Скачать fb2
Юный техник, 2001 № 01

Юный техник, 2001 № 01

Аннотация

    Популярный детский и юношеский журнал.


ЖУРНАЛ «ЮНЫЙ ТЕХНИК» НАУКА ТЕХНИКА ФАНТАСТИКА САМОДЕЛКИ № 1 январь 2001

    Популярный детский и юношеский журнал.
    Выходит один раз в месяц.
    Издается с сентября 1956 года.

ФОТОФАКТ



    Изобретателей велосипеда не убавляется. Очередная новинка — велосипед деревянный. Полностью!


    Из Москвы в Петербург уже курсирует скоростной поезд, сокративший время пребывания в пути с семи часов с минутами до четырех с половиной. И если сложить время, что требуется на путешествие к аэродрому, а оттуда обратно в город, то время и впрямь самолетное.



    Скорость звука достигнута на земле уже в 1997 году. А как это выглядело со стороны — смотрите! А на снимке вверху — сама машина-рекордсмен.


    Крыло дельтаплана можно приспособить даже к катамарану.

ПО СЛЕДАМ СЕНСАЦИЙ
Стоп! Приехали…

    Сенсационные сообщения о преодолении скорости света не более чем логическая ошибка — считают физики.


    «Все пишут, что наконец нашли частицы, которые движутся быстрее скорости света. Все об этом шумят, но все это не так», — начал свой комментарий скандальных сообщений о недавних экспериментах в Принстоне по преодолению скорости света академик Виталий Лазаревич Гинзбург на семинаре в знаменитом Физическом институте Академии наук (ФИАН).

    Действительно, некоторое время назад многие СМИ обошли сообщения о сенсационных экспериментах в институте NEC в Принстоне. Всех, пожалуй, переплюнуло Интернет-издание «Газета. ру», поместив на своих веб-страницах статью под названием «Эйнштейн переворачивается в гробу быстрее скорости света». В ней, в частности, сообщалось, что проведенными опытами разрушена теория относительности и человечество стоит на пороге создания машины времени и нуль-телепортации.
    На самом деле американские физики поставили действительно красивый эксперимент, грамотно использовав свойства специально организованной оптической среды с весьма необычным коэффициентом преломления света. Среда эта, содержавшая атомы цезия, охлажденные почти до абсолютного нуля, позволила зафиксировать на выходе из установки появление импульса света еще до того, как он в нее попал. Получилось, что скорость распространения этого светового импульса (групповая скорость) оказалась выше скорости распространения света в вакууме — теоретически возможного предела.
    Однако, разобравшись в сути этого «чуда», и наши, и зарубежные исследователи пришли к заключению, что основы современной физики все же остались непоколебимы — принцип относительности не опровергнут. Ученым из Принстона удалось лишь доказать, что распространением света можно манипулировать столь изощренными способами, что поразился бы сам Эйнштейн.
    Вся хитрость состоит в том, что световой импульс в данном случае представляет собой суммарный ансамбль волн различной частоты. Поэтому следует различать разовую скорость отдельной волны-компоненты и так называемую групповую скорость импульса в целом. Когда такой «ансамбль» попадает в среду, где волны разной частоты преломляются неодинаково, с ним могут происходить интересные превращения. В частности, манипулируя отдельными компонентами светового импульса, его световую скорость можно замедлять. Именно такой эксперимент провели в 1999 году гарвардские физики, доведя скорость света всего лишь до 17 м/с. При желании можно и увеличить скорость светового импульса до, казалось бы, сверхсветовых величин (хотя на самом деле скорость каждой из компонент светового пучка не превышает «законные» 300 тыс. км/с).
    Не погружаясь в дебри происходящих при этом процессов — для их понимания необходимы познания в специальных областях физики и математики, — отметим лишь результат.
    Оказывается, при некоторых маневрах можно не только сохранить форму исходного импульса света, но и сместить его пик по времени таким образом, что, как говорят сами экспериментаторы, «казалось. пик импульса покидает оптическую ячейку до того, как в нее вошел». На самом же деле, полагает руководитель работ Л.Ванг, это лишь разновидность логической ошибки. Полученная в эксперименте групповая скорость светового потока была отрицательна, то есть имела противоположное направление!
    Отсюда и ощущение, что импульс покинул камеру за одну 62-миллиардную долю секунды до входа в нее.
    Далее, хотя проведенные эксперименты по «ускорению» светового импульса действительно весьма интересны, они не имеют отношения к теории относительности и не позволяют создать, скажем, сверхскоростные компьютеры, способные передавать и преобразовывать потоки информации со «сверхсветовыми» скоростями. Единственный вывод, который пока сделали физики — проведенные эксперименты могут стимулировать дискуссию о том, как правильно регистрировать появление световых сигналов на входе из оптической ячейки.
    Более того, как пояснил собравшимся на семинаре ведущий научный сотрудник ФИАНа профессор В.Быков, теория относительности запрещает не все сверхсветовые движения, а лишь те, в которых проявляются причинно-следственные связи. Например, если положение и скорость того или иного тела являются причиной его появления в другой точке. Такие движения тел, согласно теории относительности, невозможны со сверхсветовой скоростью. А к ним, кстати, относятся все процессы, связанные с переносом информации и энергии.
    Но имеются и движения другого рода. Скажем, если вы пускаете с помощью зеркала солнечный «зайчик» по стене соседнего дома, то теория относительности не запрещает вам перемещать этот зайчик со сверхсветовой скоростью. Все, как говорится, в ваших руках. Другое дело, сможете ли вы физически перемещать зеркало так, чтобы зайчик метался по стене «как угорелый», перепрыгивая даже световой барьер!
    Ну а если говорить серьезно, то проявления подобных «Зайчиковых» эффектов имеют место как в природе, так и в экспериментах физиков. Теория их изложена в работах В.Гинзбурга, Б.Болотовского и других ученых. Особенно ярко подобные эффекты проявляются в активных средах, где происходит усиление тех или иных свойств светового луча. В частности, подобные эффекты наблюдались еще несколько лет назад в экспериментах, проведенных сотрудниками ФИАНа и ИОФАНа.
    Эксперименты принстонских исследователей, очевидно, из того же ряда.


    Эксперименты со светом сулят еще много интересного.


    Законы преломления в волокне отличаются от тех, что имеют место в воздухе или вакууме.
    Олег СЛАВИН
    Художник Ю. САРАФАНОВ

ИНФОРМАЦИЯ

    ТКАНЬ ИЗ… ПРОБКИ. Кора пробкового дуба широко применяется для изготовления обуви на высокой платформе. в качестве наполнителя линолеума и изоляционных плит и, конечно же, как сырье для герметичной укупорки бутылок. Но теперь она готова превращаться в водонепроницаемую ткань, которую можно стирать при температуре в 30 градусов.
    Автор нового изобретения, магическая формула которого держится в строгой тайне, — итальянский химик Анна Гринди. Она работает на острове Сардиния, где, кстати, хорошо налажено производство пробки. Именно благодаря ее открытию этот материал растительного происхождения теперь вторгается в швейную промышленность.
    По словам А. Гринди, она лишь погрузила на несколько минут лист из тончайшего слоя пробки, завернутый в марлю, в раствор из природных соединений — и судьба ее изобретения была решена. Теперь пробку можно встретить на показах моды, в новых коллекциях обуви и сумок, даже в виде обоев.
    Самое интересное, что находкой итальянского исследователя уже заинтересовались американцы и японцы. Они намерены использовать ее в аэрокосмической промышленности, поскольку новая пробковая ткань почти не пропускает тепло и холод.

    НАКЛЕЙКИ ВМЕСТО ПОВЯЗОК предлагают использовать ветеринарам сотрудники столичного университета прикладной биотехнологии. Корову ведь не уговоришь обращаться с повязкой бережно, не грязнить ее и следить, чтобы она не сползала с раны. А пластиковая наклейка из специального биополимера держится прочно, обеспечивая надежное прикрытие раны, ее скорейшее заживление, а также экономит время ветеринаров.

    СУПЕРЧИСТЫЙ СВИНЕЦ научились получать во Всероссийском НИИ минерального сырья. Зачем такой нужен?
    Оказывается, он используется в производстве особо быстродействующей вычислительной техники. Однако в обычном свинце содержится хотя бы и ничтожная примесь урана или иного радиоактивного вещества. Излучаемые же альфа-частицы способны вызвать ложное срабатывание логической ячейки, а значит, ошибку в работе ЭВМ.
    Как избавиться от урана, специалисты ВИМСа держат в секрете. Это их «ноу-хау». Но утверждают, что после их очистки урана в свинце остается не больше, чем в питьевой воде.

    ВБЛИЗИ ЛЭП ЖИТЬ ОПАСНО. Если выводы британского ученого Дениса Хеншоу из Бристольского университета подтвердятся, то для мировой электроэнергетики они произведут эффект, подобный взрыву бомбы. Утверждающие это эксперты не преувеличивают: ученый установил, что люди, особенно дети, которые живут в непосредственной близости от линий электропередачи, подвергаются повышенной опасности.
    Во-первых, близость ЛЭП непосредственно влияет на повышение уровня заболеваемости лейкемией и другими формами рака. Во-вторых, ЛЭП стимулируют влияние на организм, особенно — растущий, радиоактивных элементов, которые содержатся в некоторых природных газах и продуктах загрязнения окружающей среды. Причем губительное воздействие высоковольтных линий распространяется на расстояния более 90 м.
    Самое страшное в том, что уровень радиационного облучения, которому подвергаются живущие в непосредственной близости от ЛЭП, в несколько десятков раз превышает обычно допустимую норму. В частности, этот показатель почти на 50 % выше, чем максимальная норма, установленная для работников атомных предприятий.

    ВОЗДУХ ВМЕСТО БЕНЗИНА предлагает использовать в качестве топлива изобретатель из Омска Александр Терехин. Не раскрывая всех тонкостей «ноу-хау», он сообщает, что источником энергии может служить плазма. Чтобы заставить ее работать, достаточно нагреть воздух до высокой температуры при определенном давлении и постоянном объеме. Создать такие условия в цилиндре двигателя вполне возможно с помощью нагревательной спирали, питающейся сначала от аккумулятора, а в процессе работы — от генератора. Так что будем когда-нибудь ездить на самом экологически чистом виде топлива!

    ВСЕ ТАЙНОЕ СТАНОВИТСЯ…. Свыше половины опрошенных россиян убеждены, что вранье себя не оправдывает. Как бы ни искусна была ложь, со временем правда все равно выплывает наружу, нанося ущерб прежде всего вруну. Впрочем, согласно результатам исследования, проведенного сотрудниками РОМИР, 2,6 % россиян все-таки полагают, что ложь может их выручить в затруднительных случаях, а еще 9,8 % сознались, что врут от случая к случаю, иногда даже без особой на то необходимости.

СОЗДАНО В РОССИИ
Магнит магниту рознь…

    Долгое время магнит представлялся многим в виде этакой стальной подковы, окрашенной в синий и красный цвета обозначениями S и N на полюсах. Потом специалисты стали разрабатывать различные ставы, у которых магнитные свойства оказались куда более сильными, чем у природных магнитов. Затем пришла очередь ферритовых сердечников и прочих магнитов, получаемых из специальных порошков методом прессования и спекания. Но те магниты, что я увидел в экспозиции Института химической физики имени Н. Семенова, и на магниты-то были не похожи. Под стеклом лежали какие-то втулочки, колечки, пластиковые пленки…


    — Это магниты полимерные, — пояснил старший научный сотрудник института И.В.Федотов, волею случая оказавшийся рядом. — От традиционных магнитов отличие примерно такое же, как у современного самолета от аэроплана Можайского. Им можно придать практически любую геометрическую форму, как это требует современная техника. Например, вот эта магнитная крыльчатка не может быть изготовлена при помощи традиционной технологии. Ее пришлось бы делать составной, потом склеивать. И при работе через некоторое время она бы очень скоро развалилась…
    Американцы в подобных целях чаще всего используют керамические магниты. Наши же специалисты научились делать куда более дешевые пластиковые. Причем испытания, проведенные независимой лабораторией во Франции, показали, что по ряду параметров отечественные магниты даже превосходят американские аналоги. Они не хрупки, способны работать даже в кислотных средах. Для создания полимерного магнита используются последние достижения современной технологии.
    Прежде всего нужно получить из ферромагнетика сверхтонкие, ультрадисперсные порошки. Делается это чаще всего методом распыления расплава в вакууме с последующим быстрым охлаждением. Такой способ намного экономичнее и эффективнее традиционного размола в шаровых или иных мельницах.
    Далее порошок нужно смешать с полимерным связующим. Это тоже не столь простая операция, как может показаться на первый взгляд.
    По существу, технологам приходится иметь дело с композитами, до 60 процентов объема которых занимает наполнитель. При этом используется технология так называемого капсулирования, когда прямо на поверхности материала формируются частицы в полимерной оболочке.
    Ну а дальше готовое изделие формуется либо литьем в магнитном поле, либо традиционной экструзией — выдавливанием размягченного материала через отверстия определенного профиля.
    В. ЧЕРНОВ
    Художник Ю. САРАФАНОВ

ТЕПЛЕЕ…ТЕПЛЕЕ…ЕЩЕ ТЕПЛЕЕ…ХО-ЛОД-НО!



    Ситуация и в самом деле напоминает детскую игру «найди спрятанный предмет». Только вещь здесь несколько посерьезней. Собравшиеся в октябре в Гааге эксперты из многих стран обсуждали проблемы глобального потепления нашей планеты. А несколько месяцев спустя в Сибири ударили морозы, о которых не помнили даже старожилы. Так что же происходит?
    Теплее становится или холоднее?
    Конечно, никто не думает, что замеченное явление повсеместно принесет нам только прибавление тепла. Процесс может пойти и весьма хаотично. Вспомним невиданные наводнения в Европе прошлого года, тайфуны и ураганы Тихоокеанского побережья… Словом, что-то разладилось в нашем климате. Что, гипотеза? На эти вопросы и должна была ответить конференция. И выработать ряд практических мер для спасения человечества от грядущих экологических потрясений.
    Увы, конференция в Гааге закончилась безрезультатно. Интересы разных стран оказались столь противоречивы, что найти единую точку зрения пока так и не удалось.
    Но так ли уж неизбежен грядущий экологический апокалипсис? Можно ли его предотвратить? Каков его механизм?
    Количество углекислого газа CO2, выбрасываемого в атмосферу (а он главный виновник парникового потепления), растет из года в год оттого, что в качестве топлива широко применяются уголь и нефть. Однако по нашей вине в атмосферу попадают и другие парниковые газы — метан, закись азота, хлорсодержащие вещества.
    Объемы их невелики, однако с точки зрения глобального потепления они куда более опасны, чем углекислый газ. Взять, к примеру, метан. За последние 150 лет его концентрация в атмосфере возросла в 2,5 раза, причем большая часть попала туда благодаря расширению стада домашнего скота.
    Уже отмечено повышение среднегодовой температуры. А межправительственная комиссия ООН по изменению климата (есть уже и такая!) пришла к выводу, что через 100 лет она повысится на 6 °C. Это более существенно, чем все колебания температуры, происходившие со времен последнего ледникового периода.
    «Результаты глобального потепления будут катастрофичны, — предупреждают эксперты. — Из-за таяния ледников уровень Мирового океана поднимется на несколько метров. Климат станет более влажным, на низменностях возникнут обширные болота; ураганы, грозы и тайфуны будут более частыми и разрушительными…»
    Правда, оптимисты считают такой прогноз невероятным и ограничивают будущее потепление 1–2 градусами, а подъем океана — 20 см. Но и такой «малости» хватит, чтобы, например, затопить пляжи островов Полинезии, лишить жителей их основного дохода от туризма.
    Пострадают и европейские страны. Например, в Альпах растает снег. В Испании и Греции станет настолько жарко, что летом туда уже никто не рискнет поехать на отдых.
    Вот, пожалуй, на Севере наступит благодать. В России и Канаде зимой не надо будет отапливать помещения и носить шубы, наступит расцвет сельского хозяйства в тех районах, где отродясь не росло ничего, кроме нефтяных вышек.
    «Однако не торопитесь радоваться, — предупреждают пессимисты. — Когда температура поднимется еще на 10–15 °C, жизнь на Земле станет просто невозможной. Развитые формы погибнут уже через 130–200 лет, а глобальные катаклизмы начнутся и того раньше…»
    Где же выход? Можно ли приостановить нежелательные процессы?
    Пока наибольшее внимание специалистов и ученых привлекает парниковый эффект. И предлагаются кое-какие меры. Кто-то считает необходимым ограничить выхлоп автомобилей, кто-то — заменить фреон в холодильниках менее вредным хладагентом… Можно ограничить выбросы вредных газов в атмосферу. В Киото на подобной конференции были даже разработаны квоты для разных стран по допустимому загрязнению атмосферы…
    Однако это только половина проблемы. Куда меньше обсуждается сегодня загрязнение тепловое.
    «Происходит это, на мой взгляд, от бессилия: никто не знает, как подступиться к решению проблемы», — пишет кандидат физико-математических наук, ведущий научный сотрудник Института истории естествознания и техники РАН С.Д. Хайтун.
    Согласно современным данным, ежегодно на земную поверхность поступает солнечной энергии 5 801 012 МВт·ч.
    Анализируя рост добычи энергоносителей за последние 120 лет, эксперты убедились, что она удваивалась примерно каждые 30 лет. Если и дальше пойдет так, то к 2350 году производство энергии человеком сравняется с солнечной. И это «второе Солнце» грозит всех слегка поджарить…



    Что делать? Первое, что приходит в голову, — затормозить темпы роста производства и потребления энергии человеком. Однако это идет вразрез с законами эволюции, отменить которые мы не властны.
    Вспомним, как развивалась жизнь на нашей планете. Первобытные амебы имели температуру тела, сравнимую с океаном. Вслед за ними появились хладнокровные существа типа рыб или динозавров. И только потом — теплокровные.
    Как известно из химии, чем выше температура реакции, тем быстрее она протекает. И тем совершеннее стало все живое на Земле. Следуя по этому пути, эволюция через какое-то время дошла уже до границы возможного: птицы имеют нормальную температуру 40–41 °C. Еще градус-другой, и начнется свертывание (денатурация) белков, гибель организма. То же самое произойдет и с человеком, хотя ему для продолжения жизни требовалось все больше и больше энергии. И тогда природа нашла другой путь совершенствования — стал развиваться разум, работа которого к тому же не требует большого количества энергии.
    Благодаря уму человечество научилось использовать не только энергию, заключенную в пище, но и энергию горючих материалов, рек, ветра. Солнца и т. д. Если первобытный человек получал с пищей и расходовал не более 2000 килокалорий за сутки, то с началом использования огня потребление энергии увеличилось до 5000 ккал/сутки. А ныне в развитых странах оно превышает 200 000 ккал/сутки.
    Так что возникновение цивилизации — неизбежный результат энергетического прогресса.
    Если бы не появился человек, на его месте, возможно, оказался бы другой вид. Только вот, похоже, и мы подошли к порогу. Согревая и обеспечивая себя, стали перегревать планету.
    Что же делать? Переходить на качественно иной уровень техники. Человечество уже потихоньку это делает. Скажем, вместо прожорливых паровозов появились куда более экономичные тепловозы. Инженеры год от года повышают КПД тепловых двигателей.
    Но и тут виден предел. И, похоже, приходит пора, когда мы вообще должны отказаться от тепловой энергетики машин, которые попусту греют атмосферу.
    Начавшаяся всеобщая компьютеризация позволяет не только навести существенную экономию в расходовании тепла на промышленно-бытовые нужды. Она, в принципе, дает возможность перейти к использованию лишь той энергии, которая есть в природе, не добавляя лишнего. То есть, говоря проще, надо от тепловых переходить к так называемым альтернативным источникам энергии. Таким, для работы которых не нужно сжигать топливо. Например, ветродвигатели используют энергию воздушных струй, ГЭС — водных потоков, солнечные батареи — энергию нашего светила, а термостанции — тепло недр и перепады температур в глубине и на поверхности океана…
    Все эти устройства хороши уже тем, что дополнительно не греют атмосферу: они отбирают у нее часть энергии. А дальше, глядишь, конструкторы смогут предложить нам и десятки вариантов так называемых «вечных двигателей». Их название тут не случайно взято в кавычки. Потому что в отличие от классических вечных двигателей, которые никогда работать не будут, многие нынешние уже работают. Хотя порой неискушенному человеку и невдомек как.
    Вот, скажем, наручные часы, которые не надо заводить. Откуда они черпают энергию? Да используют тепло тела хозяина, которое, как правило, нагрето выше, чем окружающий воздух. Или энергию его движений… Наконец, в принципе можно будет использовать даже сам поток времени.
    Так что не стоит отчаиваться. Энергетика будущего наверняка из термальной станет атермальной. Возможно, даже будут построены специальные фабрики холода, которые не дадут нашей планете перегреться. И род человеческий на ней еще поживет.
    С. НИКОЛАЕВ, научный обозреватель «ЮТ»
    Художник Ю. САРАФАНОВ


Подробности для любознательных

    •… В 1827 году французский физик Жозеф Фурье высказал предположение: атмосфера нашей планеты выполняет ту же функцию, что и стекла в теплице — пропускает солнечное тепло к Земле, но не дает ему испаряться обратно в космос. Этот эффект обеспечивается атмосферными газами — например, углекислым. Если бы не углекислота, Земля была бы примерно на 30 °C холоднее, чем сейчас, и жизнь бы на ней практически замерла.
    •…Английский исследователь лорд Томпсон еще в 1852 году пришел к выводу, что механическая энергия упорядоченного движения может сама собой превращаться в тепловую энергию. Его выводы подтвердил в 1865 году и немецкий исследователь Рудольф Клаузиус, который сформулировал закон самостоятельного возрастания энтропии, то есть беспорядка.
    В самом деле, порядок, скажем, на столе или в квартире приходится наводить, специально занимаясь уборкой. А вот беспорядок возникает как бы сам собой, по ходу дела. И если нечто подобное действительно наблюдается в природе, значит, рано или поздно по всей Вселенной наступит хаос, она по существу прекратит свое существование.
    Однако не стоит отчаиваться. Вполне возможно, что ученые прошлого не до конца оценили возможности окружающей нас природы. Казалось бы, любой тайфун не несет с собой ничего, кроме хаоса. Но давайте внимательнее рассмотрим происходящие в нем процессы. Во-первых, перемещая с места на место огромные массы воздуха, тайфуны, как и циклоны, приводят к выравниванию, упорядочению воздушного давления в среднем по планете. Во-вторых, в данном случае мы имеем прямое противодействие закону энтропии. Здесь не механическое действие (ветер) приводит к тепловым процессам, а напротив, они сами создают механическую энергию.
    А коли так, возможно, все не так безнадежно во Вселенной? И действительно, последние научные исследования показывают, что упорядоченное движение в самых разнообразных формах рождается в земной коре, звездах, звездных скоплениях, галактиках и т. д. Это порождает надежду обуздать тепловую анархию.
    •…Сотрудники Института глобального климата и экологии РАН подсчитали: за 125 лет только сельскохозяйственные животные добавили в атмосферу 536 млн. т парникового газа, а «вклад» навоза в загазованность атмосферы вырос более чем в 13 раз.
    •…Продажа квот на выбросы парниковых газов, по мнению лондонских экономистов, создаст новый мировой рынок с оборотом до 100 млрд. долларов в год. Канада уже купила у Финляндии квоту на выброс 59 тыс. углекислого газа. А Украина рассчитывает получить за закрытие свей Чернобыльской АЭС около 80 млн. долларов.
    •…Пока экологи указывают на перегрев планеты, гляциологи заметили, что в Антарктиде в последние годы стали меньше таять ледники. Если это действительно так, получается, что к концу третьего тысячелетия может начаться очередное всеобщее обледенение. А мы печемся о перегреве…

ПО СЛЕДАМ СОБЫТИЙ
Пожар на вертикали

    Довелось слышать, что после памятного всем пожара на Останкинской телебашне специалисты спохватились и стали разрабатывать специальную технику для тушения пожара в подобных сооружениях. Так ли это?
    Виктор Сапегин,
    г. Сасово


    Схема действия пожарного вертолета.

    Вообще-то история эта давняя. С тех пор как в начале XX века в мире стали строить высотные здания, возникла и проблема тушения пожаров в них. Для проникновения внутрь здания, эвакуации людей пожарные наряду с традиционными брандспойтами стали использовать и пожарные лестницы. Однако с самого начала длина лестниц заметно отставала от роста небоскребов. И пожары, произошедшие в 70-е годы в США, Японии и у нас, в гостинице «Россия», когда погибло немало людей, довели общественное мнение до высочайшего накала. Власти были вынуждены заняться этой проблемой всерьез.
    В полном смысле слова в пожарном порядке были разработаны новые конструкции автолестниц. Но поскольку и они не могли достать выше 10–12 этажа, пришлось подумать о возможности укрощения огня и спасения людей сверху, с воздуха.
    Пожарные самолеты, сбрасывающие десятки тонн воды на очаги лесных пожаров, явно не годились — ведь нужно было вести «водометание» не по площадям, а по точечным целям, зачастую находящимся к тому же на вертикальной плоскости — скажем, по окнам горящей квартиры. И тогда в воздухе появились первые пожарные вертолеты.
    Совершенствуют их и сейчас. Фирма «Камов», например, работает над специальной вертолетной системой для тушения пожаров на высотных объектах. Разработка ведется в расчете на вертолет Ка-32А, сертифицированный для проведения противопожарных работ в городских условиях. Средства на это выделило правительство Москвы.
    Водяная пушка, разрабатываемая для вертолета Ка-32А, отличается от прочих тем, что у нее предусмотрен вынос штанги для подачи пламегасящего состава за винты вертолета. Благодаря этому струю не размывает потоком воздуха и она точнее попадает на очаг возгорания.
    К штанге прикрепляется рукав-шланг пожарной машины, и вертолет зависает у объекта. Давление в 20 атмосфер, развиваемое в гидранте, позволяет поднять рукав на высоту до 200 м.
    «Дальнобойность» струи порядка 50 м. Однако для тушения пожаров на таком объекте, как Останкинская башня, и этого мало — ведь высота здесь более 500 м. Поэтому конструкторы предусмотрели возможность использования пожарного вертолета в автономном режиме. Для этого на него монтируют сменные баки. За один раз вертолет может поднять два бака емкостью по 1700 литров на высоту до километра.
    В настоящее время начались испытания новой системы. Однако достаточно ли будет усилий воздушных пожарных, если нечто подобное повторится снова? Увы, нет. Вспомните, башня загорелась изнутри, огонь распространялся по лифтовым шахтам. Да и вообще конструкция телевышки такова, что окон на ней сравнительно немного.
    Передвижение же пожарных с ранцевыми огнетушителями по внутренним лестницам блокировалось огнем. Именно это привело к жертвам, да и оборудование, конструкции самой башни пострадали значительно больше, чем могли бы.
    В общем, пожарным позарез нужен боец, который мог бы бесстрашно войти в самое пекло, вести наступление на сам очаг возгорания.


    В свое время (см. «ЮТ» № 7 за 1995 г.) мы писали, как в Институте проблем механики РАН совместно со специалистами Всероссийского научно-исследовательского института противопожарной обороны был создан прототип специализированного пожарного робота, способный передвигаться даже по вертикальным стенкам.
    Первые испытания на полигоне показали — путь конструкторы выбрали правильный, применение подобной техники может быть весьма эффективным. Специалисты, напомним, воспользовались некоторыми «патентами» природы. Скажем, мухи, пауки, некоторые ящерицы легко бегают по стенам, по потолку. Вот в лаборатории института и было создано несколько конструкций роботов, способных, подобно древесным лягушкам-квакшам, перемещаться по вертикальной поверхности с помощью «лап» с присосками. Для последних использовали термостойкий пластик, специально разработали эффективные системы вакуумного отсоса.
    Всего же их у «железного пожарного» шестнадцать. Разделены они на три группы. Восемь присосок расположены непосредственно на днище транспортного модуля, еще по две распределены на четырех «лапах».


    Так выглядит прототип пожарного робота.

    Поднявшись на запланированную высоту, робот пускает в ход одну или две газовые горелки, которыми оснащены его «руки», и прорезает в стене окно, в которое затем закачивают пену. Использование же плазменных или лазерных резаков намного ускоряет дело. А можно прибегнуть еще к кумулятивному взрыву — тогда отверстие пробивается в считанные доли секунды.
    Рассматривают специалисты и возможность самой безопасной резки — водяной струей под высоким давлением. Вот только нет пока в нашей стране насосов достаточной мощности — ведь давление нужно поднимать до 100 МПа.
    Впрочем, это не единственная трудность у специалистов. Главное — нет средств, чтобы завершить разработки, наладить массовый выпуск механизмов. А в Институте проблем механики создано уже около десятка роботов, способных не только тушить пожары на телебашнях и в резервуарах нефтеперерабатывающих заводов, но и вести дезактивацию помещений АЭС, мыть стекла небоскребов, трудиться на стройках высотных зданий, лазать в корабельных доках по бортам судов, внутри нефте- и газопроводов при их осмотре и ремонте.
    С той поры прошло уже пять лет, случился еще один крупнейший пожар (более мелкие происходят в нашей стране ежегодно десятками), но воз, как говорится, и ныне там. Какого же несчастья надо еще дожидаться, чтобы в стране наконец появилась современная пожарная техника?
    С.НИКОЛАЕВ, инженер
    Художник В. КОЖИН

КОЛЛЕКЦИЯ ЭРУДИТА

Плывите по течению

    Венгерский физик Тамаш Вишек из Будапешта решил выяснить, отчего некоторые виды перелетных птиц осуществляют путешествие в дальние края клином. Согласитесь, это довольно загадочное явление: ведь у птиц, по-видимому, нет никаких врожденных навыков строиться в ряды в определенном порядке и при этом сохранять строй в течение продолжительного времени.
    Просчитав движения птиц на компьютере, Вишек предположил, что ими руководит нечто вроде магнитных сил.
    Подобно тому, как они заставляют атомы металлов выстраиваться в ряд по отношению друг к другу. Однако аналогия оказалась не вполне точной. В то время как птицы легко сбиваются в «плоские» стаи, атомы в магните выстраиваются в трех измерениях.
    Помочь Вишеку справиться с этим затруднением решили Джон Тонер из Орегонского университета в Юджине и Юхай Ту из Уогсоновского исследовательского центра IBM в Нью-Йорке.
    Ученые попытались сравнить движение птиц в стае с перемещением молекул в жидкости. С точки зрения математики, эти процессы оказались почти идентичными. И когда исследователи смоделировали полет стаи подобно потоку воды, используя такие показатели, как плотность клина и скорость птиц в каждой его точке, выяснилось, что изменение траектории каждой птицы «поглощается» стаей и потому не влияет на ее движение. Говоря попросту, птицы подвластны «эффекту толпы» и, попав в строй, вынуждены подчиняться усредненному ритму его движения.
    Исследователи убеждены, что их работа вскоре найдет практическое применение. «Физика стаи» позволит по-новому взглянуть на оптимальное конструирование станций метро и стадионов и даже управлять потоками автомобилей.

Афера века

    Вспомните, как настороженно многие ждали наступления 1 января 2000 года. Во-первых, нам обещали, что с Новым годом наступит и новый век. Во-вторых, предсказывали страшнейшие компьютерные сбои, связанные с «Проблемой-2000». ЭВМ, дескать, собьются на двух нулях, в результате чего может произойти нечто страшное.
    И оба раза нас провели. XXI столетие наступает только в 2001 году. Что же касается компьютеров, то некоторые происшествия в ночь на 1 января 2000 года все же были.
    Так, Пентагон на несколько часов потерял связь со своим спутником. В Федеральном центре авиации США на краткое время отключалось питание принтеров. В Японии ненадолго вышел из строя компьютер, отслеживающий уровень радиации на атомном реакторе. Южнокорейский суд разослал повестки о необходимости прибыть на слушание дела 4 января 1900 года… В той же Корее более 900 семей на несколько часов остались без тепла. Машины по продаже автобусных билетов в Австралии на совсем короткое время перестали выполнять свои функции. Во Франции на табло с прогнозом погоды на миг высветилось «01/01/19100». В норвежской больнице отказался работать рентгеновский аппарат. Согласитесь, не так уж страшно.
    Сенсацией стало отсутствие проблем с вступлением в 2000 год в России. Министр атомной энергетики Евгений Адамов на пресс-конференции сообщил, что самой большой его проблемой на Новый год стала поломка… лопаты во время расчистки дачной дорожки от снега.
    Самым оригинальным отчетом среди тех, что все американские компании были обязаны представить в информационные центры до утра 1 января, оказалось сообщение от Microsoft: «Свет горит везде, машины вроде бы работают». В общем, правы оказались скептики, которые твердили, что никакой «Проблемы-2000» не существует, а есть лишь желание компьютерных и прочих фирм выжать из своих правительств побольше денег. И надо сказать, им это удалось.
    Миллионы людей встречали новый год на рабочих местах. Остальные в спешке опустошали свои банковские счета и запасались сухим топливом с не меньшим энтузиазмом, чем горячительными напитками. Свечные заводики и производители фонариков пережили свой звездный час — никогда больше не будет в мире такого спроса на их продукцию. И что? Конца света не случилось.
    Компьютерные монстры нажились на апокалиптических ожиданиях, хотя по идее должны были бы прогореть. Ведь признав факт существования «Проблемы-2000», они тем самым расписались перед всем миром в том, что они поставили потребителям некондиционный товар! По идее замена некачественных компьютеров и программного обеспечения должна была бы проводиться за счет производителя. Но Билл Гейтс со товарищи умудрились убедить весь мир в том, что за устранение их просчетов заплатить должны сами пользователи.
    И они заплатили. В мире на решение пресловутой проблемы были потрачены десятки миллиардов долларов. В итоге получается, что компьютерная отрасль недурно поживилась на собственной оплошности и всеобщей наивности.

РАССКАЖИТЕ, ОЧЕНЬ ИНТЕРЕСНО…

Как стать невидимым?

    Прочел в газете, будто один американский профессор сделал хомячку укол какой-то жидкости и тот стал прозрачным, словно стеклянный. Не появятся ли так, глядишь, в скором времени и люди-невидимки?
    Петр Иконников,
    Саратовская область


    Исследователям Техасского университета, видимо, действительно удалось реализовать фантазии английского писателя-фантаста Герберта Уэллса. Они утверждают, что создали эликсир, способный делать невидимыми живые ткани.
    Биологи ввели полученное вещество под кожу подопытному хомячку, и на месте укола образовалось прозрачное пятнышко диаметром с монету. Стали видны пульсирующие кровеносные сосуды, даже некоторые внутренние органы…
    Эффект объясняется тем, что вода, из которой большей частью состоит живой организм, рассеивает попадающий на кожу свет. Чтобы сделать кожу невидимой, в нее вводят вещество, меняющее оптический коэффициент преломления. И световые лучи уже не отражаются, а проникают вглубь, освещая внутренние структуры организма.
    Так может ли и человек стать прозрачным, словно воздух или, на худой конец, стекло? Давайте порассуждаем вслед за Уэллсом.
    Человеческое тело на 65 процентов состоит из воды, которая совершенно прозрачна. Все основные наши «части» — кости, мышцы, кожа — это бесцветные органические материалы, по своей природе похожие на дерево или на обычную бумагу. Непрозрачны они лишь благодаря своему строению.
    Возьмите лист белой бумаги и смажьте его маслом, например, подсолнечным. Бумага на глазах станет прозрачной. Масло заполнит промежутки между волокнами бумаги, и теперь отражение и преломление света происходит только на ее поверхности, точь-в-точь как на стекле.
    Есть и более впечатляющий фокус.
    Говорят, стоит прозрачные кристаллики алмазов поместить в сосуд с чистой водой, и они исчезнут, как бы растворятся в ней. А секрет прост: коэффициент преломления алмаза близок к коэффициенту преломления воды. Не зря же говорят иной раз: «Бриллиант чистой воды»…
    Так что логичнее, наверное, создавать человека-невидимку для подводного мира. Это проще. И такие попытки делались еще в конце XIX века. Герберт Уэллс, наверное, слышал об опытах немецких исследователей, которые умели добиваться прозрачности отдельных частей человеческого тела и даже небольших животных. Поначалу это делалось лишь в растворе, а потом и на воздухе.
    Однако не будем забывать, что опыты тогда проводились не на живых существах, поскольку вещества, с которыми экспериментировали исследователи, были на редкость ядовитыми.
    Техасские биохимики, об эксперименте которых говорилось в самом начале, сделали следующий шаг — нашли, видимо, безвредный для хомячка способ обретения прозрачности. Но до экспериментов с людьми, конечно же, все еще очень далеко. Да и нужны ли они?
    Представим себе на миг, что нам удалось добиться желаемого — изобрести эликсир, который способен сделать абсолютно прозрачным человеческое тело. Что же, можно налаживать массовое производство людей-невидимок? Но стоит ли?
    Вспомните, что герою Уэллса пришлось отнюдь не сладко. Ему предстояло ходить голышом даже в холод дабы его присутствие не выдавала одежда.
    А вот еще, о чем забыл (или не захотел) упомянуть Герберт Уэллс: человек-невидимка одновременно стал бы и… слепым! Ведь мы видим предметы опять-таки благодаря преломлению световых лучей в хрусталике и «отпечатыванию» их на глазной сетчатке. А коль они станут проходить сквозь глаза, как и сквозь тело, человек-невидимка превратится в слепого котенка. Так что пока неясно, какое практическое применение получит открытие техасских ученых.
    Говорят, новую технологию можно будет использовать при диагностике некоторых кожных и сосудистых заболеваний.
    Что же касается желания военных реализовать свою давнюю мечту о создании войск, невидимых для противника, то она, наверное, так и останется мечтой. И милитаристам придется поискать иной рецепт невидимости…
    В. ЧЕТВЕРГОВ

Как детские книжки стали настольным пособием военных

    Трудно представить себе современную армию без камуфляжной одежды. Интересно, кто и когда ее придумал?
    Виктор Самохин,
    г. Тула


    В первой четверти XIX века, как известно, армии выходили на поля сражений в ярких мундирах и шли в атаку плотными, чуть ли не парадными колоннами. Конец этой традиции положила англо-бурская война 1899–1902 годов в Южно-Африканской Республике. Неся большие потери в боях с местными колонистами, выходцами из Голландии, англичане срочно переодевали свою армию в неприметную форму цвета хаки, что в переводе значит «грязь». В отличие от красных мундиров, она хорошо маскировала солдат в складках местности. А кроме того, во время позиционных боев солдаты стали закапываться в землю, спасаясь от губительного огня противника.
    Первая мировая война подтвердила правильность такого решения. Потери на полях сражений были бы куда большими, если бы солдаты не научились этому искусству.

    КТО ПРИДУМАЛ КАМУФЛЯЖ?
    Как ни странно, его изобретение связывают с сугубо мирным человеком — детским художником Эбботом Тэйером.
    Эббот Хендерсон Тэйер родился в США 150 лет назад, учился в Бруклинской художественной школе и в Национальной академии дизайна. В 1869 году Эббот основал свою собственную студию и мастерскую, а в 1875 году переехал в Париж, где некоторое время стажировался у известного пейзажиста Леона Жерома.
    В 1879 году Тэйер возвратился в США, где вскоре завоевал репутацию добротного мастера салонных полотен. Но прославился он вовсе не этим. В 1901 году ему вдруг наскучили сентиментальные схожести, и художник углубился в изучение живой природы, где натурщиками ему стали звери и птицы.
    Наблюдения за ними и привели его к изучению разнообразия красок в природе. В итоге он сформулировал теоретические основы защитных свойств цвета, установив, например, что участки тела животных, которые чаще бывают обращены к свету, обычно темнее, а скрытые от солнца — светлее. Этот принцип получил в США название «Закон Тэйера». Впоследствии этот закон нашел широкое применение.
    Тэйеру было уже шестьдесят лет, и его по-стариковски тянуло к общению с малышами — хотелось развлечь детей, создать для них что-нибудь забавное. В этом духе и была создана Тэйером книга «Защитные окрасы в царстве животных», которая увидела свет в 1909 году. Каждая страница ее представляла собой «загадочную картинку», где было изображено переплетение стеблей и листьев, и читателю предлагалось определить, кто за ними скрывается. На обороте страницы находилась «подсказка»: тот же кусочек пространства, только растения были не пропечатаны, и читатель без труда узнавал змей или птиц.
    Книга воспринималась юными читателями как увлекательная настольная игра. И со временем и сам художник, и читатели с удивлением узнали, что на издание обратили внимание военные чины США! «Закон Тэйера» лег в основу научной теории мимикрии — защитной окраски. На ее базе была выработана система принципов… военного камуфляжа!
    Художника поблагодарили за его ценные разработки, книгу несколько раз переиздали.


    Бойцам для маскировки приходилось раскрашивать даже лица.

    Когда Тэйер понял, что каждый вновь проектируемый камуфляжный костюм создается на основе его работ, изложенных в книге «Защитные окрасы…», он потребовал денежного вознаграждения. Однако ему пояснили, что наука уже шагнула далеко вперед в создании камуфляжа. Человечество научилось прятать от посторонних глаз военные корабли, самолеты, пушки, целые аэродромы. Разгневанный Тэйер хотел было судиться с военным руководством, но ему объяснили, что в усовершенствовании его принципов есть доля многих других специалистов.
    В военных академиях даже ввели специальные курсы по основам маскировки. Началось изготовление камуфлированных красок. И считалось, что к этим вещам Тэйер уже не имеет никакого отношения…
    В 1921 году художник скончался, так и не примирившись с Пентагоном. А опыт Второй мировой войны выявил непреходящую ценность открытий Эббота Тэйера — его идеи спасли не только десятки тысяч людей, но и составили основу маскировки сотен городов. И никому теперь не приходит в голову, что все началось со скромной детской книжки о животных, в которой надо было разглядеть змею или птичку в траве.


    Маскировочная раскраска боевого самолета.


    Вот такие пятна, нанесенные на танк позволяют ему прятаться на местности.


    Современные солдаты без камуфляжной формы ныне никуда…

    СЕКРЕТЫ ХАМЕЛЕОНА И…
    И поныне многие специалисты по маскировке, сами, быть может, того не подозревая, используют хитрости детской раскраски. Но этим только дело уже не ограничивается. Современные исследователи, обратив свой взгляд к природе, черпают из нее все новые идеи.
    В настоящее время в секретных лабораториях США и многих других стран мира тщательнейшим образом изучается секрет хамелеона. Как известно, это пресмыкающееся умеет искусно изменять цвет своей кожи под окружающий ландшафт. Шутят даже, если хамелеона поместить на шахматную доску, то вскоре его шкура сольется с ее темными и светлыми квадратиками.
    Ученые уже раскрыли, как хамелеону и ему подобным удаются эти чудеса. Оказывается, в специальные подкожные клетки по мере надобности накачивается темный пигмент. Чем больше пигмента, тем более темной выглядит данная клетка. Кроме того, сам состав этого красящего вещества может меняться, приобретая в зависимости от конкретной обстановки тот или иной цветовой оттенок — коричневый, желтый, зеленоватый…
    Все это, повторим, известно. Однако вовсе не означает, что уже завтра на десантниках и разведчиках появятся маскхалаты, способные перекрашиваться, подобно коже хамелеона. Одно дело — знать, и совсем другое — перенять опыт, научиться воспроизводить подобные же эффекты.
    Точно так же, чисто теоретически, исследователи знают, как может быть устроена, скажем, сказочная шапка-невидимка. Мы уже рассказывали вам (см. «ЮТ» № 5 за 1996 г.), как московские изобретатели И.А. Наумов, В.А. Каплун и В.П. Литвинов разработали некое оптическое устройство, позволяющее делать невидимым практически любой объект.
    Суть изобретения в том, что поверхность маскирующей накидки состоит из множества линз-объективов и линз-окуляров, которые воспринимают изображение окружающего ландшафта и транслируют его по световодам. Наблюдатель, таким образом, видит все, что находится по другую сторону замаскированного объекта, смотрит как бы сквозь него, а потому приходит к выводу, что самого объекта вовсе не существует.
    Примерно к таким же методам прибегают фокусники, когда им нужно спрятать какой-нибудь громоздкий предмет, например, самолет или железнодорожный вагон.
    Но что там вагон? Современные специалисты по маскировке ухитряются прятать огромные линкоры и даже авианосцы. Я был свидетелем, как командир полка авиаразведчиков на Черном море торопил своих подчиненных:
    — Давайте, ребята, скорее, а то ведь спрячется — неделю искать будем!
    Речь, как потом выяснилось, шла об американском фрегате, затесавшемся в Черное море из Средиземного.
    — Но корабль ведь не иголка, и Черное море не такое уж большое, — резонно, как мне показалось, заметил я, когда экипаж уже вылетел…
    — Все так, — согласился командир. — Но пристанет фрегат к берегу, накинут на него маскировочную сеть, и ищи его потом.
    Как оказалось, в таких случаях даже радар не всегда помогает, поскольку цель может затеряться в «местниках» — помехах, создаваемых местными предметами — горами, холмами, грозовыми облаками…
    Выручает тогда разведчиков зоркий глаз и… сообразительность. Иной раз искомый объект удается распознать по тени, которую он отбрасывает. Кстати, ее даже прозвали «тень-предательница».
    Обнаруживают объекты также по разнице температур между ним и окружающим ландшафтом. При этом наблюдение и аэрофотосъемку ведут уже не в обычных, а в тепловых, инфракрасных лучах. Танки и самолеты при этом выдает жар работающих моторов, а человека — его собственное тепло…
    Конечно, все эти приемы знают и маскировщики. Моторы стараются поглубже спрятать в корпуса машин, прикрыть сверху теплоотражающими кожухами. Маскировку ведут так, чтобы тень из предательницы стала спасительницей: если, например, танк спрятать в овраге, чтобы косые лучи солнца туда не заглядывали, то разведчикам его никак не заметить. Остается ждать полудня, когда отвесные лучи достигнут дна оврага. А танкистов к этому времени с их машиной уже там и нет…
    Игру в прятки военные ведут вполне серьезно, тратя немало времени, труда, выдумки и денег на изобретения все новых и новых хитростей. В их ряду и секреты хамелеона. И последние сведения: в США начаты испытания так называемой «умной» обшивки для самолетов, бронемашин и кораблей. В нее вмонтировано множество датчиков, реагирующих на освещенность окружающей среды, а значит, и температуру. И в зависимости от нагрева меняется и ее цвет, поскольку окрашена она специальной термокраской. Ну, чем не хамелеон?..
    Олег СЛАВИН
    Художник Ю. САРАФАНОВ

ВОЗВРАЩАЯСЬ К НАПЕЧАТАННОМУ
Небо — источник энергии?

    В «ЮТ» № 6 за 2000 г. мы опубликовали статью М.Яблокова «Трос от неба до Земли» у в которой описали перспективы использования подобных систем в космосе. На эту публикацию прислал свой отклик наш давний автор, профессор Ю.М. Евдокимов, который полагает, что механическая прочность систем далеко не самое главное.
    Вот его заметки…


    Недавно по телевидению в программе «Земля» показали интересный сюжет о том, как в США ловят молнии.
    В двух словах идея установки такова. На поле вертикально устанавливается ракетная установка. Как только в небе появляется подходящая грозовая туча, в нее стреляют ракетой, которая тянет за собой медный провод. Как только он достигает грозовой тучи, происходит электрический разряд. Провод при этом, конечно, испаряется, зато разряд ударяет точно в то место, где был закреплен нижний конец проволоки. Таким образом ученые получают возможность «поймать» молниевый заряд, чтобы замерить его параметры.
    А кроме того, такая установка используется для испытания в натурных условиях тех или иных конструкций громоотводов и иных подобных систем.
    Я же подумал вот о чем. «А ведь нечто подобное можно использовать и для получения электроэнергии в промышленных масштабах».
    В атмосфере, как известно, существует градиент электрического потенциала, который с каждым метром высоты возрастает на 100 В. К примеру, на высоте 50 км этот градиент равен 400 кВ!
    Ежегодно на Земле происходит около 16 миллионов гроз, то есть около 44 тысяч молний в день ударяет в землю, или сотни молний ежесекундно!
    Средний электрический момент, разряжаемый молнией, составляет около 100 кулонов на км, а заряд — 20–30 кулонов. Средняя плотность напряженности электрического поля в облаке — до 4x105 В/м. Разность потенциалов на пути молнии достигает сотен миллионов вольт, а сила тока в молнии доходит до десятков тысяч ампер. Электрическая энергия, выделяемая средним грозовым облаком, составляет 20 млн. кВт, то есть потенциальная электрическая энергия, запасенная такой тучей, равна энергии мегатонной атомной бомбы (1013 — 1014 Дж).
    Впрочем, надеяться на сами молнии пока особо не приходится — нет у нас пока для них достаточно эффективных ловушек. Иное дело, если мы воспользуемся возможностями тросовых систем в атмосфере и космосе.
    Но почему бы не использовать даровой потенциал электризации, что имеет место при движении летательных и космических аппаратов в электромагнитном поле Земли?
    В настоящий момент накоплены огромные знания по электризации при полете самолетов, космических кораблей. К примеру, профессор И. Имянитов в своей книге «Тропинка в атмосфере» (Л., Гидрометеоиздат, 1982) приводит данные о заряжании летательных аппаратов при вхождении в грозовое облако до 1,5 млн. вольт. Досконально исследованы турбулентность и обледенение, электростатическая опасность и струйные течения…
    Ныне создаются системы электростатической защиты, электрической смазки, электродвижители и ионолеты… Задел есть, как им лучше воспользоваться?
    Зачем мудрить с выбросом различных тросовых систем на огромную высоту, когда можно попытаться использовать электрическую энергию электризации. Ведь при движении с большими скоростями, как сказано, происходит сильная электризация космических объектов, и для нейтрализации статического электричества применяют всевозможные способы.
    А что, если использовать это во благо?
    Производить «съем» потенциала, тем более что электризация огромна — объекты получат заряды мощностью до десятков киловатт. Возможно использование идей академика Л. Авраменко, которому удалось по одному проводнику (вольфрамовая нить толщиной всего 20 мкм) передать электрический ток мощностью 1,3 кВт!
    И если на самолетах сегодня «бесполезный» электрический ветер стекает со специальных остриев, установленных на концах крыльев, то завтра, быть может, эту энергию удастся использовать на пользу людям. Особенно это актуально в космических условиях, где вполне можно использовать электрический ветер, скажем, для работы маневровых двигателей.
    Стоит сказать, что мы повсеместно недооцениваем возможности электростатических сил.
    В знаменитых Фейнмановских лекциях по физике (т.5. Мир, 1977) приведены интересные выкладки о величине электрической силы: «Если бы в вашем теле или теле вашего соседа, стоящего от вас на расстоянии вытянутой руки, электронов оказалось бы всего на 1 % больше, чем протонов, то сила вашего отталкивания была бы невообразимо большой… Ее хватило бы, чтобы поднять вес, равный весу Земли».
    На главенствующую роль электростатических сил в природе, даже по сравнению с гравитационными, указывал еще академик А.Д. Сахаров.
    Тот же солнечный ветер, исходящий от нашего светила, представляет собой плазму, состоящую из потока различных частиц: электронов, протонов, нейтральных частиц. Так как скорость движения солнечного ветра достигает 700 км/с, может происходить усиление магнитного поля за счет так называемого удвоения магнитных трубок: возникает гидромагнитное динамо.
    Первые публикации об ионолетах появились еще лет тридцать тому назад, однако до сих пор сколь-нибудь практичные конструкции пока не созданы. Впрочем, уже сегодня можно предвидеть следующее.
    Вместо химического топлива ракеты XXI века будут оснащаться мощными источниками энергии. Мысль ученых сосредоточена сейчас над проектами ракет, работающих на потоке электризованных частиц.
    Они хотят наилучшим образом решить техническую задачу, поставленную еще гением К.Э. Циолковского. Старт таких кораблей будет происходить, конечно, не с поверхности Земли, а с перевалочных станций на орбитах. Там солнечного света в изобилии, а гравитация составляет лишь небольшую часть земной тяжести. Это позволяет довольствоваться очень малыми ускорениями, то есть скорость ракеты можно будет накапливать постепенно. Да, продолжительность полетов при этом увеличится, но для грузового транспорта скорость может и не быть решающим фактором.
    Я хочу сказать, что перевод грузовых ракет на солнечное электропитание — вполне разумная перспектива. Не исключено, что именно по этому пути пойдет в будущем значительная часть межпланетного транспорта.
    Скажем, недавно американское космическое агентство НАСА сделало сенсационное заявление: профессор Вашингтонского университета Роберт Уингли нашел способ значительно увеличить скорость космических кораблей, благодаря чему путешествия за пределы Солнечной системы могут стать реальностью уже через 10 лет.
    Несмотря на то, что изобретение ученого существует только в виде прототипа, эксперименты НАСА, намеченные на осень этого года, должны дать окончательный ответ на вопрос, найдет ли практическое применение изобретение Уингли. При этом многих исследователей поражает простота идеи, заложенной в основу данного изобретения.
    Она состоит в том, что вокруг космического корабля необходимо создать так называемый «магнитный конверт», который будет отклонять солнечный ветер, способствуя тем самым его ускорению до 80 км в секунду, или 288 тыс. км в час.
    Солнечный ветер, как, наверное, знают читатели «ЮТ», представляет собой газообразные потоки, идущие от Солнца, при этом их скорость достигает 3,6 млн. км/ч.
    Земля защищена от них магнитным полем. Аналогичное поле и предлагает создать американский профессор вокруг космических кораблей. На такой скорости потребуется лишь 3–4 года, чтобы долететь до границ Солнечной системы, в то время как сейчас для этого необходимо 42 года.
    В заключение следует отметить, что изобретение Роберта Уингли основано на давно известных законах физики. Неужто никто не придумает, как использовать «молниевую машину»?

ВЕРСИИ
И вновь о молниях

    «Если современному инженеру-высоковольтнику представить данные природного электрического генератора, каковым является грозовое облако, то по его расчетам получится, что молний на свете быть вообще не должно, — пишет нам из Саратова И.В.ПОЛУНИН. — Но на практике это далеко не так. В чем тут хитрость?..»
    Слово И. Полунину.
    Молния — это природная электрическая искра. В лабораторных условиях для ее возникновения необходимо приложить напряжение в 3 млн. вольт на метр. Если учесть потери, неизбежные в облаке, это число необходимо увеличить как минимум вдвое. Непосредственные же измерения показывают, что в облаке имеет место лишь напряжение в 200 тыс. вольт на метр. И тем не менее молниевая машина облака исправно работает.
    Тем более удивительно, что в грозовом облаке энергия аккумулируется на каплях, изолированных друг от друга воздухом, который, как известно, представляет собой неплохой изолятор. Каким же образом за тысячные доли секунды — а именно столько длится молниевый разряд — миллионы миллиардов капель, находящихся в облаке объемом в несколько кубических километров, успевают соединить свои заряды?
    Американский профессор Дж. Фоллин считает, что и накопление заряда в туче, и сам разряд молнии происходят под воздействием космического излучения. Исследователь полагает, что именно космические лучи, попадая в атмосферу Земли, разбивают на атомы молекулы воздуха, ионизируя их. При этом из атомов выбиваются электроны, которые, в свою очередь, низвергаются электронной лавиной в нижние слои облака, накапливаются там и за короткий промежуток времени создают потенциал в сотни миллионов вольт. Именно этот потенциал и разряжается в конце концов огромной электрической искрой — молнией.
    Причем самому разряду опять-таки способствуют космические лучи, ионизируя молекулы воздуха ниже облака, подготавливая ионизированные каналы. Таких молниевых каналов образуется великое множество, они пересекают друг друга. Поэтому молния, переходя из канала в канал, движется такими странными зигзагами, а не по прямой.
    Однако этой гипотезе Фоллина, по-моему, присущ один недостаток. Космическое излучение поступает в атмосферу Земли практически постоянно, а вот грозы бывают не каждый день. Стало быть, тут есть еще какие-то причины.
    Интересную гипотезу на этот счет некогда выдвинул один из старейших наших метеорологов И.Е.Воробьев, долгое время работавший на высокогорных метеостанциях. Однажды он стал свидетелем такого явления. Тяжелое грозовое облако надвигалось прямо на метеостанцию, находившуюся на высоте 3250 м над уровнем моря. Оно буквально зацепилось за крышу станции, и туча, дотоле сыпавшая громы и молнии, разразилась…снегопадом. Причем снежинки оказались весьма необычного вида — они представляли собой длинные ледяные иголки, даже нити, переплетавшиеся между собой таким образом, что в воздухе как бы медленно опадали серпантиновые ленты.
    А что, если такой «серпантин» — довольно обычное явление в грозовом облаке? Из электростатики известно: на острие того или иного предмета напряженность магнитного поля увеличивается. Заряды стекаются на концы нитей, и, когда они соприкасаются между собой, величина суммарного заряда быстро возрастает. Такое увеличение в конце концов и приводит к пробою — молнии.

ДАВАЙТЕ РАЗБЕРЕМСЯ
Конденсатор по имени Земля

    За сто лет человек научился защищаться от молнии. Вот бы еще теперь ее приручить! Эта мысль многим приходит в голову. Однако, как говорится, «стоит ли овчинка выделки»? Чтобы разобраться в энергетике молнии, достаточно обычного курса школьной физики.

    На уроках вы знакомились с электрическими конденсаторами и определением их емкости (см. рис. 1).


    Для шарового (рис. 1а) она определяется из формулы:

    Когда изолятором служит вакуум или воздух, то величина диэлектрической постоянной е = 0,88·10-13 Фарад/см.
    Если неограниченно увеличивать внешний радиус нашего конденсатора R2, то он превратится в изолированный шар с емкостью:

    Вычислим емкость нашей планеты, радиус которой, как известно, составляет около 6400 км, или 64 00х103х102 см:
    Сз.ш.= 4peR1 = 4x3,14x0,88·10-13x6400·103x102h 700mF.
    Как видим, емкость земного шара при чистом небе и космосе совсем не велика, в запасах любого радиолюбителя наверняка найдется электролитический конденсатор в 1000 и даже 5000 микрофарад.
    Однако бывают и тучи. Пусть на высоте в 5 км грозовыми облаками покрыт квадрат 10х10 км. В этом случае можно не учитывать кривизну Земли и использовать при определении емкости между почвой и облаком формулы плоского конденсатора (см. рис. 1б).

    т. е. 0,17 микрофарады. Совсем небольшая емкость, не правда ли?
    Какую же энергию можно в нем запасти, если зарядить его грозовым напряжением, скажем, в 10 MB?
    W = C·U2/2 = 0,17·10-6х10·106х10·106 = 0,17·108 Дж = 24 кВт·ч.
    Это даже меньше нормального месячного квартирного расхода.
    Как видим, запасов небесной электроэнергии не так уж и много, а вот шума и блеска от молнии достаточно. Она за прошедшие двести лет, после работ М.В.Ломоносова, досконально изучена и исследована. Без этого было бы невозможно использовать высоковольтные воздушные ЛЭП, открытые распределительные подстанции, антенны, многие виды связи, высотные здания, воздушный транспорт, ракеты…
    Происхождение гроз — следствие электризации. В атмосфере, насыщенной водяными парами, под действием мощных восходящих воздушных потоков происходит разбрызгивание водяных капель. Образующаяся при этом мельчайшая водяная пыль оказывается заряженной отрицательно, а оставшиеся тяжелые капельки — положительно.
    Ветер разносит отрицательно заряженную водяную пыль на значительные расстояния, образуя основной массив грозового облака. Таким образом началом грозового явления служит механическое разделение зарядов противоположного знака и сосредоточение в различных частях облака значительных объемов униполярных зарядов. Такое облако, заряженное с нижней стороны в основном отрицательно, и образует рассмотренный конденсатор, другой обкладкой которого является земля, где на поверхности индуктируются положительные заряды. Средняя напряженность такого конденсатора обычно не превышает 10 кВ на метр.
    Разряд между облаком и землей начинается с прорастания от облака к земле слабо светящегося канала — ступенчатого лидера, движущегося толчкообразно со средней скоростью около 100 км/с. Когда он достигнет земли, начинается фаза главного разряда — собственно молнии. Амплитуда импульса тока молнии достигает десятков и даже сотен килоампер, однако длительность его невелика — тысячные и реже сотые доли секунды. Суммарный заряд, переносимый молнией, лежит в пределах 20 — 100 кулон. В расчетах исходной величиной является не напряжение — разве к облаку подключишь вольтметр? — а ток молнии, ибо он может быть измерен специальными регистраторами. Методика таких расчетов давно и хорошо отработана. Проектирование грозозащиты — заурядная операция, простейшая тема курсовых заданий студентам.
    Тем не менее, в печати, особенно «желтой», появляются описания этого явления, не соответствующие действительности. Например, сообщается: по конструкции громоотвод проще простого — железная палка на крыше жилого дома!
    Это совершенно неверно. Таким советом воспользуется лишь тот, кто желает спалить свое жилище и убить его обитателей. В действительности, главной частью молниеотвода (правильное название) является заземляющее устройство, соединяющее «палку» с почвой. Оно выполняется по определенным правилам, систематически проверяется и обслуживается. Интересно отметить, что американец Франклин предполагал, что «громоотвод» отводит электричество из воздуха, чем и предотвращает поражение строения. Защитная роль этих устройств впервые правильно оценена Ломоносовым, указавшим, что молниеотвод принимает на себя разряд молнии. Такое понятие вполне соответствует современной точке зрения.
    Неверны и сообщения о напряжениях в миллиарды вольт! Возможность воздуха как изолятора при применяемых ныне напряжениях порядка тысяч киловольт уже на исходе. Максимальное напряжение воздушной действующей ЛЭП переменного тока — 1200 кВ, и дальнейшее его увеличение связано с огромным ростом стоимости. Это требует расщепления проводов фаз на несколько проводников для снижения потерь на корону, увеличения высоты опор, сложности подстанционного оборудования… Уже начинают проектировать безвоздушные линии передач с элегазовой изоляцией — так называют коробчатые или трубчатые магистрали, наполненные высокопрочным газом, обычно шести фтор и стой серой (SF6). Начинает применяться и вакуумная изоляция, например, вакуумные выключатели (возможно, «ЮТ» расскажет о них в ближайших номерах).
    Часто выдают за чудо расщепление дерева электрическим разрядом. Однако это давно известное явление. Ток молнии, протекая по волокнам дерева, приводит к взрывообразному испарению влаги древесины. Иногда из опоры ЛЭП таким образом вырываются щепы длиной в метр и более.
    Механические воздействия вызываются также кулоновым отталкиванием однополярно заряженных предметов. Кратковременное воздействие разряда, особенно высокочастотного, может оказаться безопасным для человека, но отбросить его рубашку или шапку довольно далеко. На таких эффектах основано немало цирковых трюков, которые, понятно, никакого отношения к теории не имеют, как это считают некоторые авторы.
    Особенно много рассказывается баек о волшебных шаровых молниях. Но все они основаны на субъективных ощущениях и представлениях. Ни одного материального факта, свидетельства пока нет, и значит, судить о явлении, как это делают некоторые журналисты, не представляется возможным.
    Г. ЧЕРНИКОВ

У СОРОКИ НА ХВОСТЕ



    ПОЧЕМУ ИГЛУ НЕ ТАЕТ? Снаружи — студеный ветер. Ртутный столбик термометра упал до отметки минус 50 °C. А внутри эскимосского жилища — иглу — тепло и вполне комфортно. А ведь строят его не из камня или бревен, а из спрессованного снега, превратившегося в твердые ледяные глыбы. Почему же лед, из которого сложены стены иглу, не тает?
    Все дело в разной способности воздуха и снега (или льда) накапливать тепло. Воздух — хороший теплоизолятор. Уже при небольшом притоке тепла температура в иглу повышается. Присутствие людей в жилище «отопляет» его точно так же, как Московское метро согревает поток пассажиров. Но даже и при повышении температуры внутри иглу стены ее не тают. Ведь для фазового превращения льда в жидкую воду нужно много энергии. А эскимосы берегут свою «избушку ледяную». Они не разводят в ней огонь, да и проводят там не круглые сутки, а лишь часы ночного отдыха. Ну а спят они не на голом льду, а на шкурах животных, которые служат отличным изолятором, сохраняющим тепло тела, и предохраняют лед от таяния.

    КОГДА У МУЖЧИН ПОЯВИЛИСЬ ШТАНЫ? Рисунки, найденные на стенах испанской пещеры Эль-Секанс, свидетельствуют, что штаны уже носили в 600 г. до н. э. Первыми их пошили кельты, а некоторое время спустя — германцы. Штаны защищали людей от северных холодов, а кроме того, были удобны при верховой езде. Шили их из шерсти и льна. Пояс талии делали очень широким, чтобы не сползли. Римляне, чванливо считавшие германцев «варварами», до такой одежды и не додумались, а кутались в тоги, заимствованные у античных греков.

    ЕСЛИ НЕ ШАРОВАЯ МОЛНИЯ, ТО ЧТО ЖЕ ЭТО? Эксперимент, который затеяли два новозеландских химика из Кентерберийского университета Джон Абрахамсон и Джеймс Диннис, принес неожиданный результат. В своей лаборатории они обстреливали песок электрическими разрядами, пытаясь имитировать грозу. И вдруг прямо перед их глазами на несколько секунд возник огненный шар. Шаровая молния?!
    Ученые попытались дать объяснение сотворенному феномену. В момент удара разряда — молнии в песок его температура повышается до многих тысяч градусов. В таком пекле кристаллики кварца превращаются в карбид кремния, слипающийся в ком диаметром до полуметра. Если песок влажный, влага тотчас испаряется. Пары жидкости вырываются наверх, выталкивая раскаленный ком на поверхность. А соприкоснувшись с атмосферным кислородом, кремний окисляется, бурно выделяя свет и тепло.

    НАЙДЕНА ГРОБНИЦА АЛЕКСАНДРА МАКЕДОНСКОГО? Египетский археолог Фаузи эль Фахарани уверен, что знаменитый полководец похоронен на Лагинском кладбище в Александрии. Эль-Фахарани реконструировал одну из двух главных улиц античной Александрии. На ее пересечении с главной городской магистралью, там, где теперь разместилось кладбище, считает египетский ученый, в древности располагались дворец и гробница. Когда эту территорию исследовали с помощью радиолокатора, на глубине обнаружились остатки обширного строения. Теперь раскопки покажут, что находилось на этом месте.

    ПЕРВЫМИ БРАКОНЬЕРАМИ БЫЛИ… ИНДЕЙЦЫ. Мы привыкли считать, что индейцы жили в согласии с природой. «На самом деле, наши представления о краснокожих неверны, — утверждает американский антрополог Шепард Крех. — Исконные жители Америки безжалостно ее истребляли».
    Для добычи нескольких бизонов индейцы племени шайены загоняли в пропасти стала диких быков. А индейцы племени сиу и айова, охотясь, поджигали обширные участки леса. Чероки и кри, по подсчетам ученого, сбыли в свою пору «бледнолицым» миллионы звериных шкур в обмен на оружие, тем самым положив начало массовому истреблению оленей и бобров.

    БЕЙ ОПУХОЛЬ ЖЕЛЕЗОМ! По словам Харольда Фукса, руководителя центра наноанализа при одном из университетов ФРГ, вскоре начнутся клинические испытания новой методики лечения некоторых видов рака, в частности, опухолей головного мозга. Во всяком случае, эксперименты на мышах показали следующее. Непосредственно в ткань опухоли вводятся наночастицы окиси железа, а затем пациент повергается воздействию мощного переменного магнитного поля. При этом происходит резкий нагрев наночастиц и окружающих их клеток, вследствие чего опухоль гибнет. Такая методика позволяет прицельно уничтожать злокачественные ткани, не причиняя вреда здоровым клеткам.

    ВЕРЬТЕ УЧЕБНИКАМ. Германские археологи доказали, что неандертальцы выглядели именно так, как их изображают в учебниках истории. Группа ученых, после тщательной «переработки» тонн глины и известняка в местечке Неандерталь вблизи Дюссельдорфа, там, где были обнаружены останки доисторического человека, нашла фрагмент височной кости, которая абсолютно подходит и дополняет череп неандертальца, хранящийся с 1877 года в краеведческом музее Бонна и по которому был выполнен ранее скульптурный портрет.

ВЕСТИ С ПЯТИ МАТЕРИКОВ

    ТОЛЬКО НЕ СМОТРИ НА ХОДУ! Японская фирма «Пайонир Электроникс» представила новую разработку — портативный видеоплейер весом всего в 690 г. Он оснащен 18-сантиметровым дисплеем и позволяет смотреть видеозаписи практически в любой обстановке.