Текст книги "Юный техник, 2011 № 01"

Автор книги: Наш Современник Журнал

сообщить о нарушении

Текущая страница: 1 (всего у книги 5 страниц)

ЖУРНАЛ «ЮНЫЙ ТЕХНИК»
_{НАУКА ТЕХНИКА ФАНТАСТИКА САМОДЕЛКИ}
№ 1 январь 2011

Популярный детский и юношеский журнал.

Выходит один раз в месяц.

Издается с сентября 1956 года.

ПАМЯТНЫЕ ДАТЫ
Поздравляем друзей!

В январе 2011 года исполняется 85 лет, журналу «Знание – сила», с которым «Юный техник» связывает давняя дружба. Мы поздравляем коллег и предоставляем слово Генеральному директору журнала Игорю ХАРИЧЕВУ.

И редакция журнала, и наши постоянные авторы работают с особым тщанием, стараясь рассказать читателям о самых последних достижениях физики, астрономии, космологии, биологии, истории, археологии, экономики, философии, психологии, социологии.

Большая часть статей написана ведущими учеными России. Так, о проблемах современной науки рассказывали читателям доктор философских наук Александр Крушанов, академики РАН Валерий Рубаков, Эрик Галимов и Андрей Славнов.

Из номера в номер в рубрике «Космос: разговоры с продолжением» мы рассказываем о последних результатах исследований планет Солнечной системы – Венеры, Юпитера, Сатурна, спутника Юпитера Титана и Луны; об оценках вероятности падения астероида Апофиса на Землю; о попытках косвенного доказательства существования темной материи. Главная тема апрельского номера 2010 посвящена внеземной жизни: каковы шансы обнаружить ее следы на ближайших соседях в Солнечной системе? А летом в двух номерах (№ 7 и № 8) была опубликована статья ведущего космолога, академика РАН Валерия Рубакова о темной энергии, играющей основополагающую роль во Вселенной.

Журнал публикует много исторических материалов. За последние полгода были опубликованы рассказы о тяжелой судьбе российского императора Иоанна Шестого; об Иване Евстафьевиче Свешникове – жившем в XVIII веке крестьянине, который был полиглотом, философом и математиком; о Гае Валерии Катулле – поэте, пользовавшемся огромным уважением в Древнем Риме…

Октябрьский номер журнала был целиком посвящен теме «Модернизация России. XXI век». Всем нам приходится перестраиваться, отказываться от многих наших прежних стереотипов, вести интенсивный образ жизни. А потому наше издание обращает особое внимание на развитие кругозора у школьников, помогает учителям быть в курсе научных событий. Журнал полезен студентам, научным и техническим работникам, а также всем, кто интересуется состоянием современной науки, кто воспринимает науку и научное знание как действенный инструмент преодоления экономических и социальных проблем современности.

«Знание-сила» прежде всего «бумажный» журнал. Но теперь у нас есть и электронная версия на специализированном портале www.park.ru. Кроме того, недавно журнал обзавелся новым сайтом www.znanie-sila.su, где мы даем статьи, подготовленные специально для любителей Интернета.

Здесь есть также научно-популярные видеоматериалы и форум, позволяющий вести широкую дискуссию. А еще мы издаем электронные архивы журнала, научно-популярные мультимедийные диски, тематические звуковые книги по нашим публикациям. В общем, стараемся шагать в ногу со временем.

ВЫСТАВКИ
Инновации молодых

Юбилейный X Международный салон инноваций и инвестиций, прошедший недавно в Москве, продемонстрировал, кроме прочего, извечную беду российских изобретателей, как взрослых, так а юных: идей много, готовых приборов и машин мало.

Что показали летние пожары?..

Около миллиона квадратных километров лесных угодий оказались охвачены огнем прошедшим летом, и гасить его пришлось буквально в пожарном порядке – напрягая все силы. При этом выяснилось, что в стране почти нет специализированной техники, которая могла бы бороться с огнем в лесной чащобе. Обычные пожарные машины пробиться туда не могли.

«Специализированная техника в России есть, – полагает Георгий Эбакидзе, выпускник гимназии № 1516. – При сокращении вооруженных сил России без дела остается огромное количество бронетехники. Для ратных дел она считается морально устаревшей, но для пожарных будет в самый раз».

Вместе со своим руководителем, доктором технических наук, профессором МГТУ В.Н. Наумовым, Георгий разработал проект переделки боевой машины в пожарную. Она сводится к снятию вооружения и установке цистерны с пеной и ствола для ее подачи. Кроме того, для работы в особо опасных условиях Георгий предлагает заменить экипаж автоматикой.

«С помощью спутниковой системы оператор всегда будет точно знать, где находится машина, а видеокамеры и радары, установленные на борту, позволят видеть окружающую обстановку даже в дыму и пламени, – говорит изобретатель. – Лошадиных же сил у такой машины достаточно, чтобы прокладывать себе путь даже в чаще. На военных учениях все это показывалось не раз»…

Наконец, на боевых машинах довольно часто бывают газогенераторы для постановки дымовых завес и установки залпового огня. И те и другие после небольшой модернизации можно использовать в пожарном деле. Газогенераторы надо снабдить устройством, позволяющим выбрасывать газы направленной струей, способной сбивать пламя на расстоянии в несколько десятков метров. А установки залпового огня в экстренных случаях надо заряжать ракетами, на которых вместо обычных боеголовок будут стоят специальные, с огнегасящим порошком. Такая установка одним залпом может накрыть пожар площадью почти в гектар.

Еще одно новшество: гасить особо сильное пламя Алексей предлагает с помощью газоводяного генератора, созданного на основе отлетавшего свое в небе авиационного турбореактивного двигателя, в струю которого во время работы будет добавляться вода или иная жидкость для лучшего гашения огня.

Роботу-уборщику давно пора в метро

Так считает еще один выпускник той же гимназии № 1516, Алексей Карташов. Перемещаясь по столице, как и многие москвичи, в основном с помощью подземного транспорта, он обратил внимание, как ведется уборка на станциях метро.

«В лучшем случае женщины-операторы совершают бесконечные рейды из конца в конец подземного вестибюля вслед за тележкой, на которой смонтированы щетки и бак с водой. А следом тянется кабель, питающий электромотор, – рассуждает он. – За рабочую смену операторы, а в этой должности обычно выступают немолодые женщины, вышагивают не один десяток километров. Причем помыть с помощью такой установки удается лишь ровные участки поверхности. К работе на лестницах подобные механизмы не приспособлены, тут все делается вручную»…

А потому Алексей вместе со своим руководителем, доцентом МГТУ В.А. Польским, разработал проект робота-уборщика. За его основу взят все тот же уборочный агрегат. Но к нему добавлен узел управления с ультразвуковыми датчиками, реагирующими на препятствия в виде колонн или людей, края платформы. Перемещаться агрегат по станции будет самостоятельно, руководствуясь маршрутом, заложенным в память бортового компьютера.

При дальнейшей модификации А. Карташов предлагает также изменить и шасси агрегата, предоставив ему возможность взбираться по ступенькам. Тогда ручной труд уборщиков в метро станет совсем не нужен.

Подобные роботы-пылесосы можно использовать для уборки залов ожидания и прочих помещений на вокзалах, в аэропортах и других местах, где бывает много людей.

Живые генераторы

Еще А.И. Райкин предлагал приделать балерине к ноге динамку. «Пусть крутится и вырабатывает электричество», – говорил он. Великий юморист, конечно, шутил. Но в каждой шутке, как известно…

Десятиклассники из средней школы № 72 г. Москвы Федор Смирнов и Павел Гаглов подошли к проблеме «живого генератора» по-своему. Они припомнили одно из изобретений знаменитого Эдисона. «Многие гости Эдисона жаловались, что калитка в его доме открывается туго, – рассказали ребята. – На что хозяин отвечал: «Зато вы только что накачали ведро воды в бак на чердаке моего дома»…

Один из немногих натурных экспонатов – электромобиль ЛЭТС-500, разработанный сотрудниками корпорации «Компомаш».

Эдисон, если разобраться, использовал подневольный труд. Но есть ведь случаи, когда люди расходуют свою мускульную энергию совершенно добровольно. Практически все тренажеры в спортивных залах предлагают тренирующимся преодолевать сопротивление пружин или навешанных грузов.

Ребята хотят заменить механические устройства рекуператорами, позволяющими превращать механические усилия в электричество. Такие рекуператоры могут быть построены, например, на основе всем известных соленоидов с сердечниками. Только обычно на соленоид подается электрический импульс, чтобы он перемещал сердечник. А тут наоборот – перемещение сердечника будет вызывать изменения в электромагнитном поле.

Таким образом, каждый спортсмен превращается в живой генератор. А полученная энергия может быть использована для освещения или отопления того же спортзала, работы в нем кондиционеров.

На перегоне Луна-Земля

Ученые и инженеры раздумывают сейчас над созданием новых транспортных систем не только для нашей планеты. «Рано или поздно люди колонизируют Луну, начнут добывать на ней полезные ископаемые, например, гелий-3 для термоядерных реакторов», – полагает 10-классник Максим Куницкий из 224-й школы.

Вместе со своими друзьями Маргаритой Луневой и Дмитрием Сергеевым под руководством А.Г. Лобова и С.А. Тузикова из МГТУ имени Н.Э. Баумана он разработал и представил на салон макет транспортной электромагнитной катапульты для переправки с Луны к Земле контейнеров с грузами.

Но таких ведь систем изобретено уж немало, скажете вы. Например, впервые о них заговорили в США еще в середине прошлого века. Максим и его друзья об этом прекрасно знают. «Изюминка» в их конструкции вот какая.

«Как известно, для работы электромагнитной катапульты, действующей по принципу соленоида, необходимо значительное количество энергии, запасаемой в конденсаторной батарее, – рассказал Максим. – Чтобы не пришлось строить для этой цели специальную электростанцию, мы предлагаем использовать природные особенности Луны»…

Как известно, на Луне очень велик перепад температур между освещенными и затененными участками. Он может составлять более 200 градусов. В таких условиях для получения электричества вполне можно использовать термопары. Полученная ими энергия будет постепенно накапливаться в сверхпроводящих конденсаторах, предусмотрительно упрятанных в тени.

«Как показали предварительные расчеты, для отправки к Земле контейнера, который бы на нашей планете весил порядка 100 кг, на заряд конденсаторной батареи будет уходить около 28 часов, – сказал Максим. – То есть практически раз в сутки к Земле будет отправляться очередная посылка. Достигнув так называемой точки либрации, она зависнет на околоземной орбите и оттуда может быть транспортирована либо на Землю, либо на орбитальную станцию с помощью буксиров».

«Колобок» ХХI века

Задумывались ли вы когда-нибудь над тем, каким образом сказочный Колобок и от дедушки ушел, и от бабушки ушел, и от многих зверей укатился? А вот 8-классник Дмитрий Масленников из школы № 1384 задумался. И под руководством учителя физики В.И. Леденева создал действующую модель робота-шара. Перемещаться он может двумя способами.

Первый попроще: к шару снаружи присоединяется небольшое ведущее колесико, с помощью которого и осуществляется перемещение, а также управление роботом-шаром. Другой посложнее: аккумулятор и другое оборудование внутри шара подвешивается на трех струнах, изменяя длину которых можно добиваться смещения центра тяжести конструкции. И тогда шар покатится как бы сам по себе в нужную сторону.

«Такой робот вполне может пригодиться, например, для радиационной и химической разведки местности в военном деле, для инопланетных исследований», – полагает Дима.

Макет «умного дома», в котором хозяйство будет вести домашний компьютер, построил 8-классник Н. Калмыков.

Слева-внизу: «Колобок» XXI века – робот-шар раскрыт, чтобы можно было рассмотреть его устройство.

Мотор-колесо для электромобиля.

…Как видите, идей у наших школьников много. Но большинство их были проиллюстрированы рисунками на плакатах, а в лучшем случае – действующими моделями. Причем то же самое наблюдалась и в других отделах экспозиции, где показывали свои работы взрослые изобретатели. Увы, изобретатели, как правило, люди не богатые. У них нет денег, чтобы довести свое изобретение до выпуска экспериментальной машины или устройства.

А вот заводы, разного рода фонды такими разработками почему-то интересуются мало. Спасибо Министерству образования РФ и правительству Москвы, которые нашли возможность для презентации самых интересных работ. Возможно, был расчет, что разработки кого-то заинтересуют. Но ни олигархов, ни членов правительства на салоне я не увидел. Да и вообще, увы, посетителей, несмотря на свободный вход, было немного…

Станислав ЗИГУНЕНКО

ИНФОРМАЦИЯ

ПЕРВОПРОХОДЦЫ КОСМОСА. Полвека назад собаки Белка и Стрелка совершили полет в космос. Это были первые живые существа, которые провели на орбите более суток и благополучно вернулись на родную планету. Собачки входили в отряд лохматых космонавтов, который был создан по указанию Главного конструктора С.П. Королева. Перед тем как отправлять в космос людей, ученые должны были убедиться в безопасности таких полетов. Успешное путешествие Белки и Стрелки доказало: существовать в космосе можно. После приземления собаки чувствовали себя хорошо и их продемонстрировали в ходе прессконференции, специально созванной по случаю этого события.

В дальнейшем собаки, обезьяны, крысы и другие братья меньшие летали на биоспутниках и космических станциях, помогли уберечь впоследствии людей от многих негативных проявлений космического пространства, прежде всего от космической радиации и невесомости.

Благодарные люди не забыли о мохнатых первопроходцах. Так, в Москве теперь есть памятник собаке Лайке, которая в 1957 году поднялась в космос на борту искусственного спутника, но обратно так и не вернулась.

А Белка и Стрелка не так давно стали героями полнометражного мультфильма, где повествование ведется от лица сына Стрелки по кличке Пушок. Кстати, сам Пушок в свое время был подарен советским правительством дочке президента США Дж. Кеннеди.

ОРИГИНАЛЬНЫЙ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ФЕНсоздали исследователи Бийского технологического института. «В основе его работы способность ультразвука в 11 раз ускорять выпадение осадков. Однако во время одного из экспериментов неожиданно выяснилось, что ультразвуковой генератор способен ускорять и сушку волос», – рассказал один из разработчиков, доцент кафедры Бийского технологического института Андрей Шалунов.

Дело в том, что ультразвуковые колебания заставляют волосы стряхивать молекулы воды. А поскольку воздух при этом не нагревается, волосы не страдают от температуры. Но главное использование ультразвукового генератора, конечно, алтайские ученые видят вовсе в другом. Более мощный агрегат размером с автомобильное колесо позволяет в считаные минуты превратить капли тумана в дождевые капли, которые выпадут, например, на взлетно-посадочную полосу, что позволит аэропорту возобновить работу.

ТКАНИ ИЗ КАМНЯ. На вид и на ощупь такой материал напоминает шелк. Только в огне он не горит и в воде не намокает. «А все потому, что изготовлена из нашего якутского базальта», – пояснил технолог Анатолий Пычкин.

Якутия, как известно, имеет резко континентальный климат, суточный перепад температур здесь может достигать 25 градусов. А годовые перепады бывают и в 100 градусов. Так что материалы, которые не боятся ни жары ни холода, тут очень пригодятся. Технология же их изготовления такова.

При высокой температуре базальт расплавляется, из него вытягивают нити. В настоящее время разработаны технологии получения крученых базальтовых нитей, тканей и нетканых материалов с уникальными свойствами. Из базальтового волокна делают также арматурные сетки.

ПРЕМИИ
Графен помог достичь вершин науки

Мы уже рассказывали вам об этом удивительном материале и его первооткрывателях – Андрее Гейме и Константине Новоселове (см. «ЮТ» № 12 за 2008 г.). Но сегодня у нас есть приятный повод вернуться к этой теме, поскольку А. Гейм и К. Новоселов удостоены за свою разработку Нобелевской премии 2010 года в области физики.

Объяснить природу графена проще всего на таком примере. Если вы проведете карандашом линию на бумажном листе, то отслаивающиеся от грифеля чешуйки образуют на бумаге тонкий слой. Графен – это нечто похожее, но гораздо тоньше, толщиной всего в 1–2 атома. Эта двухмерная тонкая структура, состоящая из атомов углерода, расположенных в вершинах шестиугольников по принципу пчелиных сот, – удивительное вещество. Атомарная пленка прозрачна, но в 200 раз прочнее стали.

До недавнего времени создание подобных тончайших пленок считалось вообще невозможным. Дело в том, что более полувека назад еще один Нобелевский лауреат, советский физик-теоретик Лев Ландау, рассчитал, что подобные структуры будут неустойчивы – силы взаимодействия между атомами должны смять пленку.

Однако открытие графена изменило всеобщее представление. «Действительно, сам по себе углерод такие кристаллы не формирует. А вот на каком-то носителе запросто. Гейм и Новоселов раз за разом наклеивали на графит скотч, а потом отрывали лоскутки, добиваясь идеально тонкой пленки, – пояснил суть их экспериментов бывший коллега нобелевских лауреатов, доктор физико-математических наук Сергей Зайцев. – Получилось дешево и эффективно»…

Нобелевские лауреаты – А. Гейм(слева) и К. Новоселов.

Такова структура графеновой пленки в компьютерном изображении.

После этого исследователи стали смотреть, как присоединить к графену электроды, чтобы можно было использовать графеновые пленки в микроэлектронике. Так, например, графеновый сенсорный дисплей, в отличие от существующих, будет намного устойчивее к износу, станет практически вечным. Графен также может найти применение при изготовлении телевизионных экранов, световых панелей и солнечных батарей. В будущем из пластика с добавлением графена собираются производить спутники, самолеты и автомобили. Ученые прогнозируют также, что графен придет на смену кремнию при производстве транзисторов. Выполненные из них компьютерные микросхемы должны работать намного быстрее, чем кремниевые.

Константин Новоселов считает, что графен можно создать в любой стране мира. «Мы начали эту работу в 2003 году, когда уже были в Манчестере, вся работа, от первых попыток до первой публикации, заняла, наверное, год-полтора, – вспоминает он. – Изначально это было просто развлечением, мы хотели посмотреть, что получится»…

Первое практическое устройство, созданное с применением графена, появится в 2011 или 2012 году, полагает Новоселов. Это будет мобильный телефон с принципиально новым сенсорным экраном.

А вот компьютерные чипы на основе графена получат распространение не ранее чем через 10 лет, считает ученый. Но в других электронных изделиях этот материал может вполне найти применение, например, в высокочастотных транзисторах для мобильных телефонов, сверхбыстрых оптических датчиках для оптоволоконной связи.

Константин Новоселов не планирует открывать собственную компанию для коммерческого использования этого открытия. В то же время лаборатория, в которой работают Новоселов и Гейм, консультирует многие ведущие мировые компании.

Публикацию подготовил В. ЧЕРНОВ

Наша справка

Андрей Гейми Константин Новоселов– выпускники Московского физико-технического института – в свое время были тесно связаны с Институтом проблем технологии микроэлектроники и особо чистых материалов РАН (ИПТМ РАН); именно там оба стали учеными высочайшей квалификации.

Андрей Гейм родился в 1958 г. в Сочи, среднюю школу закончил в г. Нальчике. По национальности он – этнический немец. Константин Новоселов – уроженец Нижнего Тагила. Он на 16 лет моложе своего коллеги.

Ныне имеет двойное – российское и британское – гражданство. Константин Новоселов – самый молодой нобелевский лауреат за последние 70 лет.

Кстати…

ПРОЛЕТАЯ ПО ГРАФЕНУ…

Многообещающие результаты получила недавно международная команда ученых из Университета Манчестера и Института проблем технологии микроэлектроники и особо чистых материалов Российской академии наук при поддержке коллег из Нидерландов и США. По их оценкам подвижность электронов в графене бьет все рекорды, что делает этот материал главным претендентом на роль основы будущих высокочастотных электронных устройств. Ведь подвижность определяет скорость движения электронов в материале под действием электрического поля. И чем она больше, тем выше быстродействие полупроводникового устройства, тем компактнее его можно сделать.

Опираясь на свои измерения, ученые вычислили, что, если удастся удалить из графена все примеси, то подвижность электронов будет в 100 раз больше, чем в кремнии, в 20 раз больше, чем в арсениде галлия (GaAs), и даже больше, чем в абсолютном рекордсмене среди всех полупроводников – антимониде индия (InSb). А это значит, что из графена можно будет делать сверхбыстрые процессоры и другую высокочастотную электронику, работающую даже в терагерцовом диапазоне частот.