Чотири українські «ейнштейни»

2021 рік видався багатий на винаходи української молоді. Завдяки Малій академії наук, яка надала можливість взяти участь у міжнародних конкурсах, про новації українців (з усіх куточків нашої держави) довідався цілий світ. Україна — теж! Неймовірну популярність здобула новина про Вікторію Панченко, бронзову призерку Genius Olympiad-2021 — найбільшого конкурсу проєктів екологічного спрямування для школярів 8 — 11 класів (нещодавно Україна першою у світі отримала від США ліцензію на проведення національної Олімпіади геніїв). «День» також розповідав історію Олени Коваленко, яка здобула «срібло» на Genius Olimpiad, створивши пристрій, який добуває електроенергію з коливання дерев (№ 89 — 90, 2021).

Водночас пристрої Вікторії та Олени — одні з багатьох винаходів українців для збереження навколишнього середовища. «День» звернувся до юних науковців, щоб дізнатися про інші пристрої, що допоможуть вирішити питання земного й космічного сміття, які є кроком уперед щодо «зеленої» енергетики та екологічного моніторингу. У такий спосіб утворився топ-5 надзвичайно важливих проєктів. Між іншим, ці винаходи вже здобули визнання на багатьох міжнародних конкурсах і виставках (Genius Olimpiad, E-NNOVATE, Malaysia Technology Expo, PRIX EIFFEL, Міжнародному конкурсі інноваційних винаходів iCan та ін.).

ЗВІЛЬНИТИ ЗЕМНУ ОРБІТУ ВІД КОСМІЧНОГО СМІТТЯ

Анастасія СТАВИЦЬКА, студентка 2 курсу Національного технічного університету України КПI імені Iгоря Сікорського (Iнститут прикладного системного аналізу):

— Ще змалечку я була дуже допитливою й цікавилась усім, чим тільки могла. Більш серйозно я зацікавилась наукою, мабуть, у класі сьомому, коли почалось вивчення природничих наук. Пізніше, коли перейшла в Тернопільський технічний ліцей та почала поглиблено вивчати фізику та астрономію, більше зацікавилась ними. У науковій діяльності мене найбільше приваблює можливість перевірити свої припущення, провести експерименти й на практиці побачити, як це працює. Це можливість зрозуміти суть речей, їхньої будови.

МАН дала мені певний поштовх та напрям для досліджень. Перша моя наукова робота була пов’язана з Мендосінським мотором (електричний двигун з магнітною левітацією ротора й живленням від сонячної енергії. — Прим.ред.) та дослідженням спектральних характеристик фотовольтаїчних (сонячних) панелей. Згодом я захотіла знову брати участь у конкурсі МАН, але не мала бажання продовжувати цю роботу й вирішила написати нову. У той час я серйозно зацікавилась астрономією, тому вирішила написати роботу в секції астрономії та астрофізики. Під час пошуку теми я дізналась про проблему космічного сміття та масштаби, яких вона набуває, що й стало поштовхом до написання цієї роботи. Я почала досліджувати, розвивати цю тему, шукати способи вирішення цієї проблеми, після чого і з’явилась ідея мого винаходу.

Його суть полягає в тому, щоб, використовуючи n-ну кількість синхронізованих автономних зондів, можна було діяти на певні частинки за допомогою лазерного імпульсу, тим самим спрямовуючи їх у потрібному нам напрямку. Живлення зондів має реалізуватись через фотовольтаїчні панелі та сонячну енергію, а керування їхнім рухом — через мікроконтролер. Основною метою є очищення низької навколоземної орбіти від дрібних частинок сміття, щоб вберегти важливі об’єкти, які розташовуються на цій орбіті, зокрема, супутники зв’язку, міжнародні космічні станції та телескопи.

Завдяки МАН я мала змогу брати участь у конкурсах міжнародного рівня — так про мій винахід дізнались ще й за кордоном. Коли я тільки йшла в МАН, я й подумати не могла, що досягну таких результатів. Враження та емоції від участі в міжнародних конкурсах дуже змішані. З одного боку, я у захваті, що змогла взяти участь у конкурсах такого рівня й отримати чудові результати, хоч це було й нелегко. Однак я трішки розчарована, що всі заходи проводились дистанційно, і не було змоги особисто поспілкуватись з іншими учасниками, побачити країни, в яких проводились конкурси, відчути всю атмосферу. Хоч і цілком розумію, що це було необхідно у зв’язку з пандемією. Водночас дуже вдячна МАН за таку можливість та супровід на всіх етапах конкурсів.

ОЧИСТИТИ ШТУЧНІ ТА ПРИРОДНІ ВОДОЙМИ

Владислав ПЕТРОВ, студент першого курсу Національного технічного університету України КПI імені Iгоря Сікорського (Факультет iнформатики та обчислювальної технiки):

— Ще з дитинства я захоплювався наукою, любив експериментувати та досліджувати щось нове. Згодом я помітив, що у нашому мальовничому місті Славута існує проблема з забрудненням водної поверхні у фонтанах, ставках, малих озерах. Порадившись з моїм науковим керівником, я вирішив виготовити установку, яка змогла б вирішити цю екологічну проблему. Адже очищення цих водойм справді є актуальним питанням: щороку на це йдуть значні кошти з бюджету міста.

Мій прилад є досить портативним та працює, не потребуючи особливого нагляду — лише при заповненні кошика сміттям потрібно викинути вручну. Також установка є автономною, оскільки працює від сонячної енергії. Цей скімер (пристрій, за допомогою якого здійснюється забір води й утримання часток бруду з верхніх шарів води у плавальних басейнах, штучних водоймах та резервуарах. — Прим. ред.) є відносно недорогим у порівнянні з іншими аналогами. До того ж такий прилад може розглядатися як перспективна модель масового виробництва для забезпечення очищення штучних і природних водойм, де є проблема з забрудненням поверхні.

Ще з появою ідеї я відчував, що вона зможе допомогти розв’язати проблему з забрудненням. А завдяки тому, що я презентував установку на таких конкурсах, як «Еко-Техно Україна», «Майбутнє України», конкурс-захист науково-дослідних робіт учнів — членів Малої академії наук України та деяких інших виставках я зміг вдосконалити установку та свою наукову роботу до такого рівня, щоб презентувати її на Genius Olympiad та вибороти призове місце. Для мене це була велика честь представляти проєкт від України на міжнародному конкурсі такого рівня. Попри нагороди, які я отримав, найголовнішим здобутком був досвід участі у технічній виставці. Хоч я і попередньо брав участь і займав призові місця у подібних конкурсах на всеукраїнському рівні, проте коли представляєш свою роботу міжнародному журі — це зовсім інші відчуття та переживання. Ти по-новому починаєш розуміти цінність того, що робиш, і прагнеш вдосконалюватися далі й далі.

Я продовжив роботу над вдосконаленням своєї установки і думаю, що найближчим часом зможу представити проєкт як повноцінний стартап і втілити його у життя вже у більших масштабах.

СТВОРИТИ ВІТРЯНИЙ ГЕНЕРАТОР І ПЕРЕТВОРИТИ СМІТТЯ НА ПАЛИВО

Єлизавета СТОЛЯРЧУК, студентка другого курсу Національного технічного університету України КПI ім. Iгоря Сікорського (Iнститут прикладного системного аналізу):

— У п’ятому класі я вступила до Політехнічного ліцею НТУУ «КПІ» м.Києва, цікавилася математикою, пізніше хімією та фізикою. Звідти все й почалося. Спершу мені були цікаві експерименти, але згодом я зрозуміла, що знання можна застосовувати й поза уроками — для створення винаходів. Цьому сприяв ліцей. Загалом у науковій діяльності найбільше я ціную сам процес розробки та досвід, який ми отримуємо під час захисту, презентації проєктів. Крім того, дуже важливою складовою є коло людей, з якими ти починаєш спілкуватися — це винахідники різних поколінь та з різних країн.

Мої винаходи стосуються екологічної інженерії. Я вважаю, що ця галузь не тільки є дуже перспективною, а й нині є просто необхідною. Людство вже зробило необоротний вплив на навколишнє середовище. І поки нам є що рятувати — потрібно зробити все можливе.

Перший проєкт, роботу над яким було трохи призупинено, має назву «Переробка полімерних та органічних відходів за допомогою сонячної енергії». Ситуація зі сміттям є нагальною майже в усьому світі, Україна не є винятком. Наші звалища мають гігантську площу, навіть у лісах сіл можна знайти окремі скупчення сміття. Воно розкладається дуже довго — сотнями років, крім того, наприклад, пластик при розкладі виділяє токсичні та канцерогенні речовини в ґрунт і повітря.

Мій винахід — це удосконалений спосіб переробки сміття на паливо, який є безпечним для середовища. Крім того, наша технологія дає можливість зробити його ще й енергонезалежним. Ми пропонуємо помістити камеру зі сміттям усередину сонячного концентратора. Сонячні промені будуть концентруватися на камері та нагріватимуть її до потрібної температури. Метою цього проєкту було розробити економічно вигідний та безпечний для середовища метод переробки. Період окупності однієї установки оцінений приблизно у два роки.

А мій новий винахід має назву «Вітряний генератор на основі сегнерового колеса». Якось ми з сім’єю були на відпочинку на півдні України, там я вперше й побачила вітряний генератор. Мені стало цікаво, як він працює, чому він періодично зупиняється, хоча вітер не вщухає. І чому ж така «зелена енергія» досі повністю не замінила інші види, хоча б теплову. Над цим винаходом ми працюємо вже понад три з половиною роки.

Хоча він має досить складну назву, основна ідея в ньому достатньо проста. Це нова конструкція вітряного генератора, який здатен працювати цілодобово на територіях з поганими погодними умовами (сильним вітром, частими опадами). Сучасні генератори не здатні на таке: вони працюють 6 — 8 годин на добу для того, щоб не пошкодити механізм та лопаті. Тому енергію можна виробляти постійно, але це виходить просто невигідно. Саме з цією проблемою дає змогу впоратися наш проєкт. Конструкція складається з великого конуса, всередині якого розміщено горизонтальну вісь, на якій здійснює обертання генератор. З підвищенням швидкості вітру, ротор «ховається» всередину конуса, що дає йому змогу вберегтись від перенавантаження та руйнування.

Розробкою проєкту я займалася зі своїм науковим керівником Козленком Олегом Володимировичем та педагогічним керівником Співак Оксаною Анатоліївною. Після представлення проєкту МАН, я стала її дійсним членом. Мені МАН допомагає саме з просуванням проєктів — запрошення на всеукраїнські та міжнародні конкурси і в медіа. Щодо міжнародних конкурсів, то це неоціненний досвід. Завжди дуже цікаво побачити, що відбувається у світі, поспілкуватися з винахідниками (як з однолітками, так і з досвідченими фахівцями), поділитися своїми ідеями, вислухати їхні та надалі удосконалювати власні розробки.

МОНІТОРИТИ СТАН ПОВІТРЯ З ВИКОРИСТАННЯМ КОМП’ЮТЕРНИХ ТЕХНОЛОГІЙ

Софія ПАВЛОВА, студентка першого курсу Національного технічного університету України КПI ім. Iгоря Сікорського (Факультет iнформатики та обчислювальної технiки):

— Тяга до науки була в мене з дитинства. Мій тато — викладач, тож я постійно була в науковому середовищі, бачила, як батько займається зі студентами, як вони розробляють винаходи. І свого часу мені теж було цікаво це спробувати. У десятому класі нам у Політехнічному ліцеї НТУУ КПІ запропонували взяти участь у написанні МАНівських робіт. Я погодилася і так потрапила в Малу академію наук. Мені подобається наукова діяльність, бо люблю розуміти щось складне й створювати нове. А коли бачиш результат, роботу своїх винаходів — це неймовірні емоції.

Коли ми 2019-го року з моєю науковою керівницею вирішували, яку тему взяти, то Київ регулярно очолював рейтинг міст з найбільшим забрудненням повітря. Оскільки мене цікавила робототехніка, ми вирішили об’єднати ці дві теми й створити винахід, який розв’язує екологічну проблему завдяки комп’ютерним технологіям. Так з’явилася ідея зробити комплексне середовище для екологічного моніторингу, яке включає всі стадії цього процесу: збір даних, їхній аналіз та надання інформації користувачу через інтерфейс. Це складна система, що охоплює кілька компонентів, які разом забезпечують розв’язання проблеми.

Головна ідея була зробити інформаційну платформу, що показувала б дані про стан повітря та була б зрозуміла навіть дитині. Існує безліч схожих онлайн-мап та сайтів, тому ми вирішили сконцентруватись на обробці інформації: ми зробили так, щоб користувач, крім цифр, одразу бачив те, які ризики для здоров’я може спричинити поточний стан повітря, рекомендації щодо тривалості перебування на вулиці та активностей у цей день та поради щодо зменшення рівня забрудненості повітря. Крім того, для розширення збору даних, система використовує дрони з комплексом датчиків, закріплених на них, щоб збирати дані з важкодоступних місць. Також система постійно автокалібрується: вона порівнює зібрані дані з даними екологічного супутника Copernicus для отримання більш точних результатів. У такий спосіб, наприклад, при купівлі квартири у новому ЖК, молоді батьки, зважаючи на можливі ризики для здоров’я, можуть заздалегідь оцінити екологічну чистоту обраного району та зробити висновки, чи підходить їм таке розташування для виховання дітей. Така система є кориснішою та зручнішою в користуванні, ніж її аналоги, оскільки з нею можна більш ефективно усувати проблему забруднення повітря.

Нині я співпрацюю з Державною екологічною інспекцією України, щоб цей винахід використовувати в певних областях на державній основі (проєкт перебуває ще на розгляді): деякі заводи викидають у повітря тверді речовини, які можуть посилити розвиток онкозахворювань, і щоб цю ситуацію моніторити, недостатньо лише зусиль активістів, потрібне втручання держави.

Я працювала над цим винаходом два роки, і МАН зіграла немалу роль у його долі. Мені допомагала керівниця відділення технічних наук Станіслава Станіславівна й моя наукова керівниця. Вони шукали можливості для розвитку цього проєкту, конкурси, на які можна податися. Завдяки МАН я здобула перші місця на кількох міжнародних заходах.

Міжнародні виставки та конкурси — це насправді неймовірний досвід. В Україні наука дуже регламентована — є чіткі правила, чіткі визначення. Тому нерідко є намагання робити дослідження більш шаблонно. А за кордоном ми брали участь не так у наукових виставках, як у змаганнях інноваційних проєктів. І там відчуваєш, що твою розробку насамперед оцінюють за практичною цінністю, і це приємно вражає. Загалом це чудова можливість познайомитися з багатьма людьми, які зацікавлені у тому, що й ти.

***

Додамо, що проєкти, які МАНівці розробляли ще в школі, є можливість перетворити на справжній стартап — безоплатно розвиваючи винаходи на базі бізнес-інкубатору Ukrainian Future. Адже МАН не тільки проводить національні відбори до міжнародних конкурсів і змагань, відкрила Музей науки й провадить 20+ проєктів наукового, суспільного та підприємницького спрямувань, а й у 2018 році запустила перший в Україні державний бізнес-інкубатор Ukrainian Future. Він ініціює освітні програми для підприємців, допомагає менторством, грантовими можливостями та фінансуванням участі у міжнародних акселераторах та є єдиним в Україні акредитованим членом Міжнародної асоціації наукових парків (IASP), має статус інноваційного хабу GIST — глобального інноваційного проєкту науково-технічних ініціатив Державного департаменту США. Нині, наприклад, триває реєстрація для участі у національному етапі Startup World Cup 2022 (найбільша глобальна конференція-конкурс стартапів з фіналом у Кремнієвій долині). Надсилати заявки можна до 1 березня. Стартап-переможець українського етапу зможе представити свій проєкт на Великому фіналі, що відбудеться у Сан-Франциско.