Юный техник, 2008 № 02

Журнал «Юный техник»

Популярный детский и юношеский журнал.

 

ВЫСТАВКИ

Мал, да удал?

Очередной, третий по счету, Московский международный автосалон мало отличался от предыдущих. Наш специальный корреспондент Станислав ЗИГУНЕНКО обратил внимание на самые маленькие концепткары. И вот почему.

На трacce — «Микробы»

Московские транспортные пробки привели к тому, что многие жители и гости столицы уже перестали воспринимать автобус, троллейбус и даже такси как средство транспорта. И предпочитают добираться из дома до места работы или учебы исключительно на метро и пешком.

Но раз проблема существует, ее нужно решать. Как?

С одной стороны, нужно строить как можно больше транспортных магистралей и развязок. С другой — нужно стремиться, чтобы каждый отдельно взятый автомобиль занимал на улице как можно меньше места.

Именно такую концепцию разрабатывают с 2004 года Андрей Белов и его коллеги из тольяттинской фирмы «ТехноМастер». Ими создан микроавтомобильчик Microb («Микроб»), который проходит всесторонние испытания в НАМИ.

Внешний вид « Микроба »…

В павильоне Московского международного автосалона.

«Фирма готова выпускать до двухсот «Микробов» в год (т. е. организовать мелкосерийное производство), — сообщил А. Белов. — Однако главным тормозом на сегодняшний день стали «юридические тонкости». Сертификация и процесс определения классовой принадлежности «Микроба» потребовали достаточно много времени»…

Дело в том, что при максимальной скорости 25 км/ч это маленькое чудо не попадает в сферу влияния ГАИ, поскольку воспринимается автоинспекторами скорее как разновидность мокика. В то же время мотор с объемом цилиндров в 200 куб. см требует по закону от водителя наличия лицензии на управление, или, говоря иначе, водительских прав. В конце концов, «Микроб» признали тихоходным транспортным средством, которым можно управлять, получив, например… тракторные права категории «В».

Впрочем, честно признаются создатели «Микроба», изначально они не собирались выпускать свое детище на улицу. Мини-мобиль задумывался как средство для прогулок в зоне отдыха и развлечений. Средой обитания «Микробов» должны были стать парки, поля для гольфа, музеи под открытым небом, санатории и курорты. Неспроста он пользовался огромным успехом и у посетителей Сочинского автосалона, в число участников которого входили не только россияне, но и граждане таких туристских государств, как Болгария, Египет и Турция.

Кстати, в Сочи же выявился и основной недостаток первой модели «Микроба», который изначально был снабжен двигателем с рабочим объемом 50 куб. см и вообще не требовал никаких прав на вождение. Однако мощность мотора Honda — всего 6 л. с. Этого вполне достаточно для езды по равнине, но первые же ходовые испытания на горных перевалах в окрестностях Сочи показали: на подъем он «не тянет».

Пришлось подумать об установке двигателя с большим литражом. Выбор пал на изделие именитого американского моторостроителя — фирму Briggs&Stratton, — крупнейшего производителя двигателей для газонокосилок и прочей мелкой «приусадебной» техники. Их 200-кубовый двигатель высокотехнологичного семейства Vanguard обладает внушительным крутящим моментом в 11,5 Нм и значительно большим моторесурсом. С этим моторчиком «Микроб» стал не только быстрее, но и менее шумным.

Японские новинки

Беглый осмотр экспозиции показал, что не только наши соотечественники стремятся делать автомобили как можно более компактными. Любители всего миниатюрного — японцы и здесь стараются быть «впереди планеты всей».

В скором времени сотрудники всем известной фирмы Nissan собираются выпустить на улицы Токио и других японских городов второй вариант экологически чистого городского электромобиля PIVO 2. Он вобрал в себя лучшие особенности первою PIVO двухлетней давности, который представлял собой компактный трехместный автомобильчик с кабиной, способной поворачиваться на 360 градусов.

Автомобиль PIVO 2, предназначенный для комфортной и безопасной езды по городу, просто напичкан электроникой. Инновации — в каждой детали. Взять хотя бы индивидуальные дискообразные тяговые двигатели, установленные на каждое колесо отдельно. Благодаря этому PIVO 2 обладает уникальной маневренностью, способен передвигаться даже боком, словно краб. Это очень удобно при парковке и выезде со стоянки.

Nissan PIVO 2 обладает не только вращающейся кабиной, но и поворачивающимися во все стороны колесами.

Технологической гордостью концепта является система Robotic Agent. Этот небольшой прибор на панели управления, похожий на головку куклы с глазками, почти по-человечески общается с шофером, отвечает на стандартные вопросы и даже кивает головой. Он призван повышать настроение водителя, ибо установлено, что в плохом настроении автомобилисты гораздо чаще попадают в аварии.

Впрочем, японские автопроизводители думают не только о горожанах. Свидетельство тому — функциональный внедорожник в лице концепта Suzuki X-HEAD.

Этот двухместный автомобильчик выглядит как самый настоящий грузовичок с короткой кабиной и вместительным открытым кузовом, в котором можно перевозить различные грузы. Причем, кроме кузова, для сравнительно крупногабаритных грузов, в откидывающихся бортах есть дополнительные отделения для мелких вещей или инструментов.

Сельский мини-внедорожник Suzuki X-HEAD .

«Ока» за океаном

Удивительно, но законодатели автомобильной моды — американцы, похоже, всерьез заинтересовались нашей Окой» и закупили у отечественных производителей партию микролитражек.

Прежде всего, покупателей прельстила дешевизна «Оки», которая позволяет без особых затрат переоборудовать машину в электромобиль, оснастив ее небольшим электродвигателем в 11 л.с. Тем не менее, он позволяет разогнать «Оку» до 40 км/ч. Двигатель работает от 8 стандартных батарей-аккумуляторов, которые можно зарядить за 5 часов от обычной розетки. Их емкости хватает на поездку в 40 км. Стоимость зарядки около 30 центов. А цена самого переоборудованного мобиля составит 10 000 долларов.

Случай этот, конечно, удивительный. Но особо гордиться не приходится, поскольку американцы используют произведение нашего Автопрома как некую тележку, всего лишь шасси для своих переделок. И ездить она будет скорее всего где-то на территории фермы в сельской глубинке. На трассу выезд ей будет запрещен хотя бы по той простой причине, что «Ока» не сможет пройти в США испытания на безопасность.

Кстати…

ВЗЛЕТИМ НАД СУЕТОЙ?

Кстати, те же американцы предлагают еще один способ борьбы с транспортными пробками. «Наш летающий автомобиль будет просто перемахивать через них», — утверждают сотрудники компании Terrfugia, создавшие гибридный транспортный аппарат — автосамолет Transition.

Основатель этой компании, выпускник Массачусетского технологического института Карл Дитрих, создал 2-местный аппарат весом всего 600 кг (столько же весит, кстати, наша «Ока»), который на трассе не уступит обычному джипу, а, взлетев на раскладных крыльях, сможет развить скорость около 200 км/ч. Двигатель мощностью в 100 л.с. тратит чуть больше 7,5 литра бензина на 100 км пути, так что емкости стандартного бака хватит примерно на 740 км.

Мелкосерийный выпуск аппарата намечен на конец 2009 года, так что у Дитриха есть шанс обогнать профессора Пола Моллера, начавшего работу над своим летающим автомобилем лет 20 назад и собирающегося начать продажу своего детища к началу 2010 года.

Детище П. Моллера готовится к взлету.

Transition — один из вариантов летающего автомобиля.

Хотя стоимость такого гибрида сравнима со стоимостью хорошего автомобиля, а двигатели его работают на обычном бензине и взлететь он способен даже с шоссе, эксперты относятся к нему довольно сдержанно. И не только потому, что для посадки такой машине все-таки нужна специальная площадка или посадочная полоса. «Как показывает многолетний опыт, обычно век таких комбинированных конструкций весьма недолог, — сказал президент аэроклуба «Мистер Твистер» Александр Ломеко. — Вся беда в том, что гибридные конструкции, как правило, неважно ездят и еще хуже летают. А хлопот с ним в обслуживании, лицензировании и т. д. не оберешься. Ведь на любой полет, согласно существующим ныне правилам, необходимо специальное разрешение»…

В общем, похоже, исполнения мечты Жюля Верна об изобретении универсального транспортного средства, на котором ездил его Робур-завоеватель, придется еще подождать…

 

СОЗДАНО В РОССИИ

«Умные» краски

Центральный аэрогидродинамический институт (ЦАГИ), расположенный в подмосковном Жуковском, является одним из ведущих мировых центров авиационной науки. Здесь сделано немало удивительных открытий и изобретений. Сегодня мы поговорим о некоторых из них.

Известно, что перед тем, как в воздух поднимется настоящий самолет, его модели неоднократно продувают в аэродинамических трубах. Их в ЦАГИ немало, и многие имеют свою собственную славную историю.

«На нашей трубе в свое время работал сам Мстислав Всеволодович Келдыш, тогда еще будущий президент Академии наук СССР, — рассказала нам директор Жуковского авиатехнологического колледжа И.С. Фалеева. — Он изучал с ее помощью флаттер и шимми…»

Явления эти крайне неприятные и заключаются вот в чем. При флаттере у самолета на некоторых режимах полета вдруг начинаются непредвиденные колебания плоскостей и хвостового оперения. Дело иной раз доходило даже до того, что части плоскостей и оперения попросту отваливались в полете… Явление же шимми, названное так по имени модного в 20-е годы заокеанского танца, заключалось в том, что переднее колесо самолета при пробежке после посадки вдруг начинало само по себе вилять из стороны в сторону. Самолет съезжал с полосы и мог разбиться…

Продувки в трубе помогли нашему ученому разобраться в причинах этих явлений, описать их математически, а потом и принять меры, чтобы они никогда больше не повторялись на практике.

Но вот когда в трубе продувают ту или иную модель, очень важно знать, видеть, как именно воздушные потоки обтекают ту или иную часть. А для этого невидимые воздушные потоки нужно сделать видимыми.

Делают это разными способами. Например, в воздушную струю добавляют дым, и становится видно, как его струйки обтекают модель, можно вести соответствующую киносъемку. Еще порой на всю поверхность модели наклеивают многочисленные шелковинки. На ветру нитки, трепеща, отклоняются в ту или иную сторону, и по этим отклонениям судят о поведении воздушного потока.

Однако у обоих способов есть один недостаток — на самой модели после остановки трубы не остается никаких явно выраженных следов обтекания. И тогда наши аэродинамики придумали такую хитрость. На поверхность модели стали наносить краской яркие контрастные точки — например, белые точки по черному полю или, наоборот, черные точки на белом.

Причем консистенцию краски и время ее нанесения подбирали таким образом, чтобы при включении трубы воздушные потоки размазывали капли краски по поверхности модели, фиксируя таким образом направление и силу воздушных струй. Ведь чем сильнее струя, тем больше она смазывает краску.

Следующий шаг заключался в разработке краски, которая бы постоянно реагировала на изменение давления. «Такие краски называются ЛИД — люминесцентные преобразователи давления, — рассказал нам начальник отдела новых авиационных технологий, кандидат технических наук Леонид Теперин. — ЛПД позволяет видеть значение давления на поверхности, поскольку краска меняет свой цвет под действием воздушной струи. Этот способ сейчас запатентован и широко используется практически во всех авиационных центрах мира».

Сейчас исследователи ЦАГИ призвали на помощь и последние достижения нанотехнологии. Особые крупинки, которые на Западе называют «умной пылью», добавляют в краску, которой красят как модель, так и самый настоящий самолет. И в каждом испытании, в каждом полете эти крупинки, в зависимости от воздушного давления, температуры, деформации той или иной части конструкции, выдают электромагнитные сигналы, которые фиксирует специальная аппаратура.

Таким образом можно получать огромное количество информации, в том числе и такой, какая не может быть получена иным способом.

«Более того, в ЦАГИ разработана краска, которая может сделать летательный аппарат практически невидимым для радара, — продолжал рассказ Теперин. — До сих пор малую радиозаметность летательным аппаратам пытались придать с помощью экзотических форм, которые весьма плохо влияют на управляемость и летные качества аппарата. Другой путь решения проблемы — создание многослойных покрытий, которые имеют определенную наноначинку, эффективно поглощающую излучение радара»…

В. ЧЕРНОВ , С. НИКОЛАЕВ

 

ИНФОРМАЦИЯ

ВТОРОЙ ФЕСТИВАЛЬ НАУКИ, организованный МГУ имени М.В. Ломоносова при содействии столичной мэрии, прошел успешно. Возле Фундаментальной библиотеки МГУ, как говорится, яблоку негде было упасть: организованная здесь выставка стала одним из самых зрелищных мероприятий фестиваля.

Поскольку в конце 2007 года в России отмечали 50-летний юбилей первого спутника, особое место в экспозиции было уделено космической тематике. Ученые МГУ имели и имеют отношение ко многим космическим исследованиям. Уже на третьем искусственном спутнике Земли была установлена аппаратура, разработанная сотрудниками университета. С ее помощью впервые удалось зафиксировать вспышки на Солнце.

А юные собрались у небольших роботов-андроидов, пританцовывавших на столе. Школьники на таких роботах отрабатывают навыки программирования и даже ставят целые спектакли, в которых все артисты — андроиды.

Остается добавить, что первый фестиваль науки состоялся в Лондоне в 1831 году. И с тех пор подобные мероприятия регулярно проводятся по всему миру. Дошла эта хорошая традиция и до нашей страны. Причем не исключено, что в будущем и наш фестиваль науки из столичного превратится во всероссийский. Такое пожелание высказали ректор МГУ В. Садовничий и мэр Москвы Ю. Лужков.

«КОСМИЧЕСКИЕ РУБЕЖИ XXI ВЕКА». Под таким девизом Казанский госуниверситет провел 4-ю Всероссийскую астрономическую конференцию 2007 года. Конференция собрала около 300 участников из Москвы, Санкт-Петербурга, Челябинска и других городов, в том числе зарубежных.

Один из интереснейших докладов о полете на Марс прочитал космонавт Александр Калери. По его мнению, межпланетный корабль будет питаться энергией от солнечных батарей с размахом 700 м, общая продолжительность экспедиции составит два года, а пребывание экипажа из 4–6 человек на Красной планете — месяц. Реальная дата старта — 2020 год.

СЛОВАРЬ БАБУШКИ ВЕРЫ опубликован в Томском госуниверситете. Это коллективный труд 40 ученых-лингвистов, которые в течение четверти века регулярно записывали речь одного человека — крестьянки из села Вершинино Томской области Веры Вершининой.

Особенность этого словаря в том, что в нем отражены все характерные слова и выражения не писателя или государственного деятеля, а обыкновенного жителя нашей страны. Словарь бабы Веры оказался почти столь же богат, как у А.С. Пушкина — она использовала в своей речи более 20 тысяч слов.

ШАХТНЫЙ МЕТАН ПОЙДЕТ В ДЕЛО. Как известно, обычно этот газ, содержание которого составляет примерно 100 куб. м на тонну породы, представляет собой смертельную опасность для шахтеров. Взрыв метана — самая распространенная причина аварий в шахтах. И вот теперь технологи Кемеровского холдинга «Сибуглемет» начали использовать на шахте «Полосухинская» специальную технологию дегазации пластов. В итоге выработка угля становится безопаснее, а газ поступает в топки котельной самой же шахты.

 

ПРЕМИИ

Глубина поверхностных реакций

Нобелевская премия по химии за 2007 год присуждена известному немецкому ученому Герхарду Эртлю «за исследования химических процессов на твердых поверхностях».

Сам лауреат Герхард Эртль, почетный профессор берлинского Института Фрица Хабера при Обществе Макса Планка, считает себя… физиком. «В институте я изучал физику. И диплом защитил по физике, — сказал он. — Однако физика и химия не так уж далеки друг от друга.

В сфере моих интересов — применение в химии тех методов, которые обычно распространены в физике».

Герхард Эртль на рабочем месте.

Поверхность катализатора испещрена отверстиями для увеличения площади соприкосновения.

Будущий лауреат родился 10 октября 1936 года в пригороде Штутгарта. Здесь он закончил гимназию, вспоминая которую говорит, что порою ему там было невероятно скучно. И преподаватели попадались далеко не все такие уж замечательные. Из всех школьных предметов Герхард больше всего ненавидел… физкультуру. И когда другие мальчишки отправлялись гонять мяч, он предпочитал посидеть с книгой в руках. Причем довольно часто в его руках можно было увидеть разного рода труды по химии и физике.

В 13 лет он начал проводить химические опыты у себя дома. Мама будущего лауреата полгода стойко терпела чудовищные запахи и взрывы, но потом попросила все это безобразие прекратить. Тогда Эртль бросил химию и, переключившись на физику, стал собирать радиоприемники.

В 1955 году он поступил учиться на физический факультет Штутгартского университета, который и закончил пять лет спустя. В это же время он успел постажироваться в Сорбонне (Париж) и Мюнхенском университете. Затем он перешел вслед за своим руководителем в технический университет Мюнхена, где и защитил докторскую диссертацию.

В 1968 году Г. Эртль возглавил факультет физической и электрической химии Ганноверского университета. В 1973 году он вернулся в Мюнхен и несколько лет руководил факультетом физической химии университета Людвига Максимильяна. Именно в это время он и провел первые исследования из той обширной серии работ, которая, в конце концов, привела его к Нобелевской премии.

В 2004 году Герхард Эртль официально вышел на пенсию. Но в Институте за ним сохранился кабинет, где ученый и ныне работает практически каждый день, консультируя молодых коллег и занимаясь своими собственными делами.

У него уже множество наград и почетных званий, а также жена, двое детей, четверо внуков и две кошки.

Хитрости катализа

Профессора Эртля знают во всем мире как одного из отцов катализа. Он не только придумал, как ускорить многие реакции, но и объяснил суть механизма катализации. До него было во многом непонятно, как вещество, которое само в реакции не участвует, может ее ускорить.

Один из опытов, иллюстрирующий суть катализа, выглядит так. Если в открытую колбу, содержащую концентрированный водный раствор аммиака, поместить предварительно подогретую платиновую проволоку, то невооруженным глазом видно, как она нагревается до красного каления и остается в таком состоянии длительное время.

Откуда берется дополнительная энергия для нагрева?

Оказывается, в присутствии платины аммиак взаимодействует с кислородом воздуха. Эта реакция является экзотермической, то есть идет с выделением большого количества тепла. А тепло, как известно, обычно ускоряет течение реакции.

Катализаторы могут быть как твердыми, так жидкими и газообразными. А в некоторых случаях имеет место и аутокатализ, когда процесс ускоряется одним из продуктов реакции. Наблюдать самопроизвольный катализ можно, например, смешав растворы перманганата калия (обычной марганцовки) и сульфата калия. Первоначальная малиново-красная окраска смеси вскоре начинает меняться, причем все быстрее. А причиной тому образующиеся в результате реакции ионы Мn2+. Многие реакции в растворах ускоряются ионами гидроксония Н30+ (в кислой среде) и ионами ОН— (в щелочной).

Еще существуют гомогенный и гетерогенный катализ, катализационный крекинг… В общем, не случайно на эту тему написаны толстенные тома, а без катализаторов немыслимы многие процессы современного производства. Здесь и борьба с выхлопными газами автомобилей, и нефтепераработка, и производство полупроводников. Даже парниковый эффект и разрушение озонового слоя во многом связаны с каталитическими процессами, протекающими на границе твердых и газовых фаз.

Начало многим из вышеперечисленных исследований и положил профессор Эртль. По словам сотрудника Института катализа СО РАН, доктора химических наук Владимира Городецкого, который несколько лет работал совместно с Эртлем, именно работы немецкого ученого и позволили разобраться, как именно протекает катализ.

Как добыть азот из воздуха?

К реакциям, оказавшимся в поле зрения исследователя, относится, в частности, и синтез аммиака на поверхности железа, а также окисление окиси углерода на палладии. Первый из упомянутых процессов применяется в производстве искусственных удобрений.

Как известно, растения не умеют усваивать азот непосредственно из воздуха. Исключение составляют лишь бобовые, в которых проживают бактерии, умеющие «переваривать» азот и передавать его своим хозяевам уже в связанном виде. Другие же растения приходится периодически подкармливать, например, классическим азотным удобрением — аммиачной селитрой.

Получают же это удобрение на химкомбинатах, используя в качестве основы реакцию Габара-Боша. Она названа так по именам двух нобелевских лауреатов, которые разработали еще в первой половине прошлого века метод синтеза аммиака путем фиксации азота из воздуха. И работы Эртля тоже восходят к 60-м годам XX века, когда он начал изучать и совершенствовать этот процесс.

Окисление же окиси углерода на палладии с целью превращения СО в СО2 необходимо для обезвреживания угарного газа, возникающего при сжигании топлива автомобильным двигателем.

В исследованиях Эртля на поверхности платины были обнаружены также и реакции особого свойства — колебательные, то есть способные поочередно менять направление подобно тому, как колеблется маятник ходиков. Такие реакции довольно широко распространены в природе; знание их особенностей помогает не только химикам, но и медикам. Используя фотоэлектронную микроскопию, Эртль получил также первые наглядные изображения колебательного процесса.

Борьба со ржавчиной

Правда, и у Эртля были предшественники. Так, еще в начале прошлого века выдающийся американский ученый, лауреат Нобелевской премии Ирвинг Ленгмюр создал теорию катализа, основанную на двух механизмах.

Согласно первому, во время химической реакции молекулы взаимодействуют в адсорбционном слое на поверхности катализатора. Второй механизм назван ударным. Согласно ему получалось, что реакция идет не только на поверхности, но и в самой структуре катализатора.

Поначалу считалось, что именно этот вариант главный, именно он действует в большинстве случаев. Однако Эртлю удалось доказать, что на самом деле работает главным образом именно первый механизм: реакции проходят в основном на поверхности катализатора.

Это стало фундаментальным открытием, которое сегодня имеет большое практическое значение. Во многих процессах катализаторы стали использовать в виде тонких пленок и порошков, имеющих большую площадь соприкосновения с реагирующими веществами, что обеспечивает высокую производительность индустриальных процессов.

Катализатор в выхлопной трубе современного автомобиля.

Еще один очевидный пример поверхностных процессов — коррозия металлов, происходящая на стыке твердого тела, жидкости и газа. Говоря проще, железо будет ржаветь лишь во влажной среде при наличии кислорода. При этом оно окисляется до гидроксида, образуя на поверхности бурую рыхлую массу — ржавчину. Причем в некоторых странах, особенно с влажным и теплым климатом, процесс этот идет столь быстро, что ежегодно в ржавчину превращается до 25 % производимого железа и его сплавов.

Профессор Эртль разобрался в процессах коррозии и предложил ингибиторы — вещества, которые, в противоположность катализаторам, замедляют окислительные процессы. Разработаны им и рецепты антикоррозийных покрытий, которые позволяют значительно уменьшить экономический ущерб, наносимый ржавчиной.

В последнее время на основе исследований Эртля разрабатываются водородные топливные элементы, которые помогут решить проблемы поисков альтернативных источников энергии и избавить автомобили от бензиновых двигателей.

А. ОРЛОВ , научный обозреватель «ЮТ»

 

ПОДРОБНОСТИ ДЛЯ ЛЮБОЗНАТЕЛЬНЫХ

Как смоделировать ядерный взрыв?

Z-машина: аналог приходит на помощь цифре

Сейчас, когда многим кажется, что нет предела возможностям суперкомпьютеров, даже специалисты, стали забывать, что кроме цифровых вычислительных машин в технике некогда широко применялись аналоговые. Но, похоже, аналоговые вычислительные установки еще не сказали своего последнего слова.

Для начала несколько слов о том, как работают аналоговые вычислительные машины. Представьте, что вам нужно решить классическую задачу о бассейне и двух трубах. Через одну трубу в бассейн вода вливается, через другую выливается, а вам нужно определить, сколько воды окажется в бассейне спустя определенное количество времени.

В школе вы справляетесь с подобными задачами без всяких компьютеров. Несложно, впрочем, составить и программу для подобных расчетов. Тогда нужно будет лишь подставлять исходные данные, и компьютер автоматически даст ответ.

А в былые времена, чтобы отслеживать подобные процессы в реальном масштабе времени, могли создать и вот такую аналоговую схему (см. рис.). Переменное сопротивление R1 представляло собой аналог первой трубы с краном, сопротивление R2 — второй. Течение постоянного тока заменяло течение воды, а заряд конденсатора С показывал объем воды в бассейне. Меняйте, как угодно, величины сопротивлений, и, замеряя величину напряжения на конденсаторе, вы всегда будет знать, сколько воды в бассейне.

Электрическая схема процессов, протекающих в бассейне, может выглядеть, например, так.

Конечно, мы взяли для примера наипростейшую задачу. И соответственно, аналоговая схема тоже получилась весьма простенькой. В настоящих аналоговых машинах схемы были куда сложнее. Но суть дела от этого не меняется, даже если речь заходит, скажем, о моделировании… ядерных взрывов.

Сейчас, как известно, реальные ядерные испытания ни одна из ведущих стран мира не проводит. Тем не менее, совершенствование ядерных и термоядерных устройств продолжается. А как проверить, по верному ли пути движутся ученые и конструкторы?

Обычно прибегают к моделированию взрывов на суперкомпьютерах. Но даже американцы, которые считают разработку суперкомпьютеров стратегическим направлением, понимают, что в основе любых расчетов в конечном счете должны лежать некие реальные данные. И тогда на помощь вычислительным машинам приходят аналоговые установки, которые позволяют моделировать если не весь ядерный взрыв целиком, то хотя бы отдельные его факторы.

Например, один из основных поражающих факторов ядерного взрыва — радиация или жесткое электромагнитное излучение. Казалось бы, смоделировать его довольно просто — всем известный рентгеновский аппарат является, между прочим, и источником радиации.

Однако в данном случае, чтобы дать реальную картину, источник излучения должен иметь мощность, сравнимую с ядерным взрывом. Такой рентгеновский излучатель и был создан в Национальной лаборатории Сандия (Sandia National Laboratories) министерства энергетики США. Он получил полуофициальное название «Z-машина».

Центральное место в конструкции занимает разрядник особой конструкции. Два металлических кольца диаметром около 4 см соединены сотнями вольфрамовых нитей, каждая из которых много тоньше человеческого волоса. В строго определенный момент через эту паутину разряжаются 36 батарей мощных конденсаторов особой конструкции, способных выдерживать большую пиковую нагрузку — так называемых генераторов Маркса. Под действием тока в 26 млн. ампер вольфрамовые волоски мгновенно испаряются, а мощное магнитное поле разряда сжимает плазму в тонкий шнур и вытягивает вдоль оси цилиндра.

Происходит своего рода взрыв. Только продукты взрыва и ударная волна распространяются не в стороны, как обычно, а, напротив, происходит процесс имплозии (implosion), сжатия — своего рода как бы «взрыв вовнутрь».

При этом ионы разгоняются и сталкиваются друг с другом со скоростью несколько тысяч километров в секунду. Температура в центре устройства может превысить 1,5 млн. градусов, а в виде рентгеновского излучения выделяется примерно 1,6 мегаджоуля энергии. Примерно столько же выделяется при сгорания 40 г бензина.

На первый взгляд это немного. Но не забывайте, что вспышка длится всего около 50 наносекунд (50 миллиардных долей секунды), и в результате мощность рентгеновской вспышки составляет около 30 тераватт (в пике еще больше). А эта величина уже на порядок превышает суммарную мощность всех электростанций Земли.

Суперконденсатор, или генератор Маркса, внешне похож на прозрачную трубку (внешняя обкладка конденсатора), внутри которой расположен центральный электрод (внутренняя обкладка конденсатора).

Поэтому на Z-машине удается моделировать не только ядерные, но и термоядерные взрывы. Когда в фокус разряда поместили маленькую капсулу с дейтерием, в момент вспышки был зарегистрирован поток нейтронов, что говорит о протекании реакций термоядерного синтеза. Поэтому Национальное управление по ядерной безопасности США выделило 61,7 млн. долларов на совершенствование Z-машины. Пиковую мощность планируется повысить до 2,7 мегаджоулей, а количество экспериментов с 200 до 400 в год.

По материалам журнала Popular Science

 

РАССКАЖИТЕ, ОЧЕНЬ ИНТЕРЕСНО…

«Жидкая» броня

Я слышал, что появилась броня из жидкости. Как это может быть? Известны ли подробности?

Виктор Самусенков ,

г. Тула

Разведите крахмал в воде из расчета примерно половина на половину, и у вас получится своеобразный кисель. Вы можете мешать его чайной ложкой, но только медленно. Попробуйте приложить усилие — и ничего не выйдет: сил может не хватить. Примерно так работает и «жидкая» броня.

Впрочем, обо всем по порядку.

Похвальное слово кевлару

Еще недавно броневая защита была лишь двух типов. Во-первых, так называемая пассивная броня, которая существовала еще в древние времена. Удару меча, копья или стрелы противостояли щиты, панцири, кольчуги… Появление огнестрельного оружия, казалось, эпоху доспехов завершило, поскольку пуля пробивала любой панцирь.

Второе рождение брони состоялось лишь в начале XX века. На поле боя появились бронемашины, а затем — уже во второй половине прошлого столетия — все шире стали распространяться бронежилеты.

Более легкие сейчас делают из синтетических материалов. А те, что тяжелее, имеют еще специальные карманы, в которые вставляют пластинки из титана или специальной керамики. Именно они противостоят винтовочным или автоматным пулям, в то время как жилеты без вставок спасают лишь от пуль пистолетов.

Впрочем, не стоит думать, что под ударами скоростных и тяжелых пуль кевлар рвется. Нет, кевлар — его химическое название «полипарафениленфталамид» — в 4 раза прочнее стали. Так что скажем за него спасибо химикам во главе со Стефани Кволек, синтезировавшим этот материал в 60-х годах прошлого века. В наши дни в современных бронежилетах используют и более современный материал Zylon, созданный в Японии. Он еще легче и прочнее кевлара.

Тем не менее, все чаще легкие бронежилеты подводят полицейских и бойцов спецназа. И дело здесь не только в возросшей огневой мощи современного оружия, но в том, что иной раз пуля травмирует тело, хотя и не прорывает нитей синтетического волокна. Именно в таких случаях выручает броневая пластинка. Она к тому же распределяет приложенную силу на большую площадь, а то ведь от пуль на теле остаются гематомы.

Однако такие жилеты, как уже сказано, тяжелы (их вес достигает 15 кг), стесняют движения бойцов. Стало быть, их нужно улучшать.

Что у вас в активе?

Броня второго типа — так называемая активная — не просто принимает удар на себя, а отвечает ударом на удар. Основу ее составляют кумулятивные заряды, которые отличаются одной особенностью. Вся их взрывная мощь направлена обычно в одну сторону, а то и в одну точку. В итоге снаряд, попавший в танк или бронетранспортер, имеющий активную защиту, попросту отбрасывает направленный взрыв. Таким образом, сохраняются и экипаж, и сама машина.

И все бы замечательно, если б активная броня опять-таки не была громоздкой. Все важные узлы бронемашины приходится обвешивать сетками с шашками кумулятивной защиты. Кроме того, при любом взрыве не обойтись без отдачи. И если для танка это не имеет большого значения, поскольку многотонную махину с места отдачей не сдвинешь, то попробуйте представить себе, что станет с бойцом, если по его телу развесить пакеты с кумулятивными зарядами активной защиты. Нужно было искать иной выход из положения. И его нашли.

Текучая защита

Еще лет двадцать тому назад специалисты начали эксперименты с так называемыми электро- и магнитореологическими жидкостями. В самом простом виде такая жидкость представляет собой взвесь металлического порошка в машинном масле. В обычном состоянии ее, как и наш экспериментальный «кисель», можно мешать ложкой. Но стоит поместить жидкость в магнитное поле, и смесь «загустевает» до твердости монолита.

Поначалу такие жидкости использовали, например, для создания автомобильных и бесступенчатых коробок передач. Но лет десять тому назад американским исследователям пришло в голову испытать подобные жидкости переменной вязкости для создания бронежилетов нового типа.

Мысль как будто неплоха. Но ведь для наведения магнитного поля солдат должен носить с собой достаточно мощные, а значит, и массивные источники электропитания. А как узнать, в какой момент включать защиту?

Бумага, пропитанная раствором «жидкой» брони, не пробивается гвоздем, если по нему даже сильно стукнуть кулаком.

Пусть защита включает себя сама, решили исследователи. Ведь существуют же, например, пьезоэлементы, способные механическое давление или перемещение преобразовывать в электромагнитные импульсы…

В общем, первый вариант защиты мыслился таким. Бронежилет из кевлара имеет карманы. Внутрь каждого заливается электрореологическая жидкость, а сверху крепится пластина пьезоэлемента. При попадании, скажем, пули или осколка в пьезоэлемент, тот вырабатывает электрический импульс, жидкость затвердевает, и пуля останавливается.

Идея как будто неплохая, но когда прикинули общую массу такого обмундирования, оказалось, что носить подобную защиту под силу разве что слону. Да и переход из жидкого в твердое состояние требует десятых долей секунды. А нужны миллисекунды…

Броня как вода

Специалисты из Делавэрского университета (США), а также их коллеги из России и Израиля пошли кружным путем. Ими были созданы новые материалы на основе неорганических наноструктур, подобных фуллеренам.

Тут, видимо, надо пояснить, что фуллеренами называют крошечные, состоящие примерно из 60 атомов углерода, полые шарики, а затем и нанотрубки, обладающие рядом уникальных свойств.

В частности, фуллереновые материалы обладают изумительной прочностью. Во время испытаний наноброня на основе углерода и титана останавливала пули со стальным сердечником, летящие со скоростью 1,5 км/с и создающие в точке удара давление около 250 т/см2!

Однако первые образцы новых наножилетов тоже оказались тяжелы и громоздки. Вот тогда-то специалисты и задумались над созданием «жидкой» брони. Ведь нынешние нанотехнологии позволяют создать материалы, например, из смеси атомов кремнезема и полиэтиленглюколя. Такая смесь в обычном состоянии не имеет четко выраженной кристаллической структуры и напоминает переохлажденную воду, которая обладает свойствами жидкости. Но достаточно малейшего механического воздействия, крошечного толчка — и жидкость тут же превращается в твердый лед.

Нечто подобное происходит в жидкой наноброне. Удар по ней приводит к тому, что раствор в мгновенье ока, а точнее в миллисекунду, превращается в монолит. Да такой прочный, что пуля попросту в нем застревает. А как только механическая нагрузка исчезает, структура снова становится жидкой. И боец в «наножилете» обретает свободу движений.

Впрочем, и такая конструкция — еще не идеал, считают специалисты. В самом деле, что будет, если боец повредит свой жилет, продираясь сквозь колючий кустарник? Вся защитная жидкость попросту выльется…

Хорошо бы, наверное, и сам жилет сделать саморемонтирующимся. Чтобы повреждения заживали на нем, как царапины на коже. Это случится еще не завтра. Но сами исследования уже вышли за пределы лабораторий. На специализированных полигонах, в обстановке строгой секретности ученые и военные эксперты продолжают отработку спецснаряжения для рыцарей XXI века. И что еще удивительного они придумают, мы постараемся вам рассказать.

По материалам выставки Inerpolitex

публикацию подготовил Г. МАЛЬЦЕВ

Кстати…

БРОНЯ ИЗ САПФИРА

Стекла, как известно, тоже бывают бронированными. Ныне квадратный метр бронированного стекла толщиной в 10 см весит около 80 кг — не каждый автомобиль способен нести такие окна.

И вот ученые Научно-технологического комплекса «Институт монокристаллов» НАН Украины в Харькове предложили использовать вместо бронированного стекла новый трехслойный материал на основе искусственного сапфира. В проекте также участвуют сотрудники питерского Физико-технического института имени А.Ф. Иоффе, словацкого Института неорганической химии и чешской компании Saint Gobain Advanced Ceramics.

По словам одного из разработчиков, заведующего отделом корунда НТК «Институт монокристаллов» Леонида Литвинова, первым встречает пулю именно слой специального упрочненного сапфира. Его задача — превратить конусную пулю в цилиндрическую, то есть сплющить ее кончик. Для этого искусственный сапфир подвергли спецобработке физическими и химическими методами, максимально увеличив его прочность.

В итоге, как показали испытания, пуля сквозь такой «сэндвич» не проникнет, лишь в месте попадания появятся трещины. При этом новая прозрачная броня втрое тоньше обычного пуленепробиваемого стекла, причем сам сапфир имеет толщину всего 7 мм!

 

ВЕСТИ ИЗ ЛАБОРАТОРИЙ

Суперпроводящий кремний

Новую страницу в исследованиях высокотемпературной сверхпроводимости открыли недавно французские физики, пишет известный научный журнал «Нейчур». Им удалось то, над чем другие бились долгие десятилетия…

И в самом деле, вот уже почти сто лет наука пытается решить проблему сверхпроводимости. Само это явление, заключающееся в том, что при определенных условиях — температуре, давлении и т. д. — материал полностью теряет электрическое сопротивление, было открыто в 1911 году нидерландским физиком Г.Камерлинг-Оннесом. За это он вскоре был удостоен Нобелевской премии (1913 г.).

После этого данное явление долгое время оставалось как-то вне поля зрения физиков. И хотя в 1972 году американским физикам Джону Барлину, Ли Куперу и Джону Шрифферу удалось получить еще одну Нобелевскую премию — за теоретическое обоснование основ сверхпроводимости, физическая природа этого явления и сегодня во многом остается тайной за семью печатями.

Никто толком не знает, почему одни материалы при снижении их температуры ниже определенной отметки становятся сверхпроводниками, а другие — нет. Кроме того, никому пока не удалось получить сверхпроводимость при обычной комнатной температуре. Обычно сверхпроводники приходится охлаждать до температур, близких к абсолютному нулю (-273,15 °C), что достаточно хлопотно и дорого. Даже сплав на основе технеция, имеющий на сегодняшний день самую высокую температуру перехода в сверхпроводящее состояние, нуждается в охлаждении до 11,2К. Поэтому о широком распространении в технике подобных сплавов долгое время не могло быть и речи.

Однако в 1986 году сотрудникам корпорации IBM Иоханесу Бернардсу и Карлу Мюллеру удалось открыть так называемые сверхпроводящие керамики — новый класс соединений, способных переходить из одного состояния в другое при менее низких температурах.

Так, керамика на основе кислорода, меди, бария и лантана, в обычных условиях вообще не проводящая электрический ток, приобретала сверхпроводимость уже при 58К! За открытие этого состояния, названного высокотемпературной сверхпроводимостью, исследователи были опять-таки удостоены Нобелевской премии.

А еще через год группа американских физиков, модифицировав состав керамики, получила сверхпроводимость при 92К! Это уже выше температуры кипения жидкого азота, получение которого относительно дешево. А потому, хотя физическая подоплека этого явления во многом так и остается непонятной, сверхпроводящие керамики уже начали применять в технике, например, для устройства сверхпроводящих магнитов в ускорителях.

Абсолютный рекорд на сегодня, кстати, составляет 138К. Он принадлежит соединению, состоящему из атомов кислорода, талия, бария, меди и ртути.

Впрочем, и у подобных металлокерамик есть свои недостатки. Во-первых, они очень дорогие. Во-вторых, очень хрупкие, и это затрудняет их применение. А потому физики из Национального центра научных исследований Франции в Гренобле под руководством Этьена Бустаре в поисках новых сверхпроводящих материалов провели недавно серию исследований с известным всем кремнием и получили материал, обладающий сверхпроводимостью при нормальном атмосферном давлении.

Что здесь примечательного?

Как известно, кремний имеет кристаллическую решетку сродни решетке алмаза и при комнатной температуре ведет себя как диэлектрик. В его структуре столь мало свободных носителей электрического заряда, что ток через него практически не идет. Однако электропроводность кремния можно изменять в широких пределах, вводя в него примеси других элементов.

Так, например, достаточно очень небольшого количества атомов бора или фосфора, чтобы сделать кремний электропроводным.

Уже при соотношении примеси 8 «чужих» атомов на 100 000 собственных кремний обретает свойства типичного металла. И теория предсказывала, что при более высокой концентрации примесей проводимость кремния может стать сверхпроводимостью. На практике же технологам почти шесть десятков лет не удавалось «втолкнуть» в кремний дополнительное количество атомов примеси. А потому для получения сверхпроводимости в кремнии его приходилось не только охлаждать почти до абсолютного нуля, но еще и подвергать колоссальному давлению — до 100 000 атмосфер!

Распределение примесей в кристаллической решетке.

Тем не менее, в конце 2006 года французским исследователям удалось повысить содержание примесей в кремнии в 10 000 раз. Каким же образом? Ученые пошли на некоторые хитрости.

Сначала кремниевую пластину поместили в газовую среду, состоящую из атомов бора. Когда бор осел на поверхности кремния, образовав тончайшую пленку, поверхность стали облучать импульсами ультрафиолетового лазера большой мощности. Кванты ультрафиолета расплавляли поверхность кремния и как бы «утапливали» в расплаве атомы примеси. При этом кремний остывал столь быстро, что не успевал толкнуть атомы примеси обратно на поверхность. Они оставались словно «заморожены» внутри кристалла. И с каждым последующим импульсом количество атомов примеси все возрастало…

Таким образом исследователям удалось довести концентрацию примеси до 4 %. Это и привело к тому, что хотя кремний по-прежнему приходится очень сильно охлаждать, но его сверхпроводимость наступает при нормальном атмосферном давлении.

Конечно, необходимость охлаждения все еще сдерживает широкое применение сверхпроводящего кремния в технике. Однако полученный материал дешевле других. Исследователи вовсе не закончили свою работу и надеются получить высокотемпературную сверхпроводимость. А она, в свою очередь, глядишь, приведет их к получению очередной Нобелевской премии.

И.ЗВЕРЕВ

 

У СОРОКИ НА ХВОСТЕ

ВСЕ МЫ РОДОМ ИЗ… ЛУЖИ? Такую оригинальную гипотезу выдвинул недавно академик РАН Юрий Наточин. Он полагает, что вряд ли жизнь могла возникнуть в морской воде, как это принято считать. Ведь в ней содержится натрий, а он препятствует синтезу органических веществ. Калий, напротив, способствует синтезу. А этим химическим элементом, как известно, богата глина, которой довольно часто устлано дно небольших луж и пресноводных водоемов. Стало быть, по мнению академика, первые протоклетки появились на Земле примерно 3,5 млрд. лет тому назад именно в пресной воде, а не в морской.

ГЕН ВЫСОКОГО РОСТА. Группа исследователей из Гарварда, Оксфорда и некоторых американских клиник открыла ген, который помогает людям вырастать великанами. «Если ген под названием HMGA2 активен, то у человека больше шансов стать баскетболистом, — утверждает Тим Фреэйлинг, участвующий в исследованиях. — Однако активация лишь одного гена не гарантирует двухметровый рост. Видимо, кроме него, развитие человека обеспечивают еще и другие гены». Но исследователи рады и тому, что научились манипулировать с данным геном. Ведь его активация, как выяснилось, помогает излечивать болезни сердца, диабет и даже некоторые формы рака.

ВЕЛИКАНАМ ГРОЗИТ ВЫМИРАНИЕ? Неожиданное открытие сделали недавно российские ученые. Изучив геномы 110 видов млекопитающих разного размера, они пришли к выводу, что организмы большей массы быстрее накапливают в своем геноме вредные мутации, чем малыши. А потому, получается, что, например, слоны должны со временем или сильно уменьшиться в размерах, или вымереть, как то уже произошло с их ближайшими родственниками — мамонтами.

НА ПРОТЕЗАХ БЕЖАТЬ БЫСТРЕЕ? Двадцатилетний житель ЮАР Оскар Писториус недавно установил несколько мировых рекордов по бегу. В том не было бы ничего удивительного, если бы он не бежал на протезах.

Мальчик в свое время родился с недоразвитыми конечностями, которые пришлось ампутировать, и с младенческого возраста Оскар пользуется протезами. А получив относительно недавно сделанные по спецзаказу многослойные протезы из углеволокна, он побежал. Теперь эксперты гадают: быть может, это протезы с усиленной отдачей помогают ему столь шустро передвигаться?..

ЛЕВШИ ЛУЧШЕ ДЕРУТСЯ? Интересную особенность, связанную с лево- или праворукостью людей, обнаружили белорусские исследователи. Изучая скорость двигательных реакций у 400 добровольцев, среди которых было поровну левшей и правшей, ученые к своему собственному удивлению установили, что вопреки устоявшемуся мнению у левшей «резвее» правая рука, а у правшей — левая. Кроме того, левши быстрее соображают, а потому в драке их шансы выше.

 

ПОДРОБНОСТИ ДЛЯ ЛЮБОЗНАТЕЛЬНЫХ

«Небесный» поезд Поднебесной

С виду это самый обычный поезд: тепловоз ведет за собой 15 вагонов, в которых размещаются около 800 пассажиров. Расстояние в 4064 км от Пекина до Лхасы он одолевает за 48 часов со средней скоростью чуть более 80 км/ч.

Однако нигде больше в мире поезд не забирается выше облаков, достигая в конце пути «Крыши мира» — так местные жители называют Цинхай-Тибетское нагорье, расположенное на высоте около 4000 м над уровнем моря.

Главная, пожалуй, сложность, которую пришлось преодолеть строителям трассы стоимостью 33 млрд. юаней (4 млрд. долларов США), — это вечная мерзлота. Участок Голмуд — Лхаса является не только самой высокогорной в мире железнодорожной трассой, но и имеет самый большой участок протяженностью 550 км, проходящий в зоне вечной мерзлоты.

Вокзал в Лхасе выглядит очень современно.

Высокогорная трасса проходит по живописнейшим местам.

Чтобы железнодорожная колея не вспучивалась при оттаивании грунта летом, на 111-километровом участке она проходит сплошь по насыпи, состоящей из бутовых камней, прикрытых сверху слоем земли и песка. Такая конструкция позволяет отводить тепло от полотна зимой и охлаждать его летом. Кроме того, у насыпи на ряде участков в землю вкопаны железные столбы высотой 2 м и диаметром около 15 см. Они представляют собой тепловые колонки, выводящие тепло из-под земли.

Высокогорье пришлось учитывать и в конструкции локомотива. Его дизель-генераторы рассчитаны на работу в условиях разреженной атмосферы, а в кабине машинистов, кроме всего прочего, имеются и кислородные маски, подобные тем, что надевают во время полетов пилоты. Такие же маски по желанию могут быть выданы и каждому из пассажиров. Если человек начинает чувствовать приступ горной болезни, от которой сильно болит голова, порция кислорода — лучшее лекарство.

По материалам журнала « Китай »

 

НАД ЧЕМ РАБОТАЮТ УЧЕНЫЕ

Секреты озера Восток

…Когда в декабре 1957 года советские полярники под руководством Алексея Трешникова открывали антарктическую станцию «Восток», они, наверное, и представить себе не могли, сколь удачно выбрано для нее место. Ведь тогда никто и не догадывался о существовании под ледовым щитом Антарктиды озер, которые могут пролить свет на тайну зарождения жизни на Земле.

Сегодня российские ученые в сотрудничестве с зарубежными коллегами близки к тому, чтобы заполучить в свое распоряжение образцы живых организмов, существовавших на Земле около 20 млн. лет назад.

По пути к сенсации

Первые предположения о существовании озер под ледяным щитом Антарктиды полвека назад сделали летчики полярной авиации. Совершая полеты над вечными льдами, они заметили большие участки ровной поверхности льда, которая могла образоваться лишь на водяной глади. Однако в то время на доклады пилотов не обратили особого внимания.

Схема примерного распределения ледовых и водных слоев в районе станции « Восток ».

Затем к той же мысли, что внизу, подо льдом, может быть вода, пришел известный российский гляциолог, специалист по льдам, ныне член-корреспондент РАН Игорь Зотиков. Он построил свою теорию, опираясь на законы термодинамики, которые говорят, что при повышении давления температура плавления льда значительно снижается. Ученый рассчитал, что при толщине льда 4 км лед может плавиться уже при температуре -4 °C. А с учетом того, что даже жуткие морозы Антарктиды не могут проникнуть сквозь такую толщу, последовало заключение, что на нижней кромке ледового щита происходит постоянный процесс таяния. Талая вода скапливается в неровностях коренного ложа материка и образует подледные озера.

В 1964 году полярный исследователь Андрей Капица, сын знаменитого академика Петра Капицы, провел вместе с коллегами первое сейсмическое зондирование в районе станции «Восток». На поверхности ледника был произведен взрыв с регистрацией прохождения сейсмической волны сквозь ледовую толщу туда-обратно.

При этом исследователи зафиксировали не одну, а две волны отражения, что свидетельствовало о существовании между толщей льда и горной породой континента некой прослойки. Правда, А. Капица тогда не поверил, что прослойку могут образовать воды огромного озера, и решил, что второе отражение дают некие осадочные породы.

Еще одну попытку определить «что есть что» предприняли в 70-е годы XX века специалисты США и Великобритании. Они провели с самолета радиолокационное зондирование ледяного щита Антарктиды, в том числе и в районе станции «Восток». Характер сигнала определенно говорил о наличии воды под четырехкилометровым ледяным панцирем, но и тогда никто не рискнул заявить об этом во всеуслышание.

Лишь когда в начале 90-х годов были обнародованы дополнительные данные с европейского спутника ERS-1, ученые рискнули обнародовать гипотезу о существовании огромного озера. Установленные размеры озера впечатляли: в длину оно превышает 280 км, в ширину 50 км, а площадь водного зеркала составляет более 10 тыс. кв. км.

Так был обнаружен водоем, соизмеримый по своему объему с такими известными озерами, как Онежское, Чад и Титикака. Причем главная сенсация заключалась даже не в его размерах, а в том, что воды этого озера не соприкасались с атмосферой, скорее всего, многие миллионы лет. А это значит, что биологический и химический состав воды все это время оставался неизменным.

Что же там, по до льдом?

Начиная с 1995 года, российские специалисты ведут планомерные работы в районе озера Восток совместно с иностранными коллегами. Так с помощью специального радиолокатора с высокой точностью удалось установить очертания береговой линии, промерить его глубины. Согласно последним исследованиям, толщина ледникового покрова озера составляет от 3,7 до 4,35 км. Максимальная глубина самой водной толщи — 1200 м, а в районе станции «Восток» она вдвое меньше.

Очень большие надежды исследователи возлагают на проект глубинного бурения льда. Поначалу эти исследования проводились с целью определения изменений палеоклимата в районе станции. И действительно, ученые получили точные данные об изменениях климата за последние 420 тыс. лет, была получена информация о четырех сменах потепления-похолодания за это время.

А когда исследователи углубились ниже 3543 м, по данным изотопного анализа выяснилось, что там находится лед неатмосферного происхождения. Атмосферные льды образуются в результате выпадения снега, который под собственной тяжестью затем превращается в фирн, а позднее в лед. Но лед из скважины явно образовался из воды.

Схема расположения озера Восток на пятом континенте — обледенелой Антарктиде.

На основании этого Игорь Зотиков предположил, что озеро Восток ведет свою историю со времен существования суперматерика Гондвана. Тогда входившая в его состав Антарктида располагалась куда южнее и не была покрыта льдами. Затем Гондвана раскололась, и Антарктида, сместившись к полюсу холода, покрылась льдом.

По последним данным, толщина озерного льда над водой составляет 210 м, и Зотиков предположил, что это и есть та самая равновесная величина, через которую уже 50 млн. лет не может проникнуть волна холода. А стало быть, с тех самых пор под толщей антарктического ледяного панциря могут существовать еще доисторические формы жизни. Во всяком случае, в керне озерного льда из скважины молекулярные биологи из Петербурга обнаружили бактерию, которая может жить при температуре не ниже +55 °C. Из этого следует, что когда-то воды озера Восток были теплее современных южных морей. Но то было когда-то. Ныне над озером многокилометровый слой льда. Как его одолеть?

Бурение плавлением

Термическую установку для бурения ледового щита создали ученые Санкт-Петербургского горного института.

— Вместо механического бурения турбобурами мы предлагаем плавить лед и горные породы бурами — пенетраторами из специальных композитов, которые можно нагревать до температуры 1700–1800 градусов. При этом окружающие породы оплавляются и отпадает необходимость в стальных обсадных трубах, — рассказал об этой работе ведущий научный сотрудник института Георгий Соловьев.

Нагрев может производиться как постоянным, так и переменным током. Причем для плавления скважины диаметром 60 мм требуется около 5 кВт мощности. А физика нагрева примерно такая же, как у электрической лампочки или электроплитки.

Все это дает очень большой экономический эффект еще и потому, что позволяет обойтись и без традиционной буровой колонны. Пенетратор в данном случае подвешивается на грузонесущем кабель-тросе 4-километровой длины и опускается в скважину при помощи лебедки. Это дало возможность сделать установку весьма компактной, что весьма ценно при транспортировке ее в Антарктиду, где каждый килограмм доставляемого груза, что называется, на вес золота.

Температура льда -57 °C, а вообще морозы зимой в Антарктиде могут достигать и -85 °C. Но даже в этих условиях скорость плавления 6 метров в час.

Впрочем, у некоторых зарубежных специалистов есть сомнения в благополучном завершении работ. По их мнению, есть опасность попадания в озеро современных бактерий или буровых жидкостей. А Джон Приску из Университета Монтана вообще предположил, что в тот момент, когда бур доберется до озера, находящиеся под гигантским давлением газы попытаются вырваться наружу и может произойти взрыв.

Наши ученые, однако, его опасения не разделяют. По их расчетам, давление будет не больше, чем в скважинах для добычи нефти и газа, так что большой беды не будет.

По мере подъема вода в скважине, скорее всего, замерзнет и образует герметичную пробку, исключающую попадание примесей из атмосферы. Извлекая затем из этого льда керны, ученые и смогут провести анализ воды подледного озера.

Публикацию подготовил В. ВЛАДИМИРОВ

Кстати…

ВОСТОК — ЭТО ЕВРОПА?!

Озеро Восток уникально не только для разгадки тайны жизни на Земле, но и для космических исследований.

Как выяснилось, природные условия озера почти полностью совпадают с условиями на Европе — спутнике Юпитера. Судите сами: температура на поверхности Европы -77 °C, а в районе озера 21 июля 1983 года была зарегистрирована самая низкая температура на Земле — минус 89,2 градуса по Цельсию.

По мнению исследователей, схожесть условий на Европе и в районе озера Восток позволяют всерьез говорить о том, что на спутнике Юпитера тоже может быть жизнь. А технологии изучения подледной экосистемы, отработанные в озере Восток, могут затем пригодиться и в космосе.

 

ВЕСТИ С ПЯТИ МАТЕРИКОВ

СИСТЕМА «МОТОР-КОЛЕСО» вообще-то не новость. Многие карьерные самосвалы имеют электромоторы, вмонтированные прямо в колеса и получающие энергию от дизель-генераторов. А новинка, предложенная американскими конструкторами для военного тягача, состоит в том, что, питая электромоторы, дизельный генератор еще и подзаряжает батарею электроконденсаторов. И когда для ускорения движения или подъема на крутой косогор требуется пиковая мощность, конденсаторы вступают в работу.

«Их использование оказалось эффективные, чем традиционных аккумуляторов, — утверждают конструкторы. — Вдобавок конденсаторная батарея много легче аккумуляторной».

НЕОБЫЧНЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ НА ЦЕНТРИФУГЕ провели в Научно-техническом центре Аквитании (Франция). В качестве испытуемых в данном случае выступали образцы почвы, загрязненной различными веществами. С помощью искусственной силы тяжести, превышающей природную в десятки раз, исследователям удалось выяснить, как именно те или иные загрязнения с поверхности проникают в глубь почвы. Всего за несколько минут удалось проследить особенности миграции ядовитых отходов, которая в природе будет длиться не менее 400 лет.

МОРОЖЕНОЕ ОХЛАЖДАЕТСЯ… ЗВУКОМ. Такую новинку предлагает мороженщикам американская компания Unilever. Ее сотрудники использовали термоакустическую систему охлаждения, которую раньше применяли лишь для охлаждения военных радаров. В итоге им удалось сделать легкий мини-холодильник, который может быть встроен в любую тележку, с которой обычно торгуют мороженым.

А поскольку акустический холодильник требует меньше энергии, чем обычный, то заряда небольшого аккумулятора хватит, чтобы обеспечить холод на весь рабочий день.

УМНЫЙ СВЕТОФОР разработали сотрудники Израильского института технологии. Его главное отличие от обычных светофоров в том, что он включается лишь тогда, когда на самом деле нужно регулировать движение. Система состоит из 4 видеокамер, контролирующих все четыре стороны перекрестка, и компьютера, анализирующего поступающую видеоинформацию. Пока машин немного и они не мешают друг другу, светофор не действует. И включается, когда поток машин становится достаточно плотным или есть вероятность, что две машины с разных улиц встретятся на перекрестке.

Со временем, как полагает руководитель разработчиков Йогам Абрамсон, умная система сможет координировать свои действия и с киберводителем в каждой машине, заставляя те или иные автомобили автоматически сбрасывать скорость или совсем останавливаться в районе перекрестка.

СИЛИКОНОВАЯ КРАСКА Sicosan F1, созданная немецкими химиками, с одной стороны, благодаря расширенной палитре позволяет не только красить стены домов во все цвета радуги, но и создавать на фасадах подлинно шедевры (см. фото).

А с другой — к силикону не прилипает грязь, с него стекают дождевые капли, и даже любители граффити вряд ли смогут испортить свежеокрашенные стены своими «художествами».

УМНАЯ ЗУБНАЯ ЩЕТКА появилась на прилавках британских магазинов. Как утверждает реклама, в щетку «Триумф» вмонтирован микрочип, который посылает на жидкокристаллический дисплей информацию о том, какая часть полости рта нуждается в особенно тщательной чистке, показывает уровень давления щетинок щетки на зубы и подскажет, когда нужно менять изношенную головку. Кроме того, в щетке есть таймер, который каждый 30 секунд предупреждает, что пора переходить к чистке другой части полости рта, и, наконец, подсказывает, что время, рекомендованное стоматологами для чистки зубов, уже истекло.