В этом выпуске ПБ мы поговорим о том, как пить кофе в космосе, для чего нужна надувная антенна и как распознать по запаху хулиганов.
ПОЧЕТНЫЙ ДИПЛОМ
КОСМИЧЕСКАЯ КОФЕВАРКА
«То, что космонавтов и астронавтов кормят в полете сытно, но в основном консервами, — знают все, — пишет из г. Сосновый Бор Ленинградской области Владимир Клюев. — В условиях невесомости даже суп им приходится есть из тюбиков. А уж о том, чтобы попить ароматный кофе, обитатели орбиты могут только мечтать. Но ведь космонавты тоже люди. Так неужели же нельзя создать космическую кофеварку?..»
Задавшись таким вопросом, Володя попробовал на него ответить. Прежде всего, он выяснил, что космонавты и астронавты на орбитальной станции пьют растворимый кофе, разогревая его в микроволновой печке. Греть жидкости в «микроволновке» приходится из-за того, что в условиях невесомости не действует сила гравитации и, как следствие, отсутствует явление конвекции.
Иными словами, на орбите при нормальном нагревании закипают, превращаясь в пар, только нижние слои жидкости в сосуде, которые не смешиваются с верхними слоями. Обойти это естественное препятствие по просьбе своего земляка, американского астронавта Франклина Чанг-Диаса, попытались студенты выпускного курса Технологического института Коста-Рики — 23-летний Хосе Солано и 24-летний Даниэль Розен. Как сообщалось в печати, костариканцам удалось создать «космическую кофеварку», устройство которой они держат в секрете. Известно только, что аппарат состоит из трех камер с поршнем и выполнен из нержавеющей стали и алюминия.
Тогда Владимир попытался решить ту же задачу самостоятельно. И вот что у него получилось.
Он взял за основу генератор кофе Е.А. Логунова (патент на изобретение № 2314738), включающий сосуд с двумя электродами, в котором с помощью электрогидравлического эффекта производится дробление зерен кофе, нагрев воды и экстракция вкусовых и ароматических веществ.
Недостатком этого агрегата в данном случае является невозможность использовать его в космосе. Нужно было его доработать так, чтобы можно было варить кофе в условиях невесомости.
В итоге у Владимира получалось вот что. Предлагаемая им кофеварка включает цилиндрический сосуд 1, разделенный горизонтальной диафрагмой 2 пополам и имеющий крышку 3, на которой закреплены электроды: центральный 4 и электроды 5, с отступом от стенок сосуда. В сосуде содержится поршень 6 из электроизоляционного материала и установленной с возможностью вертикального перемещения и с отверстиями для прохождения электродов. На крышке сосуда помещен электропривод 7 с шестеренкой 8 на валу, которая находится в зацеплении с рейкой 9, жестко соединенной с поршнем 6. На диафрагме имеется отверстие 10 с решеткой 11 и креплением разового фильтра (на чертеже не показано) и задвижкой 12.
Под диафрагмой помещен с возможностью вертикального перемещения второй поршень 13. Сосуд также снабжен в верхней части воздушником 14, а над диафрагмой — штуцером водопровода 15 и штуцером 16, 21 подводки вакуума.
В нижней части сосуда расположен штуцер 17 для крепления шланга с раздатчиком напитка 18, включающего клапан 19 и мундштук 20.
Кофеварка работает следующим образом. Сначала поднимают крышку с закрепленными на ней элементами кофеварки. Закрепляют сменный фильтр на решетке и засыпают в сосуд порцию обжаренных зерен кофе. Закрывают крышку, подключают электропитание к элементам кофеварки и включают электропривод. Его вал поворачивает шестеренку и перемещает рейку вместе с поршнем в нижнее положение.
Подачей порции воды через штуцер поднимают поршень в верхнее положение. Подают импульс высокого напряжения на электроды.
При этом в воде, содержащейся в сосуде, возникает электрогидравлический удар. Между электродами возникают плазменные каналы, из которых интенсивно выделяется тепло, ультразвуковые и ударные волны.
Происходит быстрое расширение канала разряда в виде парогазовой полости, в которой под действием внутреннего давления возникают волны сжатия и импульсивного давления. Полости продолжают расширяться до тех пор, пока давление не станет меньше давления среды.
С этого момента происходит обратное движение жидкости (полость захлопывается), и процесс повторяется в виде нескольких, постепенно затухающих пульсаций. Импульсы сжатия и разряжения дробят зерна кофе, интенсифицируют процесс экстракции из них вкусовых и ароматных веществ. Заодно производится нагрев и перемешивание образующегося напитка.
Когда кофе готов, открывают задвижку и, подав напряжение на привод, перемещают поршень вниз. При этом с поверхности электродов и стенок сосуда удаляются отработавшие частички зерен кофе. Через решетку в нижнюю часть сосуда поступает готовый напиток. Давлением напитка поршень перемещается вниз. Воздух из нижней части сосуда уходит через штуцер.
Готовый кофе пьют с помощью раздатчика. Мундштук берут в рот и, нажимая на клапан, всасывают напиток непосредственно из сосуда.
P.S. Такой вот агрегат получился. Для того чтобы запустить его, потребуется хорошенько ознакомиться с инструкцией и потренироваться. Ну, да космонавты — народ технически грамотный, они еще и не такую технику осваивают. Так что, будем надеяться, и агрегат Володи Клюева они оценят по достоинству.
Мы же пока решили наградить Владимира почетным дипломом ПБ.
Разберемся, не торопясь…
АНТЕННА-ШАР
«Мне довелось как-то читать, что в годы Великой Отечественной войны и после нее радисты, чтобы добиться максимальной дальности передачи, забрасывали антенну радиопередатчика на высокое дерево или подсоединяли ее к воздушному шару, наполненному водородом или гелием. Шар поднимался ввысь вместе с антенной. В наши дни таким приемом уже никто не пользуется. Передатчик может посылать сигнал прямо на искусственный спутник связи, который затем ретранслирует сигнал.
И все же сама по себе идея с воздушным шаром может быть использована вновь. Только на другом уровне. Обратите внимание, внутренняя поверхность надутого шара представляет собой две практически идеальные полусферы. А значит, если нанести на внутреннюю поверхность шара серебрянку, а еще лучше — специальное покрытие, то получим нечто вроде «тарелки»-антенны, с помощью которой ныне ловят телепередачи со спутника. В отличие от обычной «тарелки», надувная намного легче и компактней»…
Такое вот письмо пришло из г. Новочеркасска от Георгия Абрамова. Согласитесь, идея неплохая. Ее недостаток лишь в том, что она не такая уж новая. Один из ее вариантов недавно осуществлен в США инженером Полом Гироу.
Проработав более 20 лет над созданием раздвижных антенн космических аппаратов НАСА, Гироу понял, что и на Земле есть потребность в сверхпортативных спутниковых антеннах. Проект GATR-Com разработан им для установления аварийной связи в чрезвычайной ситуации. Надувная антенна может также применяться для приема телепередач и Интернета в труднодоступных населенных пунктах.
Оборудование антенны GATR-Com (Ground Antenna Transmit and Receive) вместе с электроникой и якорным механизмом весит около 30 кг и помещается в двух рюкзаках. Оборудование может работать от автомобильного аккумулятора или небольшого электрогенератора. Сферическая антенна сделана из высокопрочного пластика и помещается внутри большой синтетической сферы диаметром 1,8–2,4 м. Клапан малого компрессора создает с одной стороны небольшой избыток давления, и перегородка принимает параболическую форму.
Получив грант от ВВС США и ДАРПА — исследовательского отдела Пентагона, — Гироу за три года довел свою идею до совершенства и испытал на практике в районах, пострадавших от урагана «Катрина». Он установил свою антенну в лагере Красного Креста, и в течение двух недель его система осуществляла надежную связь с Большой землей.
…А мы благодарим Георгия за его письмо. Ведь он в свои 13 лет сам додумался до того же, что и опытный инженер НАСА. Глядишь, в следующий раз его идея окажется самой передовой в мире.
Возвращаясь к напечатанному
ХУЛИГАНОВ ВЫДАСТ ЗАПАХ
В «ПБ» № 2 за 2010 г. вы опубликовали идею Алексея Новгородцева из Ростова-на-Дону, который предлагает бороться с авторами уличных граффити их же методами — то есть с помощью аэрозольных баллончиков с краской пачкать им лица и одежду, — пишет нам из Новгорода Андрей Колесников. — Я предлагаю более гуманный способ. Японские специалисты придумали довольно оригинальный способ борьбы с грабителями банков и банкоматов. Скрытый распылитель позволяет прямо на месте преступления опрыскать незваных гостей веществом, которое через несколько минут начинает издавать неприятный запах и выдает налетчиков с головой.
Такие устройства уже начали устанавливать в банках, на входах в магазины, офисы, в витринах ювелиров. Распылитель включается автоматически или нажатием замаскированной кнопки.
Полагаю, что аналогичное устройство можно использовать и для защиты картин от вандалов. Так будет лучше. Одежда все-таки меньше будет портиться — ведь запах со временем выветрится сам собой, скажем, через пару недель. Этого времени милиции для поимки хулиганов будет вполне достаточно. Впрочем, даже если их и не поймают, то урок они все равно получат столь суровый, что вряд ли у кого возникнет желание повторить опыт вновь…»
P.S. ОТ РЕДАКЦИИ. Мы всецело поддерживаем предложение Андрея Колесникова. И к сказанному можем добавить, что аналогичная практика уже применяется в ЮАР. Один из ведущих банков страны — Absa Bank — решил оборудовать 11 своих банкоматов, которые чаще всего подвергаются нападению грабителей, перцовым газом.
Кроме распылителей, у банкоматов установлены также камеры, которые следят за поведением людей, снимающих деньги. «Благодаря камерам, мы можем видеть, снимает ли данный человек деньги, пытается подложить мини-бомбу для взрыва банкомата или намерен установить оборудование, которое будет регистрировать пин-коды, — сказал представитель банка. — Если будет видно, что человек имеет другие намерения, ему в лицо тут же выстрелит перцовый газ. Пока к преступнику вернется сознание, к банкомату успеет подъехать полиция или охрана».