Текст книги "Изобретения Дедала"

Автор книги: Дэвид Джоунс

сообщить о нарушении

Текущая страница: 3 (всего у книги 22 страниц)

Потрясгаз

Дедал нашел химическое объяснение той глубокой некомпетентности почтенных учреждений, которую так правдиво живописал Паркинсон (см. Паркинсон С. Н. Закон Паркинсона, или пути прогресса. – Иностранная литература, 1959, № 6. – Ред). Непроизвольное выделение феромонов, влияющих на настроение окружающих (например, субстанций страха, которые могут поднять панику или натравить сторожевого пса на трусоватого почтальона), быть может, и создает ту почти осязаемую атмосферу безнадежности, что господствует на бирже труда или в благотворительной столовой. В такой атмосфере даже молодые и энергичные люди быстро теряют присутствие духа. Дедал намерен выделить эликсир некомпетентности и безнадежности из воздуха, наполняющего помещения благотворительных организаций, мелочных лавок на захудалых курортах и т.д. Дедал предполагает, что, как и другие феромоны, это вещество очень простое по своему химическому составу; весьма вероятно, что оно не было обнаружено до сих пор лишь потому, что, случайно получая его, химики испытывали при этом приступ глубочайшей апатии. Однако сотрудники фирмы КОШМАР, подготовленные к возможным неожиданностям, вскоре выпустят первую партию концентрата под торговой маркой «Потрясгаз» в качестве идеального «гуманного средства» для усмирения бушующей толпы.

«…случайно получая его, химики испытывали приступ глубочайшей аппатии»

Как естественное выделение человеческого организма, это вещество не может давать опасных побочных эффектов, а его запах будет едва заметным, хотя и невероятно удручающим. Попав под действие «потрясгаза», даже самые непоколебимые пошатнутся, обуреваемые сомнениями в своей способности справиться с той или иной задачей, которая сразу же покажется им немыслимо сложной и туманной. Приступ пораженческого настроения приведет к тому, что они сами начнут выделять феромоны, подавляющие волю. Фирма КОШМАР собирается выпустить также «потрясгаз» в аэрозольных баллончиках – лучшее средство против угонщиков самолетов (конечно, если пилот сам вовремя успеет надеть кислородную маску).

Возможности «потрясгаза», однако, несравненно шире. Поскольку этот феромон призван укрощать строптивых и тем самым поддерживать порядок на многосложной социальной лестнице, его можно использовать и для того, чтобы хитроумным образом извратить или подорвать этот порядок. Это будет находка для чиновников, стремящихся саботировать деятельность конкурирующих отделов и учреждений, для пылких Ромео, ищущих путь к сердцу надменных красавиц, для генералов, стремящихся ослабить боевой дух противника. Вообще, «потрясгаз» представляется идеальным оружием тайной войны. Страна, исподтишка окутанная облаком этого невидимого газа, станет совершать необъяснимые политические просчеты, пребывая под гнетом пораженческих настроений. Не в этом ли кроется возможная причина нынешнего прискорбного состояния Великобритании – на фоне экономического подъема ФРГ и Японии?

К счастью, должно быть и противоядие. В ходе эволюции у человека, вероятно, выработались гормоны, нейтрализующие действие «потрясгаза». Соответственно Дедал пытается отыскать противоядие «потрясгазу» в крови самоуверенных, не знающих сомнений и колебаний людей, которым нипочем флюиды безнадежности, выделяемые робкими и слабыми. Фирма КОШМАР предлагает бесплатное медицинское обследование всем энергичным бизнесменам, получая под этим прикрытием анализы крови для оценки индивидуальной устойчивости к «потрясгазу». Полученное противоядие «потрясгазу» можно будет использовать для оживления экономики и борьбы с депрессией, а также в целях национального возрождения. Однако Дедал сомневается, можно ли выпускать столь сильнодействующие средства в широкую продажу в обществе, охваченном жестокой конкурентной борьбой. Как только секрет выйдет наружу, каждый будет пытаться вывести из строя своих соперников и укрепить свои позиции, так что весь социальный порядок (поддерживаемый, как предполагается, действием естественных феромонов) будет нарушен. Лучше поэтому не разглашать секрет фирмы и использовать полученные вещества для борьбы с конкурентами[6]6
  Забавные рассуждения Дедала основаны на хорошо известных наблюдениях за поведением животных и насекомых, в котором феромоны играют ключевую роль. К этой теме он возвращается позднее, в заметке «Необнюханные – слаще». – Прим. ред.


[Закрыть].

New Scientist, March 26 and April 2, 1970

Не подмажешь – не поедешь

Существует особая краска для судов, которая не высыхает полностью и тем самым предотвращает обрастание подводной части судна всевозможными морскими «прилипалами». Лакокрасочное отделение фирмы КОШМАР однажды изготовило партию настолько жидкой такой краски, что она медленно сползала по бортам судна и стекала с киля в воду. Этот счастливый случай побудил химиков фирмы заняться разработкой новых жидкотекущих красок, которые позволили бы автоматизировать дорогостоящие малярные работы. Наружную окраску зданий, например, можно производить при помощи распылительной трубы, проложенной вдоль конька крыши. Толстым густым слоем краска будет стекать по крыше в желоба, установленные по периметру, а оттуда – на стены здания. Специальные уловители отведут краску от окон здания; в конце концов стекающая со стен краска соберется в канавки, прорытые на земле вдоль стен, и после очистки вновь поступит на крышу.

Толстый, самозатягивающийся, непрерывно возобновляемый слой краски избавит домовладельцев от одной из самых сложных проблем. Подобно смоле или «дурацкой замазке»[7]7
  Silly putty – синтетическое вещество, вязкость которого изменяется в широких пределах в зависимости от скорости деформации. – Прим. перев.


[Закрыть] (которые обладают подобной текучестью), краска не будет липкой на ощупь. В силу своей высокой вязкости такая краска не образует потеков, однако очищать и перекачивать ее будет непросто. Вероятно, придется подумать о возможности ее подогрева или разбавления каким-нибудь летучим растворителем. Несмотря на эти сложности, непрерывная «автоматизированная» окраска произведет революцию в эксплуатации не только жилых зданий, но и мостов, заводских цехов и даже морских судов. Памятуя о своем прежнем опыте, Дедал намерен создать защитную краску для судов с плотностью, равной плотности морской воды, чтобы краска не тонула и не всплывала. Краску, наносимую на нос корабля, поток воды будет увлекать к корме, откуда она будет перекачиваться для последующей регенерации. Такая краска произведет переворот в судостроении. Поверхностное натяжение делает слой краски гладким на молекулярном уровне; кроме того, благодаря своей вязкости защитный слой краски будет подавлять любые завихрения прежде, чем они успеют возникнуть. Суда, окрашенные подобной краской, станут двигаться, подобно дельфинам, в чисто ламинарной струе, не создавая никаких турбулентностей, что, вероятно, позволит снизить расходуемую мощность до десятой доли прежней мощности[8]8
  Следует учесть, что поверхность стены не может быть идеально гладкой, кроме того, существенную роль будут играть вибрации и пыль. И наконец, вязкость жидкой краски для судов будет изменяться из-за поглощения различных элементов из морской воды. Так что переворот в судостроении, о котором мечтает Дедал, вряд ли удастся осуществить таким путем. – Прим. ред.


[Закрыть].

New Scientist, January 8, 1981

Из записной книжки Дедала

Какой вязкостью должна обладать жидко-текущая краска? Пленка жидкости с вязкостью η, плотностью ς и толщиной x стекает по вертикальной стенке со средней скоростью v=ςgx²/3η, т.е. η=ςgx²/3v. Нам нужно, чтобы краска стекала по стене дома высотой, скажем, 10 м за время от месяца до года (10⁷ – 10⁸ с), т.е. чтобы скорость стекания была v=10^-6 – 10^-7 м/с. При толщине пленки порядка 1 мм мы получим требуемую вязкость в пределах 10⁴ – 10⁵ Н•с/м² – такая вязкость типична для смол и мягких восков.

При столь малой скорости поток, конечно, не может быть турбулентным. Однако, чтобы предотвратить ламинарные неоднородности потока (наплывы, потеки и т.д.), необходим соответствующий подбор поверхностного натяжения и тиксотропных свойств (способности к восстановлению после деформации).

Какого выигрыша следует ожидать от применения жидкотекущей краски, если она позволит судну двигаться в ламинарном, а не в турбулентном потоке? По данным Р. Дж. Моргана (Science News, 40, 1956, p. 96), поверхностное сопротивление в турбулентном потоке равно

R_ТП = 0,455A(lgRe)^-2,58

а в ламинарном потоке

R_ЛП = 1,339A(lgRe)^-0,5,

где Re – число Рейнольдса (Re=vlς/η), А – гидродинамическое сопротивление, равное 0,5ςv² на 1 м² смоченной поверхности. Для небольшого судна длиной l = 20 м, идущего со скоростью v – 5 м/с в воде о плотностью ς=1000кг/м³ и вязкостью η = 10^-3 Н•с/м², получим R_ТП = 27 Н/м² и R_ЛП = 1,7 Н/м². Хотя обе эти оценки занижены из-за пренебрежения потерями на образование волн, тем не менее, как мы видим, они отличаются не меньше, чем в десять раз!

Кстати, сотни квадратных метров этого вязкого слоя, текущего от носа к корме, находятся в контакте с морской водой, после чего краска собирается и очищается. Это создает идеальные возможности для химического извлечения ценных веществ из морской воды. Если ввести в состав краски подходящие реагенты, то в процессе обтекания судна она сможет собирать магний и бром, кобальт и ртуть (запасы которых истощаются), а возможно, и золото. Все эти вещества могут быть легко выделены затем в процессе фильтрации и регенерации краски. Концентрация редких элементов в морской воде невелика, но предоставляющаяся возможность обрабатывать тысячи тонн воды без особых затрат может оказаться экономически выгодной.

Этика мясоедения

Скотоводство – очень неэффективный способ получения животного белка. Даже самое «выгодное» животное потребляет не менее 3 кг кормов на 1 кг привеса, а после убоя значительная часть туши идет в отходы, в лучшем случае – на удобрение. Дело можно было бы поправить, устроив фермы по разведению стервятников, которые питались бы отходами с бойни и тем самым повышали эффективность скотоводства. Но Дедалу не по душе мысль о таком надругательстве над благородными птицами – он предлагает совершенно новый способ получения мяса. Известно, что многие ящерицы обладают способностью отбрасывать хвост, спасаясь от преследования, но в скором времени хвост отрастает вновь. Дедал полагает, что путем селекционного отбора можно выработать подобный рефлекс у более крупных родственников ящериц – крокодилов и игуан; те и другие имеют крупный мясистый хвост. Животных можно содержать на больших фермах, где крокодилов, как хищников, будут кормить мясными отбросами, а игуаны станут получать фураж. Время от времени каждое животное будет отбрасывать свой хвост; таким образом, за время своей жизни оно сможет произвести гораздо больше мяса, чем весит само, причем удастся обойтись без убоя. Крокодиловая кожа для дамских сумочек тоже будет производиться этим экологически безупречным способом. Более того, разводимые на фермах животные избавятся от угрозы бездумного хищнического уничтожения и будут спасены от вымирания. Общество защиты животных может пропагандировать новый продукт под девизом «Мясо счастливых крокодилов».

Такой способ получения мяса, не наносящий никакого ущерба животному, можно развить и дальше. Лабораторные методы разведения клеточных культур позволяют поддерживать жизнедеятельность клеточных масс и даже отдельных органов в питательной среде, насыщенной кислородом. Дедал задумался над тем, какой наиболее крупный орган не включает костей и в то же время полностью съедобен; по всей вероятности, таким органом является хобот слона. Жизнедеятельность ампутированного хобота можно поддерживать при помощи специально подобранной питательной среды, циркулирующей в нем либо по естественным протокам, либо при помощи аппарата сердце – легкие. Известно, что рост мягких тканей можно стимулировать внешним раздражителем; соответственно, поддерживая хобот в постоянном натяжении при помощи системы блоков, можно заставить его расти до бесконечности. Таким образом, удастся получить непрерывный прирост вкусного и питательного слоновьего хобота без необходимости содержания и жестокого убоя слонов. На завершающем этапе процесса Дедал предполагает установить автомат, заворачивающий в тесто непрерывно нарастающий конец слоновьего хобота и пропускающий его через печь непрерывного действия, – так мы получим бесконечный «слоновий пирог»[9]9
  Следует отметить, что рост тканей вне организма действительно возможен. Впервые этот метод был теоретически обоснован еще в 1874 г. русским ученым С. Е. Голубевым, а практически осуществлен в 1885 г. И. М. Скворцовым для клеток крови. В настоящее время эти исследования имеют большое практическое и теоретическое значение для биологии, медицины (особенно онкологии и вирусологии), ботаники. Так что «слоновий пирог» Дедала, по-видимому, имеет будущее. – Прим. ред.


[Закрыть].

New Scientist, February 18, 1965 and March 16, 1967

Комментарий Дедала

Понадобилось совсем немного лет, чтобы эти проекты нашли серьезных сторонников, хотя они реализовали их не с теми животными, которых я предлагал поначалу. В 1970 г. Д. М. Скиннер и Д. Е. Грэм описали сделанное ими наблюдение (Science, 169, 1970, р. 383), что бермудский земляной краб Gecarcinus lateralis, потеряв несколько конечностей, восстанавливает их путем преждевременной линьки, не представляющей опасности для его жизни. Авторы предположили, что сходное поведение других ракообразных может принести практическую пользу для промысла: «…например, камчатский королевский краб Paralithodes саmtschaticus находится под угрозой уничтожения. Поскольку у этого краба в пищу используются только ножки, было бы экономично обрывать у отловленного краба 4–6 ножек и выпускать его обратно в море». При этом риск гибели животного невелик: конечности краб восстанавливает в ходе линьки. Таким образом удастся сохранить численность крабов.

Разведение клеточных культур в качестве источника мяса Д. Бритц пропагандировал как с этической, так и с экономической точки зрения (Nature, 229, 1971, р. 435). Откликаясь на его письмо, Дж. Мур из Института Росуэлл-парк в г. Буффало штат Нью-Йорк, (Nature, 230, 1971, р. 133) возразил, что это экономически невыгодно, в то время как С. Перт из Лондонского колледжа королевы Елизаветы (Nature, 231, 1971, р. 77) считает, что подобный способ производства мяса вполне конкурентоспособен. Оба, однако, признают этот проект вполне осуществимым. В леденящем душу примечании Дж. Мур пишет: «Мы скармливали остатки человеческих клеточных культур тропическим рыбкам на протяжении нескольких лет и можем засвидетельствовать, что такая диета была вполне питательной, обеспечивала быстрое размножение и не приводила к возникновению опухолевых заболеваний». Покупатели аквариумных рыбок в городе Буффало, берегитесь! Вашим питомцам могли привить вкус к людоедству!

У стен есть уши

Дедал размышляет над загадками, таящимися в мертвых языках: глядя сегодня на письменные древние тексты, мы не можем сказать, как произносились латинские или древнегреческие слова. Лишь в мелочах удается отыскать ключи к разгадке. Например, у Аристофана лягушки говорят «брекекекекс-куакс-куакс», и можно предположить, что с тех пор скромный репертуар греческих лягушек не претерпел значительных изменений. Но нет ли такого естественного процесса, который бы запечатлел подлинные звуки древних языков и донес их до нашего времени? Находясь под впечатлением вокальных упражнений маляров, ремонтировавших его квартиру, Дедал высказал догадку, что возможность раскрыть эти тайны нам предоставляет нехитрое штукатурное ремесло. Дедал отмечает, что под действием звука мастерок, как любая плоская пластина, вибрирует – соответственно, когда поющий работник ведет мастерком по сырой штукатурке, на ней остается фонографическая запись его песни. После высыхания поверхности запись можно проиграть, проведя соответствующим звукоснимателем в том же направлении. Повысить качество воспроизведения можно путем изготовления реплики с оштукатуренной поверхности из более прочного материала или с помощью микроскопического анализа «фонограммы».

Таким образом, мы располагаем теперь новым и чрезвычайно мощным методом воспроизведения трудовых песен древнегреческих штукатуров. Богатейший кладезь классической брани может быть открыт, скажем, на стенах Кносского дворца. Респектабельные любители старины, безнадежно призывающие древние стены заговорить, будут несколько обескуражены, когда эти стены откликнутся на их призыв. Разработанная Дедалом новая методика археофонографии имеет, однако, гораздо более обширную область применения. Например, при записи под диктовку стилом на глиняных табличках наряду с письменным документом должна запечатлеться и фонограмма диктуемого текста, а также не относящиеся к делу замечания незадачливого писца, которыми он разражался при очередном ляпсусе. Дедал надеется также обследовать отштукатуренные стены в старинном городе Стратфорде, чтобы окончательно опровергнуть злобные вымыслы, будто Шекспир говорил на американском диалекте, который был перенесен в Америку первыми переселенцами и сохранился там, в то время как англичане постепенно перешли на современные языковые стандарты дикторов Би-Би-Си.

New Scientist, February 6, 1965.

Комментарий Дедала

Вскоре после появления этой заметки журнал получил и опубликовал следующее отчаянное письмо:

Совпадение

Господа, я уверен, что произошло одно из редких и печальных совпадений. Я имею в виду заметку в номере New Scientist от 6 февраля, где Дедал «…отмечает, что под действием звука мастерок, как любая плоская пластина, вибрирует – соответственно, когда поющий работник ведет мастерком по сырой штукатурке, на ней остается фонографическая запись его песни. После высыхания поверхности…» и т. д.

Весьма странно, что недавно я послал в редакцию журнала Nature статью, датированную 13 января 1969 г. и озаглавленную «Звукозаписи из древности», которая была формально отклонена редакцией как «слишком специальная». В статье я описывал свои ранние опыты (1961) по записи звука (речи, музыки) на глиняных горшках и мазках краски на холсте (как в масляной живописи) и успешном воспроизведении записей при помощи пьезоэлектрического звукоснимателя с плоской деревянной «иглой».

Я отмечал, что случайные звукозаписи могут быть обнаружены на царапинах, вмятинах, гравировках или сколах пластичных материалов, к которым можно отнести металлы, воск, дерево, кость, грязь, краску, хрусталь и многие другие.

Учитывая современные возможности электронной обработки сигналов, позволяющие выделить полезный сигнал на фоне посторонних шумов, я считаю, что проблемы акустической археологии заслуживают серьезного внимания.

Ричард Вудбридж

Норт Роуд РД-2, Принстон, Нью-Джерси, 08540, США

Легко представить, какие чувства испытывает человек, занимавшийся проблемой несколько лет и, наконец, подготовивший сообщение для публикации в научном журнале, когда вдруг в одно прекрасное утро он обнаруживает, что аналогичные результаты изложены в колонке Дедала. Я послал Ричарду Вудбриджу письмо, в котором выразил свое сочувствие и решительно отрицал свою причастность к ограблению мусорной корзины журнала Nature. Д-р Вудбридж в конце концов опубликовал свою статью (Proceedings of the IEEE, 57 (8), 1969, p. 1465). Он приводит примеры удачной записи музыки на мазках краски, оставленных кистью, а также сообщает о воспроизведении слова, акустически записанного кистью на портрете. Однако же я опубликовал свою заметку раньше его!

Граммофон для проигрывания глиняных горшков

Фонограф археолога для воспроизведения звука с древних цементных полов

Моносфера

Моноцикл – одноколесный велосипед – был бы исключительно элегантным и практичным средством передвижения, если бы не его малая устойчивость. В каждый момент седок должен определить направление, в котором он валится, и выруливать в сторону падения. Современная техника, однако, позволяет без труда автоматизировать балансировку: достаточно вспомнить военные самолеты, устойчивость которых в полете всецело зависит от работы бортовой вычислительной машины. Поэтому Дедал занялся разработкой самостабилизирующегося моноцикла, или, вернее, моносферы. Роль колеса будет выполнять пневматическая сфера диаметром около 30 см, верхняя часть которой входит в подвеску, снабженную двигателями и приводными фрикционами. Сверху укреплено седло, куда садится ездок. Акселерометры регистрируют любое отклонение от вертикали, и бортовой микропроцессор дает команду серводвигателям, которые вращают сферу в нужном направлении, предотвращая падение. При достаточно высоком быстродействии системы ездок будет чувствовать себя абсолютно уверенно, поскольку при автоматическом управлении отклонения моносферы от вертикального положения будут много меньше, чем в том случае, если бы ездоку пришлось самому управлять моносферой.

Первоначально Дедал предполагал снабдить моносферу педалями, чтобы на ней можно было ездить, как на обычном велосипеде, управляя поворотами и торможением при помощи одной рукоятки, – как и велосипед, моносфера избавляет ноги седока от необходимости поддерживать его вес, так что вся мускульная сила идет на перемещение вперед, которое совершается легко и с высокой скоростью. Небольшой аккумулятор, подзаряжаемый от велосипедной динамки, будет питать электронику и серводвигатели, а также сможет обеспечивать кратковременную добавку мощности, например при движении в гору. Рассудив, однако, что человек на моносфере занимает едва ли больше места, чем просто стоящий человек, Дедал пришел к выводу, что моносфера – это нечто существенно большее, чем просто усовершенствованный велосипед. В конце концов, велосипед – это средство передвижения. Вы едете, куда вам нужно, а добравшись до места, привязываете велосипед к перилам и заходите в дом. Спешиваться с моносферы нет необходимости – на ней можно ездить везде: и на улице, и в помещении. Соответственно всегда можно найти электрическую розетку, чтобы подзарядить аккумулятор, что дает возможность создать полностью электрифицированную модель моносферы. Это дает весьма существенные преимущества.

Во-первых, ездок может лавировать в толпе, не цепляя никого ногами. Во-вторых, управление моносферой становится простым и исключительно изящным. Ездок просто наклоняется в ту сторону, куда необходимо повернуть. Моносфера послушно выруливает в направлении наклона, чтобы выправить крен, и продолжает катиться в ту же сторону, пока ездок не наклонится в другую сторону для поворота или не откинется назад, желая затормозить. При некотором навыке балансировка на моносфере станет полностью рефлекторной, как и умение держать равновесие на велосипеде. Ездок сможет двигаться на своей моносфере вперед, назад и вбок, даже не задумываясь, как именно он это делает.

Это позволит преодолеть все неудобства и недостатки благоприобретенной способности к прямохождению, поскольку универсальная моносфера полностью снимет, наконец, нагрузку с человеческих ног. Люди на моносферах будут ездить по автострадам и беседовать в коридорах учреждений. Они станут прогуливаться на них по музейным залам – и онемевшие ноги более не будут мешать им наслаждаться произведениями искусства. Никто не будет валиться с ног в пивном баре независимо от количества выпитого. Люди начнут с легкостью взлетать по крутым лестницам, а в танцах появятся невиданные механизированные пируэты. Надобность в стульях и табуретках отпадет; инвалиды и паралитики смогут вернуться к полноценной жизни. Придется только добавить новый раздел в правила дорожного движения.

New Scientist, May 18, 1978

Из записной книжки Дедала

Главная задача – «научить» моносферу подниматься по лестницам. Для этого необходимо предусмотреть возможность совершать на ней небольшие прыжки. Поскольку седло в любом случае придется устанавливать на пружинной подвеске (например, на телескопическом амортизаторе), в стойку седла можно вмонтировать возвратно-поступательный электродвигатель, ход которого выбирается с учетом максимальной высоты ступеньки (скажем, 30 см). При нормальном движении седло удерживается пружиной в среднем положении. Когда моносфера приближается к ступеньке, то – либо по команде седока, либо автоматически – выполняется следующая последовательность действий:

а. Линейный электродвигатель выдвигает стойку седла на полную высоту. Если ограничить ускорение величиной а = 0,5g ~ 5 м/с², то вертикальная составляющая скорости в верхней точке (т.е. на расстоянии l = 0,15 м) составит v = (2аl)^1/2 = (2×5×0,15)^1/2 = 1,25 м/с и будет достигнута за время t = (2l/а)^1/2 = (2×0,15/5)^1/2 = 0,25 с. Если принять максимальную массу седока равной 100 кг, то мощность, которую должен развить электродвигатель, составит Р = 100 × 5 × 0,15 : 0,25 = 300 Вт; аккумуляторы вполне способны выдержать такую кратковременную перегрузку (напомним, что мощность равна произведению силы на расстояние, деленному на время). Одновременно сила реакции опоры сожмет пневматическую сферу.

б. Теперь седок продолжает движение вверх по инерции. Его центр массы движется по параболе, причем горизонтальная составляющая скорости равна скорости движения моносферы перед ступенькой, а максимальная высота над первоначальным уровнем центра масс составит h = v²/2g = (1,25)²/20 = 0,075 м, после чего начнется движение вниз. Во время этого симметричного взлета – падения вертикальная составляющая скорости будет меняться от +1,25 м/с до -1,25 м/с за время t = Δv/g = (2×1,25)/10 = 0,25с. В этот промежуток времени моносфера не испытывает действия веса седока. Дойдя до верхней точки, электродвигатель немедленно начинает движение в обратном направлении, сжимая пружину. За счет этого, а также вследствие упругости пневматической сферы моносфера «вспрыгнет» под седоком на ступеньку. Чтобы она могла подпрыгнуть на высоту 30 см, необходима начальная скорость v = (2gh)^1/2 = (2×10×0,3)^1/2 = 2,5 м/с (что вполне реально); прыжок займет время t = v/g = 2,5/10 = 0,25 с – ровно столько, сколько времени имеется в нашем распоряжении.

в. Моносфера преодолела ступеньку, поднявшись на высоту 30 см. Линейный электродвигатель находится в нижней точке хода, так что седло – вместе с седоком – поднялось только на 15 см. Теперь двигатель выключается, и сжатая пружина амортизатора возвращается в нормальное среднее положение, поднимая седло на оставшиеся 15 см. Если ступенька одна, то на этом программа заканчивается, если же ступенек несколько, то вся последовательность действий повторяется необходимое число раз. Программа для совершения прыжка записана в памяти микропроцессора, управляющего движением сферы, и необходимая последовательность действий выполняется по команде ездока или при срабатывании датчика, определяющего наличие ступеньки. Выполнение аналогичных действий в обратной последовательности позволит моносфере спускаться по лестницам.

Примечание. Для подъема по лестнице необходима некоторая минимальная горизонтальная составляющая скорости. Аппарат должен перемещаться вперед на расстояние, равное одному радиусу пневматической сферы (мы приняли его равным 15 см), за время, которое занимает прыжок (0,5 с); в противном случае при подъеме на ступеньку сфера (вместе с ездоком!) опрокинется назад. Отсюда получаем, что минимальная скорость перед прыжком равна hv = l/t = 0,15/0,5= 0,3 м/с.