геоинформатика; геоинформационные технологии, включая методы искусственного интеллекта и численное моделирование | |
| 1.5.12.5. Совершенствование механизмов исследования Земли методами космической геодезии |
Направление науки: 1.6. Биологические науки
Основные научные задачи и ожидаемые прорывные результаты на 2021 - 2030 годы
Современная биология рассматривает организацию живых систем на двух уровнях. Общая биология исследует процессы на уровне организмов, популяций, видов, сообществ и экосистем в их взаимодействии с окружающей средой. Физико-химическая биология изучает молекулярные основы жизни, состав и строение клеток и лежащие в основе их жизнедеятельности молекулярные процессы.
Исследования в области биологии развития и эволюции живых систем направлены на решение важнейших проблем биологии - понимание эволюции живых организмов, механизмов формирования биологического разнообразия и роли в этом процессе онтогенетических преобразований. Знание этих механизмов позволяет понять ход эволюционного процесса в органическом мире в прошлом и прогнозировать его перемены в будущем.
Исследования экологии организмов и сообществ направлены на получение новых знаний о структуре и функциях живых систем на уровне организмов, популяций, сообществ и экосистем, на выявление факторов, механизмов и закономерностей их функционирования и динамики в связи с глобальными изменениями на Земле (включая изменение климата и антропогенное воздействие) . Анализ этих процессов позволит понять и оценить влияние глобальных изменений на естественное биоразнообразие за счет угнетения аборигенных и вселения чужеродных видов из других климатических зон и более устойчивых к антропогенным воздействиям.
Исследования биологического разнообразия и биоресурсов направлены на получение новых результатов по оценке их современного состояния и динамики. Большое значение имеет изучение еще малоисследованных групп организмов, сообществ и биоценозов. Эти работы необходимы для создания новых биологических коллекций и разработки новых биотехнологий (для сельского, лесного и рыбного хозяйства, фармацевтики, сохранения окружающей среды и др.) . Такие исследования позволят разработать новые технологии устойчивого и неистощительного использования природных биологических ресурсов.
Исследования в области общей генетики направлены на выяснение молекулярно-генетических механизмов генотипической и фенотипической изменчивости и адаптаций организмов, разработку основ управления генофондами организмов. Будут выполнены актуальные исследования по выявлению генов и генных сетей, контролирующих развитие ценных признаков растений и животных, разработке молекулярных маркеров для селекции, а также изучению механизмов взаимодействия "паразит - хозяин" с использованием омиксных технологий (на геномном, транскриптомном и протеомном уровнях) . Также актуальны и исключительно важны исследования по структуре генофонда и истории формирования народов России.
Исследования почв как компонента биосферы имеют исключительную важность, поскольку их плодородие является важнейшим фактором обеспечения продовольствием населения нашей планеты. В связи с этим большое значение имеет изучение влияния глобальных климатических изменений и хозяйственной деятельности на экологические функции почв, понимание направленности и скорости элементарных почвенных процессов в ходе естественной и антропогенной эволюции почв вследствие экзогенных поступлений (удобрения, гербициды, пестициды) . Это позволит разработать биогеохимические стандарты, связанные с воздействием на окружающую среду и здоровье человека. Особую актуальность имеют вопросы регулирования циклов биофильных элементов в наземных экосистемах, включая исследование особой роли почвы в круговоротах углерода и азота и оценку роли почв и почвенного покрова в эмиссии и стоке парниковых газов.
Исследования в области функциональной микробиологии включают анализ микробных сообществ различных экологических ниш, разработку методов анализа их метагеномов, поиск продуцентов новых антибиотиков и биокатализаторов. Актуальным в экспериментальной биологии растений является изучение детальных механизмов фотосинтетических процессов с перспективой создания в будущем эффективных искусственных фотосинтетических систем, что позволит получить неисчерпаемый источник пищевых ресурсов непосредственно из атмосферы. Важнейшими задачами этого направления являются создание методологии управляемого онтогенеза и продуктивности растений; исследование стратегии и механизмов их адаптации к стрессовым факторам среды; конструирование биологически безопасных линий растений с заданными свойствами при помощи генетического редактирования.
Исследования в области биохимии, биофизики и структурной биологии направлены на идентификацию и установление состава и пространственной структуры биомолекул; понимание того, как структура биомолекул определяет их функцию. Изучение совокупности химических реакций клетки и закономерностей их катализа позволит выявить новые точки приложения для создания новых лекарств и иных биорегуляторов клеточных процессов. На основе полученных данных будет разрабатываться дизайн (в первую очередь компьютерный) и синтез биомолекул любого класса и их неприродных аналогов, в том числе посредством методов органического синтеза, а также белковой, клеточной и генной инженерии.
Молекулярная биология, молекулярная генетика и геномные исследования направлены на изучение механизмов хранения, передачи и реализации генетической информации. Особое значение имеют установление молекулярных механизмов взаимодействия белков и низкомолекулярных биорегуляторов с ДНК и РНК, а также раскрытие регуляторных механизмов координированного функционирования генов, приводящего к появлению определенных признаков, и изучение посттранскрипционных этапов экспрессии генетической информации. Полногеномные исследования позволят создать новые методы диагностики и терапии наиболее распространенных наследственных заболеваний. Большие перспективы открываются в связи с развитием геномного редактирования, посредством которого будет широко развито получение видоизмененных организмов.
Исследования в области клеточной биологии и иммунологии направлены на выяснение причин онкологических заболеваний, в значительной степени связанных с нарушениями клеточной дифференцировки и иммунитета. В связи с этим важнейшими задачами данного направления являются выявление генетических программ старения, смерти и механизмов нарушения нормального развития клеток, разработк