Очевидно, что хотя спектр изучаемых проблем в Арктике достаточно широк, большую часть научных исследований проводят научные силы в области естественных наук [11, p. 394-399]. Из последних исследований по данной теме приведём в пример опыт международного сотрудничества целевой группы Arctic Science & Research Analytics с международными исследовательскими группами Digital Science в целях оценки глобального ландшафта финансирования исследований, связанных с Арктикой. Пилотный анализ охватил 2007-2016 годы и использовал данные о финансировании от более чем 250 спонсоров по более чем 3 000 000 проектам с общим объёмом финансирования в $1,1 трлн (в долларах США). В результате исследования выявлено следующее (рисунок 1):

— Арктические исследования составляют примерно чуть менее 1 % всех финансируемых исследований в базе данных. Доля финансирования арктических исследований стабильна с течением времени и составляет чуть ме- нее 1 %.

— Науки о земле составляют самую большую долю финансирования арктических исследований, особенно из-за финансирования в сфере «океанографии» [8].

По итогам проведённого в 2007 г. анализа данных финского Университета Арктики одним из авторов статьи было выявлено, что только в США есть 42 непосредственно арктических научных организации, включая 18 исследовательских центров, сеть университетов и 6 всеамериканских организаций. При этом, несмотря на то, что всё большее число академических учреждений США вовлекается в проведение фундаментальных исследований, подавляющая часть их концентрируется в университетских центрах. В Канаде таких организаций было 46, в т. ч. 19 университетов, входящих в Ассоциацию Канадских северных университетов, 14 исследовательских центров и 12 иных образований, где поддерживаются научные исследования арктического региона. В Норвегии — ок. 30 организаций:
5 университетов, 6 колледжей, 14 исследовательских центров и 4 др. В Дании (вместе с Гренлан- дией и Фарерскими островами) — 7 университетов, 5 колледжей, 7 исследовательских центров. В Финляндии — 7 университетов, 18 исследовательских центров и станций, 3 организации, занятых в исследовании Арктики. Кроме того, исследовательские центры, которые позиционируются на изучении арктического региона, действуют в Великобритании, Германии, Японии, Китае, Франции и др. странах мира [5].

Для наблюдения за процессами в Арктике требуется дорогостоящая исследовательская инфраструктура. Согласно научному резюме с кратким обзором материалов, полученных от министров ряда стран и их представителей — Канады, Китая, Чешской Республики, Дании, Фарерских островов, Финляндии, Франции, Германии, Гренландии, Исландии, Индии, Италии, Японии, Нидерландов, Норвегии, Польши, Португалии, Республики Корея, России, Сингапура, Испании, Швеции, Швейцарии, Соединённого Королевства, Соединённых Штатов Америки, а также от международных организаций — Европейского союза (ЕС), Международного совета Гвичинов (GCI), Циркумполярного Совета инуитов (ICC), Российской Ассоциации коренных народов Севера (RAIPON), Совета саами, Ассоциация полярных молодых учёных (APECS), группы по наблюдениям Земли (GEO), Международного Арктического научного комитета (IASC), Международной арктической ассоциации социальных наук (IASSA), Международного совета по исследованию моря (ICES), Секретариата коренных народов Арктического совета (IPS), Опорной сети наблюдений в Арктике (SAON), Арктического университета (UArctic), Программы ООН по окружающей среде (UNEP) и Всемирной метеорологической организации (WMO), исследования и наблюдения имеют важное значение для прогнозирования эволюции изменений в Арктике и их последствий в региональном и глобальном масштабах.

Арктический мониторинг остаётся сложной задачей, особенно из-за территориальной обширности, низкой плотности населения и экстремальных условий. Поэтому сотрудничество между странами, научно-исследовательскими институтами и сообществами является взаимовыгодным для партнёров. Затраты могут быть сокращены за счёт совместного использования исследовательской инфраструктуры и систем наблюдений, а также за счёт обеспечения своевременного свободного и открытого доступа к данным.

Данные об имеющейся инфраструктуре стран, участвующих в изучении арктического региона, сформированные по данным Доклада 2-ой арктической научной министерской встречи в октябре 2018 года в г. Берлине [15], показывают, что наиболее масштабная база научного изучения в Арктике существует в Российской Федерации, а также в США — в странах с мощным ледокольным флотом, спутниками и разветвлённой сетью полярных станций (см. также рисунок 2).

Кроме того, активно развивается арктическая инфраструктура иных стран, в т. ч. Китая. Так, по данным Посольства США в Дании, КНР в период с 2012 по 2017 год инвестировал в Арктический регион почти 90 миллиардов долларов [16].

Определённо растёт роль междисциплинарных и международных исследований. Поддержка и обеспечение ведущих мировых междисциплинарных исследований в полярных регионах требует обширных логистических возможностей и ноу-хау. Так, Британская антарктическая служба, управляющая инфраструктурой полярных исследований Великобритании, на регулярной основе взаимодействует с национальными операторами из более чем тридцати стран и со странами, у которых есть исследовательские центры в Арктике. Британская арктическая исследовательская станция, Нью-Олесунн (архипелаг Шпицберген) финансируется NERC. Считается, что это самая северная община в мире с населением до 150 человек. Здесь царит уникальная атмосфера, которую создают учёные разных дисциплин и национальностей, живущие, работающие и сотрудничающие в красивой, хотя иногда и суровой среде. Нью-Олесунн принадлежит компании Kings Bay, которая обеспечивает общественную инфраструктуру, включая электроснабжение и водоснабжение, портовые сооружения, воздушное сообщение с Лонгйиром и обратно, а также общие столовые. На базе проводится полевое обучение и полевое сопровождение. Обязательным требованием являются занятия стрелковой подготовкой, которые может организовывать начальник станции. Британская арктическая исследовательская станция открыта примерно четыре месяца в году — с июня по сентябрь, хотя при необходимости её можно использовать и раньше (март/апрель) [19]. Великобритания поддерживает станцию в Нью-Олесунне ежегодно с 1972 года. Британская арктическая исследовательская станция была создана Советом по исследованиям окружающей среды в 1991 году, когда Нью-Олесунн стал центром внимания международного исследовательского сообщества.

Научные станции, расположенные на территории Республики Саха (Якутия) («Спасская падь», НИС «Самойловский»), находящиеся в ведении Сибирского отделения Российской академии наук также входят в сеть всемирных наблюдений за арктическими процессами со стороны зарубежных научных организаций. Так, Институт Альфреда Вегенера (Германия) наряду с иными международными связями, поддерживает исследования на острове Самойловский (близ Тикси) (рисунок 3).

Тем не менее, существующие национальные и международные усилия по наблюдению и исследованиям ещё не в полной мере способны удовлетворить спрос на всеобъемлющую и комплексную информацию об Арктике. Так, по мнению зарубежных институциональных представителей, целесообразно продолжение разработки инновационных технологических  инструментов и новых методов передовых наблюдений в отдалённых и суровых арктических условиях. Это всё больше признаётся многими странами, находящимися на переднем крае создания таких инструментов [15].

В целом, наука призвана: способствовать выявлению и минимизации рисков, снижению
воздействия, повышению устойчивости и адаптации, формировать жизненно важную основу для принятия решений.

Понимание того, как изменения взаимодействуют друг с другом и что они означают для людей и экосистем, требует целостного и междисциплинарного подхода, который рассматривает человеческую и природную динамику вместе. По мере изменения арктического климата возникает много рисков для жителей и экосистем, а также для мирового сообщества. Во многих странах реализуются проекты, помогающие выявлять эти риски и разрабатывать планы борьбы с потенциальными разрушительными последствиями. В частности, Финляндия и Дания возглавляют целевую группу Арктического совета по улучшению связи в Арктике, которая, как ожидается, разработает рекомендации в отношении целго ряда конкретных проблем, таких как определение географических районов, которые выиграли бы от общих панарктических коммуникационных решений, а также способы достаточного стимулирования инвестиций и государственно-частного партнёрства и определение перспектив будущих технологических решений.

Возвращаясь к вопросу арктических научных станций, необходимо отметить, что в периоды становления подобных инфраструктурных объектов вопросы архитектурных решений не относились к приоритетным. Так, метеоролог Питер Гиббс, приехав в 1980-м году на британскую антарктическую станцию «Халли», увидел там лишь «несколько деревянных лачуг внутри гигантских металлических труб». Станция тогда находилась под слоем снега в 15 метров толщиной. «Было похоже на жизнь внутри подводной лодки: нужно было лазать вверх-вниз по лестницам, чтобы попасть внутрь или вылезти наружу», — вспоминает Гиббс (рисунок 4) [4].

Сегодня, напротив, приветствуются оригинальные архитектурные решения и вопросы обеспечения комфортности пребывания на базе в условиях длительного пребывания. Так, построенная вновь база «Халли-6» стала первой в мире мобильной арктической станцией. Она состоит из восьми соединенных между собой больших модулей, похожих на вагоны огромного разноцветного поезда. Модули можно изолировать друг от друга, чтобы помешать распространению возможных пожаров. Каждый из них стоит на гидравлических опорах, к низу которых прикреплены огромные салазки, восьми метров в длину. Это значит, что модули можно отсоединять друг от друга, перевозить с помощью бульдозеров на новое место и там собирать станцию обратно (рисунок 5) [1].

Важным аспектом для арктических станций является энергоэффективность.Большинство станций для энергоснабжения используют дизельные генераторы, работающие на особом дизеле. Ими оборудованы многочисленные станции как в Арктике: «Остров Голомянный», «Обсерватория имени Эрнста Кренкеля», все российские антарктические станции
(«Восток», «Прогресс», «Мирный» и др.). Дизельное топливо дорогое, загрязняет окружающую среду, его сложно транспортировать и использование сопряжено с повышенной опасностью возгораний на дизельных электростанциях. Например, в апреле 1982 г. в условиях недоступности транспортного сообщения, на советской антарктической станции «Восток» из-за пожара три генератора были уничтожены, и станция лишилась источников энергоснабжения и связи [3].

В 2009 г. открыта бельгийская станция «Принцесса Елизавета», работающая полностью на энергии солнца и ветра. Станция получает энергию от девяти ветряных турбин. Многослойное устройство станции позволяет обогревать её внутреннюю часть с помощью избыточного тепла от электрических и электронных систем и энергии от деятельности человека. Плотная теплоизоляция стен позволяет сократить потери тепла почти до нуля.

Вместе с тем, электростанции, работающие на альтернативных источниках энергии, как правило, находятся в сильной зависимости от таких климатических и погодных условий, как направление и сила ветра, продолжительность и интенсивность солнечного излучения и т.п. В связи с этим, по мнению специалистов, к основным слабым сторонам альтернативных электростанций относится не их малая мощность, а то, что они не могут поддерживать необходимую мощность в постоянном режиме.

В настоящее время многие страны стремятся перейти на современное строительство умных городов и обеспечивающей инженерной инфраструктуры с углеродно-нейтральным балансом в производстве, транспортировке, хранении и потреблении энергии, что является стратегической целью для арктических регионов, с точки зрения сохранения хрупкой к антропогенному воздействию арктической экологии.

Начиная с 1870-х годов постоянно расширяется международное сотрудничество. Заинтересованность различных государств в расширении эксплуатации Северного морского пути, развитии полярных авиалиний, в том числе трансконтинентальных, использовании природных ресурсов, с одной стороны, и милитаризация, экологическое неблагополучие, устаревшие технологии, с другой — явились объективными предпосылками тенденций объединения в Арктике [2, c. 17]. Сугубо научную деятельность в рамках международного сотрудничества в Арктике ведут 31 образование, в том числе Международный арктический научный комитет IASC, Международный союз циркумполярной медицины IUCH, Арктический Совет океанических наук AOSB, Международная ассоциация арктических социальных наук IASSA. Всего на территории арктического региона в разное время действовало более 300 организаций и программ различного уровня [5].

В целом деятельность международных и ряда региональных организаций направлена главным образом на решение современных проблем развития Арктики: освоение континентального шельфа, развитие транспортных коммуникаций, охрану окружающей среды, поддержание биологического разнообразия, сохранение и разумное использование природных ресурсов. О. Янг справедливо отмечает, что целью систем управления в Арктике является примирение конфликтующих интересов и минимизация антропогенных разрушений природы. Образование правительственных систем управления для рассмотрения конфликтных ситуаций означает, что управление теми, кто имеет интерес в использовании ресурсов, осуществляется таким образом, что позволяет им осуществлять свои цели, не подрывая экономической целостности [12, pp. 6,8]. Существует множество уровней сотрудничества: от совместного планирования и проведения экспериментов до соглашений по общему или взаимодополняющему плану исследований.

Так, в мае 2017 г. восемь арктических государств в ходе 10-го заседания Арктического совета на уровне министров в Фэрбенксе (штат Аляска, США) подписали соглашение об укреплении международного Арктического научного сотрудничества, которое является уже третьим юридически оформленным соглашением, заключённым под эгидой Арктического совета. Соглашение облегчает доступ учёных восьми арктических государств к арктическим районам. Каждое государство определяет порядок и правила въезда и выезда людей, перемещения оборудования и материалов, доступ к исследовательским районам, а также к их инфраструктуре и объектам. Соглашение также призывает стороны содействовать образованию и подготовке учёных, работающих в Арктике (рисунок 6).

Рост  международного  сотрудничества наблюдается в большинстве стран с высоким уровнем доходов. При этом за последние два десятилетия увеличили международное сотрудничество большинство глобальных инновационных центров. Это сотрудничество — будь то национальное или международное, патенты или публикации — образует разветвлённую сеть связей, которые представляют собой глобальные инновационные сети. На основе собственной Всемирная организация интеллектуальной собственности методологии (WIPO) выявила во всем мире 174 глобальных инновационных центра и 313 специализированных нишевых кластеров, которые вместе составляют 85 % всех патентов и 81 % всех научных статей и материалов конференций [20]. Вклад нишевых кластеров относительно невелик, но велик вклад сотрудничества, т. е. совместных изобретений и совместных публикаций. Формы этих сетей, как правило, включают большое количество узлов и связей, расширяющихся со временем. Географическое распределение и распространение инновационной деятельности — как технологической, так и наукоёмкой — во многом объясняют, почему одни страны развиваются быстрее других. При этом, явно, что технологические инновации выступают двигателем, стимулирующим экономический рост и способствует повышению уровня жизни. Изобретатели и учёные в горячих точках и нишевые кластеры сотрудничают больше на международном уровне и в первую очередь при подготовке научных статей. Несмотря на новые сетевые узлы и их связи, «горячие точки» в США, Европе и Азии остаются ядром глобальных сетей, но при этом организации в США являются одними из самых активных [20].

Кроме того, выделили бы такой аспект научного мира как прогнозирование. Прогнозирование — это важная часть деятельности ведущих научных организаций. Так, например, Global Foresight — это общедоступный вики-каталог лучших мировых ресурсов по прогнозированию (форсайту) [9]. Технологический форсайт считается наиболее важным элементом процесса разработки технологий. Он обеспечивает исходные данные для разработки технологической политики и стратегий, которые направляют развитие технологической инфраструктуры. В этих целях, к примеру, ЮНИДО (UNIDO — учреждение Организации Объединенных Наций по промышленному развитию) реализует глобальные и региональные инициативы по технологическому прогнозированию. На сайте UNIDO представлены технологические форсайты в Азии, Европе, Латинской Америке и Карибском бассейне, а также глобальный форсайт [17].

Спектр футурологических исследований является объектом изучения достаточно большого числа специалистов [13]. Например, Еврокомиссия сформировала отчёт «100 радикальных инновационных прорывов будущего» для использования при планировании научно-исследовательской и инновационной политики Евросоюза и понимания потенциала прорывов для перехода к устойчивому развитию. Прорывные технологии были выявлены на основе комбинирования алгоритмов машинного обучения с экспертными оценками. Из этих
100 «радикальных инновационных прорывов» (RIBs) 87 — это новые технологии, а 13 — будущие социальные практики. Перспективные с точки зрения Еврокомиссии разработки относятся к следующим тематическим группам: искусственный интеллект и робототехника (AI), человеко-машинное взаимодействие и биомиметика (HM), электроника и вычислительная техника (EC), биогибриды (BH), биомедицина (BM), печать и материалы (PM), преодоление лимита ресурсов (BR), энергия (EN), социальные инновации (SI) [21].

С позиции возможности построения взаимовыгодного международного научного сотрудничества для развития Арктической зоны Российской Федерации могут быть интересны «преодоление лимита ресурсов» (BR) и «энергия» (EN). При более детальном рассмотрении в них можно выделить следующие тематики:

—   Климатическая инженерия, которая служит зонтичной концепцией, охватывающей в основном два вида деятельности: борьбу с парниковыми газами и управление солнечной радиацией. Заинтересованные стороны придерживаются весьма различных взглядов на желательность, безопасность и осуществимость геоинженерии.

—  Использование нетрадиционных источников энергии (ветер, тепло, радиосигналы), которое подразумевает такие исследования, как использование комбинации солнечных элементов и волоконных трибоэлектрических (вырабатывающих в мате- риале электрические заряды в результате трения) наногенераторов, при разработке «гибридного текстиля», генерирующего электричество как от солнечного света, так и от ветра. Примерами подобных исследований могут быть иные проекты, направленные на преобразование солнечной энергии в тепловую, включающих множество приложений на бытовом и даже промышленном уровне [10]. Авторы доклада подразумевали возможности получения энергии из движения мышц (одежда, которая производит энергию, когда мы ходим; нити, генерирующие электричество при растяжении или скручивании и т. п.). В качестве примера интересна также разработка для армии США структурно-стабильного порошка нано-гальванического сплава на основе алюминия, который в сочетании с водой или любой жидкостью на водной основе реагирует с образованием водорода. Это позволяет вырабатывать электроэнергию при комнатной температуре без использования химикатов, катализаторов и дополнительных активирующих источников энергии. Исследователи подсчитали, что из одного килограмма алюминиевой пудры можно по- лучить 4,4 кВт·ч энергии. Проект находится в стадии оптимизации процесса получения возобновляемого и лёгкого источника энергии [7].

—  Алюминиево-ионные аккумуляторы, алюминиево-воздушные аккумуляторы. Под этим направлением понимается вероятность инженерного прорыва, связанного с разработкой алюминиево-ионных аккумуляторов с сопоставимой или лучшей производительностью по сравнению с литиевыми системами.

—  Новые катализаторы, дешёвый материал для электродов, носимые энергетические устройства. Здесь подразумеваются разработки по поиску альтернативного источника энергии, связанные с биоэнергетикой.

— микробные топливные элементы. Так, учёные Бингемтонского университета государственного университета Нью-Йорка разработали батарею, активируемую слюной, которую можно использовать в экстремальных условиях, когда обычные батареи не работают, или в местах, где доступ к электричеству ограничен [6].

— Приливная и волновая энергия, которые представляют собой два наиболее передовых типа энергетических технологий океана. Цель Евросоюза — установить к 2050 году оборудование для получения 100 ГВт электроэнергии от комбинированного использования волновой и приливной мощности морей и океанов. Извлечение энергии волн по-прежнему представляется наиболее перспективным способом, поскольку они более постоянны и более предсказуемы, чем ветер или солнечный свет. Как отмечают авторы доклада, новые технологии гидроэлектроэнергетики рассматриваются как трендовые технологии в Великобритании и России. Использование буёв и других более гибких технологий является перспективным вариантом для небольших инвестиций, тестирования и предотвращения уязвимостей. В Университете штата Орегон были испытаны новые генераторы с прямым приводом, где скорость и сила буя напрямую связаны с генератором без использования гидравлической жидкости или воздуха [18]. Они более просты, и генераторы непосредственно реагируют на движение океана, используя магнитные поля для бесконтактной передачи механической энергии и силовую электронику для эффективного извлечения электрической энергии. В долгосрочной перспективе количество собранной энергии может также увеличиться из-за новых генера- торных технологий.

— Такие радикальные социальные инновации, как обозначенные в отчёте Еврокомиссии терминами Body 2.0 основаны на тенденциях использования людьми современных инструментов для сбора данных о человеческом организме, его генетике, питании, обмене веществ и окружающей среде с помощью вычислительных технологий и соответствующих устройств. Отдельные энтузиасты самоизучения с помощью всевозможных измерительных и регистрирующих устройств объединяются в международные сообщества вроде Quantified Self. Речь идёт о постоянном мониторинге изменений человеческого тела и функций организма с помощью носимых устройств, приложений для смартфонов или отдельных датчиков. Сбор данных предусмотрен практически о каждом аспекте повседневной жизни: от потребления воздуха, воды, пищи, показателей качеств крови, других физиологических параметров и т. д. При объединении таких данных от множества людей возможны проведения исследований и выработка соответствующих знаний о природе человека.

Таким образом, в мире сформирована мощная инфраструктурная база, эксплуатируемая на условиях совместного пользования разными странами мира в целях научного изучения глобальных проблем человечества и его интересов в Арктике. На протяжении многих лет в массиве научных результатов работ наблюдается безусловное превалирование естественно-научных знаний. Несмотря на то, что практика научных прогнозов и разработки приоритетов научно-технологического развития в разных странах существенно отличается своими подходами, в целом футуристические представления строятся на приоритетах международного сотрудничества в научном обеспечении прорывных решений, расширения применения методов информационно-коммуникационных технологий и междисциплинарных подходов.

DOI: 10.51823/74670_2021_2_34