Текст книги "Юный техник, 2008 № 10"

Автор книги: Юный техник Журнал

сообщить о нарушении

Текущая страница: 1 (всего у книги 5 страниц)

ЖУРНАЛ «ЮНЫЙ ТЕХНИК»
_{НАУКА ТЕХНИКА ФАНТАСТИКА САМОДЕЛКИ}
№ 10 октябрь 2008

Популярный детский и юношеский журнал.

Выходит один раз в месяц.

Издается с сентября 1956 года.

ВЫСТАВКИ
Горизонты молодых

В конце июня во Всероссийском выставочном центре в Москве состоялась очередная, восьмая по счету, выставка научно-технического творчества молодежи нашей страны. На ней, наряду с другими посетителями, побывал и наш специальный корреспондент Станислав ЗИГУНЕНКО.

Вот что он там увидел и узнал…

Чтобы море стало чистым

– Экологические катастрофы на морях – бич наших дней. Вспомните хотя бы, сколько хлопот доставила очистка берегов Керченского пролива после аварии нефтеналивных судов в начале нынешнего года, – напомнила аспирантка Российского государственного университета нефти и газа Екатерина Сребняк. – Ущерб был бы меньше, если бы специалисты использовали наш способ очистки акватории…

Суть метода, который предлагает аспирантка и она же директор ООО «Океан Биосистема», в специальной кассете, которая при массовом производстве будет стоить если не копейки, то рубли.

Основу кассеты составляют стебли водных растений (растительное сырье), а в ней будут помещаться абсорбенты, притягивающие нефтепродукты, и бактерии, которые будут их поедать, перерабатывая в безвредные для природы вещества.

За кажущейся простотой – годы упорного труда.

Тема экологической очистки моря заинтересовала Катю, еще когда она была студенткой Калининградского технического университета (бывшего Института рыбного хозяйства) и однажды увидела берег родного Балтийского моря после аварии нефтеналивного судна.

Она стала собирать сведения о том, какие именно вещества лучше всего абсорбируют нефть и нефтепродукты, какие именно виды бактерий ими питаются, как их культивировать. Полученные знания легли не только в основу Катиной диссертации, но и заявки на патент.

И пока процесс патентования не завершен, изобретательница не стала разглашать тонкости своей методики. Сказала лишь, что ничего сверхъестественного в ней нет, а потому и обойдется ее внедрение недорого.

О своей разработке рассказывает Е. Сребняк.

Работа для экороботов

Проблемами экологии обеспокоены и ребята из г. Аша Челябинской области. Как рассказал мне Андрей Шкерин, представляющий местный молодежный центр, им и его друзьями создан комплекс, состоящий из трех роботов, в задачу которого входит обнаружение экологических загрязнений на воде, а затем и их уничтожение.

Один робот ищет в окрестностях загрязнения. А как только найдет, связывается с центром управления, сообщает свои координаты, характер и масштабы загрязнения. Киберцентр обрабатывает полученную информацию и направляет в эпицентр экологической аварии робота-мусорщика, оснащенного соответствующими приспособлениями для уборки мусора или нейтрализации нефтяного пятна.

– Собирать пятно можно будет, например, с помощью особой ткани на основе микрофибры, работающей по принципу «промокашки», – пояснил Андрей. – Сегодня такие ткани широко распространены и стоят недорого. Затем ткань отжимается валками, как белье в старых стиральных машинах, и полученное горючее может быть использовано, скажем, для приведения в действие механизмов самого мусорщика…

Работа оказалась довольно сложной, и в одиночку с ней трудно было бы справиться. А потому вместе с Андреем над робокомплексом работали еще Антон Широков, Юлия Шевалдина, Алексей Ларченко и другие ребята.

Трассоход на трассе

…Он висел прямо над моей головой на тонком тросе и удерживал равновесие, словно канатоходец в цирке.

– Ну, это не фокус, – сказал я. – Центр тяжести конструкции расположен ниже точки подвеса, вот она и не падает…

– Совершенно верно, – согласился со мной разработчик этого оригинального робота, студент Курского государственного технического университета Денис Воробей, – главный фокус вовсе не в том…

Он дал команду по радио, и робот покатился по тросу.

– Вот так примерно робот-трассоход движется на практике, – пояснил Денис, – с той лишь разницей, что он еще и тянет за собой прочный нейлоновый шнур. А к нему уже можно прикрепить оптоволоконный кабель и протянуть его для подключения жителей дома к Интернету. Ведь это проще, чем рыть канавы, мешая уличному движению.

Весит робот-трассоход 1,7 кг. Скорость движения по тросу – 0,6 м/с. При полностью заряженном аккумуляторе он способен перемещаться на расстояние до 200 м.

Создатели экоробота из г. Аша демонстрируют его возможности в пластиковом бассейне.

Новая «Нива»

На Волжском автомобильном заводе в г. Тольятти мне удалось побывать в то время, когда там ставили на конвейер «Ниву» ВАЗ-2121 – первый в нашей стране легковой внедорожник с повышенным комфортом.

Много с той поры воды утекло, по дорогам России бегают совсем другие «Нивы» – куда более совершенные. Но вот такого внедорожника я еще не видел…

– Эта машина существует лишь на бумаге, – пояснил мне выпускник Тольяттинского технического университета Денис Понятов. Оказалось, что создать проект «Нивы» грядущего поколения моего собеседника попросил главный дизайнер ВАЗа В.И. Пашко. Он же стал и научным руководителем разработки.

– «Нива» была одним из немногих наших автомобилей, которые успешно продавались не только на территории СССР, но и в Европе, и даже в Америке, продолжал рассказывать Денис. – Но потом конструкция ВАЗ-2121 устарела, а многие попытки модернизировать ее успеха не имели. Вот я и решил попробовать создать еще один вариант…

При содействии специалистов ВАЗа Денис провел маркетинговые исследования – попробовал выяснить, что именно хотели бы увидеть покупатели в новом автомобиле, и постарался учесть их пожелания в своей конструкции.

Компоновочную схему он позаимствовал у BA3-2323, чтобы производственникам было легче переходить на серийное производство новой модели. А вот внешний вид новой машины, компоновку ее салона Денис разработал сам. В итоге получилась весьма симпатичная автомашина, основной «изюминкой» конструкции которой стала ее повышенная безопасность.

Такую «Ниву» пока можно увидеть лишь на листе ватмана».

Бампер особой конструкции не только смягчит удар при столкновении, но и устроен таким образом, что не подомнет под машину зазевавшегося пешехода, а, в крайнем случае, опрокинет его на капот. Что, согласитесь, грозит меньшими травмами.

Кроме того, предполагается, что сама машина будет оборудована системой активной безопасности, сенсоры которой предупредят водителя о появлении неких объектов в непосредственной близости от автомобиля, а при необходимости автоматически включат систему экстренного торможения.

Кондуктор для… кирпича

Многие, конечно, видели, как каменщики вручную кладут кирпичную стену дома. Изо дня в день, кирпич к кирпичу кладут они, стараясь при этом, чтобы стена была не только ровной, но и красивой. А для этого надо строго соблюдать расстояния между кирпичами.

– Этот промежуток, заполняемый цементным раствором, не только дает красивую белую оторочку между красными кирпичами, но и обеспечивает необходимую прочность кладки, – пояснил мне будущий строитель Владимир Асанов из Рязани. – Цементный раствор ведь выполняет роль клея. А из практики каждый знает: мало клея – соединение будет непрочным. Много клея – тоже плохо: и лишний расход, и опять-таки снижение прочности.

Чтобы обеспечить необходимый оптимум, Володя под руководством мастера производственного обучения А.В. Гаврилина разработал шаговые ограничители для правильной укладки кирпичей при строительстве домов.

– Они представляют собой поворотные рейки, на концах которых находятся ограничители, – объяснил, демонстрируя свое приспособление, Владимир. – Такая рейка накладывается на первый уложенный кирпич, а потом последовательно поворачивается, подобно сажени землемера, четко ограничивая расстояния между кирпичами в рядовой кладке.

Подобные приспособления в машиностроении называются кондукторами. Они позволяют, например, сверлить отверстия точно в тех местах, что указаны на чертеже. А теперь вот нашли себе применение и в строительстве.

По словам рационализатора, такое приспособление позволит резко улучшить качество кладки даже неопытному каменщику.

Мост из… макарон?!

Юные техники, конечно, серьезные люди. Но при случае вовсе не прочь и пошутить.

– Отмечали как-то у нас День дурака, который, как известно, приходится на первое апреля, – рассказал мне представитель Станции юных техников Ямало-Ненецкого национального округа (г. Ноябрьск) Максим Чижиков. – Мы стали думать, как бы получше его отметить. И решили: пусть каждый придумает какой-нибудь невероятный проект…

Самой оригинальной многим показалась идея Евгения Чистякова, который предложил строить съедобные… мосты. И даже показал наглядно, как это можно сделать, построив модель однопролетного моста из спагетти. При собственной массе всего в 280 г на испытаниях мост выдержал нагрузку в 16 800 г, то есть пуд веса!

Конечно, на самом деле съедобный мост никто строить не станет. Но вот его конструкция заинтересовала специалистов.

Так выглядит макет моста, выполненный из спагетти.

ИНФОРМАЦИЯ

ПЛАЗМЕННУЮ ТЕХНОЛОГИЮ УТИЛИЗАЦИИ МУСОРАпредполагается опробовать в Ленинградской области. Специалисты полагают, что мусор представляет собой неисчерпаемый источник энергии. Ведь только Петербург оставляет ежегодно на свалках 6,5 млн. кубометров отходов.

Сотрудники петербургского Института электрофизики РАН во главе с директором Филиппом Рутбергом создали установку, которая позволяет сжигать отходы в плазменной установке, одновременно получая электричество. «При этом из одного килограмма мусора получается киловатт-час электроэнергии, – рассказал Ф. Рутберг. – А если сжигать старые шины, то выход энергии еще больше. Причем высокотемпературная плазменная технология позволяет ликвидировать наиболее вредные отбросы, практически не загрязняя атмосферу».

Такую технологию уже используют на Тайване и в США. И вообще, по прогнозам ученых, лет через тридцать из мусора будут добывать примерно четверть всей энергии в мире.

НЕТОНУЩИЕ КИРПИЧИразработала группа ученых из НИИ строительных материалов Томского государственного архитектурно-строительного университета под руководством профессора Нелли Скрипниковой. Кирпичи, которые делают из полых стекловидных шариков, образующихся при сгорании твердого топлива на теплоэлектростанциях, и в самом деле не тонут, поскольку легче воды. Кроме того, их теплопроводность вчетверо ниже, чем у глины. При этом кирпич из золы соответствует всем санитарно-экологическим требованиям.

ЦЕНТР ГРОЗ– первый в России – создан в Кабардино-Балкарии на базе Высокогорного геофизического института (ВГИ). Оборудование Центра позволит вести наблюдения за грозовыми и градовыми процессами на всей территории Центрального Кавказа. О приближении грозы станет известно за 300–400 км. Это важно для авиаторов, а также для энергетиков, которые успеют принять меры для защиты линий электропередачи.

Датчики станций способны не только зафиксировать координаты молнии и время возникновения разряда с точностью до долей секунды, но и определить его направление, мощность и тип. Информация будет сниматься автоматически и передаваться в единый центр управления ВГИ. Система позволит прокладывать новые ЛЭП, газо– и нефтепроводы в обход мест с наибольшей грозовой активностью и прогнозировать выпадение града.

«МАТРЕШКА» ПРОДОЛЖАЕТ ИССЛЕДОВАНИЯ.Мы уже не раз рассказывали об экспериментах на борту МКС, в том числе и об исследованиях воздействия радиации на человека. В них, в частности, задействован манекен «Матрешка». Раз в две недели экипажи снимают показания с датчиков манекена и передают на Землю в Институт медико-биологических проблем (ИМБП) РАН.

Напомним, что эксперимент «Матрешка» начался в январе 2004 года, когда на МКС доставили два манекена – европейский по прозвищу «господин Рэндо» и российский – «Матрешка-Р». Оба манекена сделаны из уникальных материалов, по химическому составу близких к человеческому телу. Детекторы, установленные там, где реально располагаются жизненно важные органы человека, позволяют определить дозы радиации, которые эти органы получают во время длительного пребывания в космосе.

Экспериментальные данные, считают специалисты, помогут рассчитать предельно допустимые дозы и разработать эффективную защиту для космонавтов в ходе межпланетных перелетов.

МУЗЕЙ МЕТРОбудет открыт к 2010 году на станции «Полежаевская» в Москве. К 75-летию отечественного метро на дополнительном пути станции выставят все вагоны, которые когда-либо использовались в столичной подземке, отметил начальник Московского метрополитена Дмитрий Гаев. К сожалению, утрачен вагон серии «И», который так и не вышел на линии столичного метро, хотя и проходил испытания.

ХВОСТАТЫЕ СТОРОЖАисправно несут свою службу в подвалах Зимнего дворца еще со времен Петра I. Император когда-то лично привез сюда первую кошку из Голландии. И с тех пор около полусотни кошек и котов исправно ловят мышей и крыс в запасниках Эрмитажа. Правда, на довольствии они не стоят, а питаются едой, что им приносят сотрудники и посетители музея.

МИЛЛИОН НОВЫХ ЗАГРАНПАСПОРТОВс биометрическими чипами получат граждане России в 2008 году, сообщил директор Федеральной миграционной службы Константин Ромодановский. До конца года будут оснащены необходимой техникой и каналами связи 626 паспортных подразделений городского и районного звена во всех регионах страны. Это и позволит достичь миллионного рубежа.

СЛЕДИМ ЗА СОБЫТИЯМИ
Когда нам ждать чудес?

В сентябре, когда готовился этот номер, весь мир с интересом и опасением ждал запуска самого мощного в мире ускорителя элементарных частиц – Большого адронного коллайдера (БАК), к испытаниям которого приступают в Европейской организации ядерных исследований (ЦЕРН).

Ученые с нетерпением ждут новых открытий, люди, далекие от науки, опасаются, что столкновения имеющих огромную энергию субатомных частиц, которые будут проводиться в ускорителе, могут ни много ни мало угрожать существованию Земли. Опасность, по их мнению, представляют, в первую очередь, микроскопические черные дыры, которые могут поглотить часть объектов на нашей планете – например, какой-нибудь крупный город. Или вдруг возникнет некая странная частица, которая превратит всю Землю в комок непонятной материи, и все живое на ней погибнет. Насколько верно такое предположение?..

В Центре ядерных исследований недавно прошел день открытых дверей для представителей общественности, журналистов, студентов и школьников, чтобы те не только смогли своими глазами увидеть уникальный научный инструмент, но и получить исчерпывающие ответы на все вопросы. Прежде всего, конечно, организаторы проекта постарались убедить посетителей в том, что БАК никак не может стать виновником «конца света».

Да, находящийся в кольцевом туннеле с длиной окружности в 27 км коллайдер (от англ. collide– «сталкиваться») способен разгонять протонные пучки и сталкивать их с энергией 14 тераэлектронвольт 40 млн. раз в секунду. Физики полагают, что при этом можно будет воссоздать условия, которые возникли спустя одну триллионную долю секунды после Большого взрыва, в результате которого появилась Вселенная, и таким образом получить ценную информацию о самом начале существования мироздания.

Но вот относительно того, что при этом возникнет черная дыра или вообще неизвестно что, представитель ЦЕРНа Джеймс Джилльс высказал большие сомнения. И не только потому, что оценка безопасности коллайдера постоянно проводится теоретиками, но и исходя из практики.

«Важным аргументом в пользу того, что эксперименты ЦЕРНа безопасны, является существование Земли, – сказал он. – Наша планета постоянно подвергается воздействию потоков космических частиц, энергия которых не уступает, а зачастую и превосходит церновские, – и до сих пор ничуть от них не пострадала».

В этом тоннеле будут разгоняться пучки элементарных частиц.

Не видит он особой опасности и в возможности возникновения античастиц, которые появятся в результате экспериментов. «Антивещество в ЦЕРНе действительно производят, – подтвердил ученый в интервью журналу New Scientist. – Однако тех его крох, что можно искусственно создать на Земле, не хватило бы даже на самую маленькую бомбу. Хранить же и накапливать антивещество исключительно трудно (а некоторые его виды – вообще невозможно)»…

Поиски бозона

Российские специалисты – профессор Ирина Арефьева и доктор физико-математических наук Игорь Волович из Математического института имени Стеклова в Москве – полагают, что масштабный эксперимент в ЦЕРНе может привести к появлению первой в мире машины времени. Мы попросили Ирину Ярославовну Арефьеву прокомментировать это сообщение. Вот что она нам рассказала.

Мы все еще довольно мало знаем об устройстве окружающего нас мира, считает профессор. Помните, древние греки полагали, что все объекты состоят из атомов, что в переводе с греческого означает «неделимый».

Со временем выяснилось, что сами атомы имеют довольно сложное устройство – состоят из электронов, протонов и нейтронов. А они, в свою очередь, могут делиться на ряд частиц. Поначалу их опрометчиво назвали элементарными. Однако к настоящему времени стало понятно, что и многие из этих, так называемых элементарных, частиц могут в свою очередь делиться…

«В общем, когда теоретики попытались свести все полученные знания в рамки общепринятой стандартной модели, оказалось, что центральным ее звеном, по некоторым данным, являются хиггс-бозоны», – говорит профессор Арефьева.

Загадочная частица получила свое название по имени профессора Питера Хиггса из Эдинбургского университета.

Еще в 60-е годы прошлого столетия П. Хиггс предположил, что Вселенная вовсе не пуста, как нам кажется. Все ее пространство заполнено некой тягучей субстанцией, через которую осуществляется, например, гравитационное взаимодействие между небесными телами, начиная от частиц, атомов и молекул и кончая планетами, звездами и галактиками.

По такому сложному пути придется пройти микрочастицам.

Упрощая, можно сказать, что П. Хиггс предложил вернуться к идее «всемирного эфира», которая однажды была уж отвергнута. И сейчас принято считать, что именно это силовое поле придает ядерным частицам массу. А их взаимное притяжение обеспечивается носителем гравитации, который вначале было назвали гравитоном, а теперь – хиггс-бозоном.

В 2000 году физикам показалось, что они наконец «поймали» бозон Хиггса. Однако серия экспериментов, предпринятых для проверки первого эксперимента, показала, что бозон снова ускользнул. Тем не менее, ученые уверены, что частица все-таки существует. И чтобы доказать ее существование, нужны более надежные ловушки и еще более мощные ускорители. Один из самых грандиозных приборов человечества всеобщими усилиями ныне создан в Европейском центре ядерных исследований близ Женевы.

Возможны неожиданности

Впрочем, ловят бозон Хиггса не только для того, чтобы убедиться в справедливости предположения П. Хиггса. «Традиционная теория говорит о том, что мы живем в четырех мерном мире – три пространственные координаты плюс время, – продолжила свой рассказ профессор И.Я. Арефьева. – Но есть гипотезы, предполагающие, что на самом деле измерений шесть, десять, а то и больше. В этих измерениях сила гравитации может быть существенно выше, чем привычное нам «g». А гравитация, согласно уравнениям Эйнштейна, может влиять на течение времени. Отсюда и возникла гипотеза о «машине времени». Но если даже она и существует, то в течение очень короткого времени и в очень малом объеме»…

Столь же экзотична, по мнению Ирины Ярославовны, и гипотеза об образовании при столкновении встречных пучков миниатюрных черных дыр. Если они и образуются, то время жизни их столь ничтожно, что их будет чрезвычайно трудно просто обнаружить. Разве что по косвенным признакам, да и то уже после того, как сама дыра исчезнет.

Словом, реакции, по некоторым расчетам, будут происходить в объеме всего лишь 10 ^-20куб. см и настолько быстро, что экспериментаторам придется немало поломать головы, чтобы суметь получить данные и затем соответствующим образом их интерпретировать.

Первые испытания, скорее всего, состоятся осенью, в конце сентября – начале октября. Это будут прежде всего наладочные пуски. Примерно полгода понадобится, чтобы отладить, настроить все оборудование. И лишь после этого исследователи приступят к первым экспериментам. По мере накопления данных их передадут для анализа теоретикам. «Так что реально первых результатов от запуска ВАКа можно будет ожидать где-то лишь через год», – сказала в заключение своего рассказа профессор Арефьева.

Публикацию подготовил С. НИКОЛАЕВ

Монтаж оборудования БАКа уже заканчивается.

P.S.Пока статья готовилась к печати, произошло знаменательное событие: состоялся первый пробный пуск БАКа. Как вы теперь сами знаете, все остались живы и ничего страшного не произошло. Работы продолжаются…

Кстати…

МЕЧТЫ О БУДУЩЕМ

БАК еще не начал работать, а ученые уже мечтают о строительстве гигантского ускорителя частиц следующего поколения – Международного линейного коллайдера ( International Linear Collider, ILC). Во всяком случае, вот что пишут по этому поводу Барри Бэриш, заслуженный профессор Калифорнийского технологического института, и его коллеги – Николас Уокер, специалист в области физики ускорителей из Гамбурга, и Хитоши Ямамото, профессор физики в университете Тохоку в Японии.

«Конструкторы ILC уже определили основные параметры будущего коллайдера, – сообщают ученые. – Его длина около 31 км; основную часть займут два сверхпроводящих линейных ускорителя, которые обеспечат электрон-позитронные столкновения с энергией 500 ГэВ.

Пять раз в секунду ILC будет генерировать, ускорять и сталкивать почти 3000 электронных и позитронных сгустков в импульсе длительностью 1 мс, что соответствует мощности 10 МВт для каждого пучка. КПД установки составит около 20 %, следовательно, полная мощность, которая понадобится ILC для ускорения частиц, составит почти 100 МВт*.

Для создания пучка электронов мишень из арсенида галлия будут облучать лазером; при этом в каждом импульсе из нее будут выбиваться миллиарды электронов. Эти электроны сразу будут ускорены до 5 ГэВ в коротком линейном сверхпроводящем ускорителе, а затем инжектированы в 6,7-километровое накопительное кольцо, расположенное в центре комплекса. Двигаясь в кольце, электроны будут генерировать синхротронное излучение, и сгустки сожмутся, что увеличит плотность заряда и интенсивность пучка.

На середине пути при энергии 150 МэВ электронные сгустки будут слегка отклонены и направлены в специальный магнит, так называемый ондулятор, где некоторая часть их энергии преобразуется в гамма-излучение. Гамма-фотоны попадут на мишень из титанового сплава, вращающуюся со скоростью около 1000 оборотов в минуту. При этом образуется множество электрон-позитронных пар. Позитроны будут захвачены, ускорены до 5 ГэВ, после чего попадут в другое сжимающее кольцо и, наконец, во второй главный линейный сверхпроводящий ускоритель на противоположном конце ЛC.

Когда энергия электронов и позитронов достигнет конечной величины в 250 ГэВ, они устремятся к точке столкновения. После столкновения продукты реакции будут направляться в ловушки, где их зафиксируют.

Несмотря на то что команда ILC уже выбрала общую концепцию коллайдера, предстоит большая работа по ее детализации. Кроме того, есть еще и ряд нерешенных теоретических проблем. Так что когда БАК начнет выдавать данные по протон-протонным столкновениям, полученные результаты будут использованы и для оптимизации конструкции ILC.

Предполагается, что создание коллайдера нового поколения будет вестись сообща учеными всего мира. Но пока даже не известно, где будет расположен ILC – в Европе, США или в Японии.