Текст книги "Юный техник, 2006 № 11"

Автор книги: Юный техник Журнал

сообщить о нарушении

Текущая страница: 2 (всего у книги 5 страниц)

СОЗДАНО В РОССИИ

По следам «Фрама»

Проект первой в мире плавучей полярной станции разработан конструкторами Карельского морского центра (КМЦ). «Он предполагает создание уникального корабля, оснащенного для проведения полярных исследований и способного дрейфовать в арктических льдах, – рассказал давний знакомый нашего журнала, директор КМЦ Виктор Дмитриев. – При строительстве предлагается использовать традиции старинного деревянного судостроения, сочетающиеся с новейшими технологиями, которые разработаны специально для этого проекта».

Разработанный несколько лет назад в КМЦ проект парусника, предназначенного для походов в Арктику, оснащенный всем необходимым для проведения арктических исследований, заинтересовал научно-исследовательские институты, занимающиеся полярными исследованиями, в том числе НИИ Арктики и Антарктики и Институт водных проблем Севера Карельского научного центра РАН. В результате родился проект «научно-исследовательского судна – дрейфующей полярной станции» (НИС-ДПС), получивший название «Полярный Одиссей».

– Такие суда принципиально отличаются от всех других, работающих сейчас в высоких широтах, – продолжал рассказ Виктор Дмитриев. – Полярная дрейфующая станция будет иметь деревянную клееную обшивку из сосны и дуба в четыре слоя толщиной 500 мм, защищенную стальными пластинами толщиной в 5 мм из маломагнитных материалов, что необходимо для обеспечения работы оборудования, измеряющего магнитные поля Земли…

Древесина – лучший материал для таких станций, потому что она хорошо сопротивляется сжатию льдами, сохраняет тепло и не нагревается от солнца. Зверобойные шхуны и исследовательские суда, ходившие в Арктику в начале XX века, были деревянными и с честью выдержали испытание льдами.

Необычная яйцевидная форма корпуса, напоминающая по своему устройству знаменитый «Фрам» Нансена, позволит судну двигаться как носом, так и кормой вперед. Чтобы во льдах не были поломаны винты и рули, они сделаны убирающимися внутрь корпуса. Главная палуба будет закрыта специальной оболочкой, защищающей ее от скоплений льда и снега, а также обеспечивающей экипажу более комфортные условия для работы. В центральной части судна расположена специальная шахта, позволяющая опускать под воду различное научно-исследовательское оборудование, в том числе батискаф и подводного робота. На верхней площадке – центральный портал с радионавигационной и метеорологической аппаратурой и ветроэлектростанцией для выработки электроэнергии.

Судно длиной около 50 м сможет взять на борт до 30 человек и обеспечить им комфортное проживание в течение 3 лет. Причем размещение научно-исследовательского оборудования на «Полярном Одиссее» обойдется в 3–4 раза дешевле, чем, скажем, на ледоколе.

Схема плавучей станции « Полярный Одиссей».

_{Цифрами обозначены: 1– корпус; 2– ветряк; – радионавигационное и метеорологическое оборудование; 4– убирающиеся винты; 5– рубка.}

В. ЧЕРНОВ

Звездная батарея

Обычно, когда речь заходит о батареях, которые преобразуют свет в электричество, их называют солнечными, имея в виду, что источником энергии является наше светило. А вот недавно российские ученые из Научного центра прикладных исследований Объединенного института ядерных исследований в Дубне создали батарею, которая способна работать даже при свете звезд.

«Этот уникальный источник электроэнергии, не имеющий аналогов в мире, способен работать круглые сутки», – подчеркнул руководитель центра Валентин Самойлов. А вся хитрость в том, что ученым удалось создать новое вещество – гетероэлектрик. Он представляет собой фотоэлемент, имеющий высокий КПД преобразования как в видимом, так и в инфракрасном спектре. Причем поначалу получаемая энергия накапливается в компактном гетероэлектрическом конденсаторе огромной емкости. А уже из него расходуется по мере надобности.

Несмотря на то что российские исследователи уже получили патенты практически на все элементы «звездной батареи» – наноусилитель излучения, конденсатор и прочие элементы электросхемы, оптическое стекло, фотокатод, фотоэлемент, – ученые не стали раскрывать все свои секреты. Сказали только, что гетероэлектрик – это «гетерогенная субстанция, состоящая из носителя и активного начала – наночастиц вещества, размер частиц которого и расстояние между ними меньше длины воздействующего электромагнитного поля». За счет этого, дескать, и получается КПД, превышающий обычные показатели вдвое в области видимого света (54 %, что является сегодня мировым рекордом) и в 1,5 раза в инфракрасной области (31 %). А компактность нового устройства в 1000 раз превышает ныне существующие батареи!

Осторожность создателей этого уникального устройства становится понятной, когда узнаешь, что данная разработка может быть эффективно использована в 24 направлениях науки и техники. И это наверняка только начало. Например, в настоящее время ведут разработки дипольного нанолазера с гетерогенными элементами, который будет опять-таки на порядки превосходить показатели существующих устройств.

Владимир БЕЛОВ

КОЛЛЕКЦИЯ ЭРУДИТА
Волчок все вертится…

Глобальное потепление климата на Земле многие пытаются объяснить парниковым эффектом. Но только ли в нем дело?

Ученые из Канзасского университета в США попытались объяснить большую часть глобальных изменений на планете не только процессами, происходящими в атмосфере, но и особенностями вращения Земли как вокруг собственной оси, так и вокруг Солнца. Кроме того, в своей гипотезе они предлагают принять во внимание еще и вращение Галактики, в которой нам выпало жить.

Нашу Галактику – Млечный Путь – можно представить себе как диск, состоящий из звезд, пыли, газов и планет, вращающийся вокруг своей оси с такой скоростью, что полный оборот осуществляется за 250 миллионов лет. Вращение диска не так уж равномерно: вращаясь, он еще и покачивается, и каждая отдельно взятая на нем точка меняет свою траекторию, перемещаясь то вверх, то вниз.

Когда наша Солнечная система или ее часть как бы «высовывается» из диска вниз или вверх, то получает дополнительную порцию космического излучения, столь опасного для жизни на Земле и влияющего на протекание многих других природных процессов. Например, взмыла вверх Солнечная система – и вымерли динозавры. Нырнула вниз – не стало мамонтов. Кто следующий?..

Смена биологического разнообразия, как подсчитали американцы, происходит один раз в 62 миллиона лет, и похоже, что исчезновение целых видов земных обитателей действительно может быть связано именно с космическими причинами. Причем это не единственная опасность, подстерегающая Землю. Есть мнение, что еще опаснее колебания Солнечной системы внутри Галактики, где находится большое количество разного рода сгущений. Время от времени наша система пробирается сквозь водородные облака, сконцентрированные в волнах плотности Галактики, и тогда неминуемо меняется климат. Ведь облака эти настолько плотны, что, проникая в атмосферу Земли, рассеивают солнечный свет, охлаждают планету. И тогда у нас наступает очередной ледниковый период.

С ПОЛКИ АРХИВАРИУСА
Как построить летающий остров

Как вы, наверное, помните, описывая приключения Гулливера, английский писатель Джонатан Свифтразместил государство математиков королевство Лапуту на летающем острове, в основании которого была круглая алмазная плита диаметром 7 км и толщиной 180 м.

Это было не природное образование, а явно рукотворное сооружение, похожее на корабль. В центре корабля-острова в особой шахте располагался двигатель. Его описание автор дал подробно, со всеми основными размерами, словно в расчете на повторное изготовление. Главной частью двигателя был укрепленный на подвижной оси магнит, похожий на стрелку огромного компаса. Он имел в длину примерно 6 м и диаметр в самой толстой части около 3 м. Магнит этот взаимодействовал с вертикальной составляющей магнитного поля Земли и тем самым создавал подъемную силу для удержания острова в воздухе.

Исходя из наших современных знаний, можно сделать вывод, что такое устройство вряд ли сможет работать. Дело в том, что магнитное поле Земли весьма равномерно и потому может лишь разворачивать находящийся в нем магнит или стрелку компаса. Притяжение или отталкивание создает только неравномерное магнитное поле. (Именно оно наблюдается у полюсов магнита, когда мы, например, собираем с его помощью рассыпанные железные предметы.)

Джонатан Свифт был очень образованным для своего времени человеком, и можно предположить, что, описывая летающий остров и его двигатель, писатель хотел поделиться с современниками своими мыслями о том, как человек может подняться в воздух.

И Свифт, конечно, не одинок. Целый класс явлений, способных без особых затрат энергии создавать подъемную силу и поддерживать полет огромных летающих объектов, быть может, даже размером с целый город, на протяжении почти ста лет изучается учеными-энтузиастами всего мира.

Джонатан Свифтв таких мельчайших подробностях описал в книге конструкцию движителя летающего острова, что, казалось, уже сумел его построить и теперь делился с современниками своим опытом.

Вот вам примеры. Американец Джон Серл с 14 лет начал работать на заводе по производству постоянных магнитов для счетчиков.

Магниты эти, как правило, имели форму цилиндра. Их свойства удивили юношу, и он собрал и начал изучать устройство, внешне напоминающее роликовый подшипник, внешнее кольцо и ролики которого были изготовлены из сплавов с высокой намагниченностью (рис. 1).

При вращении центрального кольца магниты-ролики приходили в круговое движение и в то же время начинали вращаться относительно своих осей с очень большой скоростью. При этом, если верить Серлу, возникало множество удивительных эффектов от генерации энергии до… снижения веса ротора с магнитами. Естественно, что на этом принципе была создана модель летательного аппарата, внешне напоминающего НЛО.

Можно ли верить таким сообщениям? В 2000 году эффект Серла был проверен в Институте высоких температур РАН (ИВТАН РАН РФ).

Отчет о нем вы можете прочитать в старейшем научном журнале «Письма в ЖЭТФ», 2000, том 26, вып. 24, с. 70–75, авторы В.В.Рощин, С.М.Годин».

Для проверки была сделана специальная установка. Ее статор и ротор выполнили из очень сильных магнитов на основе редкоземельных элементов. Общий вес магнитной системы достигал 225 кг. Все устройство в целом – авторы называют его конвертером – установили на платформе, вес которой тщательно контролировался.

Вот как проходил опыт.

Включали электромотор, и ротор постепенно набирал обороты. Уже при 1900 об/мин датчик начинал фиксировать изменение веса. При скорости вращения 5240 об/мин ток через двигатель становился равен нулю. Иными словами, он переставал потреблять энергию. Затем двигатель отсоединяли от вала конвертера при помощи электромагнитной муфты, а на его место с помощью другой муфты подсоединяли генератор, который вырабатывал электрический ток, поступающий на нагрузку. В качестве таковой применялись обычные кипятильники мощностью 1 кВт.

При подключении одного кипятильника обороты ротора немного падали, но изменение веса возрастало и продолжало расти при увеличении нагрузки до 7 кВт. В этом диапазоне мощностей нагрузки происходила самогенерация энергии. Обороты могли оставаться на том или ином уровне неограниченно долго. Лишь при нагрузке более 7 кВт начиналась постепенная остановка вращения, а вес конвертера возвращался к своему прежнему значению.

Заметили, мы говорили не об увеличении или уменьшении, а об изменении веса. Дело в том, что если вал вращался по часовой стрелке, то вес снижался, а против – возрастал. Наибольшее снижение веса вращающихся частей конвертера достигало 50 %. Но выявленные закономерности говорят о том, что при более высоких скоростях можно получить снижение веса до нуля и даже тягу, направленную вверх. Именно так и случилось во время одного из опытов Серла, когда летающая тарелка поднялась и исчезла в небе.

Более подробно о причинах происходящего в опытах Серла – Рощина – Година мы расскажем в одном из следующих номеров. А сейчас поговорим о возможности создания подъемной силы на ином, чисто электрическом принципе, автором которого считается Томас Таунсенд Браун (1905–1985).

Томас Таунсенд Браун

В 1921 г. он задумал измерить давление рентгеновских лучей и закрепил для этого рентгеновскую лампу на легком подвесе. Она должна была отклоняться в направлении, перпендикулярном своей оси. Однако, быть может, подвес был груб, но отклонения молодой ученый не заметил. Зато после включения лампа отклонялась вдоль своей оси, а после выключения напряжения возвращалась в прежнее положение. Было ясно, что на лампу действует какая-то сила, происхождение которой на основе известных законов физики объяснить не удавалось.

В 1925–1927 годах Браун приступил к экспериментам всерьез. Первый из них был внешне прост. Два металлических шара разного диаметра соединили тонким эбонитовым стержнем и подвесили на нитях. После этого меньший шар зарядили положительно, а больший отрицательно. Вся система явственно качнулась в сторону меньшего шара. Проявилась та сила, которая сдвигала рентгеновские трубки. Различных сил в природе немало, но Томас Браун решил, что проявила себя гравитация.

Заявление исследователя вызвало резкое недоверие и насмешки научного мира. Всерьез к открытию отнесся лишь профессор Пауль Бифильд (1867–1940), учившийся когда-то вместе с Эйнштейном. Их совместная работа с Брауном позволила открыть многие тонкости эффекта, который впоследствии стали называть эффектом Бифильда – Брауна. В своем первом патенте, относящемся к 1928 году, он писал, что на основе нового эффекта могут быть получены движители для автомобилей, судов, воздушных и космических кораблей.

А Т.Браун даже запатентовал и испытал несколько моделей, устройство которых было навеяно фотографиями НЛО.

Они представляли собою зонтик из двух слоев металла и диэлектрика между ними (рис. 2).

На длинном стержне внизу располагались положительные электроды в виде шариков. Слои металла заряжались отрицательно. В эксперименте с такими устройствами, если верить свидетельствам, Браун достиг уменьшения веса моделей на 90 %. В 1956 году он построил дискообразную модель. Она летала на корде, по которой и получала электрический ток. Браун продемонстрировал ее представителям ВВС США. Охваченный электрическим сиянием аппарат бесшумно кружился со скоростью 180 км/ч.

Сегодня среди любителей получили распространение летающие модели, действующие на основе эффекта Бифильда – Брауна. Одну из таких конструкций мы публикуем сегодня в статье «Очень странный летающий объект» (см. стр. 70).

А.ИЛЬИН

Рисунки автора

У СОРОКИ НА ХВОСТЕ

ЕЩЕ ОДНА ТАЙНА ВОДЫ.Структура обычной воды вовсе не такая, как изображается в учебниках – в виде маленьких пирамид с основаниями в форме треугольников. Да и сама ее формула вовсе не Н ₂0. К такому сенсационному выводу пришел доктор Андрес Ниссон из Стэнфордского университета, США. Он просветил воду рентгеновскими лучами и обнаружил некое сложное переплетение колец и цепочек, связывающих отдельные молекулы в огромные сложные комплексы. Это открытие способно совершить переворот в науке, полагает ученый. Ведь новая структура дает ключ к пониманию необычных свойств привычной нам жидкости, в частности, к так называемой «памяти» воды.

ЯЗЫК СВИСТА ДЕЛЬФИНОВ.Дельфины-бутылконосы могут называть друг друга по имени, издавая характерный свист. Эта особенность делает их единственными, кроме человека, живыми существами, которые способны распознавать информацию такого рода. Об этом свидетельствуют результаты исследования американских ученых, опубликованные в журнале «Вестник национальной академии наук».

Как сообщила журналистам исследовательница Лейла Сэйа, два дельфина могут обратиться к третьему по имени, причем звуковые характеристики свиста при этом могут быть разными.

Результаты исследования позволяют сделать вывод о наличии у дельфинов способностей к объективному познанию, подобных тем, которыми обладает человек. Однако, по мнению ученых, говорить о существовании целого «языка дельфинов» было бы некорректно.

«ПОГОНЫ» НА ЗУБАХ.Исследователи из шведского Совета национального наследия, изучив более полутысячи скелетов викингов, пришли к выводу, что военачальники викингов наносили себе знаки отличия в виде двух или трех насечек на верхних передних зубах. Подобные отметины обнаружены только в богатых захоронениях, что, по мнению ученых, говорит о высоком статусе покойного при жизни. И что еще характерно, большинство мужчин с насечками на зубах, скелеты которых обследовали ученые, погибли еще молодыми.

ВСЕВИДЯЩАЯ Т-ВОЛНА.Британская исследовательская компания Thru-Visionпоставила в одном из аэропортов Великобритании прибор, который позволяет обнаружить в багаже пассажиров не только подозрительные металлические предметы, но и огнеопасные жидкости, взрывчатку (при этом определяется даже тип взрывчатого или горючего вещества), а также керамические ножи. При этом прибор абсолютно радиационно безопасен, так как сам ничего не излучает, а улавливает излучение различных веществ в терагерцовом диапазоне электромагнитных волн (Т-волны).

Сдерживает широкое распространение прибора неожиданное препятствие: люди на экране Т-монитора выглядят голыми. И администрация аэропорта опасается, что такой досмотр вызовет протесты многих пассажиров, особенно женщин.

ПОДРОБНОСТИ ДЛЯ ЛЮБОЗНАТЕЛЬНЫХ
Берегитесь, диверсанты!

Никогда не плавайте вместе со шпионами, призывает своих читателей журнал Popular Science. И объясняет почему.

Оказывается, после успешной атаки террориста-камикадзе на американский эсминец «Коул» Министерство внутренней безопасности США несколько лет тому назад объявило конкурс с призовым фондом 489 млн. долларов на лучший способ защиты портов и стоянок судов от атак боевых пловцов.

Недавно были подведены первые результаты смотра. Среди прочих поощрительной премией был отмечен проект «акустической завесы», предложенный бывшим морским офицером, а ныне экспертом по гидроакустике корпорации Raytheon Фредериком Ди Наполи.

Суть идеи показана на схеме. На входе в порт, где стоят корабли, а также по всей акватории размещается сеть высокочувствительных ультразвуковых сонаров, которые постоянно сканируют окружающее пространство и способны отличить аквалангиста от дельфина, крупной рыбы и любого другого, погруженного в воду объекта.

При обнаружении подозрительного субъекта информация о нем передается компьютеру, который тут же подключит акустический прожектор, тестирующий состояние окружающей среды. В зависимости от полученной информации, включается та или иная программа работы генератора звуковых волн. Причем интенсивность этих колебаний, не слышимых человеческим ухом, может быть такой, что у пловца тут же теряется ориентация, резко ухудшается самочувствие, и он вынужден всплыть на поверхность, словно оглушенная рыба, где его подберет поисковая опергруппа. При этом, как утверждает Наполи, никакого вреда ни дельфинам, ни рыбам не наносится.

С. СЛАВИН

Схема устройства подводной «акустической завесы»:

_{1– сонар системы обнаружения; 2– акустический прожектор; 3– центральный процессор, расположенный на корабле; 4– генератор акустических волн.}

РАССКАЖИТЕ, ОЧЕНЬ ИНТЕРЕСНО…
Как увидеть мысль?

Сейчас много пишут, что детектор лжи можно обмануть. Так есть ли все-таки надежный способ отличить правду от обмана?

Антон Колесников,

г. Калуга

Джеймс Бонд?.. Шон Коннери!

Что правда, то правда – детектор лжи далек от идеала. Поэтому специалисты сейчас все больше склонны отдавать предпочтение прибору, который будет фиксировать не сбои кровяного давления и дыхания, а заглядывать непосредственно в мозг испытуемого, сообщает журнал Scientific American.

Идея эта родилась лет 20 назад, когда американский исследователь Питер Розенфельд, анализируя электроэнцефалограмму (ЭЭГ) – изображение электрических сигналов, регистрируемых с поверхности головы, – обнаружил, что в ответ на неожиданный сигнал (например, если человек слышит свое имя в ряду других слов) в мозгу возникает волна возбуждения.

Это естественно и видно иногда и без приборов.

Вспомните, например. Шона Коннери в фильме о Джеймсе Бонде спрашивают, как его зовут, иногда замечено первое побуждение актера – ответить «Шон Коннери» – и некоторое усилие, чтобы подавить эту реакцию и произнести: «Бонд. Джеймс Бонд». Следы этого усилия, желания скрыть правду, несомненно отразились бы в виде сигналов ЭЭГ.

А когда с появлением компьютерной томографии появилась возможность детально сканировать мозг с помощью метода ядерного магнитного резонанса (ЯМР), следы лжи удалось увидеть и воочию. В 2001 году Дэниэл Ленглебен из Пенсильванского университета вместе со своими сотрудниками увидел в опытах на добровольцах, что в мозгу есть особые участки, которые активируются только при попытке человека солгать.

Подобные исследования ведут и другие ученые. Правда, пока рано говорить о применении данного метода на практике, признает Дэниэл Ленглебен. В ближайшее время он намерен продолжить исследования и смоделировать ситуации, приближенные к реальной жизни. Скажем, на примере игры в покер.

Поймать мысль – трудное дело

И все же томографическое картирование мозга предпочтительнее, чем нынешнее детектирование. Однако не будем забывать, что и ЯМР регистрирует не саму активность нейронов, а лишь содержание кислорода в кровотоке. Чтобы «поймать мысль», этого недостаточно – здесь необходима регистрация сигналов длительностью всего в миллисекунды, дающая моментальный снимок, скажем, распределения ионов кальция в нейронах.

Чтобы обнаружить подобные сигналы, требуются более сильные магниты, чем те, что используются сегодня в томографах. А их применение вряд ли когда будет разрешено из соображений безопасности. Поэтому исследователям приходится искать обходные пути. Например, неплохие результаты позволяет получить одновременное исследование с помощью ЯМР и ЭЭГ. И то, чего удалось добиться, уже приносит определенную пользу. Так, аппаратура научилась улавливать определенные мысленные команды и выполнять их. Нильс Бирбаумер из Тюбингенского университета в Германии провел успешные эксперименты, которые дают возможность парализованным больным усилием мысли «писать» фразы на экране компьютера и общаться таким образом с окружающими.

«Шифровки» мозга гарантирую тайну

Однако искусство чтения мыслей подразумевает умение их расшифровывать. Марсель Джаст и Том Митчел из Университета Карнеги-Меллона (США) утверждают, что изобрели способ классификации сложных томографических изображений мозга с помощью нейронных сетей и программ, способных самообучаться считыванию образов. «Если такая система будет надежно работать на практике, ее можно объединить с программным обеспечением выявления лжи на основе ЯМР и сконструировать более совершенный прибор, который в перспективе позволит стражам порядка не только определять, что преступник – скажем, грабитель банка – лжет, но и узнать, где он спрятал украденное», – утверждают исследователи.

И все же мозговой декодер не позволит осуществлять настоящую телепатию. Мысль англичанина, спроецированная, скажем, в мозг китайца, не владеющего этим языком, не вызовет у него никакой реакции. Кроме того, каждый человек, как оказалось, общается сам с собой на особом, одному ему понятном языке, со своими условными обозначениями, сокращениями и эмоциональными ассоциациями.

И такая «шифровка» гарантирует, что, по крайней мере, еще некоторое время все наши мысли останутся при нас. Да и вообще, по мнению многих исследователей, идеальный детектор лжи, даже если он и будет создан, лучше держать на крайний случай, подобно атомной бомбе. Если его начнут применять повсеместно, наша жизнь станет сплошным кошмаром.

А. КАЛЮЖНЫЙ