Назарбаев Университетінің профессоры, Advanced Composites лабораториясының директоры Гүлнұр Калимулдина – Жер планетасын ғылыми фантастикаларда сипатталатын апатқа жеткізбеу жолында еңбек етіп жүрген ғалым. Ол TEDxAstana конференциясында осы бағыттағы жобасы – механикалық үйкелістен пайда болатын статикалық электр зарядын энергияға айналдыру жайлы сөз қозғады. 

Экологиялық дағдарыс

Бірнеше жыл бұрын америкалық ғылыми фантаст Нора Жемисиннің Broken Earth немесе қазақша "Қираған Жер" атты трилогиясын оқыдым. Бұл кітап сол кезде маған қатты әсер етті. Ғылыми фантастика арқылы автор жер бетінде, адамдарға жүздеген жылдардан кейін не болатынын анық сипаттаған. Адамзат қазіргідей қоршаған ортаны ластап, экологиялық дағдарысқа мән бермей жүре берсе, келешегі қандай болатынын шынайы баяндаған. Бұл кітапты оқысаңыз балаларымыздың болашағын уайымдай бастайсыз. Мен де "Жерді осындай хәлге жеткізбеу үшін не істей аламын?" деп ойландым. Ана болғандықтан, балаларым қандай қоршаған ортада өмір сүрер екен деп алаңдадым. 

Күнделікті өмірде экологиялық проблемалар басқа материкте, басқа елдерде болып жатқандай көрінеді. Ал қарап отырсақ, экологиялық дағдарыс бізге де жетті. Тартылып жатқан көлдерді, Қостанай, Семейдегі орман өрттерін айтпағанда, жақында ғана Астананың маңында шөп өртеніп, қаланы қою түтін басып кеткені естеріңізде ме?

Бәріміз дұрыс дем ала алмай қалдық, терезені жапсақ та, үйдің іші түтінге толып кеткен еді. Сол кезде, жолдасым екеуміз кішкене балаларымыз уланып қалмаса екен деп қорықтық. Осындай жағдай келешекте күнде болса, қалай өмір сүре алады екенбіз? Семейдің маңында 60 мың гектар орман өртеніп кетті. Табиғатқа қанша зиян келгенін ойласаң, жаның ашиды. 

Баламалы энергия

Мұның бәрі ең алдымен энергия көздері ретінде мұнай, газ және көмірді тоқтаусыз қолданып жатқанның әсері. Бәріміз биыл бірнеше айға созылған ыстық жазға куә болдық. Климаттың өзгеруі жөніндегі үкіметаралық панель есебінше, жер беті температурасының жоғарылауын, әсіресе біздің балаларымыз қатты сезінеді. 2020 жылы туған адамдар 60-70-ке келгенде, жыл сайынғы ең ыстық күн температурасы 1,5-2 есе артады екен. Яғни қазіргі күнгі 30-60 градусқа жетуі мүмкін. Бұл деген ойға сиымсыз болжамдар сияқты. 

Энергияның балама түрлерін игеріп жатқанымызбен, қазіргі қарқынымыз кішкентай баланың еңбектегенімен бірдей. Ал энергияны тұтыну қарқынымыз күн өткен сайын артып барады. Қазір әрқайсымыздың қолымызда электр қуатын талап ететін гаджеттер, сымсыз құлаққаптар, қолсағаттар бар. Бір адам қанша затты қуаттауы керек. Мұндай тұтыну қарқынын еліміздегі балама энергия көздері қанағаттандыра алмайды.

Гүлнұр Калимулдина / Фото: TEDxAstana 

Негізі баламалы энергияны күннен, судан, желден алуға болады. Бірақ энергия өндірудің басқа да жаңа технологиялары дамып жатқанынын білесіздер ме? Барлықтарыңыздың басыңызды үйкегенде, не синтетикасы бар баскиімді шешкенде бақбақ гүлі сияқты электрленген және жан-жаққа шашыраған шаштарыңыз естеріңізде шығар. Сол кезде достарымызға "Шашымның электрленгені сонша, телефон қуаттауға болады" деп әзілдеуші едік.

Осы механикалық үйкелістен пайда болатын статикалық электр зарядын энергияға айналдыру және ғылыми фантастиканың менің ғылыми жұмыстарыма тигізген жанама әсері жайлы сөз қозғаймын.

Фантастикадан ғылымға

Ғылыми фантастика жанрындағы кітаптарды сүйіп оқимын. Бұл сүйіспеншілік мен ғылым жолына түспес бұрын басталған еді. Ең сүйікті кітаптарымды атап өтсем, олар Исаак Азимовтың Foundation, "Негіз" атты жеті кітаптан тұратын циклі, Франк Герберттің "Дюн" кітаптар циклі, Иайн Бэнкстің барлық кітаптары. Кейде мен мұндай қияли кітаптарды түнімен көз ілмей оқып отырғанда әпкем "Түнімен оқыған соң пайдалы, есі дұрыс кітап оқымайсың ба" деп сөгуші еді. Шынымен де, қызу емтихандар арасында бұл қызығушылығым орынсыз да мағынасыз болып көрінетін.

Ғылыми фантастикада футуристік технологиялар мен ғылыми жетістіктер туралы көп жазылады. Бұл кітаптар бір қарағанда мүмкін еместей идеяларды қабылдауға итермелеп, ой-өрісіміздің шекарасын кеңейтеді. Автордың қиялында туындаған идеяларды оқығанда біз "Мұндайды жүзеге асыру мүмкін бе екен?" деп ойланамыз. Ғылыми фантастика, шын мәнінде, ой-санамыздың тереңіне үңіліп, адамзаттың мүмкіндігі шексіз екенін түсінуге көмектеседі. 

Сонымен қатар, ғылыми фантастика көптеген ғылыми жаңалықтардың ашылуына түрткі болған. Мысалы, қазіргі күнде қолданысқа енгізіліп келе жатқан жасанды интеллект (AI), виртуалды шындық (VR) деген заттар 60-жылдардан бері көптеген кітапта сипатталған.

Гүлнұр Калимулдина / Фото: TEDxAstana 

Мысалы, Уилиам Гибсон 1984 жылы "Нейромансер" деген керемет кітабында виртуалды шындықты адамдар күнделікті ойындар ойнауға, басқа адамдардың көргені мен сезгенін білу үшін қолданғанын жазған. Ал қазіргі күні Apple, Мета компаниялары сезімтал VR құрылғыларын жасап шығарып отыр. Кеше ғана қиял боп көрінген, ойға сыймайтын технологияларға бүгін әр адамның қолы жетеді. Бұл мысалдар ғылыми-фантастикалық әдебиеттің ғалымдарды жаңа зерттеулер жүргізуге шабыттандырғанын дәлелдейді. Қиял-ғажайып оқиғаларды сипаттай отырып, ғылыми фантастика адамның қызығушылығын оятады, пікірталас тудырады және ғалымдарды жаңалықтарға жетелейді. Қазір ойлап қарасам, ғылымға, жаңа технологияларға деген талпынысымды осындай кітаптар тудырған екен. Сонымен қатар мұндай кітаптар біз өмір сүріп жатқан планетаның тағдыры сіз бен біздің қолымызда екенін көрсететіндей.  

ТЭНГ

Мен Жапонияда доктор (PhD) дәрежесін алып, еліме оралғаннан кейін, төрт жыл бойы өз зерттеу тобыммен бірге жаңа технологияны дамытумен айналасып келемін. Бұл технологияның аты – Наногенератор, механикалық энергияны наноөлшемде электр энергиясына түрлендіру қабілеті бар құрылғылар. Бұл технологияны алғаш рет 2012 жылы профессор Ванг Америкадағы Джорджия технологиялық университетінде ойлап тапқан болатын. Он жылдан бері бұл технология өзінің потенциалды баламалы энергия көзі екенін дәлелдеп келеді. Осы технологияның тезірек коммерциялануына біз де өз үлесімізді қосудамыз. Ол Трибоэлектрлік наногенератор немесе қысқаша ТЭНГ деп аталады.

ТЭНГ – механикалық қозғалыстан электр энергиясын өндіретін құрылғы. Ол үйкеліс күшін пайдалану арқылы жұмыс істейді. Екі түрлі материал бір-біріне тиіп, бір-бірінен бөлінгенде электр зарядын тудырады. Бұл зарядты жинап, әртүрлі құрылғылар мен жүйелерді қуаттандыру үшін пайдалануға болады. Біздің мақсатымыз – өздігінен энергия жасайтын наноматериалдарды синтездеп, қолданысқа енгізу. 

Электронды құрылғыларды жай ғана жаяу жүру арқылы, яғни қадамдардың қысымын электр қуатына айналдыру арқылы қуаттандыруға болады. Дене қимылдарынан қуат алатын, технологияны қуаттайтын және дәстүрлі батареяларға тәуелділікті азайтатын ТЭНГ-пен жабдықталған киімді елестетіп көріңіз. Жасап жатқан материалдарымыз қазіргі кезде түрлі тестілеуден өтіп жатыр. Зерттеуімізді халықаралық, жоғары деңгейлі ғылыми журналдарға жариялап жатырмыз. 

Зерттеу тобыммен айналысып жүрген жобаларымыз:

  • өздігінен жұмыс істейтін электроника. Шағын медициналық құрылғылардың механикалық қозғалыстардан зарядталуын дамытып жатырмыз. Мысалы, кардиостимулятордың бірнеше импульс шығаруын зерттеп келеміз. Негізі кардиостимулятордың батареясын 8 жыл сайын ауыстыру қажет, ол үшін жүрекке операция жасалады. Операция кезінде инфекция түсу қаупі өте жоғары. Біздің идеямыз – осы қауіпті операцияны болдыртпай, кардиосимулатордың ұзақ уақыт жүрек вибрациясынан жұмыс жасауын қамтамасыз ету. Әрине, бұл бағытта әлі көптеген жұмыс, зерттеулер жасалуға тиіс және болашақта бұл маңызды бағытта нәтижеге жетуге бар үлесімізді қосуға тырысамыз;
  • роботтық ұстағыштарға өздігінен жұмыс жасайтын сенсорлар енгізу. Мұны мен Жапониядан бері танитын, қазір Назарбаев Университетінде бірге істейтін, мықты маман, әріптесіммен дамытып жатырмын. Мысалы, нәзік заттарды жинау кезінде ұстағыштың тиімділігі роботтық қолданбалардың сәтті болуы үшін өте маңызды. Ол үшін түрлі сенсорлар орнатылады және сенсорлардың жұмыс жасауы үшін ток берілуі керек. Бизнесте мұндай функциясы бар сенсорлар 25 мың АҚШ доллары тұрса, біз оның арзан әрі тоқсыз жұмыс істейтін түрін жасадық. Біздің сенсорлар тіпті иілгіш, жеңіл және сезімталдығы жоғары болып шықты. Бұл бағыттағы еңбегіміз робот жүйелерінде үлкен серпіліс жасайды деген ойдамыз. Дегенмен, көп зерттеулер жасалып жатқанымен, бұл технология әлі жас. ТЭНГ өз әлеуетіне жету үшін біз бірнеше қиындықты жеңуіміз керек. Біз оларды тиімді әрі ұзақ мерзімді етіп кең қолданысқа енгізу үшін үнемді және сенімді қылуымыз керек.

Оқи отырыңыз: Қазақ шежіресіне неге әйелдер кірмейді және Исламды жаңа заманға сай жаңғырту мүмкін бе?

Қорытындылай келе, ТЭНГ күнделікті қозғалыстан электр энергиясын өндірудің қарапайым және тиімді әдісін ұсынады. Үйкеліс күшін пайдалану арқылы біз таза және жаңартылатын энергия көзіне қол жеткізе аламыз. Келесі 5-10 жылда мүмкін сіз біздің жасаған наноматериалдарымызды киіп, түрлі құрылғыларыңызға жалғап, токты қажет етпей өмір сүрулеріңіз мүмкін. 

Адамның қиялы шексіз, кеше ғана мүмкін емес болып көрінген технологияларды бүгін қолданып жүрміз. Таң қалдыратын технологиялар күн санап арта береді. 

Бірақ планетамызды құтқаруды тек ғалымдардың мойнына артып қоюға болмайды. Бұл мақсат бәрімізге ортақ. Сіздің немен айналысатының маңызды емес. Маңыздысы – өз біліміңіз бен бойыңыздағы игі қасиеттерді жетілдіру,  табиғаттың ресурстарын тұтыну әдеттеріңізді өзгерту және сол арқылы планетамызды сақтап қалуға көмектесу. Арманы жоқ адам болмайды. Бәріміз жақсы өмірді, жарқын болашақты армандаймыз. Ендігі қадам – тек армандап қана қоймай, әрекет ету.