Юный техник, 2005 № 04

Журнал «Юный техник»

Популярный детский и юношеский журнал.

 

КАРТИНКИ С ВЫСТАВКИ

Мастера на все руки

Обычно так говорят о людях-умельцах. Однако на II Специализированной выставке робототехники незаурядное мастерство и возможности продемонстрировали «железные работники» — киберы самых различных конструкций и назначения. С ними познакомился наш специальный корреспондент Станислав ЗИГУНЕНКО. Вот каковы его впечатления.

У кого рука длиннее?

— Уж про кого только не говорили, что у него глаза завидующие, а руки загребущие. А между тем чемпионами в этом деле являются роботы-манипуляторы, — пояснил мне представитель Государственного научного центра РФ «Институт высоких энергий» В. Я. Потапов. — Вот посмотрите, с его помощью я могу достать предмет, отстоящий от нас с вами на добрых три метра…

И Владимир Яковлевич легонько повел своей рукой. В тот же миг зашевелилась кисть манипулятора, заканчивающаяся особыми схватами, и аккуратно достала из штатива стоящую в нем стеклянную пробирку.

Современный промышленный робот уже никого не удивляет.

Так выглядит робот-трубочист…

Проявление машинной галантности: робот-манипулятор вполне способен преподнести цветок даме-оператору.

Впрочем, как рассказал мне Павлов, тренированные операторы способны с помощью манипулятора вдеть нитку в иголку. И это еще что! К производству готовится новое поколение телеманипуляторов, задающая и исполнительная части которых могут отстоять друг от друга не на метры, а на многие сотни и даже тысячи километров. В этом случае связь между ними осуществляется не посредством кинематики, а с помощью телеуправления, осуществляемого по специальным каналам связи или даже через Интернет.

Говорят, с помощью таких манипуляторов уже проведены первые экспериментальные хирургические операции. Причем хирург может находиться, например, в Москве, а его пациент — скажем, в Антарктиде. Но независимо от расстояния точность движения будет микронная.

Пока же копирующие манипуляторы чаще всего используют при работе с радиационными изотопами или особо опасными химическими веществами. Оператор отделен от них надежной защитой, наблюдает за операциями через специальные окошки или с помощью телемонитора.

Робот-трубочист

В случаях же, если куда-то не может пробраться даже самый гибкий манипулятор, в ход идут самодвижущиеся роботы-чистильщики. Одного из них, чем-то похожего на увеличенного дождевого червя, мне показал один из его создателей, главный конструктор лаборатории робототехники и механотроники Института проблем механики РАН Л.Н.Кравчук.

— Наш робот способен проползти по трубе, которая имеет многочисленные повороты и извивы, даже под углом в 90 градусов, — рассказал Леонид Никитич. — Этому в немалой степени способствует его конструкция. Робот действительно движется, словно дождевой червяк. Сначала протолкнет вперед свою лобовую часть, закрепит ее на стенках трубы, а потом подтягивает заднюю. А на концах его — вращающиеся щетки, с помощью которых он ведет прочистку труб.

Петербургские роботы готовы отправиться хоть под воду, хоть в космос…

Пока робот-трубочист получает энергию для движения и команды управления по кабелю, который за ним тянется. Но в будущем, как полагают создатели этого оригинального робота, появятся и полностью самостоятельные, автономные конструкции, управление которыми будет осуществляться по радио.

Из-под воды да в космос

Такое происходит не только с людьми. Как известно, бывший подводник петербуржец Валерий Рождественский стал затем космонавтом. И это не случайно. Между двумя стихиями довольно много сходства. В обоих случаях человек зачастую испытывает невесомость, его окружает довольно агрессивная, чуждая ему среда, не прощающая ошибок.

Поэтому, как рассказал мне представитель Государственного научного центра «ЦНИИ робототехники и технической кибернетики», базирующегося в Санкт-Петербурге, С.Ю.Степанов, все чаще и космонавты, и Подводники для выполнения наиболее опасных операций используют роботов.

— Такие роботы, в отличие от обычных, наземных, должны иметь особое конструктивное исполнение, — пояснил Сергей Юрьевич. — Во-первых, их узлы делаются в модульном исполнении. То есть с таким расчетом, чтобы каждый узел был конструктивно закончен, мог быть сменен без особых проблем. Во-вторых, каждый модуль помещается в кожух, который защищает наиболее нежные части конструкции от вредных воздействий окружающей среды. И, в-третьих, такие конструкции должны быть сверхнадежными. Если они поломаются во время работы, хлопот с их ремонтом не оберешься…

Всем этим и многим другим требованиям и отвечают роботы, создаваемые в ЦНИИ. Они уже неплохо себя зарекомендовали в ряде спецпроектов, например, при работе в «грязной» зоне атомных подводных лодок и на некоторых других объектах.

Кисть манипулятора управляется рукой человека…

Спасатели и взрывотехники

Все чаще роботы приходят на помощь людям и в других затруднительных случаях. Например, многие уже не раз видели по телевидению, как к подозрительному предмету направляется не сапер-взрывотехник, а робот. Подъезжает, тщательно осматривает подозрительную находку со всех сторон, а операторы, внимательно следящие за деятельностью робота при помощи телекамер, решают, что делать дальше.

Как рассказал мне Михаил Германович Канин, ведущий конструктор Научного института специальных машин при МГТУ имени Н.Э. Баумана, многоцелевые робототехнические комплексы МРК-26, МРК-27, МРК-УТК, «Варан» и другие как раз и предназначены для замены человека при выполнении работ в экстремальных условиях. Гусеничное шасси, относительно малые габариты и масса позволяют роботу проникать в различные закоулки, подниматься по лестничным маршам, четко выполняя все команды оператора. При этом робот может нести на борту до 8 цветных видеокамер, аппаратуру подсветки, имеет дистанционно управляемый манипулятор, позволяющий поднимать различные предметы и переносить их на расстояние в несколько сот метров.

При этом сама конструкция робота модульная, дает возможность комбинировать на шасси различные наборы оборудования, быстро производить ремонт в случае, скажем, подрыва робота на мине, легко отмывать части конструкции после работы в радиоактивной зоне.

Подобные роботы уже прошли обкатку в подразделениях Минатома, МЧС и ФСБ, участвовали в ликвидации аварии в г. Сарове, в операциях по разминированию в Чечне и в Москве. Они выпускаются серийно, и с каждым днем таких помощников человека становится все больше, а сами они стоят все дешевле.

Серийные мобильные робототехнические комплексы способны сегодня выполнять весьма широкий круг задач.

Эти роботы-игрушки, похожие на персонажи фантастического фильма, созданы в НТЦ «РИССА».

Робот-шагоход пока выглядит неказисто, но уже способен на многое…

Такие вот игрушки…

И вот что еще приятно отметить. В такой ответственной работе, как создание новых перспективных робототехнических комплексов, принимают участие не только дипломированные специалисты, но и те, кто только учится.

Студенты Курского государственного технического университета, например, продемонстрировали прототип робота, способного подниматься по вертикальной стене с помощью присосок. А их московские коллеги с механико-математического факультета МГУ работают над очередной моделью шагохода — робота, который обещает стать действительно вездеходом, сможет пройти там, где безнадежно застревает самая мощная современная техника на гусеницах и колесах.

— Прообразом нашей конструкции послужил… муравей, — рассказал мне студент 5-го курса Василий Кравцов. — Эти насекомые, как показали исследования, обладают не только отличной проходимостью, высокой грузоподъемностью (один муравей способен тащить груз, втрое превышающий его собственный вес), но еще очень неплохо ориентируются на местности.

Все эти достоинства создатели шагохода и постарались воплотить в своей конструкции. Робот имеет 18 степеней свободы движения, способен самостоятельно ориентироваться на местности, обходя препятствия при движении по намеченному пеленгу, реагирует на звук и свет, управление им базируется на нейронной сети, обладающей весьма большой степенью обучаемости и самостоятельности.

Эффективность разработанных алгоритмов студенты проверяют не только на полигоне, но и в международных соревнованиях роботов, которые регулярно проводятся в разных странах мира. И знаете, наши участники занимают в них далеко не последние места, неоднократно получали различные призы и награды.

Робот для обследования экстремальных зон.

Студент МГУ Владимир Евграфов ведет наладку робота-спортсмена «Аргонавт-2».

 

ИНФОРМАЦИЯ

ДЕСАНТ НА ЮЖНЫЙ ПОЛЮС. Необычная экспедиция готовится в Подмосковье. По словам руководителя проекта Александра Бегака, спецрейс самолета Ил-76 должен доставить школьников в… Антарктиду. Там участники экспедиции десантируются на Южный полюс. Уже в Антарктиде ребята надуют аэростат и поднимут его в воздух. Если позволят погодные условия, они первыми в мире прыгнут на полюс с парашютами с воздушного шара.

Самый юный участник проекта — 13-летний школьник из Пятигорска Гена Руденко признался, что ему хотя и страшно отправляться в Антарктиду, но очень хочется посмотреть на пингвинов и полетать над Южным полюсом. Гена будет штурманом на микросамолете с мягким крылом «Скарабей», с которого проведут аэрофотосъемки и экологические исследования окружающей среды.

Чтобы придать большую значимость всей акции, школьники попросили поучаствовать в ней и космонавтов — экипаж орбитальной станции МКС Салимжана Шарипова и Лероя Чиао. Космические долгожители обратятся к миру с призывом поддержать проект и прислать свои пожелания будущим поколениям землян. Послания будут записаны на золотом диске, а затем капсулу с посланием, которое будет помещено в музей американской антарктической станции Амундсен — Скотт на Южном полюсе, вскроют через сто лет и прочтут, что там написано.

Все участники экспедиции будут одеты в российские теплозащитные костюмы из аварийного запаса космонавтов «Гранат», которым снабжены все пилотируемые корабли «Союз». В момент, когда пишутся эти строки, ребята ожидают подходящего момента для вылета на Южный полюс.

СОБСТВЕННЫЙ СПУТНИК имеет теперь крупнейший университет России. Накануне 250-летия со дня основания МГУ научные сотрудники, преподаватели и студенты первого российского университета разработали специальную программу, создали необходимую научную аппаратуру, а вместе с коллегами из омского ФГУП ОКБ «Полет» сконструировали сверхмалый космический аппарат «Университетский-Татьяна». Вес аппарата — около 25 кг.

Образовательные задачи проекта таковы: популяризация знаний о космосе и привлечение школьников и студентов к участию в космических исследованиях. В рамках проекта будут организованы интерактивные лабораторные работы и практикумы, мультимедийные курсы. Например, базовый мультимедийный курс «Жизнь Земли в атмосфере Солнца», подготовленный для широкого круга школьников и студентов младших курсов, даст наглядное представление об основных физических свойствах Земли, околоземного космического пространства и Солнца, о процессах, происходящих в системе Солнце — Земля, и методах исследования солнечно-земных связей.

«Университетский-Татьяна» — это самый первый российский научно-общеобразовательный сверхмалый космический аппарат — микроспутник, — рассказал руководитель Центра приема и передачи спутниковой информации в НИИ ядерной физики МГУ Владимир Шахпоронов. — Создание малых, микро- и даже наноспутников — магистральный путь развития космонавтики»… В начале января спутник отправили на космодром «Плесецк».

 

ПО СЛЕДАМ СЕНСАЦИЙ

Десант на Титан

…В розоватом небе появилась стремительно увеличивающаяся точка. Затем вспыхнули купола стабилизирующего, тормозного и, наконец, основного парашютов. На заснеженную равнину плавно опустилась капсула с аппаратурой. Так, по представлению специалистов Европейского космического агентства (ЕКА), произошла высадка на поверхность Титана — крупнейшего спутника Сатурна — исследовательского зонда «Гюйгенс», названного в честь знаменитого нидерландского астронома и математика, работавшего в Париже.

Что же удивительного обнаружили исследователи? Как проходила эта уникальная в своем роде экспедиция?

Семь долгих лет «Гюйгенс» путешествовал на «плечах» межпланетного корабля «Кассини», созданного специалистами НАСА. И вот 25 декабря 2004 года спускаемый аппарат отправился в самостоятельный путь к самой крупной луне нашей Солнечной системы.

«Титан больше, чем Плутон или Меркурий, имеет собственную атмосферу и необычную геологию, — пояснил интерес ученых к этому небесному телу научный руководитель проекта «Кассини» Майкл Берд. — Да и вообще нам очень мало что о нем известно». С ним согласен и Манфред Гайда, сотрудник Центра аэрокосмических исследований ЕКА. «Для исследователей Титан представляет собой своего рода целину, — сказал он. — Мы знаем только то, что на Титане столь плотная атмосфера, что наши приборы не могут сквозь нее разглядеть поверхность этого спутника».

Отчасти пелену этой тайны удалось развеять самому «Кассини», который несколько раз пролетал вблизи от Титана и передал на Землю несколько его фотографий. Но на тех снимках видны лишь светлые и темные пятна, происхождение которых не совсем понятно. Да еще можно разглядеть некую черту, которую можно принять за береговую линию океана.

Тем не менее, особой уверенности, что обнаруженные темные участки поверхности Титана являются именно морями, ни у кого нет. Даже если они и существуют, то наполнены не водой, а метаном, который при сверхнизких температурах, царящих на поверхности спутника, представляет собой жидкость.

Аппарат «Гюйгенс» должен был многое прояснить. И вот 15 января состоялась его высадка на поверхность Титана. Все прошло как по нотам. Исследователи рассчитывали, что аппаратура «Гюйгенса» проработает минут 30–40, но она продержалась намного дольше. За 90 минут разведчик землян успел передать на Землю около 350 снимков.

Люди впервые увидели реки сжиженного метана, а также горы из того же газа, но в замороженном виде — ведь температура на поверхности оказалась равной минус 184 °C. Наконец, на месте посадки зонд обнаружил множество «камешков», внешне похожих на знакомую нам морскую или речную гальку.

Впрочем, гораздо больше заинтересовали облака Титана. По словам исследователей из Калифорнии, занимавшихся обработкой полученных наблюдений, облачность на Титане меняется очень быстро. Переменчивость атмосферы предполагает смену времен года, причем из-за удаленности орбиты Сатурна от Солнца год на Титане в 30 раз длиннее, чем на Земле.

Ученые также обнаружили, что облака на Титане очень похожи на грозовые тучи Земли, но состоят примерно на 90 % из углерода и на 10 — из метана. Учитывая плотность атмосферы Титана и его гравитацию, исследователи подсчитали, что капли метанового дождя должны иметь в поперечнике 9 мм и падать со скоростью полтора метра в секунду — почти как снежные хлопья на Земле.

Майкл Берд, главный научный руководитель проекта «Гюйгенс», уверен, что наличие на Титане атмосферы объясняется тем, что данный спутник весьма удален от нашего светила. «Если бы Сатурн с Титаном находились поблизости от Солнца, то его лучи растопили бы поверхность спутника и газы из его атмосферы попросту улетучились, — сказал он. — Ведь гравитация на Титане не так велика, чтобы удерживать газовую оболочку, как, например, Земля.

При низких же температурах скорость движения молекул относительно невелика, так что Титан и сохраняет свою атмосферу, являясь уникальной в своем роде луной»…

Еще одна интересная подробность. Как уже отмечалось в начале, по мнению исследователей, облака из метана должны показаться земному наблюдателю красноватыми, а само небо розоватым, а не голубым, как на нашей планете.

И. ЗВЕРЕВ

Подробности для любознательных

БУДУЩАЯ КОЛЫБЕЛЬ ЖИЗНИ?

…Снег из замерзших углеводородов, падающий на далекий, мрачный и чуждый нам мир, покрытый метановыми озерами и дымящимися на морозе болотами, в которых накапливаются органические вещества, подобные тем, из которых произошла жизнь на Земле. Таким предстал мир Титана взорам нынешних исследователей, пишет журнал «Science». Но через 6–7 млрд. лет все может разительно перемениться…

Наличие метана, по идее, должно свидетельствовать о существовании органической жизни на Титане. Причем не только в далеком прошлом, но и сейчас. Дело в том, считают ученые, что метан непрерывно распадается под воздействием солнечного ультрафиолета. И раз он до сих пор существует, стало быть, его запасы постоянно возобновляются. На Земле это происходит за счет процессов жизнедеятельности обитателей нашей планеты, а также при распаде органических тканей.

Не стоит представлять себе неких разумных титанов или титанцев, которые понастроили города, развели фермы и поля… Или неких «титанозавров», которые нежатся в метановых болотах.

«Вряд ли на Титане существует органическая жизнь в привычных нам формах, — предупреждает Ральф Лоренц из Аризонского университета в Таксоне. — Источником же, восполняющим утраченный метан, может быть, в частности, такое явление, как криовулканизм. То есть местные вулканы в условиях местного климата вместо расплавленных пород выбрасывают на поверхность планеты лед, часть которого затем тает, превращаясь в жидкий метан»…

Посадка « Гюйгенса », по мнению экспертов, выглядела примерно так …

Но многие исследователи считают, что Титан со временем может стать еще одним оазисом жизни во Вселенной. Во-первых, говорят они, как известно, Сатурн, подобно Юпитеру, излучает больше энергии, чем получает от Солнца.

Во-вторых, в глубине метановых озер могут быть свои собственные источники тепла, подобно тем «черным курильщикам» — подводным вулканам, которые не столь давно были обнаружены на дне земных океанов. И, наконец, в-третьих, это сейчас Титан представляет собой холодный и мрачный мир. Но, как говорилось, через 6–7 млрд. лет он может претерпеть радикальные изменения.

Согласно одной из компьютерных моделей, сценарий развития событий может быть примерно таким. После того, как наше светило из желтого карлика в конце своей жизни превратится в красного гиганта, яркость его существенно возрастет. В итоге температура на окраине Солнечной системы начнет повышаться.

Тогда, как полагают астрономы из Лаборатории лунных и планетарных исследований Университета Аризоны (США), температура на поверхности Титана возрастет с нынешних минус 180 °C до минус 70 °C. Этого вполне достаточно, чтобы началось таяние замерзшего метана, возникли условия для зарождения органической жизни.

Скорее всего, они — формы этой жизни — будут совершенно не похожи на земные. «Тем не менее, природа может подарить Солнечной системе второй шанс для зарождения жизни, и грех будет им не воспользоваться, — полагают Ральф Лоренц и Джонатан Льюнайн из Лаборатории лунных и планетарных исследований Университета Аризоны. — Ведь с того момента, когда Солнце превратится в красного карлика, до того времени, когда оно начнет пульсировать и быстро терять свою массу, разбрасывая ее по Вселенной, пройдет порядка 500 млн. лет. Этого срока вполне достаточно, чтобы жизнь на Титане развилась до достаточно высокого уровня».

Чтобы проверить, насколько верны их предположения, ученые и собираются в скором будущем отправить на Титан еще один исследовательский аппарат. Тогда мы и узнаем очередные новости с Титана. А там, быть может, очередь когда-нибудь дойдет и до посещения Титана людьми.

С.СЛАВИН

Кстати…

ИЗ ИСТОРИИ ТИТАНА

В марте 1665 года выдающийся ученый XVII века Христиан Гюйгенс обнаружил крупнейший спутник Сатурна, получивший имя Титан.

До недавнего времени люди знали о Титане сравнительно немного. Спутник обегает полный круг вокруг Сатурна за 16 земных суток. Расстояние между планетой и самой крупной его луной составляет порядка миллиона километров. Диаметр Титана — 5140 км, а масса его почти вдвое превышает массу нашей Луны.

Титан стал четвертым космическим телом в Солнечной системе, поверхность которого сфотографирована посадочными аппаратами. До этого высадки осуществлялись на Луну (аппарат «Луна-9», 1966 г., СССР), Венеру («Венера-9», 1975 г., СССР) и Марс («Викинг-1», 1976 г., США).

 

ВОЗВРАЩАЯСЬ К НАПЕЧАТАННОМУ

Воздушный шарик в космос все-таки взлетит…

Мы уже рассказывали вам о том, как юные техники из п. Гусино, что в Смоленской области, предложили создавать космические корабли наподобие мыльных пузырей (см. подробности в «ЮТ» № 2 за 2004 г.). Там же мы упомянули и о том, как эту же идею начали разрабатывать специалисты НАСА и других зарубежных космических агентств. Теперь с гордостью можем сообщить, что российские специалисты не остались в стороне…

Зеркала антенн и телескопов, стены и перегородки космической станции, панели солнечных батарей, даже дома для Луны или Марса — все это позволяет создать технология, разрабатываемая российскими учеными из Научно-производственного объединения имени С.А. Лавочкина. Вот что рассказал журналистам представитель разработчиков, руководитель проекта, главный специалист Научно-исследовательского центра имени Г.Н. Бабакина при НПО имени Лавочкина Сергей Иванов.

Сегодня доставка в космос килограмма полезной нагрузки стоит от 10 до 20 тыс. долларов. Понятно, специалисты стараются максимально экономить, делая свои конструкции как можно более легкими и компактными. Но что на свете может быть легче мыльного пузыря? Тем более что для его получения необходимо самое простейшее оборудование. Эта простота и подкупила космических специалистов.

Они, конечно, не собираются прямо на Земле выдувать некие, особо прочные, мыльные пузыри, которые смогут подниматься до космических высот. Нет, операция будет выглядеть куда прозаичнее. На космодром доставят что-то вроде невзрачных влажных мешков в плотных пакетах.

На одном, например, будет написано — перегородка номер такая-то жилого отсека. На другом, может быть, — рабочий стол. На третьем — зеркало телескопа…

Вариантов масса, и как это будет выглядеть наверняка — пока не так уж существенно. Важно то, что на орбите каждую заготовку надуют с помощью баллончика со сжатым газом. И уже через несколько часов ткань превратится в жесткую прочную конструкцию в форме стола, перегородки или зеркала.

Более того, из пневматических отверждающихся конструкций наши инженеры предлагают строить отсеки космических станций, а также будущих лунных и марсианских баз.

«Вспомните, — продолжал свой рассказ Сергей Иванов, — чтобы построить МКС, пришлось перевезти в космос сотни тонн груза, потратив на это более 5 лет времени и уйму денег. И станцию до сих пор еще не достроили»…

По новой же технологии космическое строительство намного упрощается. Оболочку раскраивают, шьют и клеят в специализированных мастерских на Земле. Здесь же пропитывают специальным составом и пакуют до поры до времени в герметичную оболочку. Пакет достигнет своего рабочего объема уже непосредственно в космосе. Здесь же из состава, которым пропитана оболочка, улетучится и растворитель. И пропитанный материал превратится в прочный, негорючий «панцирь».

Как это делается, Сергей Иванов продемонстрировал на макете. Взял тонкую трубу из специального синтетического материала и полил ее водой. Через несколько минут материал стал мягким и гибким, труба легко складывается в маленькую гармошку. Именно она и отправится космос. А там достаточно вдуть в нее сжатый газ, и гармошка расправится, отвердеет и снова станет трубой.

Способны помочь подобные конструкции и при освоении Марса. Чтобы добраться до Красной планеты, космическому кораблю потребуется очень много энергии. Брать такое количество топлива с собой с Земли — немыслимо. Целесообразней черпать энергию по дороге, если можно так выразиться, из самого космоса. Скажем, можно установить на борту корабля солнечную электростанцию мощностью в несколько мегаватт.

Однако такая станция будет представлять собой гигантское сооружение площадью около 60 тысяч кв. м — десять футбольных полей. Представляете, сколько потребуется запустить «Протонов» и «Шаттлов» с элементами конструкции, чтобы собрать такую электростанцию на орбите?

Пневмоконструкции позволят сократить число рейсов на порядок. Долговечность же их, по утверждениям специалистов, не меньше, чем у металлических — около 15 лет.

Вскоре ракета «Волна» выведет на орбиту спутник, где предусмотрен небольшой контейнер для солнечных батарей. Если разместить в нем «мягкие» конструкции, то можно будет развернуть в космосе две солнечные батареи по 12 кв. м каждая. Это позволит получить мощность в 2400 ватт. Батарея же на жестком каркасе имеет площадь всего 0,5 кв. м, а мощность лишь 50 ватт. Более того, выигрыш в массе в 10 раз!

К сказанному остается добавить, что новая технология создается при поддержке Международного научно-технического центра, а также в тесном взаимодействии с европейскими партнерами. Кстати, на ракете «Волна» будут проверены два способа развертывания конструкции в космосе — российский и европейский. Какой лучше — покажет эксперимент.

В. ЧЕРНОВ

 

ВЕСТИ ИЗ ЛАБОРАТОРИЙ

Скафандр точно по фигуре

Футурологи давно утверждают, что наступят такие времена, когда мы каждое утро будем облачаться в новую одежду. И делать это будет проще простого. Глянул на уличный термометр, и в соответствии с погодой опрыскал себя тем или иным аэрозолем, подождал минуту-другую, пока он затвердеет, образуя мягкую, эластичную, приятную на ощупь пленку заказанного заранее цвета, и готово — можно отправляться на улицу. Однако даже фантасты не предполагали, что подобной пленочной одеждой вскоре начнут пользоваться… космонавты. Тем не менее, это так.

Все началось с того, что несколько лет тому назад НАСА заказало нескольким фирмам проекты скафандров для экспедиций, которые готовятся к отправке на Луну, а затем и на Марс. Ныне уже предложено несколько вариантов — I-Suit, H-Suit, D-Suit…

Главная новинка состоит в том, что каждый такой многослойный скафандр снабжен мощным компьютером, который управляет всей системой жизнеобеспечения, выводит на дисплей множество параметров. Причем в одном из вариантов в качестве такого дисплея предлагается использовать непосредственно сетчатку глаза астронавта. Но при этом оставалась неразрешенной главная проблема — скафандр все равно получается громоздким и тяжелым.

Вес американского скафандра SAFER на МКС, например, составляет 136 кг, и сделать его легче без ущерба для безопасности не удавалось. Тогда-то заказчики и обратили внимание на одну из разработок знаменитого МТИ — Массачусетского технологического института, сотрудники и студенты которого предлагают так называемый биоскафандр (Bio-Suit).

Свое название этот скафандр получил из-за того, что конструкция и технологические особенности позволяют считать Bio-Suit как бы продолжением тела, на которое будут напылять быстро затвердевающий полимерный аэрозоль.

Поначалу специалисты не отнеслись всерьез к этой фантастической на первый взгляд технологии. Но все же решили ее испробовать. И неожиданно для себя выяснили, что современные полимерные пленки отличаются высокой прочностью, полной герметичностью, упругостью, позволяя в то же время рукам и ногам свободно двигаться. Причем плотность прилегания биоскафандра обеспечивается электростатическим зарядом между волокнами полимера и кожей человека. А поскольку воздушной прослойки между телом и скафандром нет, сама же пленка создает противодавление, не позволяющее астронавту заболеть кессонной болезнью в разреженной атмосфере Марса или даже в космическом вакууме. Причем в зависимости от конкретной необходимости можно наносить не один слой геля, а несколько различных, получая таким образом костюм на все случаи жизни.

Лишь перчатки, ботинки и шлем сохранят пока традиционную конструкцию с подачей воздуха по специальным трубкам. Правда, некоторые специалисты полагают, что и перчатки можно тоже делать пленочными. Но вот на ботинки и шлем пока никто не замахивается.

И конечно, на спину придется повесить ранец с системой жизнеобеспечения. А чтобы было куда положить необходимые инструменты, к костюму добавляется специальный жесткий жилет, наподобие тех, что носят спецназовцы. Заодно такой жилет обеспечивает и дополнительную защиту жизненно важных органов.

Еще интересная деталь: при повреждениях скафандр легко починить, прыснув на порванное место из баллончика. А можно сделать полимерные пленки и самозатягивающимися. А если поверх всего этого обмундирования надеть экзоскелетон с приводами-усилителями, астронавт будет способен поднимать до 500 кг груза.

Напыленный скафандр можно снять, использовав для этого специальные застежки на молниях и липучках. Не исключено, что биоскафандр для теплоты придется надевать на специальное белье, в которое будет встроена система терморегуляции. И еще: наконец-то каждый астронавт получит скафандр, созданный точно по его фигуре.

На оригинальную разработку уже потрачено 75 000 долларов. А теперь НАСА для продолжения работ выделило МТИ еще 400 000 долларов, ожидая, что через дна года можно будет оценить первый прототип оригинального устройства.

Специалисты всего мира, в том числе и наши, с нетерпением ждут этого момента.

С.НИКОЛАЕВ

Кстати…

НЕВИДИМАЯ ПЕРЧАТКА

— Не зря иногда говорят, что новое — это хорошо забытое старое, — начал свой рассказ руководитель международной лаборатории «Сенсорика» Валентин Пряничников. — В данном случае наша невидимая биоперчатка представляет собой новое претворение известной идеи.

Если предстоит работать с какими-то агрессивными растворами — щелочами, кислотами, — то опытные химики наносят на руки специальную смазку.

Смазок таких придумано великое множество, но наша, как я полагаю, одна из лучших. Она представляет собой полимерный комплекс на основе янтарной кислоты и оказывает не только защитное, но и косметологическое воздействие на кожу. А кроме того, может быть использована в качестве заживляющего средства при ожогах, порезах и других травмах конечностей.

Занялись же мы ее разработкой для тех, кто обслуживает промышленных роботов. Им довольно часто приходится работать в среде, неблагоприятной для человека — химически агрессивной, радиоактивной… Когда робот возвращается из зоны, его нужно привести в порядок.

Люди надевают на тело специальные комбинезоны, но работать удобнее голыми руками, чем в перчатках. А им тоже нужна защита…

И вот на руки «надевают» невидимые перчатки, которые тоньше даже хирургических резиновых, совершенно не мешают работать и в то же время эффективно защищают в течение суток, а то и двух: нанесенный на кожу специальный крем полимеризуется и образует тонкую, прочную пленку.

Испытания, проведенные в ряде научных учреждений страны, показали, что такая защита в 60 раз эффективнее других подобных, совершенно безвредна для кожи и снимается как бы сама собой — по мере естественного отшелушивания кожи с руки.

В. БЕЛОВ

 

УДИВИТЕЛЬНО, НО ФАКТ!

Сколько звезд на небе?

Это наверняка уже подсчитано. Природой.

Компьютеры — это не только красивые коробки на столе и чипы размером с ноготь. Океаны, облака, планеты и черные дыры тоже регистрируют и обрабатывают информацию. К такому неожиданному выводу пришли два физика — создатель первого в мире квантового компьютера, профессор Сет Ллойд из Массачусетского технологического института и его коллега из Университета Северной Каролины Джек Энджи , который занимается изучением квантовой природы пространства-времени.

Поначалу, сообщает журнал Scientific American, физики задумались вот над чем. Теория относительности утверждает, что вся материя, попадающая в черную дыру, уже не может вырваться обратно. Однако в 70-х годах прошлого века профессор Стивен Хокинг из Кембриджского университета показал, что квантовая механика допускает наличие излучения из черных дыр.

В ходе анализа, проведенного Хокингом, выяснилось, что излучение носит случайный характер и не несет никакой информации о том, что попало в дыру.

Если бы туда провалился, к примеру, слон, возникло бы некое количество энергии, по которой, впрочем, нельзя было бы определить, что именно попало в дыру.

Столь очевидную потерю информации объяснить трудно, поскольку по законам квантовой механики она не может исчезнуть бесследно. И, как мы уже писали (см. «ЮТ» № 12 за 2004 г.), недавно сам Хокинг признал ошибочность своих прежних взглядов. Сейчас он, как и другие ученые, полагает, что на самом деле испускаемое черными дырами излучение носит не случайный характер, а представляет собой результат информационной обработки попавшего внутрь вещества.

И этот результат поддается анализу.

Подсчитано даже минимальное время, необходимое для такой операции. Согласно теореме Марголуса — Левитина, названной в честь пионеров теории обработки информации Нормана Марголуса из Массачусетского технологического института и Льва Левитина из Бостонского университета, подобный «компьютер», или, как его еще называют, «предельный ноутбук», способен выполнять до 1051 операций в секунду. (Сравните: скорость современного компьютера составляет примерно 3∙109  операций в секунду.)

Источником питания для него служит вещество Вселенной, преобразуемое в энергию, согласно известной формуле Эйнштейна Е = mс2, например, с помощью реакции аннигиляции (соединения вещества с антивеществом) или термоядерной реакции.

В общем, как пишут Лдойд и Энди, «килограммовый кусок вещества, полностью преобразованного в энергию, — это научное описание 20-мегатонной водородной бомбы». Ну, а черная дыра, получается, представляет собой нечто вроде природного процессора, перерабатывающего информацию с невероятной скоростью.

Такой процессор не может не интересовать специалистов, уже столкнувшихся с тем, что наращивать скорость обычных чипов практически некуда.

Но как воспользоваться черной дырой для вычислений?

Действительно, как бы мог работать подобный природный, или, как его именуют ученые, сингулярный, компьютер для пользы людей? Ввод данных трудности не составит: их нужно лишь закодировать в виде вещества, а еще проще — энергии и послать в дыру, пишут они.

Это специалисты умеют. Кодируют же сейчас в виде нулей и единиц движение облаков, вспышки на Солнце или, к примеру, химические реакции, чтобы их обсчитал компьютер.

Готовя должным образом материал, который попадает в дыру, теоретически можно программировать ее работу так, чтобы производить любые вычисления.

Это пока, конечно, лишь теория. Тем не менее, исследователи полны осторожного оптимизма, полагая, что если не мы, так наши потомки смогут во всем разобраться и «предельные ноутбуки» можно будет купить в магазине где-то к середине XXIII века, хотя множество проблем придется разрешить прежде, чем такие устройства из мечты превратятся в явь.

Прежде всего, необходимо будет научиться четко фиксировать черные дыры. Некоторые физики полагают, что вокруг нас их видимо-невидимо, причем самых различных размеров, вплоть до самых миниатюрных, диаметром 10-27 м, как раз такие подойдут для «предельного ноутбука».

Непонятно пока и то, как поместить черную дыру в некое подобие корпуса. Ведь экспериментаторы уже полвека работают с термоядерной плазмой, но управлять ею как следует так и не научились. Тем не менее, сами Ллойд и Энджи прямо-таки излучают оптимизм, полагая, что рано или поздно все проблемы будут утрясены, разложены по полочкам. И «предельный ноутбук» заработает.

Публикацию подготовил Максим ЯБЛОКОВ

 

У СОРОКИ НА ХВОСТЕ

В КИТАЕ КТО МЕНЬШЕ, ТОТ ЖИВЕТ ДОЛЬШЕ? Китайские специалисты подсчитали, что с увеличением роста на 5 % поверхность кожи увеличивается на 10 %. В такой же пропорции возрастает и длина кровеносных сосудов. А вес повышается на 16 %. Все это увеличивает нагрузку на сердечно-сосудистую систему и как следствие приводит к сокращению продолжительности жизни.

«Именно рост в 140 см позволил Гончу Лапничжу прожить 101 год, — утверждают китайские медики. — А вес его был около 40 кг. Другой рекордсмен-долгожитель — 122-летний Хон-Джа — имел рост всего 123 см при весе 30 кг». Даже бывший руководитель КНР Дэн Сяопин, проживший более 90 лет, имел рост около 140 см. В общем, статистика показывает, что свыше половины китайских долгожителей были ростом менее полутора метров, а весили не более 40 кг.

ХОББИТЫ ОКАЗАЛИСЬ НИ ПРИ ЧЕМ? Некоторое время назад многие издания обошло сообщение о том, что на одном из островов Индонезии обнаружены скелеты маленьких людей, ростом чуть более метра. «Неужели найдены останки легендарных хоббитов?!» — заволновалась пресса. Однако волнения эти оказались напрасными. Как показал дальнейший анализ, маленький рост людей на данном острове объясняется редкой наследственной болезнью, которая превращала людей в карликов. Так что сенсации не получилось.

ХОЛОДНЫЙ ТЕРМОЯД ВОЗМОЖЕН? Несколько лет тому назад Руд Тайлархан и его коллеги из Окриджской национальной лаборатории сообщили, что им удалось на новом уровне воспроизвести эксперименты по низкотемпературной термоядерной реакции. Однако тогда исследователям мало кто поверил, скептики потребовали повторных экспериментов и доказательств. И вот та же команда предоставила в редакцию журнала «Физикал ревью» статью, в которой подробно описаны все стадии эксперимента. По словам исследователей, в емкости с ацетоном были возбуждены ультразвуковые колебания определенной частоты. Кроме того, дополнительно емкость непрерывно облучали потоком нейтронов.

Датчики отметили, что количество нейтронов вокруг не уменьшается, как это можно было бы предположить в случае, если бы часть их просто поглощалась жидкостью, а, напротив, возросла! По мнению ученых, это могло случиться лишь в том случае, если в жидкости началась реакция синтеза атомов, приведшая к выбросу дополнительного количества тепловых нейтронов. То есть, говоря проще, в данном случае пошла некая разновидность термоядерной реакции синтеза элементов.

Теперь очередь за проверкой данного эксперимента в других лабораториях. Если дело пойдет на лад, возможно, человечество в ближайшем будущем все-таки получит источник энергии, который позволит ему забыть об угле, нефти и прочих традиционных видах топлива.

 

КОЛЛЕКЦИЯ ЭРУДИТА

Тайна Мертвого моря

Возможно, описанные в Библии древние города Содом и Гоморра некогда существовали. Но погибли они, скорее всего, не так, как принято считать. Израильские ученые, изучающие Мертвое море, заметили, что начинают сбываться неутешительные предсказания известного российского океанолога Александра Городницкого. А тот еще несколько лет тому назад обратил внимание, что дно этого водоема постепенно проседает. И как следствие этого море все дальше отступает от своих былых берегов.

Сначала полагали, что такое происходит потому, что сток реки Иордан, пополнявшей море, резко уменьшился за последние годы — всю воду разбирают окрестные поля и сады для полива.

Однако на деле все оказалось и того хуже. Городницкий, например, полагает, что через всю территорию Израиля проходит подземный разлом, из которого время от времени выделяются сероводород и метан. Во время одного из землетрясений, когда выброс сероводорода был очень уж сильным, море и стало мертвым. А города, стоявшие на побережье, были уничтожены мощным взрывом газа.

Сейчас ученые, которые занимаются проблемами Мертвого моря, опасаются, что, если рост трещины будет продолжаться, дело может кончиться тем, что при очередной серии подземных толчков Мертвое море сольется с Красным. Огромная волна цунами накроет 80 процентов территории Израиля. И последствия для страны будут еще ужаснее, чем описанные в Библии.

Конечно, это все пока лишь предположения. Однако ученые внимательно наблюдают за поведением Мертвого моря, надеясь хотя бы предсказать заранее возможность наступления глобальной катастрофы.

 

С ПОЛКИ АРХИВАРИУСА

Судьба «Титаника» могла быть иной…

… если бы англичане вняли совету русского инженера

Я слышал, что судьба «Титаника» была предсказана заранее. Некий писатель описал всю трагедию еще за несколько лет до того, как гигантский корабль был спущен на воду. Как такое могло случиться?

Антон Снегов ,

г. Рязань