Текст книги "Юный техник, 2008 № 10"

Автор книги: Юный техник Журнал

сообщить о нарушении

Текущая страница: 2 (всего у книги 5 страниц)

У ВОИНА НА ВООРУЖЕНИИ
«Окно» в небо

Мы уже привыкли к тому, что радары видят дальше, чем самые совершенные бинокли и подзорные трубы. Однако, видимо, не случайно в астрономии наряду с радиотелескопами продолжают работать и обычные, оптические. Опыт астрономов оказался полезным и в военном деле.

В современных локальных конфликтах военные все чаще применяют высокоточное оружие, обладающее наибольшей эффективностью. Однако, чтобы крылатая ракета или «умная» управляемая бомба попали точно в цель, необходимо, чтобы самонаводящаяся головка ее опознала. То есть, говоря иначе, нужно иметь точную карту данного участка местности, учитывающую самые последние изменения.

Такие данные можно получить с помощью спутника, на борту которого установлена соответствующая картографическая аппаратура. Вот и получается, что такой спутник опаснее множества ракет.

И если какое-либо государство начинает перегруппировку своих космических средств или выводит на орбиту новые аппараты, то не исключено, что оно готовится к военным действиям в определенном районе. По крайней мере, именно так происходило во всех локальных конфликтах последних десятилетий.

Российский оптико-электронный комплекс «Окно» в состоянии не только все это увидеть, но и определить регион, подвергающийся наиболее детальному изучению.

Выглядит этот комплекс довольно своеобразно. На первый взгляд он очень похож на астрономическую обсерваторию. И это не случайно. В его составе тоже есть телескопы. Причем настолько мощные, что способны на расстоянии в 40 000 км рассмотреть все детали того или иного объекта размером около 1 м.

Со стороны комплекс « Окно» похож на астрономическую обсерваторию.

Расположен этот комплекс высоко в горах Таджикистана, к юго-востоку от Душанбе. Когда в 1979 году здесь началось строительство нового секретного объекта, зарубежные эксперты, получив данные с тех же спутников-шпионов, забеспокоились. Внутри блестящих шаров, по их мнению, могли скрываться сверхмощные лазеры, способные сбивать спутники. А расположенная неподалеку Нурекская ГЭС вполне могла обеспечить их необходимым количеством энергии.

Советскому Союзу был выражен официальный протест: дескать, вы, вопреки достигнутым договоренностям, строите лазерный комплекс военного назначения. Пришлось нашим специалистам раскрыть назначение данной стройки. «В горах будет размещен всего лишь комплекс оптико-электронного наблюдения за космическими объектами, аналогичный системе GEODSS, уже построенной американцами», – пояснили они.

Район постройки оптико-электронного комплекса «Окно» был выбран не случайно. Это один из самых южных регионов бывшего Советского Союза, расположенный неподалеку от экватора. Кроме того, горы Санглок, относящиеся к горной системе Памира, поднимаются здесь на 2200 м над уровнем моря. Оба этих фактора позволяют уже на первых витках после запуска увидеть каждый космический аппарат, выведенный с любого космодрома мира на орбиту высотой более 2000 км. Тем более что по количеству ясных ночных часов, пригодных для оптических наблюдений (примерно 1500 часов в год), а также по астроклимату (прозрачность и стабильность атмосферы) данный район сопоставим с лучшим по данным параметрам регионом мира (горы Сьерра-Тололо, Чили).

Блок-схема комплекса « Окно».

_{Цифрами обозначены: 1– поисковая оптико-электронная станция обнаружения стационарных космических объектов; 2– система управления сканированием зоны; 3– видеосигнал; 4– анализ и оцифровка видеосигнала; 5– выбор цели; 6– измерение координат и скорости космического объекта; 7– захват объекта; 8– оптико-электронная станция измерения угловых координат и фотометрирования космических объектов; 9– обнаружение растра космического объекта; 10– видеосигнал; 11– аппаратура первичной обработки информации; 12– выработка алгоритма сканирования; 13– определение координат и скорости космического объекта; 14– определение краткосрочного прогноза траектории; 15– определение точных координат, скорости и блеска объекта; 16 – переход в гелиоцентрическую систему координат; 17– окончательное вычисление параметров орбит; 18– система вычислительных средств.}

Говоря короче, выбранное место позволяет комплексу решать все возложенные на него задачи, а по некоторым характеристикам даже превосходить американскую систему GEODSS, состоящую из четырех станций, разнесенных вдоль земного экватора (США, Испания, о. Диего-Гарсия, Гавайские острова).

Итак, в огромных серебряных шарах находятся мощные телескопы. Каждую ночь они всматриваются в звездное небо. Основным рабочим диапазоном для «Окна» являются высоты от 2000 до 40 000 км. Именно там размещены многие системы предупреждения о ракетном нападении, стратегической радио– и радиотехнической разведки, связи, навигации.

Современную технику обслуживают квалифицированные специалисты.

Специалистам не нужно ночи напролет просиживать на дежурствах. Телескопы работают в автоматическом режиме. Телевизионное оборудование преобразует оптическое изображение космических объектов в электрические сигналы. Видеосигнал поступает в аппаратуру первичной обработки информации, где сигналы от движущихся объектов автоматически обнаруживаются на фоне сигналов от звезд и помех.

Эти данные после соответствующей обработки используются для наведения в тот или иной район неба оптико-электронной станции измерения угловых координат и фотометрирования космического объекта. То есть, проще говоря, определяются точные координаты, скорость и блеск объекта, вычисляются параметры его орбиты.

Полученная информация передается в систему контроля космического пространства. Все это комплекс проделывает без участия человека. Зачастую операторы даже не знают, какой объект они отслеживают и для чего. По крайней мере, так они говорили журналистам – вся информация, с которой здесь работают, засекречена. Ведь при необходимости комплекс можно использовать для наведения на цель противоспутниковых систем.

Известно также, что аппаратура комплекса следит не только за зарубежными, но и отечественными космическими аппаратами, выводимыми на высокие орбиты. Именно отсюда зачастую поступает ценнейшая информация при возникновении нештатных ситуаций – например, при отказе бортовых систем связи самого спутника.

Используется оборудование «Окна» и для экологического мониторинга космического пространства в поисках «космического мусора» – то есть малых частиц разрушенных космических объектов (остатков корпусов ракет-носителей, отслуживших свое спутников), представляющих угрозу для пилотируемых полетов.

Российский комплекс поистине уникален. Все его телескопы (весом более 40 тонн каждый) подвижны в трех плоскостях, и любой можно «перебрасывать» из одной стороны в другую в течение секунды. В этом плане нашему комплексу нет аналогов в мире.

Американские системы могут соперничать с российской только в одном – круглосуточно «смотреть в космос». Причем за океаном зачастую наблюдение за космическими объектами ведется с лазерной подсветкой. Отсюда и расход значительного количества энергии, и вредное воздействие на окружающую среду.

В российском же комплексе наблюдение производится в пассивном режиме, поэтому энергопотребление комплекса чрезвычайно мало. По оценкам, оно сравнимо с расходом энергии одного жилого дома на 150 квартир.

Все оборудование комплекса, включая оптику и программное обеспечение, – отечественное. Телевизионная аппаратура комплекса тоже уникальна – синхронизация аппаратуры, методы формирования, обработки, передачи и коррекции видеосигнала совершенно необычны для традиционного телевидения.

В настоящее время «Окно» используется всего лишь на две трети мощности, поскольку продолжаются работы по окончательной автоматизации комплекса. После проведения очередной, уже третьей с момента постройки комплекса, модернизации комплекс сможет следить за объектами на большей высоте и в течение более продолжительного времени.

В. ВЛАДИМИРОВ

Кстати…

ПУЛКОВСКИЕ СЛЕДОПЫТЫ

Не только на Памире следят за космическим мусором. Сотрудники одной из старейших в нашей стране Пулковской обсерватории недавно разработали уникальную систему слежения за «космическим мусором», позволяющую различать на орбите объекты размерами всего лишь в десятки сантиметров. Чем огорчили американских специалистов, которые надеялись, что в облаках космической «мелочи» им удастся прятать хотя бы некоторые из своих спутников-шпионов.

РАССКАЖИТЕ, ОЧЕНЬ ИНТЕРЕСНО…
Дайте четкую картинку!

Последнее время все больше говорят о переходе российского телевидения на иной стандарт – из аналогового оно превратится в цифровое. Когда это произойдет? Что при этом изменится для телезрителя?

Андрей Чистяков,

г. Тюмень

В декабре 2007 года правительство Российской Федерации приняло Концепцию развития телевещания на 2008–2015 годы. Согласно этому документу вскоре должна быть разработана Федеральная программа, в которой четко и ясно должно быть прописано, когда какой регион нашей страны перейдет на новый стандарт телевещания.

Пока эта программа еще окончательно не готова, но специалисты уже могут прояснить, к чему нам всем предстоит готовиться. Скажем, представители ЗАО «Московский научно-исследовательский телевизионный институт» (МНИТИ) – заместитель генерального директора, кандидат технических наук Борис Олегович Любимов и его сотрудники – пояснили мне, что другого варианта, кроме как введение цифрового телевидения, в стране просто нет.

Во-первых, полностью исчерпан частотный ресурс телеэфира. То есть, говоря проще, в Москве сейчас нет ни одного свободного канала. Выход из положения напрашивается такой: надо помещать в тот же частотный промежуток несколько телеканалов, что возможно только при цифровом способе передачи. А во-вторых, по чисто техническим причинам все новые направления телевидения: HDTV или ТВЧ (телевидение высокой четкости), мобильное телевидение, дополнительные телеуслуги можно осуществить только в цифровом виде.

Сама по себе цифровая передача сигнала уже большой шаг вперед по сравнению с аналоговым способом. Прежде всего, введение дискретного, цифрового сигнала резко повышает помехоустойчивость телесигнала, а значит, и качество приема.

«Радиолюбители издавна знают, что морзянка в эфире намного «дальнобойнее» речевой связи, – стал пояснять мне суть дела сотрудник МНИТИ, инженер Валентин Соколов. – А все потому, что морзянка состоит из дискретных сигналов, а наша речь из аналоговых»…

Как перевести аналоговый сигнал в дискретный, можно понять из рисунка. Аналоговый сигнал (плавная линия графика) при помощи особого устройства делят на ряд дискретных (столбики на рисунке) и затем передают в эфир только их. Такая последовательность очень устойчива к воздействию помех, поскольку в этом случае всегда можно определить, был сигнал или нет, а при необходимости, сравнив его с соседними сигналами, можно даже восстановить его истинную величину.

Этим, кстати, и занимаются частенько устанавливаемые в приемных устройствах цифровых сигналов дискретные фильтры.

Таким образом, можно быть уверенным, что сигнал от телепередатчика до приемника дойдет практически в первозданном виде, как бы мы его ни транслировали – через спутник или множество ретрансляционных станций.

Теперь остается в самом телеприемнике осуществить обратное преобразование цепочки цифровых сигналов в картинку, и вы получите изображение высокого качества. Не случайно такую систему называют ТВЧ – телевидение высокой четкости или HDTV – High Detective Television.

«Размеры экрана такого телевизора могут быть в полстены, и все равно изображение на нем будет четким», – продолжал свой рассказ В. Соколов.

«Однако такой телевизор нужно еще купить, – стал рассуждать я вслух. – А стоят домашние кинотеатры не дешево! Кроме того, у многих людей стоят дома еще вполне работоспособные аналоговые телевизоры. Так что их – на помойку?»

«Именно это соображение и сдерживало долгое время массовое внедрение цифрового телевидения, – ответил на мой вопрос В. Соколов. – Да, конечно, заменить аналоговое оборудование на телецентрах тоже денег стоит, но на эти затраты можно пойти, будучи уверенным, что и новый телесигнал исправно будет приниматься оборудованием, имеющимся у населения. Ведь сила телевидения именно в его массовости». Поэтому переход на новую систему вещания будет происходить постепенно, в несколько этапов. А для того чтобы на первых порах новый сигнал могли принимать старые телевизоры, каждому желающему будут выдавать в аренду специальный адаптер-переходник, позволяющий принимать на аналоговый телевизор цифровое изображение.

Схема перевода аналогового сигнала в цифровой.

Схема системы приема цифрового сигнала на коллективную антенну. Цифровой сигнал телевидения высокой четкости от телецентра или спутника попадает на устройство коллективного приема, а оттуда в дома поступает как цифровой, так и аналоговый сигнал для телевизора.

Можно такой переходник установить и сразу на коллективную антенну – один для всего дома. Причем он будет обеспечивать прием как аналоговых, так и цифровых телеприемников одновременно.

Качество картинки при этом будет хуже цифрового, но со временем, по мере того, как люди будут покупать цифровые телевизоры, в домах, где смотрели раньше 15–20 каналов, появится возможность выбора передач сразу на 100 и более каналах. Причем некоторые из этих каналов, вполне возможно, будут работать в интерактивном режиме. То есть вы сможете по своему желанию заказать трансляцию того или иного фильма, причем в удобное для вас время. Параллельно с телепередачей можно будет так же оперативно получать метеосводки или биржевые новости. Да мало ли что еще придумают телевизионщики, как только у них появится такая возможность!

В. ЧЕТВЕРГОВ

НОВАЯ ЖИЗНЬ СТАРЫХ ИДЕЙ
Бывают ли полезны сквозняки?

Четверть века тому назад в «Юном технике» было опубликовано письмо читателя Николая Анюкова, предлагавшего использовать в качестве дарового источника электричества энергию… сквозняка. Идею отметили на страницах «Патентного бюро», но никто из экспертов не предполагал, что подобное направление может стать основой альтернативной энергетики XXI века.

В начале XXI века американский инженер Энтони Мамо запатентовал свое изобретение и стал в 2004 году основателем компании Cold Energy. Она и стала развивать технологию под названием «Атмосферные холодные мегаватты».

Суть ее заключается вот в чем. Вспомните, как нередко во время показа прогноза погоды на телеэкране появляется карта, исчерченная линиями изобар и огромными буквами «Н» и «L», означающими зоны низкого и высокого давления. Районы эти занимают большие пространства, разделены сотнями километров, они непостоянны, и все же… Как показал внимательный анализ авторов проекта, огромные зоны повышенного и пониженного давления тяготеют к определенным географическим точкам. Во всяком случае, если рассматривать их расположение в течение, скажем, года.

То есть, подобно розе ветров, в каждом регионе существует и типичное распределение атмосферного давления, сохраняющееся достаточно долго. И если соединить соседние районы открытым с двух концов трубопроводом длиной, скажем, километров в 300, то в нем установится постоянный поток воздуха. Остается лишь поставить в трубе турбину и получать даровую энергию.

Буквы Ни Lна карте погоды подсказывают, где можно получить практически бесплатную электроэнергию.

Инженеры компании изучали, к примеру, воздушные течения в районе Тусона (Аризона) и убедились, что разница в атмосферном давлении между двумя точками, разделенными расстоянием 170 км, никогда не падала ниже 0,03 атмосферы. «Даже этой ничтожной разницы, – говорит представитель компании Джон Крокер, – достаточно для создания в трубе диаметром 2,5 м потока воздуха со скоростью в 3 с лишним раза выше звуковой!..»

Перетекание же воздуха через трубу на разницу давлений у ее концов практически влиять никак не будет – ведь области атмосферы с различным давлением имеют объем в сотни кубических километров. Так что смело можно прокладывать сеть из 3–4 таких труб длиной по 150–300 км, ставить в них переключаемые заслонки для выбора точки забора и выпуска воздуха, и получать гигаватты энергии.

Что же касается ее цены, то, как посчитали авторы проекта, стоимость сооружения такой системы примерно равна стоимости угольной электростанции той же мощности. Но при этом атмосферная электростанция не требует ни топлива, ни расходов по его добыче, транспортировке и хранению.

Иные же эксплуатационные расходы также должны быть минимальными, поскольку система сравнительно проста. Главное – это верно выбрать точки, между которыми следует прокладывать трубопроводы. В итоге можно будет получать энергию по цене 0,03 – 1 цент за киловатт-час. Это в 5 – 10 раз ниже, чем цена электричества тех же ТЭЦ или АЭС.

По трубе можно гнать не только природный газ, но и воздух.

Установка для получения энергии из атмосферы.

Конечно, на деле такая станция будет несколько сложнее, чем мы описали. Ей еще понадобятся системы, предотвращающие обледенение труб изнутри, контролирующие влажность поступающего воздуха, защитные сетки на входе и выходе и прочие вспомогательные агрегаты. Не забудем и о создании турбин, рассчитанных на около– и сверхзвуковые потоки воздуха, на необходимость принятия мер для снижения уровня шума вблизи трубы, на административные проблемы, связанные с размещением станции на территории нескольких округов (штатов, губерний)…

Но в целом идея выглядит достаточно смелой, чтобы оказаться работоспособной. Если даже фактическая стоимость киловатт-часа будет втрое выше расчетной, атмосферная электростанция все равно окажется одним из самых конкурентоспособных источников энергии, да еще и экологически чистым.

Публикацию подготовил И. ЗВЕРЕВ

У СОРОКИ НА ХВОСТЕ

ПЛАНЕТА ПЕРЕХОДИТ В НОВУЮ ЭПОХУ?Новую эпоху – антропоцен – предлагает обозначить на геохронологической шкале группа британских ученых. Согласно принятой сейчас хронологии, нынешняя эпоха в истории Земли – голоцен – пришла на смену плейстоцену. Она началась после последнего ледникового периода 9600 лет до н. э. и продолжается поныне.

Однако сейчас группа британских ученых выдвинула идею: считать голоцен завершившимся. И начать отсчет новой геологической эпохи – антропоцена, в ходе которой человечество оставляет на Земле явственные отпечатки своей деятельности.

По мнению палеобиолога из Университета Лестера, Марка Уильямса, началом новой геологической эпохи можно считать промышленную революцию, свершившуюся 200 лет назад. И для более точной датировки использовать информацию о повышенном содержании окислов углерода в толщах льда Арктики и Антарктики. Другим свидетельством начала антропоцена могут стать и следы ядерных испытаний.

УЛИКА – РЖАВЧИНА.Отпечатки пальцев сохраняются на металлических поверхностях гораздо дольше, чем было принято считать раньше. К такому заключению пришел Джон Бонд, исследователь из университета города Лестер. Он разработал метод, позволяющий различить отпечатки, даже если их пытались стереть или смыть. Оказывается, того ничтожного количества солей и влаги, что всегда есть на кончиках пальцев, уже достаточно, чтобы вызвать начальную коррозию металла. И ее следы можно выявить, если покрыть поверхность слоем электропроводящего порошка, а потом приложить к металлу сильное электрическое поле.

УГРОЗА ЖИТЕЛЯМ ПОЛЮСОВ. Коренные жители Антарктиды – королевские пингвины – могут исчезнуть из-за глобального потепления климата. К такому выводу пришли канадские и французские исследователи. По их мнению, таяние льдов уже привело к тому, что пингвинам стало труднее охотиться. Если так пойдет и дальше, есть риск, что эти ценные животные погибнут голодной смертью, утверждают ученые. Ведь они охотятся в море, отдыхая на плавающих льдинах. А если льды растают, пингвины вряд ли смогут приспособиться к жизни на суше, где для них нет привычной нищи – рыбы и морских животных.

АЛЛИГАТОРЫ – ЛЕКАРИ?!Как ни странно, но это так. Ученые из Университета Маккинз, штат Луизиана, установили, что кровь аллигаторов содержит набор уникальных химических соединений, способных уничтожать бактерии, перед которыми бессильны современные антибиотики.

Вообще-то такая способность понятна: в грязной воде тропиков, которая кишит разными паразитами, выжить крокодилы могут, лишь обладая мощнейшим иммунитетом. Сейчас исследователи работают над синтезом нового поколения лекарств, названных «аллагасинами».