Текст книги "Юный техник, 2005 № 06"

Автор книги: Юный техник Журнал

сообщить о нарушении

Текущая страница: 1 (всего у книги 5 страниц)

ЖУРНАЛ «ЮНЫЙ ТЕХНИК»
_{НАУКА ТЕХНИКА ФАНТАСТИКА САМОДЕЛКИ}
№ 6 июнь 2005

Популярный детский и юношеский журнал.

Выходит один раз в месяц.

Издается с сентября 1956 года.

КУРЬЕР «ЮТ»
Ребята в Антарктиде

Закончилась необычная экспедиция в Антарктиду, в которой приняли участие 12 школьников из Беслана, Чечни и других регионов России.

Экспедиция в Антарктиду

Как сообщил руководитель проекта Александр Бегак, экспедиции «Молодежная Одиссея» предшествовали несколько недель подготовки. Сначала ребят учили приспосабливаться к сложным климатическим условиям в подмосковном Центре подготовки космонавтов (ЦПК). Здесь же их научили пользоваться теплозащитными костюмами «Гранат» из аварийного запаса космонавтов. По словам руководителя тренировки в Звездном городке, начальника отдела выживания ЦПК Валерия Трунова, эти костюмы способны выдержать 60-градусный мороз и пронизывающий ветер. «Однако главное условие выживания в тяжелых полярных условиях все же не спецснаряжение, а благоприятный морально-психологический климат в коллективе», – отметил Трунов.

После этого участники экспедиции прошли дополнительную акклиматизацию на Эльбрусе, где на высоте 4000 м приучали свои организмы к условиям высокогорья. И лишь после этого ребята отправились сначала в Чили, на остров Кинг Джордж, а уже оттуда – непосредственно в Антарктиду.

Здесь у ребят было запланировано выполнение обширной программы, в которую, в частности, входили полеты на дельталете с мягким крылом «Скарабей», взятие проб воздуха и воды, другие исследования. Также участники экспедиции намеревались оставить обращение к будущим поколениям, записанное на позолоченном диске, в специальной капсуле, которая должна быть вморожена в лед в районе Южного полюса.

Дельталет « Скарабей».

Еще члены экспедиции собирались надуть аэростат, подняться на нем в воздух и совершить несколько прыжков с парашютом. Кроме того, ребята должны должны были выложить с помощью ткани и воздушных шаров красного цвета слово «мир» буквами размером около 100 м с таким расчетом, чтобы их было видно даже из космоса.

Это должны были подтвердить космонавты Салижан Шарипов и Ларой Чиас, которые намеревались сфотографировать с борта Международной космической станции данное послание, как только будут пролетать над Южным полюсом.

Из-за погоды не все пункты программы удалось выполнить полностью. Так, сильнейший ветер заставил отказаться от использования воздушных шаров. А само выкладывание слова «мир» заняло куда больше времени, чем предполагалось сначала.

Тем не менее, участники экспедиции очень довольны своим путешествием. По словам самого юного участника «Молодежной Одиссеи», 13-летнего Гены Руденко из Пятигорска, далеко не каждому человеку в жизни выпадает такое счастье – побывать «на макушке Земли».

В.ЧЕРНОВ

В Центре подготовки ребятам позволили примерить амуницию космонавтов.

Эту надпись видно даже из космоса.

ВЫСТАВКИ
Мозаика «Архимеда»

Весной 2005 года состоялся очередной, уже VIII Московский международный салон промышленной собственности «Архимед». Обо всех 6000 экспонатах, конечно же, на страницах журнала не расскажешь. А потому мы решили составить мозаику из заметок о том, что показалось нам наиболее интересным.

И ездит, и гребет

– На первых пароходах вместо винта были гребные колеса, – напомнил нам московский изобретатель С.С. Сагаков. – Еще в детстве, когда я читал «Приключения Тома Сойера», где писатель Марк Твен, сам в молодости плававший на таких пароходах, подробно описывает их устройство, мне запала в голову мысль: «Нельзя ли подобные колеса использовать на суше?»

Мысль эта вспомнилась прошедшей зимой, которая была, как известно, снежной. И вот глядя, как очередной автомобиль буксует в снегу, Сагаков вспомнил о своей давней задумке. В своей заявке на изобретение он предлагает колесные диски вездеходов и других автомобилей специального назначения оснащать своеобразными плицами – лопатками, которые при вращении зарывшегося в снег, песок или грязь колеса будут отбрасывать массу, мешающую движению, придавать дополнительный импульс, позволяющий забуксовавшему автомобилю быстрее выбраться из беды.

Пока эта идея опробована изобретателем на действующей модели автомобиля. А в будущем он намерен проверить ее эффективность и на настоящей машине. По его мнению, плицы на дисках окажутся эффективнее, чем известные многим колесные цепи.

Этот кенгуру тоже сделан из резиновой крошки.

ИНФОРМАЦИЯ

ЛЕД РЕЖЕТ ВЗРЫВЧАТКУ.Своеобразный ледовый скальпель предлагают использовать подмосковные ученые, чтобы извлекать взрывчатку из устаревших боеприпасов. Пламя горелки и лазерный луч здесь не годятся – содержимое может нагреться и взорваться. А вот струя воды под высоким давлением, а еще лучше – с кристалликами льда успешно справится с задачей. В этом уверены ученые из Тульского государственного университета, создавшие первую экспериментальную установку такого рода.

Эксперименты, проведенные на Скуратовском машиностроительном заводе, показали, что исследователи на правильном пути. Струей жидкости с абразивным порошком, имитирующим льдинки, перерезаны лист алюминиевого сплава толщиной 3 мм и стальной уголок толщиной 6 мм. Скорость резания – от 0,5 до 3,2 мм/сек.

ДЛЯ УЧЕТА ТЕПЛАсотрудники Института криосферы Земли СО РАН разработали вторичный теплопреобразователь «Тахион-5М». В зависимости от модификации этот прибор способен учитывать, насколько горячая вода доходит до того или иного места в теплосети, вести учет водяного пара на самой теплоэлектроцентрали, а также измерять расход воды в магистрали горячего водоснабжения или ином устройстве.

Прохождение воды измеряется датчиками турбинного типа, а количество тепла определяется по показаниям термопар. Поставляемое в комплекте оборудование позволяет также обеспечивать регистрацию необходимых данных на магнитном носителе за час, сутки или год с индикацией всех данных на дисплее и распечаткой по мере необходимости.

ВЕСТИ ИЗ ЛАБОРАТОРИЙ
Космическая охота

Год из года мы слышим, что к Земле движется комета, и если она попадет прямо в нашу планету, последствия трудно себе вообразить. Ну а ученые разработали сценарий атаки на комету; чтобы получить ответы на свои вопросы.

Старт экспедиции.

Атака на комету

Как вы, возможно, уже слышали, в январе 2005 года в космос был запущен космический аппарат Deep Impact. Он начал охоту за кометой Темпеля-1, которая совершает полный оборот вокруг Солнца за пять с половиной лет.

Аппарату поручено настичь комету и… атаковать ее. Согласно расчету, в 134 млн. км от Земли, за сутки до встречи с космической странницей, от аппарата отделится цилиндр-торпеда. Включив собственный двигатель, он разгонится до скорости более 10 км/с и лоб в лоб столкнется с кометой.

Специалисты НАСА, разработавшие сценарий этой атаки, предсказывают, что в результате столкновения в пористой поверхности ядра кометы образуется кратер диаметром в сотни метров. Подробности же атаки будут зафиксированы самим аппаратом Deep Impact с безопасного расстояния. Кроме того, установленная на его борту аппаратура позволит провести спектральный анализ кометного вещества. Именно поэтому, кстати, для удара был выбран именно медный цилиндр; считается, что меди в кометном веществе нет.

Комета Темпеля-1в звездном небе.

Цилиндр-торпеда.

Идея и реалии

Такова программа в идеале. Ну, а как пойдут события в действительности? Как всегда, в числе участников проекта есть и скептики, допускающие, что реальность может весьма отличаться от задуманного. Прежде всего есть риск, что Deep Impact попросту промахнется; выстрел «вдогон», а не навстречу дает большие шансы на точное попадание. Хотя диаметр кометы около 6 км, но и расстояния атаки не маленькие…

Кроме того, скажем, доктор Дон Иоманс не исключает того, что медная болванка прошьет комету насквозь, если ее ядро окажется слишком рыхлым. А наш соотечественник, профессор МАИ, доктор технических наук Юрий Чудецкий, полагает, что удар по комете может получиться скользящим, или – еще хуже – случится рикошет.

Во всяком случае, сотрудникам НАСА не откажешь в изобретательности. Например, они нашли способ, как сократить расходы на проект. Организаторы акции предложили всем желающим за соответствующую плату зарегистрировать свои имена на специальном сайте. Затем имена были записаны на лазерном диске, который на борту космического зонда отправился на встречу с кометой. Желающих увековечить таким образом свое имя набралось не так уж и мало – 630 тыс. человек!

«Почтальоны» Вселенной

Но, конечно, вовсе не для того, чтобы снять эффектный видеоклип космического столкновения, затеян весь этот эксперимент. Корни его глубже. Экспериментаторы хотят не только понять, какова структура ядра кометы – твердое оно или рыхлое, из чего состоит, но и что на себе несет.

Считается, что кометы состоят из древнего вещества, сохранившегося со времен образования Солнечной системы 4,6 млрд. лет назад. И было бы интересно узнать, из чего состояла наша Солнечная система в самом начале.

Кроме того, многие ученые придерживаются мнения, что кометы являются своеобразными «почтальонами Вселенной». Именно они будто бы занесли некогда на нашу планету «семена со звезд» – первые образцы жизни, те органические молекулы, из которых и получилось затем все остальное.

Эта гипотеза получит весьма существенное подтверждение, если в ядре кометы исследователи обнаружат прапрародичей первых земных молекул – древние споры.

Кроме того, многие исследователи полагают, что именно с пролетающих комет десантируются на нашу планету все новые возбудители гриппа и некоторых других заболеваний. Если это действительно так, значит, наши предки вовсе не зря считали кометы предвестницами несчастий.

Удар по комете обещает быть впечатляющим.

Тормозить, а не торпедировать…

Впрочем, вопрос о существовании на кометах спор интересен нам большей частью теоретически. Но некоторые специалисты проявляют большой интерес к предстоящему эксперименту еще и по другой – практической причине. Астрономы и баллистики рассматривают Deep Impactкак первый практический эксперимент, который может лечь в основу программы по созданию астероидного патруля. Человечество начинает копить опыт уничтожения крупных космических объектов или, по крайней мере, изменения их орбиты.

Впрочем, уже упоминавшийся нами Юрий Чудецкий считает более эффективным не «торпедирование» комет, а их торможение так называемым кинетическим методом. Например, ракета-носитель «Зенит» при небольшой модернизации вполне способна на пути любого опасного космического объекта поставить «завесу» протяженностью до 1000 км и диаметром до 70 км. Состоять это облако будет из мириад медных иголочек. Когда комета врежется в их скопление, возникнет ударная волна, которая приведет либо к разрушению самого ядра кометы, либо к изменению его траектории.

С той же целью другие исследователи предлагают устанавливать на ядро кометы дополнительные двигатели, которые будут подтапливать лед ядра и реактивной струей пара корректировать его орбиту. Есть и любопытный проект поставить на пути «космического странника» огромную надувную подушку из пластика, которая тоже заставит его изменить свою орбиту. Ну, и уж в самом крайнем случае можно атаковать пришельца ядерной боеголовкой, которая в случае необходимости превратит комету или астероид в космическую пыль…

С. НИКОЛАЕВ

Оборудование зонда перед стартом.

Траектория атаки.

ПО СЛЕДАМ СЕНСАЦИЙ

В окрестностях коричневого карлика найден новый источник жизни…

полагают американские ученые

Исследователи наконец-таки обнаружили то, о чем так долго мечтали – новую солнечную систему в самом начале ее формирования. Темный звездообразный объект имеет слишком малую массу, чтобы внутри его начались полноценные термоядерные процессы, подобные тем, что идут внутри нашего Солнца. Тем не менее, вокруг него имеется пылевой диск, из которого со временем, быть может, начнут формироваться новые планеты или хотя бы планета.

Сам объект имеет массу всего лишь в 15 раз большую, чем такая планета-гигант, как Юпитер. Это самое маленькое небесное тело из тех, что имеют собственное окружение в виде протопланет. И самое холодное – его температура составляет всего лишь около 2000 °C.

«Скорее всего, мы имеем дело с небесным объектом типа коричневый карлик, – сказал доктор Кевин Лухман из Смитсоновского центра астрофизики Гарварда. – Так называются небесные объекты, которые слишком малы, чтобы стать настоящими звездами, хотя это, конечно, не планеты».

Доктор Лухман руководит международной группой астрономов, которые ведут наблюдения за коричневым карликом, занесенным в реестр небесных тел как OTS 44, используя космический телескоп Spitzer, выведенный на орбиту вокруг Солнца в 2003 году. Комментируя это открытие, доктор Джеффри В. Марки из Университета Калифорнии в Беркли сказал, что эта работа открывает новые возможности для поиска объектов, способных дать пристанище каким-либо формам жизни. Он полагает, что звездные объекты, подобные ОTS 44, способны дать достаточное количество тепла для своего окружения в течение нескольких миллионов лет.

«И было бы интересно понять, достаточно ли этого срока для возникновения жизни по Дарвину», – сказал он. Данная работа ведется в рамках проекта, по которому астрономы, использующие большие и сверхбольшие телескопы, применяют их для того, чтобы изучить Вселенную от самых больших и самых ярких объектов в космосе – взрывов сверхновых звезд, квазаров и гигантских галактик – до самых маленьких, включая коричневые карлики.

В декабре 2004 года астрономы, использующие Spitzer, объявили, что обнаружили следы пылевых дисков вокруг шести звезд, уже известных тем, что вокруг них обнаружены гигантские планеты. Однако до сих пор никому не удавалось отыскать пылевые диски вокруг сравнительно небольших небесных объектов, подобных коричневому карлику.

Теперь доктор Лухман и его группа надеются побольше узнать об этих небесных объектах, чтобы понять, является ли ОTS 44 исключением, или подобные планетные образования могут быть обнаружены и в окрестностях других коричневых карликов.

По материалам газеты « Нью-Йорк таймс»

«Конструктор» для биологов

Помните, в известной песенке ученик чародея хотел вызвать грозу, а получил козу, да еще розовую? В подобное положение время от времени попадают и биологи. Тем не менее, наука о живом, похоже, вступает в новую фазу. Не переставая изучать различные формы жизни, она начинает их… конструировать.

Библиотека биолога

Самый, пожалуй, удивительный «конструктор» в мире можно увидеть в лаборатории Дрю Энди, биолога из Массачусетского технологического института (МТИ).

Для непосвященного это просто ряды флаконов с прозрачной жидкостью. Однако в них не просто водичка; в биологическом растворе содержится та или иная копия одного из сегментов ДНК, которые способны сами выполнять какую-либо функцию или могут использоваться живой клеткой для синтеза белка. А если слить вместе содержимое хотя бы некоторых из этих флаконов в определенной последовательности, есть шанс получить нечто удивительное.

Конечно, сказать куда легче, чем проделать – ведь биологи, что ни говорите, все-таки имеют дело с живыми организмами. Тем не менее, опыт уже показывает, что BioBricks(так исследователь называет «детали», содержащиеся во флаконах) можно создавать и хранить по-отдельности до поры до времени, чтобы потом соединять друг с другом и получать крупные сегменты ДНК.

Правда, «склеить», скрепить отдельные фрагменты так, чтобы каждый элемент начал функционировать, то есть оказался способен посылать и принимать биохимические сигналы от своих партнеров, получается далеко не всегда. Однако Энди полагает, что научатся делать это без ошибок.

Для того чтобы добиться желаемого результата, он и его коллеги накопили целый арсенал приемов. Воздействуют на биологические растворы химическими добавками, используют для активизации фрагментов электромагнитные поля, ультрафиолетовое и инфракрасное излучение, даже радиацию…

Так постепенно, методом проб и ошибок ученые строят фундамент нового направления в генной инженерии – синтетической биологии. Они учатся создавать искусственные живые системы, которые смогут обладать заранее заданными свойствами. Заменяя детали ДНК, а в некоторых случаях просто используя расширенный или измененный генетический код, исследователи получают результаты, принципиально недостижимые методами обычной биологии.

Дрю Эндии его «библиотека».

Споры о генетическом «алфавите»

Начало синтетической биологии, напомним, было довольно скромным. В 1989 году Стивен Беннер, работавший тогда в одной из исследовательских лабораторий Цюриха, создал искусственную ДНК, содержащую, кроме четырех известных «букв» генетического алфавита – аденина, гуанина, цитазина и тимина – еще две, ранее неизвестные.

Работа Беннера вызвала жаркие споры. Его сторонники полагали, что ученый осуществил своего рода революцию в биологии. До сих пор генетики манипулировали лишь отрезками генов, переставляя их местами или заменяя одни на другие. То есть они как бы редактировали некий текст, переставляя и заменяя в нем лишь некоторые «слова». Беннер же предложил модернизировать саму азбуку, добавив в генетический алфавит новые, ранее неизвестные буквы, расширив тем самым его возможности в образовании новых слов.

Оппоненты же полагали такую модернизацию излишней. Уж если природа ограничилась в своей генетической азбуке всеми четырьмя буквами, значит, этого вполне достаточно. Ведь даже при этом, казалось бы, ограниченном наборе комбинации генов в ДНК исчисляются невероятно большими числами.

Однако Беннер и его сторонники не сдавались. И напомнили, что некогда люди считали вполне возможным обходиться лишь натуральными волокнами – льном, хлопком, пенькой, паутиной, наконец… Но когда химики синтезировали нейлон, капрон, дакрон, тефлон и другие синтетики, оказалось, что и они вовсе не лишние. Так что и природу можно бы сделать богаче.

Схема работы биологического миноискателя. Как видите, на рисунке все выглядит довольно просто.

Первые синтетические

Споры, впрочем, через некоторое время утихли сами собой. Выяснилось, что мало придумать новые генетические «буквы», «сконструировать» с их помощью новые «слова» – в данном случае, новые структуры ДНК.

Нужно еще, чтобы эти слова-структуры прижились. Ведь чтобы заработала радиосхема, недостаточно собрать в горсть радиодетали. А в природе все сложнее. Многие из новых, синтетических ДНК попросту не функционировали, никак не хотели вырабатывать белки. Лишь в самом конце прошлого столетия Питер Шульц из Океанографического института Скриппса, США, смог вырастить клетки, которые начали синтезировать аминокислоты, отличавшиеся от природных, и соединяли их друг с другом с образованием необычных белков. А дальше – больше.

В 2000 году появились две научные публикации, рассказывающие о создании синтетических «механизмов», полученных путем встраивания нуклеотидных последовательностей в однотипные клетки бактерии Escherichia coli(обычного представителя кишечной флоры человека). Причем, несмотря на одну и ту же схему построения, «механизмы» эти выполняли совершенно разные функции.

Так, устройство Майкла Эловица и Станислауса Лейблера из Принстонского университета, состоявшее из трех взаимодействующих генов, заставляло ритмично вспыхивать несущую его клетку. То есть, говоря попросту, сама клетка становилась похожей на крошечную лампочку елочной гирлянды или на «фонарик» светлячка.

А Джеймс Коллинз, Чарлз Кантор и Тимоти Гарднер из Бостонского университета сконструировали генетический тумблер, переключение которого из одной позиции в другую обеспечивала цепь отрицательной обратной связи из двух взаимодействующих генов. Таким образом, каждая бактериальная клетка, снабженная подобным устройством, приобретала свойства ячейки цифровой памяти.

Полученные результаты и воодушевили, и урезонили исследователей. Ведь на то, чтоб создать генетический тумблер, понадобился год, а на конструирование «подмигивающей» бактериальной клетки – два. Однако до сих пор никто не знает, как объединить эти два устройства, чтобы получить светящуюся бактерию, которая бы, подобно обычной лампочке, включалась и выключалась по команде.

Оборудование генетиков с каждым днем становится все сложнее.

Будущее начинается сегодня

«Лично я мечтаю, чтобы конструирование предсказуемых биологических систем из отдельных блоков стало обычным делом, – говорит Энди. – Предположим, я хочу создать организм, умеющий считать до 3000. Подхожу к полке с набором готовых генетических деталей, выбираю необходимые, соединяю их в определенном порядке – и через час, а еще лучше через несколько минут все готово!»

Правда, четыре года назад даже о существовании подобного рода элементов можно было только мечтать. А сегодня только у Энди их целый набор. И число флаконов все увеличивается…

Скажем, в прошлом, 2004 году Милан Стоянович из Колумбийского университета получил набор пробирок из ДНК-подобных молекул, которые способны играть на химическом уровне в известные всем «крестики-нолики».

Но это все – игрушки. Практическая цель биологов-синтетиков – создать генетические устройства, встраиваемые в клетки, которые бы могли выполнять практические задачи.

Одна из таких задач, к примеру, – изобретение биологического миноискателя.

Представьте, над минным полем пролетел дирижабль или вертолет и рассеял над ним множество мелких семян синтетического растения. Через 2–3 дня на поле, словно в сказке, стали появляться первые всходы. Некоторые из них отдают желтизной, а какие-то и вообще красные.

Оказывается, ДНК растений обучена реагировать изменением цвета всходов на присутствие в почве тринитротолуола – наиболее распространенной взрывчатки. И чем больше взрывчатки поблизости, тем более яркий цвет имеют всходы.

Словом, через неделю на засеянном поле проявляется карта минного заграждения, где красными кружками четко обозначены противопехотные мины. После этого их обезвредить намного проще. Ведь иначе два сапера за рабочий день могут разминировать всего 10 кв. м территории. А в одной только Африке, по самым скромным подсчетам, по полям рассыпано около 20 млн. противопехотных мин.

Именно такой видит конечную цель своей работы Хомм Хеллинга из Университета Дьюка, который уже сумел перенастроить природные сенсорные белки одной бактерии на связывание тринитротолуола. Теперь осталось встроить ген этой бактерии в наиболее подходящее быстрорастущее растение, чтобы получился биологический миноискатель.

По мнению Брайана Дэвиса из Научно-исследовательского фонда Южной Калифорнии, подобные разработки важны и для медицины, поскольку позволят создать белки, мгновенно разрушающие патогенные микроорганизмы или раковые клетки.

Другие исследователи намерены привлечь синтезированные бактерии, например, к уничтожению ядерных отходов, биологического и химического оружия. «Мы сконструировали микроорганизмы, способные адсорбировать на клеточной стенке тяжелые металлы, а также уран и плутоний, – сообщил один из разработчиков, Джей Каслинг, возглавляющий в Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли отдел синтетической биологии. – Насытившись опасными металлами, они выпадают в осадок, и в итоге мы получаем чистую воду».

В общем, как видите, задумок у ученых предостаточно. Заглядывая же далеко вперед, основоположники синтетической биологии видят перед собой, по крайней мере, три дороги, три пути дальнейшего развития своей науки.

Во-первых, у них теперь появляется возможность изучать организмы посредством их создания, «конструирования», а не только разложения или расчленения на части, как это делалось раньше.

Во-вторых, сама генная инженерия со временем, похоже, станет областью науки, которая будет способна создавать сложные биологические системы с уникальными, наперед заданными свойствами. Скажем, от той же козы, упомянутой вначале, можно будет получать пух не только розового, но и зеленого, фиолетового, да и вообще всех цветов радуги.

Наконец, в-третьих, исследователи уже сейчас думают о возможности создания неких киберов, которые соединят в себе лучшие свойства организмов и механизмов. Их можно будет послать на океанское дно или в жерло вулкана, они смогут жить хоть в адских условиях Венеры, хоть в холодном вакууме космоса, а соображать станут ничуть не хуже нас с вами…

Публикацию по иностранным источникам подготовил С.СЛАВИН

Кстати…

«ТЕЛЕГРАФ» КЛЕТОК

Сенсационное открытие сделали биологи из Великобритании. По их мнению, живые клетки для управления собственными генами пользуются подобием… азбуки Морзе!

Оказывается, что работа клетки, ее рост и размножение управляются различными генами, которые то включаются, то выключаются. Причем в качестве «выключателей» используются определенные сигнальные молекулы. Они движутся от нервной системы в определенном порядке, словно «точки» или «тире» некой телеграммы.

Теперь исследователи учатся читать подобные послания, чтобы затем создать лекарства, которые бы смогли «разговаривать» с больными клетками на их «языке».

Научиться по примеру природы получать из яйца взрослую птицу – мечта современных биологов.