Юный техник, 2005 № 05

Журнал «Юный техник»

Популярный детский и юношеский журнал.

 

КУРЬЕР «ЮТ»

Вот уже и юбилейный!

Да, V Международный салон инноваций и инвестиций можно уже назвать юбилейным. В его работе, по словам пресс-секретаря Салона А.Ю. Коваленко , в этот раз приняли участие более 400 фирм и организаций из 40 регионов России, ближнего и дальнего зарубежья, которые представили на Салоне свыше 1800 разработок и изобретений. С некоторыми из них мы и хотим познакомить вас сегодня.

Дублер водителя

Так, пожалуй, можно назвать бортовую информационную систему «Мирком-100», созданную сотрудниками ЗАО «Мирком» и ООО «Перспектива», базирующимися в г. Ставрополе.

— Наша система рассчитана на диалог с водителем, — рассказал мне заместитель генерального директора «Миркома» по техническим вопросам С. Черкашов. — Машинный интеллект всегда подскажет водителю, как не допустить ошибок в той или иной ситуации…

Система имеет множество режимов. Прежде всего, киберштурман позволит водителю добраться из пункта А в пункт В наиболее оптимальным маршрутом, высвечивая передвижение автомобиля на электронной карте. Поможет он ему и не заблудиться в незнакомом месте, получая данные от спутниковой системы GPS. При этом бортовой компьютер так же скрупулезно подсчитывает расход топлива, среднюю скорость движения, пройденный путь, ошибки вождения и прочие данные и заносит в специальный бортовой журнал, информация в котором может сохраняться в течение 30 лет.

В то же время электронная система следит за состоянием всех основных агрегатов автомобиля. И в случае необходимости тут же сообщает водителю, какой агрегат вышел из строя. Более того, она голосом напомнит водителю всякий раз, когда он садится в автомобиль и заводит мотор, что подходит срок для смены масла или очередного техобслуживания.

Заботится интеллектуальный помощник и об удобствах водителя. Он способен поддерживать заданную температуру в салоне с точностью до градуса даже в том случае, если в автомобиле нет кондиционера. Достаточно вентилятора и системы отопления.

Есть в автомобиле и телеэкран. При движении задним ходом на нем отображается обстановка позади автомобиля. При желании на тот же дисплей может быть выведен и любой из телеканалов данного региона. Причем прием телесигнала ведется в цифровом формате, что обеспечивает его повышенную четкость.

Стенд, демонстрирующий возможности автомобильного интеллекта, и его создатели —  С. Черкашов и В. Винокуров .

Наконец, с помощью сотрудников научно-производственной компании «Диана» киберштурман может быть оснащен еще и системой предупреждения о возможности столкновения с движущимися объектами. Раньше подобные системы устанавливались лишь на самолетах и кораблях, но очередь дошла и до автомобилей. Причем поскольку система работает в инфракрасном диапазоне, то она надежно срабатывает даже в полной темноте или в условиях недостаточной видимости — при тумане, снегопаде.

В общем, нашим специалистам удалось выйти на мировой уровень в создании подобных систем, сохранив при этом относительную дешевизну разработки. Она уже выпускается небольшими сериями, стоит около 700 долларов США и может быть установлена как на отечественную «Волгу» или «Жигули», но и на ряд зарубежных моделей.

Чтобы под домом не подтекло…

— Ныне все чаще говорят о глобальном потеплении, — начал разговор со мной ведущий научный сотрудник Института криосферы Земли СО РАН, расположенного в Тюмени, кандидат технических наук В.Н.Феклистов. — И это явление вызывает особую озабоченность специалистов в регионах вечной мерзлоты.

Дело в том, что в обычном состоянии вечная мерзлота имеет твердость бетона. Но что, если она вдруг начнет таять? Ведь вместе с ней «поплывут» и стоящие на ней постройки.

Чтобы этого не произошло, сотрудники лаборатории, которой руководит Феклистов, придумали такую хитрость. Зимой, когда царят сорокаградусные морозы, они закладывают фундамент того или иного сооружения. Убедившись, что мерзлота надежно прихватила сваи, опоры или другие элементы конструкции, они затем укрывают фундамент специальным полимерным «одеялом» из самотвердеющей полимерной пены.

Как показали испытания, далее о судьбе вечной мерзлоты можно не беспокоиться даже летом. Кстати, занявшись исследованиями вечной мерзлоты, сотрудники Института криосферы попутно разработали технологию получения «сверхскользкого» льда для крытых катков.

Чтобы наши спортсмены могли тренироваться в любое время года, лед на катке теперь делают двухслойным. Нижний, наиболее твердый, слой заливают специально очищенной водой и подвергают ее медленной кристаллизации с помощью холодильных установок, размещенных под покрытием катка. А потом, непосредственно перед соревнованиями, каток заливают еще раз, вводя в воду некоторые добавки для улучшения скольжения и обеспечивая быструю кристаллизацию льда.

Эта технология уже опробована спортсменами на международных соревнованиях и получила высокую оценку.

Мне сверху видно все…

Очередной шаг к созданию надежного комплекса воздушного наблюдения сделали сотрудники ФГУП «Электрон», базирующегося в Москве. Мы неоднократно рассказывали вам о ДПЛА — дистанционно-пилотируемых летательных аппаратах, которые используются как в военных, так и в мирных целях — для разведки, контроля дорожного движения, мониторинга окружающей среды.

Среди прочих семейство аппаратов «Вертикаль» отличается своей надежностью и простотой в обслуживании. Запустить аппарат в воздух после инструктажа способен любой авиамоделист. Управлять им операторы тоже учатся очень быстро — достаточно пары занятий с инструктором, и полученных навыков уже хватает для решения многих практических задач.

Впрочем, в случае необходимости комплекс может быть оборудован и автоматической бортовой системой предотвращения столкновения с наземными препятствиями. А в случае отказа канала управления ДПЛА автоматически возвращается в точку запуска и производит посадку с помощью парашюта. Причем заказчики могут выбрать модель согласно своим требованиям. Так, скажем, «Вертикаль-61» при весе около 60 кг обладает скоростью до 400 км/ч и способна забираться на высоту до 5 км.

«Вертикаль-20» втрое легче, летает со скоростью до 100 км/ч и намного дешевле как в эксплуатации, так и в производстве. Данные летательных аппаратов могут передаваться на землю как в реальном режиме времени по телеканалу, так и фиксироваться в бортовом накопителе информации.

Шумопеленгатор-крабоискатель

Так называется оригинальная разработка сотрудников Камчатского государственного технического университета из г. Петропавловска-Камчатского. Если обычно рыбаки ищут косяки рыбы с помощью ультразвукового сонара, то при поиске крабов он бесполезен. Крабы ведь ползают по дну и для обычного локатора неразличимы.

Но выдают они себя характерным шумом — щелканьем клешней. А в воде, как известно, звуки передаются очень хорошо и могут быть зафиксированы за сотни метров. Так что шумопеленгатор безошибочно указывает на места скоплений крабов.

Андрей НИКОЛАЕВ , спец. корреспондент «ЮТ»

Кстати…

И МЫ — ЛАУРЕАТЫ!

Среди лауреатов V Международного салона инноваций и инвестиций в этот раз оказалась и редакция нашего журнала. «Юный техник» был удостоен специального приза за «пропаганду достижений в сфере науки, техники и инноваций среди юношества».

 

ИНФОРМАЦИЯ

ВОКЗАЛ ПОД АЭРОПОРТОМ «ВНУКОВО» будет сооружен в самое ближайшее время. К такому решению пришла мэрия Москвы, полагая, что это позволит подвозить пассажиров непосредственно к терминалам аэропорта. Строительство тоннеля для этой цели намечено завершить уже в августе 2005 года.

ДОМА ИЗ БИТОГО СТЕКЛА предлагает строить московский изобретатель М.Н. Шестеркин. Им разработана простая, но эффективная технология переработки битых бутылок и прочего стеклоутиля в строительный материал. Для этого осколки стекла тщательно измельчают с помощью шнековой дробилки и шаровой мельницы. Получившийся порошок может служить одновременно и наполнителем, и связующим для изготовления так называемого тяжелого бетона. Причем процесс гидролизации, превращения стекольного порошка в монолит, происходит при добавлении жидкого стекла в количестве 5–9 % от общей массы.

Для северных районов, где требуются материалы с повышенной морозо- и водостойкостью, изобретатель предлагает добавлять в раствор еще и модификаторы — керамзитовую пыль или золу ТЭЦ. А если в момент застывания раствор еще и вспенить сжатым воздухом, то получится легкий поро- или пенобетон, отвечающий всем строительным нормам.

УЛЬТРАЗВУКОВУЮ… ПИЛУ изобрели и запатентовали в Нижнем Новгороде. Специалисты местного производственно-технологического центра «Промин» создали уникальную пилораму, в которой на пилу подается ультразвук. В результате такого новшества производительность установки и качество пиления повышаются в 2–3 раза.

— Дело в том, что дерево — материал очень упругий, — рассказал один из разработчиков, Владимир Гордеев. — Его волокна обычная пила скорее рвет, чем режет. В результате из-за вытянутых отдельных волокон спил получается шершавый, а часть дерева просто измельчается, и вместо досок получаются опилки. Доски же приходится еще и строгать…

Если же с помощью ультразвука заставить пилу часто вибрировать, то волокна не успевают вытянуться: по отношению к режущей поверхности они как бы затвердевают. Теперь пила уже не рвет, а действительно перерезает их. Поэтому спил оказывается гладким, а в отходы, то есть в опилки, тоже попадет гораздо меньше древесины.

Более того, доски с помощью новой пилорамы получаются гладкие, как оструганные, и их будет больше при том же количестве исходных бревен, поскольку ширина пропила теперь намного меньше — 2 мм вместо 5.

УДАР ТОКОМ улучшает качество деталей и инструментов. К такому неожиданному выводу пришел сотрудник московского завода «Фрезер» Ю.В. Баранов. В результате исследований им была разработана технология повышения износостойкости инструмента из кобальтовых и вольфрамовых сталей с помощью мощных электроимпульсов, получаемых с помощью обычного сварочного трансформатора.

Оказалось, что при такой обработке в структуре инструментальной стали образуются мелкие карбидные фракции, которые увеличивают срок службы, например, сверл в 3–4 раза.

ПОЛЕТ, ДА НЕ ТОТ! Мечта совершить в одиночку кругосветное, беспосадочное путешествие на воздушном шаре не покидала энтузиастов с самого момента изобретения этого аппарата братьями Монгольфье. Однако недавно американский воздухоплаватель Стив Фоссет, с шестой попытки облетевший Землю, казалось бы, мечту эту осуществил. А вот российский изобретатель Владимир Соловьев утверждает, что знаменитый «охотник» за рекордами поспешил праздновать победу. Дело в том, что он не выполнил одно из главных требований, предъявляемых к кругосветным путешествиям: не пересек дважды экватор. Кроме того, шар Фоссета зря называется воздушным, поскольку Фоссет, как известно, использовал и емкости с гелием.

А потому сам Соловьев запатентовал аэростат, который, по его словам, позволит совершить кругосветное путешествие строго по правилам. В конструкции предусмотрены сразу три оболочки, расположенные одна в другой, наподобие матрешки. Попадая во внутреннюю, горячий воздух затем перемещается во вторую, затем в третью. Благодаря этому он гораздо медленнее охлаждается, а значит, для поддержания шара в воздухе требуется намного меньше топлива. И это еще не все.

Такой аэростат безопасней однокамерного. Ведь даже при серьезном повреждении наружной оболочки он не упадет камнем, а медленно снизится. Так что идея есть, проблема лишь в средствах для ее практического осуществления. Сам В.А. Соловьев, к сожалению, не миллионер, а всего лишь изобретатель…

 

ПАМЯТЬ

Оружие Победы

В мае 1945 года, 60 лет назад, закончилась самая кровавая война в истории человечества. СССР и его союзники одержали тяжелую победу. Каким же оружием она была одержана? Что противопоставили друг другу воюющие стороны? Вспомним здесь хотя бы о некоторых образцах.

Стрелковое оружие

Война начиналась трудно. У фашистских захватчиков в руках сплошь и рядом автоматы, у наших бойцов — зачастую испытанная, сверхнадежная, но уже устаревшая 5-зарядная винтовка Мосина — знаменитая трехлинейка, служившая в российской армии с 1891 года. Да и то во многих случаях — одна на троих.

Так получилось потому, что враг застал нашу страну в разгаре перевооружения. Но что хотели и в конце концов смогли противопоставить наши оружейники немецкому автомату МП-38/40 конструкции инженера Фольмера?

В 1941 году на вооружение Красной Армии был принят пистолет-пулемет (автомат) ППШ-41 конструкции Г.С.Шпагина, калибра 7,62 мм с дисковым магазином на 71 патрон. Автомат отличался высокой надежностью, кучностью боя и простотой конструкции. Всего их за годы войны было выпущено более 6 млн. И хотя немцы, ознакомившись с конструкцией ППШ, попытались модернизировать свое оружие, разработав пистолет-пулемет MP-40/II, отличавшийся от предшественника наличием приемника для установки двух стандартных магазинов на 32 патрона каждый, полностью уравновесить ситуацию они уже не смогли, хотя МР-40 и считается лучшим из германского стрелкового оружия времен Второй мировой войны.

Характеристики ППШ-41

Калибр… 7,62 мм

Вес с магазином и патронами… 5,45 кг

Начальная скорость пули… 500 м/с

Прицельная дальность… до 500 м

Характеристики МР-40

Калибр… 9 мм

Вес со снаряженным магазином… 4,7 кг

Темп стрельбы… до 400 выстрел/мин

Прицельная дальность… до 200 м

Сухопутные броненосцы

К моменту нападения на нашу страну основной ударной силой германской армии являлись танки. Они считались лучшими в Европе. И действительно, когда в первые дни войны против немецких T-III и T-IV попытались действовать наши Т-26, БТ-7 и их сородичи, исход боя был, как правило, не в нашу пользу — легкобронированные машины с бензиновыми двигателями горели как спички.

Положение изменилось с появлением на поле боя знаменитой «тридцатьчетверки». Формально Т-34 принадлежит к так называемым средним танкам. Однако удачная конструкция, относительно малый вес и широкие гусеницы, обеспечивавшие Т-34 высокую скорость при движении по бездорожью, где чаще всего и происходили бои, а также мощная длинноствольная пушка калибра 76,2 мм, которая пробивала броню любых немецких танков начала войны с расстояния до 1,5 км, привели к тому, что соперничать на поле боя с «тридцатьчетверкой» могла лишь «Пантера».

Но даже снаряды 75-мм пушки «Пантеры», самого мощного немецкого танка начала войны, могли поразить «тридцатьчетверку» только с расстояния не более 500 м, и то при попадании в борт. Пушки других немецких танков в ту пору почти не представляли для Т-34 никакой опасности.

Впрочем, противник не дремал и в январе 1942 года применил тяжелый танк T-IV Е «Тигр». Он представлял большую опасность для наших танков. Его пушка пробивала броню Т-34 на расстоянии 1000 м. Но и здесь «тридцатьчетверка» могла поразить «Тигр» выстрелом в борт.

А вполне сравнимым по мощности и бронированию с «Тигром» оказался тяжелый танк КВ.

Средний танк Т-34 образца 1941 г. (СССР, разработан на Харьковском заводе под руководством М.И.Кошкина )

Экипаж 4 чел.

Боевой вес… 28,5 т

Вооружение: 2 пулемета 7,62 мм, пушка 76 мм

Толщина брони… 45–52 мм

Двигатель дизель… 500 л.с.

Максимальная скорость… 55 км/ч

Средний танк T-IV «Пантера» образца 1940 г. Германия, фирма «Крупп»)

Экипаж… 5 чел.

Боевой вес… 45,5 т

Вооружение: пулемет 7,92 мм, пушка 75 мм

Броня… 80 — 110 мм

Двигатель… бензиновый, 700 л.с.

Максимальная скорость… 46 км/ч

Танк КВ образца 1941 (СССР, разработан на Ленинградском заводе им. Кирова под руководством Н.Л.Духова )

Экипаж… 4 чел.

Боевой вес… 47,5 т

Вооружение: 2 пулемета 7,62 мм; пушка 76,2 мм

Броня… 75 — 100 мм

Двигатель дизель… 600 л.с.

Максимальная скорость… 35 км/ч

Танк T-IV Е «Тигр» образца 1942 г. (Германия, фирма «Крупп»)

Экипаж… 5 чел.

Боевой вес… 60 т

Вооружение: пулемет 7,92 мм; пушка 88 мм

Броня… 100 мм

Двигатель… бензиновый, 650 л.с.

Максимальная скорость… 40 км/ч

Воздушные снайперы

Помимо Т-34 в ходе военных действий, например, на знаменитой Курской дуге эффективным оружием против танков показал себя и самолет-штурмовик Ил-2.

Ил-2 был предназначен для полета на самых малых высотах. Надежная броня — не случайно иногда этот самолет называли «летающим танком» — защищала его от пуль и осколков снарядов, что позволяло точно сбрасывать бомбы с высот до 50 м.

Вооружение Ил-2 отличалось разнообразием. Чаще всего это были две пушки ВЯ калибром 23 мм, два 12,5-мм пулемета ШКАС, а также противотанковые авиабомбы ПТАБ-2,5 в количестве до 200 шт. К этому добавлялись реактивные снаряды РС-82 — 8 шт. или РС-132 — 4 шт. По своему действию они были сравнимы со снарядами тяжелой артиллерии.

Неоднократные попытки немцев создать аналогичный самолет-штурмовик так и не увенчались успехом. А потому они были вынуждены использовать для штурмовок пикирующий бомбардировщик «Юнкерс-87», также способный бросать бомбы и вести огонь по наземным целям с высокой точностью.

Основной способ действия этого самолета заключался в бомбометании с пикирования — крутого, порой вертикального снижения с большой скоростью. При этом удавалось приблизиться к цели на расстояние 100–150 м и бросить бомбу с точностью до нескольких метров.

Пикирующие бомбардировщики нанесли нам значительный урон в начале войны. Однако в битве под Курском наши истребители настолько эффективно сбивали «Юнкерсы», что их применение над полем боя оказалось практически невозможно.

Самолет-штурмовик Ил-2 (разработан в KБ С.В.Ильюшина )

Экипаж… 2 чел.

Взлетный вес… 5870 кг

Вооружение: 2 пушки калибра 23 мм, 2 пулемета калибра 12,5 мм, авиабомбы ПТАБ-2,5 — 200 шт., реактивные снаряды РС-82 — 8 шт., РС-132 — 4 шт.

Максимальная скорость… 412 км/ч

Пикирующий бомбардировщик « Юнкерс-87 »

Экипаж… 2 чел.

Взлетный вес… 5870 кг

Вооружение: 2 пушки калибра 20 мм, 2 пушки калибра 37 мм, пулемет 7,9 мм для защиты хвоста, авиабомбы общим весом до 500 кг

Максимальная скорость в горизонтальном полете… 480 км/ч

Скорость при пикировании… до 700 км/ч

Военные хитрости и потери

Выше вы прочли лишь о некоторых образцах вооружения противоборствующих армий в годы Великой Отечественной войны. Все перечислить в журнальной публикации невозможно — для этого нужен солидный том в сотни страниц.

Но о некоторых оригинальных разработках наших специалистов мы все-таки еще вспомним.

Когда в первые дни войны выяснилось, что для противодействия танкам у наших бойцов даже гранат не хватает, в ход пошли бутылки с бензином, а потом и «коктейлем Молотова» — самовозгорающейся смесью, состав которой наши химики изобрели в считаные дни. Еще несколько недель понадобилось для налаживания массового производства.

Множество неприятностей танкам противника доставили и небольшие, весившие всего по 2,5 кг, кумулятивные авиабомбы, прожигавшие броню толщиною 70 мм. Этого оказалось достаточно для уничтожения любых танков противника, поскольку их броня сверху оказалась очень тонкой. За время битвы под Курском было израсходовано более полумиллиона таких бомб.

Причем, заметьте, их использовали на поле боя, а не для сбрасывания на крыши мирных домов, как немецкие зажигательные бомбы.

И уж конечно, многие фронтовики с признательностью вспоминают знаменитый гвардейский миномет «катюша». Впервые наша армия применила реактивные снаряды-ракеты 14 июля 1941 года по скоплению вражеских войск в районе железнодорожного узла Орша. Батарея ракетных установок БМ-13 под командованием капитана И.А.Флерова за несколько секунд выпустила по врагу 112 ракет М-13. По своему действию каждая из них была равноценна снаряду тяжелой 122-мм пушки. Железнодорожный узел был полностью уничтожен. Причем это сделали всего лишь семь боевых машин, которые после залпа тут же сменили боевую позицию.

Немцы попытались противопоставить «катюшам» шестиствольные прицепные установки (ракетные минометы и мортиры) «Небельверер-41» и др. для пуска ракетных снарядов калибром от 150 до 320 мм. Однако по своей боевой эффективности они так и не смогли сравняться с нашей «катюшей».

И все-таки войну выиграло не само оружие, а люди, его создавшие и им воевавшие. Дорого далась нашему народу эта победа. Число потерь с нашей стороны по самым скромным подсчетам втрое превышает потери противника. Но эти люди отдали свои жизни не зря. Будем же помнить о них: «Никто не забыт и ничто не забыто»…

С. ЗИГУНЕНКО , А.ИЛЬИН

 

РАССКАЖИТЕ, ОЧЕНЬ ИНТЕРЕСНО…

 

Так полетим ли на «ядре»?

В одной очень старой книге прочитал, что в СССР будет создана ядерная авиация. Где же она? Собираются ли строить самолеты с атомными реакторами в наши дни?

Сергей Караваев ,

г, Самара

Первая проба

— В 50-е годы XX века идея мирного использования атомной энергии была очень модной, — рассказывал мне бывший инженер-конструктор Павел Карпович Гонин. — Многим казалось: еще чуть-чуть и электроэнергию мы будем получать исключительно на атомных электростанциях, по морям-океанам поплывут атомные корабли, в небо поднимутся атомные самолеты и дирижабли. И даже по земле мы станем ездить на вездеходах, приводимых в движение энергией ядерного реактора…

Сбылось из тех мечтаний относительно немногое. Атомные электростанции действительно построены и работают, но их значительно меньше, чем предполагалось. По морям плавают несколько атомных ледоколов, да в океанских глубинах перемещаются атомные субмарины с ракетами на борту. А вот атомных самолетов, а тем более автомобилей что-то не видно. Почему? Павел Карпович в ответ на этот вопрос рассказал вот какую историю.

В 1959 году пермский конструктор Н.М.Цыпурин потихоньку стал приглашать коллег к участию в некоем суперсекретном проекте. И через некоторое время из Перми в столичный НИИ-1 прибыла группа молодых специалистов в составе В.Блинова, Т.Васиной, П.Гонина, В.Диканева и других. Перед ними была поставлена задача создания первого в СССР ядерного самолета.

Научным руководителем проекта был назначен М.В. Келдыш — будущий президент Академии наук СССР. Познакомившись с коллективом разработчиков, он вскоре понял, что энтузиазма молодым авиаконструкторам не занимать. Но неплохо было бы добавить к нему знаний по ядерной физике и соответствующим технологиям. Поэтому решено было действовать так: с утра разрабатывать проект, а вечером слушать лекции.

— Принципиальная схема двигателя оказалась не слишком сложной, — продолжал свой рассказ Гонин. — Его основу составляли тепловыделяющие элементы — ТВЭЛы, представляющие собой графито-урановые стержни, которые пронизаны капиллярами, изнутри покрытыми радиоактивными изотопами. Жидкое топливо, нагретое энергией радиоактивного распада, поступало в камеру сгорания, вспыхивало, и струя раскаленного газа создавала реактивную тягу.

Так все выглядело в теории. Однако на практике постоянно возникали разнообразные, порой очень сложные проблемы. Как сделать, чтобы графитовые ТВЭЛы выдерживали высокие давления? Как надежнее регулировать ядерный процесс? Как избежать аварийных ситуаций?..

Обсуждения и споры продолжались до поздней ночи. А утром — снова за работу. Так, ударными темпами, всего за несколько месяцев удалось создать первоначальный проект будущего самолета. И в назначенный срок он был представлен на «высший суд» авторитетнейших специалистов.

Совещание вел И.В. Курчатов. Присутствовали: С.П. Королев, В.П. Глушко, М.В. Келдыш, а также другие знатоки космической, авиационной и атомной техники. После доклада Цыпурина началось обсуждение разработки. Подчеркивались и сильные, и уязвимые стороны проекта. Но, в общем, его оценивали как весьма перспективный. Королев даже предположил, что в будущем подобные двигатели, установленные на ракете, позволят долететь до Луны и Марса.

Однако тут слово взял Курчатов. Худой, с болезненным, желтым лицом, он окинул зал пронзительным взглядом:

— Работа выполнена большая, грамотно и основательно. Пермяки молодцы. Однако есть одно «но»… Вы подумали о том, какова будет судьба населения, на головы которого падут радиоактивные выбросы двигателя?

Ответ руководителя группы, что, дескать, судя по расчетам, выбросы эти будут не такими уж значительными, Курчатова не удовлетворил.

— Ни грамма радиоактивных веществ в атмосферу! — категорично заявил он. — Иначе через пару десятилетий на планете нельзя будет жить…

И пояснил свою мысль так: «Представьте себе, что конструкция двигателя будет удачной. Тогда вслед за экспериментальным самолетом полетят другие. В мире начнется гонка ядерных моторов. А что делает радиация с человеком, я знаю на собственном печальном опыте…

Придумайте надежную систему защиты, иначе я не дам «добро» проекту».

На том и остановились…

Группа вернулась в Пермь. Работа над атомным авиадвигателем продолжалась. Теперь главным образом разрабатывались меры защиты, специальные замкнутые контуры, фильтры… Однако все это в комплексе получалось столь тяжелым, что сводило на нет все преимущества.

Вскоре, в 1960 году, умер Курчатов. А тогдашний руководитель СССР Н.С.Хрущев не поддержал идею развития стратегической авиации, на которую, в сущности, и был рассчитан проект. Группу в Перми расформировали; увесистые же тома отчетов оказались надолго замурованы в спецархивах.

Так бы выглядел в полете атомный бомбардировщик М-30 :

1 —реактор; 2 —ядерный двигатель.

Полеты с реактором

Так закрылась одна интересная и до недавнего времени совершенно секретная страница в истории отечественной авиационной техники. Возможно, это был первый в нашей стране инженерный проект, остановленный по соображениям экологической безопасности. Тем не менее, он не был забыт окончательно.

В Москве, в одном из отделов Российского научного центра «Курчатовский институт», стоит сравнительно небольшой — в полтора человеческих роста и в три обхвата — аппарат: физическая модель ядерного двигателя. Предполагалось, что примерно такой будет установлен на пилотируемом марсианском корабле.

По мнению одного из разработчиков аппарата, В.А. Павшука, только использование атомной энергии позволит совершить космический перелет продолжительностью 665 суток, пробыть в течение месяца на орбите искусственного спутника Марса и вернуться на Землю. Данная установка создаст реактивную тягу для преодоления силы земного притяжения и последующих маневров, а также обеспечит бортовые системы электрической и тепловой энергией.

Преимущества полета «на ядре»: максимальные мощности при минимальных размерах (в сравнении с установками других типов), наиболее компактное топливо — твердый раствор карбидов урана, ниобия, циркония. Наименьшая масса одного модуля: 50–70 т (предполагается использовать связку из 3–4 модулей). Общая масса пилотируемого комплекса порядка 1000 т. Его сборка будет производиться на околоземной орбите. Отсюда же он стартует в межпланетный полет. Тем самым исключаются любые вредные экологические влияния на биосферу.

Таковы перспективы космических разработок. Более того, в наши дни уже запущено несколько межпланетных исследовательских зондов с ядерными реакторами на борту. Ну а как дела обстоят с ядерными самолетами?

Оказывается, пермская разработка была не единственной. В декабре 1955 года наша разведка донесла: в США начались испытания перспективного стратегического бомбардировщика В-36 с ядерной силовой установкой на борту.

В противовес этому нашим правительством было тут же принято решение о доведении аналогичных работ до стадии испытаний и в СССР. И в марте 1956 года в ОКБ А.Н. Туполева начали работу по проектированию летающей атомной лаборатории на базе стратегического бомбардировщика Ту-95.

По словам непосредственного участника тех работ Д.А. Антонова, прежде всего специалисты хотели понять, можно ли создать достаточно эффективную и безопасную для экипажа конструкцию реактора. С этой целью в ОКБ были приглашены ведущие ученые-ядерщики того времени — Александров, Лейпунский, Пономарев-Степной и другие.

Один из вариантов компоновки атомного гидросамолета:

1 — кабина с защитным экраном; 2 — реактор; 3 — двигатели.

С их помощью авиационные конструкторы сумели так «обжать» ядерную силовую установку, поначалу напоминавшую по своим габаритам небольшой дом, что ее удалось «вписать» в самолетные габариты.

Тем не менее, до полетов было еще далеко. На основе первоначального проекта построен был в натуральную величину наземный испытательный стенд, изображавший часть фюзеляжа Ту-95, и отвезен на испытательную базу под Семипалатинск.

Именно там началась отработка практических режимов эксплуатации опытного реактора, выявление наилучшей конструкции защитной экранировки. На сей раз прямой выброс радиоактивного газа за пределы реактора не предусматривался. ТВЭЛы должны были нагревать теплоноситель первичного контура. Тот, в свою очередь, обогревал вторичный контур, а полученная энергия должна была использоваться для работы авиадвигателей.

Реактор, выгруженный из самолета-лаборатории Ту-95 .

Гладко было на бумаге…

Впрочем, на самой летающей лаборатории, куда после соответствующей доработки на земле и был помещен реактор, он прямой связи с турбореактивными двигателями не имел. Задача летающей лаборатории состояла лишь в том, чтобы выявить возможность работы реактора в воздухе и проверить системы безопасности. Эта задача и была выполнена в ходе 34 испытательных полетов, совершенных с мая по август 1961 года.

Испытания показали, что испытанные методы защиты хотя и достаточно надежны, но все же чересчур громоздки и тяжелы. Кроме того, они не обеспечивали 100 % защиты населения от радиации в том случае, если самолет в результате аварии или попадания ракеты противника упадет на землю.

Эти проблемы намечено было решить в ходе работы над модернизацией самолета Ту-119, который должен быть стать переходной моделью к бомбардировщику, двигатели которого непосредственно должны были работать от ядерной силовой установки.

Проект такого самолета был заказан ОКБ В.М. Мясищева, который разработал даже два варианта: сухопутный высотный стратегический бомбардировщик М-30 и гидросамолет с атомной силовой установкой (проект 60М). Однако оба эти проекта, несмотря на то что были тщательно проработаны и вполне осуществимы на базе технологий того времени, все же остались на бумаге.

Причин тому было несколько. С одной стороны, авиаконструкторам не удалось окончательно решить проблему безопасности в случае аварии самолета на своей территории. Более того, как показали расчеты, регулярные взлеты и посадки того же гидросамолета с ядерной установкой на борту приведут к значительному радиоактивному загрязнению акватории.

С другой стороны, в нашей стране были созданы ракеты, способные не только доставить атомную боеголовку в любой район земного шара, но и вывести полезную нагрузку в космос. И все это делалось с меньшим риском и стоило дешевле, чем создание атомного авиафлота.

Поэтому Н.С. Хрущев отдал все же предпочтение ракетам. Тем более что их стартовые установки оказалось возможным размещать не только на земле, но и на борту атомных подводных лодок.

Теперь еще и гафний…

И все-таки в наши дни возникла еще одна волна интереса к давнему проекту. Из-за рубежа пришло сообщение о подготовке к первому полету самолета с ядерным реактором на борту.

Несмотря на то что многие подробности проекта засекречены, нам удалось выяснить вот что. На сей раз реактор намечено разместить на беспилотном самолете-разведчике Global Hawk. Он уже совершил несколько испытательных полетов, даже пересек Атлантику, но пока с обычным турбореактивным двигателем. Теперь к нему хотят добавить небольшой реактор последнего поколения, работающий не на уране, не на плутоне, а на гафнии. Ранее этот редкий металл использовался в качестве замедлителя цепной реакции распада в некоторых промышленных реакторах. А сейчас выяснилось, что некоторые изомеры гафния — скажем, так называемый «гафний-17В» — способны под ударами рентгеновского излучения выдавать поток энергии в виде гамма-излучения. Причем мощность этого потока в 60 раз больше, чем исходное рентгеновское излучение!

Теперь схема полета самолета-разведчика видится экспертам такой. Взлетит он, как обычно, с помощью турбореактивного двигателя, работающего на керосине. Но когда наберет высоту порядка 15 км, двигатель переключится на использование горячего воздуха, нагреваемого уже не в камере сгорания, а в ядерном реакторе.

По словам Кристофера Гамильтона, одного из разработчиков нового реактора, такая схема позволит самолету летать без дозаправки несколько месяцев. А поскольку при работе гафниевого реактора испускается только гамма-излучение, для защиты требуются более легкие экраны — вроде тех, что используются в рентген-кабинетах. Причем период полураспада гафния-17В составляет всего 31 год, а не тысячелетия, как у урана. Что, согласитесь, нанесет куда меньший урон окружающей среде, чем при аварии обычного реактора. В отличие от урана или плутония, гафний так же не способен самостоятельно поддерживать цепную реакцию, а значит, радиация от него прекращается тотчас после выключения рентгенустановки, инициирующей излучение.

Наконец, гафний совершенно бесполезен для террористов — бомбу из него не соорудишь… Тем не менее, даже в лабораториях ядерного оружия в Лос-Аламосе и Сандии (штат Нью-Мексико), где ведутся работы над этим проектом на деньги Министерства энергетики США, пока сдержанно комментируют перспективы разработки. Специалисты явно помнят о 60-летней истории разочарований и неудач, связанных с этим проектом.

Илья ЗВЕРЕВ

 

И снова о киборгах

Слышал, что во всем мире, в особенности в США, ударными темпами идут работы по созданию кибернетических организмов. Зачем это надо? Когда могут появиться первые киборги?

Виктор Малахов ,

г. Калининград

Мы уже рассказывали (см. «ЮТ» № 12 за 1999 г.), как радовался английский профессор Кевин Уорвик, когда ему удалось вживить микрочип себе под кожу. «Теперь я становлюсь всемогущим, — восторгался он. — В лаборатории передо мной сами собой открываются двери, а центральный компьютер приветствует меня, как только я вхожу: «Доброе утро, профессор Уорвик»…

Восторгался профессор, впрочем, недолго. Через неделю микрочип пришлось вытащить из-под кожи, поскольку организм начал отторгать чужеродный предмет.

Однако преодоление иммунного барьера — дело времени. Уже появились первые биочипы на основе органики. Дальше дело дойдет до того, что микрочипы начнут строить из белков организма самого пациента, и иммунная система не сможет отличить его от клеток собственного организма. Человек таким образом получит возможность иметь в своем организме собственный вычислительный центр.

Разве плохо? Ведь тогда люди, что называется, усилием мысли смогут управлять любой техникой, без труда входить в Интернет, да и вообще откроют мир новых возможностей!

Что такое, в принципе, возможно, недавно доказали исследователи из Университета Брауна (г. Провидено, США). Им не только удалось разработать действующую модель микросхемы, способной читать электрические импульсы головного мозга и преобразовывать их в сигналы, понятные электронной технике, но и вживить микрочип в головной мозг обезьяны.

Сразу три макаки-резуса стали обладателями чипов размером с фасолину. Каждую обезьяну усадили перед монитором и дали возможность воздействовать на компьютерное изображение традиционным способом — при помощи джойстика или мышки.

Когда обезьяны вошли во вкус игры, джойстики отключили; сигнал в компьютер пошел через специальное устройство, связанное с вживленной микросхемой. Та сканировала определенные участки мозга, улавливала знакомые электрические импульсы и направляла курсор именно туда, куда хотела макака. Так обезьяны, сами того не подозревая, первыми сделали шаг к управлению компьютером более удобным и высокоточным — мысленным способом.

Осталось перейти от опытов над животными к полноценному взаимодействию компьютерной техники с людьми. И хотя ожидаемый прорыв еще впереди, уже сейчас идет серьезная борьба за то, кого запишут в первые киборги.

Те же ученые из Университета Брауна заявили, что будут внедрять свою разработку среди инвалидов, лишенных возможности двигаться. Полностью парализованный человек с подобной микросхемой сможет, например, управлять инвалидной коляской, работать на компьютере и, может быть, даже вернет себе контроль над своим телом.

Впрочем, у инвалидов имеются серьезные конкуренты и среди вполне здоровых людей. Это, как ни странно, — астронавты. Еще в 2001 году НАСА заявило о возможности создания устройства, при помощи которого человек, вышедший в открытый космос, мог бы почти мысленно управлять космическим аппаратом.

Если быть точным, в описании говорилось о «нейроэлектронном подключении»: в кисть руки, как у профессора Уорвика, вознамерились вживить специальные электроды, которые снимали бы сигналы с нервных окончаний, а компьютер на борту аппарата мог бы расшифровывать эти сигналы и выполнять отданные команды.

По мнению экспертов, такая система могла бы пригодиться в случае возникновения ЧП на борту орбитальной станции в тот момент, когда ее экипаж работает в открытом космосе.

Специалисты исследовательского центра имени Эймса в начале 2004 года продемонстрировали прототип этого устройства и заявили, что работы по созданию рабочей модели продлятся еще около двух лет. Впрочем, даже если исследования американцев продлятся дольше, многие эксперты полагают, что управление при помощи мыслей электроприборами в целом и компьютером в частности непременно станет общедоступным — как, например, постепенно становится сама собой разумеющейся беспроводная связь модема и компьютера.

Действительно, принципиальных ограничений в создании такой системы, похоже, нет. Каждая отрасль современной науки вложит в кибернетизацию человека свой вклад. Биологи создадут органический микрочип, работающий именно с человеческим мозгом, и разработают быструю и безболезненную операцию по его вживлению — не сложнее, чем пирсинг. Физики сделают возможной связь между мозгом и процессором, а также постараются, чтобы эта связь поддерживалась на значительных расстояниях. Программисты напишут специальные программы, приспособленные для расшифровки электрических импульсов мозга.

Наконец, психологи разработают систему тренировок, которые позволят каждому человеку обучиться командованию электронными помощниками, не открывая рта.

Так что не за горами первая стадия превращения человека в киборга. Но почему же тогда так много специалистов относятся к этой идее настороженно?

Еще полвека назад ученые провели впечатляющую серию опытов, вживив электроды в мозг быка. Посылая один сигнал, быка превращали в разъяренного зверя, сметавшего любую преграду на пути. А стоило подать другой сигнал, и бык тут же становился покорней овечки…

Аналогичные эксперименты провели затем на крысах и даже собаках. И при этом выяснилось, что животными вполне можно управлять, направляя их туда, куда хотелось бы оператору. И даже говорилось о том, что вот, дескать, теперь управляемые крысы смогут проникать в завалы, неся на себе телекамеры и позволяя таким образом быстрее разыскивать людей, попавших в завалы после землетрясения, бомбежки или иного бедствия.

Однако пострадавших можно отыскать и при помощи дистанционного зондирования особыми портативными радарами снаружи — и такие системы уже имеются. А вот управление через мозг ах как заманчиво использовать, например, для тотального контроля.

До сих пор ведь на людей пытались воздействовать лишь пропагандой да силой принуждения. А тут такой идеальный инструмент… Так что, стоит, наверное, пока не поздно, наложить на подобные разработки мораторий, как это сделано с клонированием людей. И сначала хорошенько разобраться, что можно и что нельзя в этой технологии, а уж потом двигаться дальше.

Д.НОВИКОВ , научный обозреватель «ЮТ»

 

СОЗДАНО В РОССИИ

Как сотворить звезду?

Какие источники энергии должны прийти на смену современным тепловым электростанциям? Ряд ученых предлагает полнее использовать энергию ветра, воды, солнца или тепла недр, другие — атомные и термоядерные реакторы…

Ну а третьи полагают, что выручить человечество может изучение некоторых, пока еще во многом загадочных для науки, процессов. К последним принадлежит екатеринбургский изобретатель Михаил Иванович СОЛИН , запатентовавший конструкцию квантового реактора нового типа.

Вот что он рассказал о сути своего изобретения нашему специальному корреспонденту Станиславу ЗИГУНЕНКО.

Все началось, как это часто бывает, случайно. В 1976 году молодого тогда еще инженера-физика Михаила Солина отправили в служебную командировку. В городе Усть-Каменогорске на одном из местных предприятий он вместе с коллегами должен был провести ряд экспериментов по выплавке и очистке большой партии циркония.

В печь была заправлена исходная смесь. Агрегат вышел на заданный режим, и тут Солин заметил странную вещь: печь резко сократила потребление электроэнергии. Между тем, температура не только не упала — стала подниматься. А в центре расплава образовался сияющий, раскаленный добела конус. Он рос, а дойдя до максимума, опал, образовав в расплаве лунку примерно таких же размеров. А потом все началось снова… На всякий случай эксперимент решили прекратить. Печь отключили.

Михаил Солин забрал образцы, скопировал ленты самописцев, зафиксировавших ход процесса, и отбыл домой. Где и стал думать, почему такое могло произойти.

Согласитесь, явление из ряда вон выходящее, сродни сказке о волшебной Емелиной печи.

Примерно год ученый анализировал полученные результаты, писал отчет, строил гипотезы… А потом доложил результаты на научном совете.

На разрезе слитка, полученного в экспериментальной печи, видны некие синусоиды — видимо, это следы воздействия на металл загадочного излучения.

М.И. Солин рассказывает своем изобретении.

Суть его доклада состояла в следующем. Обычно цирконий — металл, используемый в атомной промышленности, — выплавляют килограммами в небольших электрических печах. Но в данном случае была затеяна рекордная плавка — наши специалисты решили поставить мировой рекорд по выплавке редкоземельного металла. И таким образом по чистой случайности собрали массу, которая превысила некий критический уровень.

Далее. Металл в электропечах, как известно, плавят с помощью мощных нагревателей, помогая им индукционными токами СВЧ-диапазона. Их и перестала поглощать расплавленная масса, что стало заметно по приборам.

В общем, подвел итоги Солин, похоже, что мы имеем дело с ядерным реактором совершенно нового типа. И попросил разрешения повторить опыт, чтобы накопить больше фактического материала. Члены совета задумчиво покачали головами: будучи в большинстве своем металлургами, они не очень разбирались в ядерных реакциях. Но поскольку Солин доказал соответствующими расчетами, что эксперимент не выйдет из-под контроля, то опыт повторить ему разрешили. Более того, даже выделили кинооператора, который должен был запечатлеть все стадии загадочного явления.

Эксперимент повторили. Загадочные пульсации возникли вновь, были зафиксированы на кинопленку. Сняты были и показания самописцев.

Выяснилось, что, пульсируя, расплавленный металл действительно становится источником энергии. Более того, значительная часть этой энергии выбрасывается в виде колебаний электромагнитного поля. То есть, получается, поставь индукционные катушки — и качай из печи электроэнергию!

Экспериментатор хотел продолжить исследования, но завод должен давать план, печь нужна для выпуска основной продукции. Опыты отложили до лучших времен, предложив пока Солину разобраться в сути того, что происходит в печи, на теоретическом уровне.

Михаил Иванович стал выяснять, что и как. А когда разобрался, оказалось, что печь и в самом деле превращается в своего рода реактор, способный не только производить энергию, но и синтезировать новые элементы.

Сегодня М.И. Солину удалось разработать и запатентовать 9 пионерных изобретений, которые позволили разработать конструкцию экологически безопасного квантового ядерного реактора.

В основе своей реактор Солина имеет все ту же электрическую печь для выплавки редкоземельных металлов. Ванна такой печи теперь превратилась в активную зону, куда загружается энергетическое топливо. Только в качестве его используются не радиоактивные изотопы урана или плутония, а металлы группы ниобия, гафния, молибдена, вольфрама или того же циркония.

Ванна с металлом размещается в вакуумной камере, над которой стоят регулирующие элементы и электронная пушка. Элементы-электроды также могут быть сделаны из титана, того же циркония, молибдена, вольфрама и некоторых других редкоземельных металлов. Индукционные токи, проходящие как через массу металла в ванне, так и через электроды, разогревают расплав до жидкого состояния. Этому же способствует и поток энергии от электронной пушки. Но, впрочем, поток электронов в основном используется для управления процессом, его тонкой настройки. Грубая же осуществляется путем механического перемещения электродов, их сближения или отдаления друг от друга.

Когда в массе расплава начинаются колебательные процессы, агрегат перестает потреблять энергию и начинает ее выделять. По мнению автора, в ванне, словно в недрах звезды, образуется сверхпроводящий ядерный конденсат.

«Он представляет собой магнитное жидкометаллическое ядерное топливо, выделяющее энергию с генерированием когерентного излучения в условиях осуществления ядерных фазовых превращений в массе исходного продукта и объединения в ней электромагнитного, гравитационного и ядерных взаимодействий». Так сформулировал суть происходящего сам Солин.

Если же выразиться проще, то энергия, вероятно, выделяется за счет того, что в расплаве самопроизвольно образуются пространственные структуры, имеющие форму полых сфер и цилиндров. Внутри их, по всей вероятности, и протекают реакции ядерного синтеза, зарождаются и скапливаются заряженные частицы. Неким упрощенным аналогом этого процесса может послужить кавитация в жидкости, когда образующиеся и охлопывающиеся пузырьки несут в себе немалые заряды энергии.

Как полагает М.И. Солин, разработанный им реактор имеет немалые преимущества по сравнению с ядерными.

Во-первых, электрическая печь, лежащая в основе конструкции, стоит примерно в 1000 раз дешевле самого простого атомного «котла». Во-вторых, заготовить для нее «горючее» тоже намного дешевле, чем произвести очистку природного урана. В-третьих, за счет того, что большая часть энергии выделяется в виде электромагнитного излучения, а не тепла, возможно прямое получение электричества, не нужно вторичных контуров преобразования энергии. В итоге КПД установки не 35 %, как у лучших ядерных энергоустановок, а около 85 %. Наконец, в ходе работы не образуются высокорадиоактивные отходы.

На автомобиль такой реактор, пожалуй, не поставить, но поселок или небольшой город энергией он обеспечит.

Кстати, из-за рубежа пришла весть, что в США начаты работы над конструированием подобного реактора для самолета (см. подробности в статье «Так полетим ли на «ядре»?»). Так что не исключено, что и автомобили со временем могут стать совсем другими.

Схема квантового реактора Солина :

1 — источник ускоренных электронов; 2 — регулирующие элементы;  3 — вакуумная система; 4 — вакуумная камера; 5 — активная зона.

 

У СОРОКИ НА ХВОСТЕ

ПРИРОДУ НЕ ОБМАНЕШЬ. Наше чувство равновесия обеспечено идеально отлаженным механизмом, полагает физик из Калифорнийского технологического института Тод Сквайре. Однажды он обратил внимание на то, что у мыши и у кита полукружные каналы внутреннего уха, где расположен вестибулярный аппарат, отвечающий за пространственную ориентацию, практически одного размера и вполне сравнимы с человеческими. Но если это так, выходит, именно такие размеры вестибулярного канала являются оптимальными?

Смоделировав устройство вестибулярного аппарата, Сквайре стал изменять четыре ключевых параметра — внутренний и внешний радиусы полукружных каналов, толщину и высоту мембраны — и выяснил, что улучшить конструкцию таким образом не удается. За миллионы лет эволюции природа довела конструкцию до идеала.

ШЕДЕВР ИЛИ ПОДДЕЛКА? Новый метод анализа художественных полотен разработан Хани Фарид и его коллегами из Дартмутского колледжа (США). Он позволяет не только отличить подлинник от подделки, но также установить, какой из фрагментов живописного шедевра выполнен признанным мастером, а какой его учениками.

Так, скажем, исследователям удалось выяснить, что известное полотно мастера итальянского Возрождения Пьетро Перуджино «Мадонна с младенцем» на самом деле выполнено по меньшей мере четырьмя художниками: три из шести изображенных на картине лиц нарисованы одним человеком, скорее всего, самим Перуджино, а остальные — тремя другими людьми, вероятно, подмастерьями великого живописца.

Суть нового «бесконтактного» метода экспертизы произведений живописи весьма проста. Сначала производится съемка полотна цифровой видеокамерой с разных ракурсов. Затем компьюте