Трехмерный шаблон уха в чашке Петри создан из коллагена – хрящевого белка, на котором будут расти и из которого будут формироваться новые клетки. Затем искусственному уху придадут форму, свойственную конкретному пациенту, и пришьют на место недостающего или поврежденного.

Он знает: будет туман. Облака поднимутся на высоту 8000 метров, начнут уплотняться, пока снежинки, ледяные поля и ледники не сольются в одну непроницаемую белую пелену. Пройдет несколько минут, и уже не разглядишь и собственной руки – это он тоже может сказать уже сейчас.

5 августа 2010 года. В небольшом здании рядом с диспетчерской вышкой аэропорта Инсбрука австрийский метеоролог Карл Габль всматривается в ночь, которая накрывает… горный хребет Каракорум на китайско – пакистанской границе. Он смотрит на спутниковые снимки и пытается заранее просчитать, какие опасности несет с собой надвигающаяся тьма. Ему помогают карты ветров, графики атмосферного давления, температурные таблицы.

За окном – альпийские вершины, над которыми плывут облака. Погода прекрасна, но 64 – летний метеоролог закрывает жалюзи. Мысленно он совсем не здесь, а в 5400 километрах от Инсбрука, на 1<2 – второй по высоте и, возможно, самой опасной вершине мира. При восхождении на Кг гибнет один из четырех альпинистов.

Когда наступит ночь, от ледяной стужи окоченеют пальцы на руках и ногах. Спальные мешки сначала отсыреют, а потом задубеют на морозе. Минус 26. А если подует ветер, будет казаться, что холоднее еще градусов на десять.

Габль хорошо представляет, каково сейчас команде австрийской альпинистки Герлинде Кальтенбруннер, совершающей восхождение на Кг. В палатке, разбитой на склоне горы, они пытаются уснуть перед последним этапом подъема. От недостатка кислорода их мучает кашель, в любую минуту может случиться камнепад или сойти лавина.

Переживут ли они следующий день? Это зависит от того, насколько точно «предскажет будущее» Карл Габль – невысокий, коренастый голубоглазый мужчина с обветрившимся от жизни в горах и непогоды лицом, которое украшают седые усы. С 1978 года он возглавляет инсбрукский территориальный пункт Центрального института метеорологии и геодинамики Австрии. Три раза в день вместе с десятью сотрудниками Габль обновляет прогноз погоды для регионов Тироль и Форарльберг, предупреждает о возможных бурях и лавинах, составляет метеосводки для горнолыжных курортов и сельскохозяйственных районов.

Но кроме этого он помогает альпинистам на Аляске, в Гималаях и Андах. Они связываются с Габлем по спутниковым телефонам или через интернет, чтобы узнать прогноз погоды.

Каждый год Карл Габль консультирует около шестидесяти экспедиций, самые знаменитые альпинисты мира прислушиваются к его советам. Многие даже считают, что благодаря метеорологическому «ясновидению» Габля альпинизм вступил в новую эру.

«Прогнозы погоды – это главное, что изменило альпинизм за последние годы. Их точность гораздо важнее, чем новое оборудование и постоянно совершенствующаяся техника скалолазания», – говорит Ральф Дуймовиц, покоривший все 14 восьмитысячников планеты. В 2010 году альпинист Дуймовиц сопровождал на 1<2 свою спутницу жизни Герлинде Кальтенбруннер.

Остальные терпели крах, чаще всего именно из-за плохой погоды. Сегодня почти треть экспедиций достигают своей цели.

на это надеется и герлинде кальтенбруннер. Она входит в элиту мирового альпинизма и уже давно сотрудничает с Габлем. Карл помогает в каждой экспедиции и очень переживает за нее: «У меня всякий раз такое чувство, как будто отправляю в горы собственную дочь».

Кг – последний восьмитысячник, который пока не покорился австрийке. Она уже дважды безуспешно штурмовала эту вершину. Третья попытка должна наконец стать успешной.

Три дня назад, 2 августа 2010 года, в 11.28 Габль отправил ей в базовый лагерь последний из 13 прогнозов, который предвещал «только слабые осадки», «облачность 5-6 октантов» и температуру «от минус 15 до минус 26 градусов Цельсия». И главное: «Утром 6 августа – очень слабый ветер». Итак, несмотря на туман, хорошие условия для штурма вершины.

В половине второго ночи по местному времени Кальтенбруннер с двумя другими альпинистами – шведом Фредриком Эрикссоном и американцем Треем Куком – начнет восхождение. Карл Габль в Инсбруке просматривает последние сводки погоды на случай, если Герлинде позвонит ему еще раз, уже выйдя на трассу. «Больше я ничем не смогу помочь», – говорит он.

Прогноз Габля подтверждается, становится все определеннее: в первой половине ночи будет сильная облачность, однако ближе к утру небо прояснится.

Но даже он не может предвидеть, что погода начнет меняться к лучшему с задержкой. Рано утром на Кг бушует такая метель, что Трей Кук поворачивает назад, опасаясь отморозить пальцы на ногах. Кальтенбруннер и Эрикссон продолжают подъем, веря в то, что прогноз погоды сбудется.

Карл Габль не любит, когда журналисты и альпинисты называют его «богом погоды». По его словам, он опирается только на показания приборов, дифференциальные уравнения и на законы атмосферы. Но даже при прогнозировании погоды на четыре – пять дней степень погрешности составляет около 25 процентов.

«Все-таки модель – это всего лишь модель. Природа, как хаотичная система, заботится о том, чтобы метеорологи не зазнавались», – говорит Габль. Предсказывать погоду в таких отдаленных уголках планеты, как Каракорум, метеорологам помогает Европейский центр среднесрочных прогнозов погоды, штаб-квартира которого находится под Лондоном. ECMWF «опутывает» земной шар бо слоями координатных сеток с ячейками шириной 40 километров. Если наложить эти координатные сетки друг на друга, получится 20 911 68о узловых пунктов. И для каждого из них система компьютерного моделирования погоды ECMWF вычисляет атмосферное давление, скорость ветра, температуру воздуха, количество осадков и уровень влажности воздуха на различных высотах.

Компьютеры в ECMWF должны постоянно получать метеорологическую информацию со всей планеты. Для этого Всемирная метеорологическая организация содержит глобальную сеть из и ооо метеостанций, регулярно запускает в атмосферу 1200 шаров – зондов, собирает данные с помощью измерительных приборов, установленных на кораблях, самолетах, спутниках и на морском дне. Невероятная сеть, доступ к данным которой теоретически можно запросить с любого компьютера.

«Мы не волшебники и знаем о погоде столько же, сколько может узнать любой», – говорит Габль. Но почему тогда именно его прогнозам многие альпинисты вверяют свою жизнь?

Потому что мало иметь данные о погоде, надо уметь их систематизировать и правильно толковать, а это непросто. В глобальной метеорологической сети все еще зияют огромные бреши – особенно над океанами и на высокогорье. Из-за этого прогноз погоды, говоря математическим языком, превращается в «задачу с недостаточными исходными данными». Другими словами: если не знаешь точно, какая погода сейчас, то как узнать, какой она будет?

Поэтому кроме знаний нужны опыт и воображение. Во всем мире вряд ли найдется другой такой метеоролог, который так же хорошо может судить о погодном хаосе с точки зрения альпинистов. Предвидеть, где холодные фронты вызовут в горах осадки или когда из-за бури будет опасно идти по ледяным полям.

В конце концов, Габль – сам «человек гор». В юности он украл у матери бельевую веревку, потому что не хватало денег на настоящий альпинистский канат. Он поднимался на скалы в Доломитах и Западных Альпах, а в 24 года спустился на лыжах с Ношака, самой высокой горы Афганистана – тогда это был мировой рекорд. С тех пор Габль покорил еще 34 вершины высотой более 5000 метров.

При этом Габль всегда увлекался изучением погоды. Но родители не очень – то поддерживали его стремление стать метеорологом. «Предсказывать погоду может любой крестьянин!» – любил говорить его отец, маляр по профессии. Карл Габль и себя считает ремесленником, своего рода «последним звеном конвейера»: «Я лишь соединяю детали, которые присылают другие». Он прекрасно знает, как одиноко чувствует себя человек, застигнутый метелью. Но несмотря на то, что Габль как метеоролог внимательно следит за экспедицией, он обречен на бездействие. Когда температура воздуха в горах опускается ниже или порывы ветра оказываются сильнее, чем он предсказывал, ему становится страшно: из-за его прогнозов альпинистам грозит смертельная опасность.

Он не раз видел смерть в горах. Его двоюродная сестра, чемпионка мира по горным лыжам, в 1977 году погибла под лавиной. В 1988 году лавина сошла на его родную деревню Санкт – Антон, и метеоролог помогал выкапывать из-под снега семь трупов – в нескольких метрах от родительского дома. «Такое не забывается», – признается Габль.

звонит будильник. 6 августа, три часа ночи. Габль тихонько, чтобы не разбудить жену, встает с постели, пробирается в кабинет и включает компьютер. Он хочет еще раз проверить прогноз, составленный для Кальтенбруннер. Альпинисты уже двигаются к вершине, метеоролог уже ничем не может помочь, но ему тревожно. На 1<2 шесть утра, команда уже должна приближаться к вершине. Будет ли погода стабильной?

Зачастую альпинистские восхождения заканчиваются неудачей из-за каких-то мелочей – локального вихреобразования, грозы, сталкивания облаков. Метеорологические модели не могут предсказать их. А Карл Габль должен предугадать, даже если это противоречит его научным воззрениям. В горах Каракорум с их огромными перепадами высот, узкими долинами, действующими как сопло, с хребтами, вокруг которых возникают вихри, сделать это особенно сложно.

Когда в долине штиль и сияет солнце, на вершине может бушевать ураган. Ведь 8ооо – метровые великаны возносятся до высоты струйного течения – мощной воздушной ленты в верхних слоях тропосферы, в которой скорость ветра может достигать 340 километров в час. Чтобы предсказать, как изменится погода в горах Каракорум в ближайшие два часа, Габль дополняет свои данные сводками из региона: он изучает результаты, полученные с радиозондов в индийском Шринагаре, что южнее Каракорума, Синь – цзян – Уйгурском автономном районе Китая, севернее горы. Сводки подтверждают – ветер на К2 должен утихнуть.

и в самом деле: с наступлением дня порывы ветра постепенно стихают. Кальтенбруннер и ее партнер по связке Эрикссон с трудом карабкаются в тумане к вершине. Им остается лишь преодолеть «бутылочное горло», узкий желоб во льду – и путь наверх будет свободен. Эрикссон, который собирается спуститься с 1<2 на лыжах, прокладывает трассу, проваливаясь в снег по колено. Перед самым крутым участком маршрута Эрикссон начинает вбивать в скалу крючья – это позволит альпинистам страховать друг друга.

Кальтенбруннер слышит сверху удары молотка.

Ей не хватает воздуха, но вершина уже близко – как и успех, которого она так долго ждала.

Потом мимо нее вдруг летят камни. Спустя несколько секунд Эрикссон, который находится всего в трех метрах от Герлинде, срывается в пропасть. Он не кричит, он просто исчезает. Пролетает 8оо метров и остается лежать без движения.

Карл Габль знает, что экспедиции, которые он опекает, всегда сопряжены с риском, даже если метеоусловия благоприятны, а его прогнозы погоды точны. «Правда, – говорит он, – пока никто из-за моих прогнозов не пострадал». И все же, консультируя экспедиции, Габль не требует гонорара. «Это дружеская услуга. Ну кому я выставлю счет, если вдруг что-то случится? Родственникам?» – объясняет он.

И тем не менее: лежит ли на нем часть ответственности, которую он не молсет с себя снять? Габль медлит с ответом: «Я предлагаю альпинистам только свои знания. В горах люди должны сами принимать решения». Четыре часа спустя, когда в Инсбруке уже восемь утра, у Габля звонит телефон, журналисты просят прокомментировать «драму в Каракоруме». Кальтенбруннер в это время все еще на склоне К2. Она повернула обратно и спускается вниз. Сообщение о гибели Эрикссона, которое она послала в базовый лагерь,

обгоняет ее – новость через интернет уже достигла Европы. Там, на метеорологической станции Инсбрука, Габлю приходится держать ответ перед репортерами. Он пытается что-то объяснить, но потом уходит с работы домой и отключает телефон. И ждет.

В 22 часа по местному времени, почти через сутки после начала подъема, Кальтенбруннер добирается до базового лагеря. Она не может объяснить, почему Эрикссон сорвался: может быть, отломился кусок скалы, а может, швед на секунду расслабился и сам соскользнул вниз. Спускаясь в базовый лагерь, Кальтенбруннер обнаружила лишь одну лыжу своего друга. «Это большая удача, что Герлинде удалось невредимой спуститься вниз, – говорит Габль. И после короткой паузы добавляет: – Погода была благоприятной».

Герлинде Кальтенбруннер вернется на Кг этим летом. 23 августа гон года, в дни подписания этого номера в печать, она все-таки поднимется на вершину в компании троих спутников – альпинистов.

После возникновения уступа на уровне ватерлинии процесс начинает быстро набирать обороты. Углубление фокусирует удар волны так же, как узкий фьорд фокусирует энергию прилива. Большая часть концентрированной энергии волны приходится на дно углубления, которое проседает все ниже и ниже. В результате волны пробивают айсберг навылет.

Над поверхностью воды находится лишь около 10% айсберга, это объясняется тем, что плотность льда почти на 10% меньше плотности воды. Когда надводная часть айсберга стаивает под действием эрозии, весь айсберг немного приподнимается, чтобы компенсировать убытки. Тогда лед в нижней части образовавшегося отверстия поднимается на поверхность, под воздействием волн отверстие продолжает расширяться, и так до тех пор, пока арка не рухнет окончательно.

Точнее, один – единственный «наноинструмент» – нитевидный вирус М13. Снаружи он покрыт многочисленными белковыми жгутиками, похожими на молекулярные зонды. М13 поражает бактерии, присасываясь к ним этими самыми жгутиками.

Белчер погружается в генную инженерию. Она выращивает вирусы, модифицируя их генетический материал по принципу случайности. Получаются миллиарды экземпляров, из которых нужно отобрать редкие мутации вирусов, жгутики которых реагируют не на бактерии, а на конкретные неорганические вещества. И в 2004 году Белчер это удается. Она создает своеобразные нанопровода – мельчайшие электропроводные цепочки, состоящие из молекул. В 2010 году происходит еще более важное событие: Белчер воссоздает в пробирке первые два этапа фотосинтеза. Причем фотофизический и фотохимический процессы превращаются в одно целое.

Началось все с того, что Белчер «прокатила» миллиарды вирусов М13 по поверхности, состоящей из диоксида иридия. Это тот самый дорогой катализатор для расщепления воды. Расчет простой: вирусы, жгутики которых реагируют на молекулы катализатора, прилипнут к его поверхности. Так и случилось: лучшие экземпляры вскоре нашлись. Их размололи и «доработали» снаружи, присоединив к ним с помощью химической реакции цинко – порфирин. Это ближайший родственник хлорофилла. Теперь вирус с виду напоминал магнит с прилипшей железной стружкой – его со всех сторон облепили частицы пигмента и катализатора. Пигмент отвечал за поглощение света, а катализатор – за расщепление воды. «Костяшки домино» как бы склеились. Ничто не мешало плодотворному процессу искусственного фотосинтеза. Совсем как в настоящих листьях. И процесс пошел!

Когда Белчер помещает вирусный раствор на свет, действительно начинается расщепление воды. На поверхности жидкости лопаются пузырьки, как во время экспериментов Носеры. Электроны цинко – порфирина заряжаются квантами света и тут же под действием диоксида иридия подключаются к химической реакции, в результате которой образуются кислород и водород. Изобретение пока существует только в экспериментальном виде – слишком дорог катализатор. Есть еще одно «но» – при разложении воды из раствора выделяется один только кислород. Все, как при настоящем фотосинтезе. Но в природе после выделения кислорода от бывших молекул воды тоже остаются половинки – в виде ионов водорода. Нужно соединить их между собой, и тогда получится полноценное водородное топливо.

Придется решать и эту головоломку, но Анджела Белчер только улыбается. У нее бывают проблемы и посерьезнее – она с детства страдает дислексией. Чтение и письмо даются нелегко, но, с другой стороны, у дислексии есть и свои плюсы. «Неординарное мышление и замысловатые решения рано или поздно приводят к успеху», – считает Белчер.

Что и требовалось доказать

Наверное, Анджела Белчер и установила те самые опоры для моста в будущее. Или Дэниел Носера? А может, Михаэль Гретцель? Или это их общая заслуга?

Увы, построить новый мир, живущий за счет гелиоэнергетики, не так-то просто. Дело не только и не столько в техническом прогрессе – для начала нужна «революция в головах». «Современный мир зиждется на технологии столетней давности!» – сокрушается Носера. Новейшим технологиям трудно пробивать себе дорогу. Какая может быть гелиоэнергетика, если на рынке полно дешевой нефти?

Даже те ученые, которые не занимаются напрямую проблемой искусственного фотосинтеза, признают: у этой технологии самый большой потенциал роста. Но у профессора Носеры нет никакого желания бороться с барьерами в чужих головах. «У нас на это просто нет времени. Ни я, ни мои коллеги не собираемся никого переубеждать в том, что пора пересмотреть свой образ жизни», – отмахивается ученый. Он уверен, что будущее – за развивающимися странами. Установки по расщеплению воды должны быть настолько дешевыми, чтобы солнечное электричество появилось даже в самых бедных странах. Носера уверен в успехе: «Там нет линий электропередачи. И поэтому людей не придется долго уговаривать. Вот вам солнце, вот энергия, вот водород – берите и пользуйтесь, не пожалеете». Пусть искусственный фотосинтез появится в каждом доме!

Профессор не сомневается, что так все и будет: «Настанет день, когда граждане развитых стран опомнятся, посмотрят на бедных соседей и удивятся. Надо же, эти африканцы, оказывается, пользуются «искусственными листьями» – и в городах, и в селах. Вот тогда кому-то точно станет завидно!»

Так повторяется не один раз. Увлекшийся экспериментом ученый забывает про все на свете. Жена даже начинает беспокоиться за него. Малоаппетитная на вид вода с газовыми пузырьками – настоящий научный прорыв. Дэниел Носера нашел простой и общедоступный способ разделения воды на составляющие элементы. А значит, производство водорода, считай, уже у него в кармане.

Когда научная карьера Носеры только начиналась, ни биологи, ни химики не понимали, как растительным клеткам удается расщеплять воду. Было известно лишь одно: существует некий фермент, который разделяет молекулы воды на кислород, ионы водорода и свободные электроны. Если при этом есть источник энергии, разумеется. Носера как химик заинтересовался этим фантастическим окислительно-восстановительным процессом, основанным на «балете электронов и протонов».

Он потратит не один год, выясняя все детали. Будет анализировать состав всей химической системы, искать оптимальное для реакции вещество. В поисках новых катализаторов Носера изучит множество химических соединений. Без них никак не обойтись: эти вещества ускоряют скорость химических реакций, так сказать, подстегивают заряженных электричеством «балерин». Ни один из катализаторов, известных на тот момент, для расщепления воды не годится – все они либо слишком дороги, либо инертны, либо могут использоваться только в экстремальных условиях. Что же это за катализатор, который расщепляет воду не хуже натурального фермента?

Носера проводит серию экспериментов. И обнаруживает, что водный раствор со смесью кобальта и фосфата ускоряет движение заряженных частиц, как только ток проходит через электроды, опущенные в воду. «Действуя в паре», эти вещества, по выражению Носеры, «творят чудеса». Они оседают на электродах, образуя тонкую пленку, а их функция имеет ошеломляющее сходство с механизмом фотосинтеза.

Фосфатно – кобальтовая смесь выгодно отличается от других катализаторов. Дело не только в ее эффективности и дешевизне по сравнению с другими катализаторами, например диоксидом иридия. Этот материал, который ценится на вес золота, считался раньше лучшим катализатором электролиза воды. Дэниел Носера не устает восхищаться главным свойством своего детища – способностью к бесконечной регенерации. Он с гордостью заявляет: «Такой устойчивый катализатор получен впервые».

И действительно: как только серая катализаторная пленка на электроде спустя некоторое время начинает крошиться, на ее месте тут же образуется новый фосфатно – кобальтовый слой. Такая способность к «самоизлечению» ценна вдвойне, ведь остальные катализаторы рано или поздно теряют свои свойства.

На их фоне смесь, полученная Носерой, похожа на вечный двигатель. «Электроды с пленкой из нашего катализатора проработали два месяца подряд. Причем мы пропускали через них воду, взятую прямо из реки Чарльз. Процесс разложения воды в начале и в конце эксперимента был одинаково эффективным».

И с грязной речной водой все получилось? «Да, получилось!» – отвечает ученый. И никакого осадка не было. Регенерация катализатора происходит так быстро, что ни бактерии, ни водоросли не успевают осесть на электродах. Отличное изобретение: вода из лужи становится топливом. Да еще каким! Водород легко транспортировать, а накопленную в нем энергию можно извлечь с помощью так называемых топливных элементов. Для этого достаточно запустить обратный химический процесс – снова соединить водород с кислородом, превратив их в воду. Более экологичное топливо трудно себе представить.

В конце марта 2011 года Дэниел Носера заявляет: недостающее звено найдено. Берется обычная кремниевая пластина. На одну из ее сторон наносится слой катализатора, ускоряющего разложение воды. На другую – новый сплав, преобразующий полученные при этом ионы в водород. Пластину опускают в стакан с водой и ставят его на солнце. И все – «искусственный лист», выделяющий на свету сразу и водород, и кислород, готов. Правда, для сбора света все равно нужен дорогой кремний.

Между тем выясняется, что появилась еще одна новейшая разработка. Известие будоражит все научное сообщество, специализирующееся на искусственном фотосинтезе. Оказывается, по соседству, на одном из факультетов MIT, сослуживице Носеры удалось соединить первые два этапа фотосинтеза.

Она ухитряется «собрать» свет и расщепить воду в… одном вирусе.