Текст книги "Юный техник, 2013 № 02"

Автор книги: Юный техник Журнал

сообщить о нарушении

Текущая страница: 1 (всего у книги 6 страниц)

ЖУРНАЛ «ЮНЫЙ ТЕХНИК»
_{НАУКА ТЕХНИКА ФАНТАСТИКА  САМОДЕЛКИ}
№ 2 февраль 2013

Популярный детский и юношеский журнал.

Выходит один раз в месяц.

Издается с сентября 1956 года.

ВЫСТАВКИ
Техника безопасности

V Международная специализированная выставка «Комплексная безопасность – 2012» показала, что в России, как и во всем мире, специалисты обращают все большее внимание на то, как лучше гасить пожары, ищут способы быстрее вызволять пострадавших из огня, стараются обезопасить себя и других от всевозможных ЧП, в том числе и от терактов.

Против агрессии огня

В этот раз на выставке были широко представлены средства борьбы с огнем. И тому было, как минимум, две причины.

Во-первых, 120 лет тому назад, в 1892 году, с успехом прошла первая в России пожарная выставка, организованная Императорским русским техническим обществом. В Санкт-Петербурге, в здании Михайловского манежа, были тогда предъявлены самые современные на то время средства борьбы с огнем. В частности, 12 фирм из Англии, Германии, Франции и Швеции показали оборудование, предназначенное для ликвидации очагов возгорания не только в домах и на предприятиях, но и в рудниках, железнодорожных поездах и на судах. Не ударили тогда в грязь лицом и российские специалисты, продемонстрировавшие отечественные пожарные насосы, выдвижные лестницы, передвижные бочки для воды, а также войлочные щиты и костюмы, которыми пожарные прикрывались от огня.

Прошедшее лето показало, что шутить шутки с огнем по-прежнему опасно. Лесные пожары, многочисленные ДТП на шоссе и городских улицах, пожары в домах и на промышленных предприятиях никак не дают огнеборцам расслабиться. Правда, техника и оборудование у них теперь значительно совершеннее, чем сто лет назад. Сегодня на вооружении пожарных не только огнетушители, автомобили с брандспойтами, спецсамолеты и вертолеты. В особых случаях для борьбы с лесными пожарами разработаны еще и пожарные танки и бронетранспортеры.

Они и в самом деле похожи на боевые машины, используют их шасси и корпуса. Только вместо боевого оружия на гусеничные или колесные шасси установлены стволы, подающие воду или особую пену на десятки метров. Один из таких танков – MVF-5 – был продемонстрирован на выставке. Представьте себе массивный корпус на гусеничном ходу, оснащенный спереди бульдозерным отвалом. А сверху, где, например, у самоходных орудий располагается пушка, здесь расположен пожарный ствол, способный прицельно бить водной или пенной струей на расстояние в несколько десятков метров.

« Не посылайте людей делать работу машин» – таков лозунг создателей этой машины, специалистов корпорации «ДОК-ИНГ» из г. Загреба, Республика Хорватия.

И в самом деле, экипажа в танке нет. Управляют им по радио, причем оператор может находиться на расстоянии до 1,5 км от очага возгорания, в котором работает MVF-5.

Агрегат уже прошел испытания во время лесных пожаров летом 2011 и 2012 годов.

Интересная деталь: на место пожара танк-робот можно оперативно доставить как по воздуху, на внешней подвеске вертолета, так и по земле – автотягачом или по воде, на барже.

На выставке было представлено много пожарной техники…

Оперативно-тактический радар Xaver tm 400, созданный в Израиле, позволяет бойцам спецназа буквально видеть сквозь стену.

Каска с маской.

Пожарный танк MVF-5.

Спаси себя сам

Пока инженеры размышляют над конструкциями летающих платформ, которые позволят эвакуировать людей даже с самых верхних этажей горящих небоскребов, многие жители современных высоток теперь получили возможность эвакуироваться из горящего помещения самостоятельно, через окно или балкон, с помощью устройства, не случайно названного самоспасателем.

Подобные устройства, созданные российскими специалистами, имеют две разновидности – МОНОСПАС и САМОСПАС. Конструктивно оба устроены примерно одинаково. В случае необходимости человек открывает окно, достает из сумки спасательную косынку, к которой прикреплен прочный фал с карабином и тормозным устройством. Карабин крепится либо к специальному крюку на стене здания, либо к батарее центрального отопления.

Человек с помощью привязных ремней быстро «упаковывает» себя в косынку с подвесной системой, сбрасывает вниз катушку с фалом, перелезает через подоконник и начинает плавный спуск вниз. На земле он снимает косынку, и она автоматически поднимается по фалу на исходную позицию, где ею может воспользоваться другой человек. Разница между МОНОСПАСОМ и САМОСПАСОМ в том, что первое устройство имеет длину фала до 50 м, а второе – до 300 м.

Самоспасатель позволяет людям спастись из горящего здания…

«Спартан» не пропустит террориста

Порой страшнее пожара может оказаться терроризм. Поэтому российские ученые разработали программно-аппаратный комплекс «Спартан 300», способный по видеоизображению автоматически выявлять в уличной толпе людей «с потенциально девиантным, то есть отклоняющимся от нормы, поведением».

Принцип работы заключается в том, что из видеоряда, получаемого через одну или несколько видеокамер, выделяются изображения человеческих лиц. При этом изображения блок обработки информации автоматически подразделяет на «красные» (лица, находящиеся в измененном психоэмоциональном состоянии) и «зеленые» (лица в нормальном состоянии).

В качестве достоверной базы в проекте используется база данных лицевых движений и выражений с кодировкой по Полу Экману. Американский психолог, профессор Калифорнийского университета в Сан-Франциско, специалист в области психологии эмоций, межличностного общения, а также психологии и распознавания лжи, был вдохновителем и консультантом телесериала «Обмани меня», а также стал прототипом его главного героя доктора Кэла Лайтмана.

Экман посвятил изучению теории лжи более 30 лет, его услугами пользуются ведущие политики, министерства и федеральные агентства США и предприниматели.

В 1978 году Экман совместно с коллегой Уоллесом Фризеном разработал систему кодирования лицевых движений (Facial Action Coding System), которая представляет собой систему для классификации выражений лица человека и стала стандартом систематической классификации физического выражения эмоций. Вот эту систему и использовали в своей разработке создатели «Спартака 300».

Летающий патруль

Все ближе сочинская Олимпиада. И безопасности ее участников и зрителей наши спецслужбы уделяют особое внимание. Кроме полицейских и сотрудников в штатском, поддерживать порядок будут бойцы отряда спецназначения МВД «Рысь». Они будут вести наблюдения сверху, быстро перемещаться с места на место на парапланах.

Название «параплан», как известно, происходит от слияния слов «ПАРАшют ПЛАНирующий». А парапланерист – это человек, управляющий сверхлегким летательным аппаратом типа «летающее крыло», имеющий за спиной двигатель с пропеллером.

Впервые боевые парапланы появились в нашей стране еще во времена СССР, в Белорусском военном округе. В 1985 году в 5-й отдельной бригаде специального назначения, расквартированной неподалеку от Минска, были проведены первые учения с применением парапланов.

Сейчас о полезном опыте вспомнили вновь. К моменту старта Олимпиады-2014 бойцы пройдут полный курс обучения и приобретут опыт.

Преимущества же такого вида транспорта в горах очевидны – Сочи и Красная Поляна, где пройдут состязания Олимпиады, расположены в гористой местности, и с введением парапланов спецназ не будет тратить время и дополнительные силы, к примеру, на подъем и спуск с горы, тащить на себе 38-килограммовый ранец. Летательный аппарат сможет поднять бойца в любой экипировке, в том числе с оружием и бронезащитой.

Бронежилет с кондиционером

Боевой опыт показывает: практически никто не способен долго носить бронежилет в жаркую погоду. Исследователи из Швейцарских федеральных лабораторий по испытанию и исследованию материалов ( Empa) попытались исправить этот недочет. И разработали для таких случаев бронежилет… со встроенным кондиционером.

Бронежилеты теперь стали оснащать кондиционерами.

«Умный» бронежилет, разработанный Empa, содержит встроенную систему охлаждения, основанную на технологии Cool pad. Говоря иначе, в бронежилет встроена система трубок, которые заполнены водой. При испарении через мембрану жидкость уносит часть тепловой энергии от человеческого тела, охлаждая его. Дополнительное воздушное охлаждение обеспечивает небольшой низкооборотный вентилятор.

Но это еще не все. Учитывая малую энергоемкость современных аккумуляторов, разработчики предусмотрели возможность быстрой смены воды в контуре и вентилятора, находящегося в одном корпусе с аккумуляторной батареей. Замена может быть проведена за минуту-другую, после чего бронежилет вновь пригоден для следующего 3 – 4-часового цикла использования.

В. СУББОТИН , спецкор «ЮТ»

ИНФОРМАЦИЯ

ПРЕМИЯ РОССИЯНИНУ.Дмитрий Федосов стал одним из лауреатов премии имени Софьи Ковалевской, ежегодно присуждаемой немецким фондом Александра фон Гумбольдта.

Среди награжденных в 2012 году оказались также молодые ученые в возрасте от 27 до 35 лет из Австрии, Белоруссии, Великобритании, Венгрии, Германии, Греции, Дании, Италии, Китая.

Фонд Александра фон Гумбольдта ежегодно предоставляет лауреатам возможность поработать в различных научно-исследовательских институтах и учреждениях Германии.

АТАКУЕМ АСТЕРОИД?Представители российской ракетно-космической корпорации «Энергия» заявили, что вскоре могут начать строительство специальной ракеты для уничтожения астероидов, потенциально угрожающих Земле.

Орбиту нашей планеты время от времени пересекают три огромных астероида, включая Апофис, открытый в 2004 году. И есть вероятность, что когда-нибудь один из этих астероидов или какой-нибудь другой может столкнуться с Землей.

Чтобы избежать этого, российские специалисты и собираются построить ракету, которая сможет в нужный момент предотвратить астероидную атаку. Ведь если Земля однажды столкнется с тем же Апофисом, имеющем диаметр 270 метров, энергия взрыва составит 506 мегатонн в тротиловом эквиваленте. Для сравнения, при падении Тунгусского метеорита выделилась энергия в 30–10 мегатонн, а энергия взрыва ядерной бомбы над Хиросимой 6 августа 1945 года по разным оценкам составляет от 13 до 18 килотонн.

УНИКАЛЬНАЯ ЗАТОЧКА.Томские специалисты из Института сильноточной электроники ТНЦ СО РАН разработали совершенно новый способ заточки лезвий из нержавеющей стали. Он заключается в бомбардировке нержавейки ионами азота. «При этом заодно происходит и азотирование – упрочнение, существенно повышающее износостойкость», – пояснил автор разработки, доктор технических наук Николай Коваль.

Иностранные эксперты дали сверхпрочным лезвиям название «РШК», что означает «плазменный источник Николая Коваля». Конкурировать с лезвиями томичей могут лишь лезвия «Gillette».

ДЛЯ ПРОГНОЗА ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙкрасноярские ученые разработали специальные сейсмодатчики. Приборы будут круглосуточно отслеживать подземные колебания и своевременно сообщать координаты, силу толчков и возможность их повторения.

Сергей Перетокин, заведующий отделом специального конструкторско-технологического бюро «Наука» КНЦ СО РАН рассказал об особенностях системы.

« Датчики крепятся на стену, подключаются к электросети и к Интернету. Информация в режиме реального времени передается на специализированный сервер. Благодаря 200 датчикам мы сразу получаем полную картину того, что происходит в городе».

Приборы испытали на Саяно-Шушенской ГЭС. Первые датчики в Красноярске разработчики уже установили в своих квартирах.

Если система будет работать без сбоев, в городе распределят еще 200 приборов. А всего в краевом центре собираются установить две тысячи датчиков.

У ВОИНА НА ВООРУЖЕНИИ
Как увидеть цель?

Лет 20 тому назад Россия и США провели совместный эксперимент. С американского шаттла Discoveryв космос выбрасывались металлические шары-мишени, а радары обоих государств пытались их засечь.

Пятнадцатисантиметровые сферы засекли все. Шары диаметром в 10 см увидели только три радара – два российских и американский на Аляске. Напоследок корабль выбросил два 5-сантиметровых шарика. Их засек только радар «Дон-2Н», расположенный под Москвой.

Как устроены подобные станции? Для чего они нужны? Каким образом ныне обнаруживают низколетящие цели, когда те еще находятся за горизонтом?

Как видит радар?

Подлетая к аэропорту Шереметьево в ясную погоду, можно заметить между Софрином и Пушкином гигантское сооружение, напоминающее средневековую крепость. Так выглядит с высоты радар «Дон-2Н».

По воспоминаниям главного конструктора радара Виктора Слока, в свое время именно эта радиолокационная станция (РЛС) выиграла своеобразное соревнование, о котором мы сказали в начале. И это лишь один эпизод заочного соревнования, в котором вот уже более полувека участвуют наши и зарубежные специалисты.

Долгое время многие историки, особенно зарубежные, полагали, что еще до начала Второй мировой войны радиолокация зародилось на Британских островах. Лишь сравнительно недавно стало известно, что практически в то же время, в обстановке глубокой секретности, эксперименты по обнаружению воздушных целей с помощью радиоволн велись и в нашей стране.

В итоге во время Второй мировой войны практически не применялись звукоуловители – системы, с помощью которых летящие самолеты противника засекали по гулу их моторов. Таким образом можно обнаружить бомбардировщики разве что за десяток километров. А вот с помощью радаров это удавалось сделать уже за десятки, а то и сотни километров. Таким образом, у бойцов ПВО – противовоздушной обороны – было больше времени, чтобы подготовиться к отражению воздушной атаки.

Схема работы обычного локатора для многих не секрет. Вращающаяся вокруг вертикальной оси антенна периодически посылает в пространство радиоимпульсы.

Долетев практически со скоростью света до объекта и отразившись от него, импульс возвращается на приемную антенну. И но экране радара появляется отметка.

Зная, куда была нацелена антенна, можно определить, с какой стороны света ждать неприятностей. А по величине промежутка времени, который понадобился импульсу, чтобы совершить путешествие туда-обратно, судят о расстоянии до цели.

А синхронно вращающаяся с основной антенной решетка радиодальномера, одновременно качающаяся в вертикальной плоскости, позволяла определить угол возвышения на цель, то есть высчитать высоту ее полета.

Однако шло время, на смену винтовым самолетам пришли реактивные, скорость полетов резко увеличилась, значит, обнаруживать их требовалось на все большем расстоянии. Добиться этого поначалу пытались, увеличивая размеры и чувствительность антенн. Но когда размах крыльев антенны стал приближаться к сотне метров, стало понятно, что крутить такую махину становится очень непросто.

Кроме того, если поначалу реактивные самолеты стремились подняться повыше, то с появлением зенитных ракет, достававших цели на высоте 20 км и более, атакующая сторона сменила тактику. Теперь к цели предполагалось подбираться на малой высоте и большой скорости. Или напротив, атаковать ее прямо из космоса, с помощью баллистических ракет, способных подняться на высоту более 300 км.

Стало быть, кроме систем ПВО, надо было создавать и системы ПРО – противоракетной обороны. А для них нужны были уже особые радары.

Загоризонтные и надгоризонтные РЛС

Вот тогда и вспомнили, что еще в 1946 году советский ученый и конструктор Николай Кабановпредложил идею раннего (загоризонтного) обнаружения самолетов в диапазоне коротких волн на удалении до 3000 км. Он обнаружил, что зондирующие лучи при длине радиоволны 10 – 100 м способны, отразившись от ионосферы, облучить цель и возвратиться по тому же пути к РЛС.

Строго засекреченная и известная лишь узкому кругу лиц работа Кабанова называлась «Веер», поскольку лучи от направленной в одну сторону антенны расходились веером. Был построен макетный образец загоризонтного радара, осуществлявший слежение с дальности 2500 км за пусками ракет с Байконура.

Однако спустя три годы работы в этом направлении были свернуты – оказалось, что с помощью отраженного от ионосферы луча можно было получить информацию о запуске ракеты из определенной точки, то есть из стационарной шахты, координаты которой известны заранее – например, по данным спутников-шпионов. Засечь же ракетный старт ракеты с мобильной пусковой установки, а тем более с подлодки можно было разве что случайно.

Впрочем, даже старт с Байконура, когда заранее было известно и место и время пуска, удавалось засечь не всегда. Тому виной была природа – ионосферное зеркало то и дело оказывалось ненадежным: достаточно было произойти на Солнце очередной вспышке, и условия отражения радиолучей от ионосферы менялись непредсказуемым образом. Тогда было решено сосредоточить усилия на создании надгоризонтного радара. Тем более что в 1959 году из-за океана просочились сведения: американец В. Тэйлор смог обнаружить коротковолновым радаром ракету на дальности 2500 км.

Антенна РЛС «Воронеж-М» имеет довольно странную форму.

Суть дела тут приблизительно такова. Если не удается засечь ракету в момент старта, то надо «ловить» ее в космосе, когда она наберет высоту. Для этого используют радиолучи такой частоты, которые могут проходить сквозь ионосферу и возвращаться обратно. Именно такие частоты впоследствии были использованы для связи с космонавтами и астронавтами, находящимися на орбите.

Тем не менее, и в нашей стране, и за рубежом были ученые и инженеры, которые полагали, что рано ставить крест также на загоризонтных радарах, нужно лишь использовать для их работы другие частоты – не короткие, а напротив, длинные и сверхдлинные радиоволны.

К тому времени было уж точно известно: если короткие и ультракороткие радиоволны, подобно лучу света, распространяются по прямой, то длинные и сверхдлинные радиоволны как бы «прилипают» к земной поверхности, огибая ее. И чтобы получить ответный радиоимпульс с большого расстояния, надо лишь создать сверхмощные передатчики и сверхбольшие приемопередающие антенны.

Своеобразным пиком работ в том направлении был проект создания в 1968 году РЛС «Дарьял». Первоначально эту станцию, рассчитанную на большую излучаемую мощность, имеющую огромную площадь антенного полотна, предполагалось оснастить ядерными автономными источниками питания. А построить ее собирались на Крайнем Севере СССР, в районе Земли Франца-Иосифа. Смотреть же она должна была через Северный полюс в направлении США.

Таким образом предполагали обнаруживать самолеты на дальности 3000 км и ракеты – за 6000 км. Но уж слишком колоссальным получалось такое сооружение.

Да и природные условия для обслуживающего персонала в Заполярье были отнюдь не самые благоприятные.

Проблему решают математики

И здесь конструкторов выручили математики. Они предложили использовать для сверхдальних радаров антенны с фазированной решеткой.

Такие системы состоят из большого количества ненаправленных передающих (или приемных) антенн, сигнал на которые подается (или с них снимается) в определенной временной последовательности. В результате суммарный волновой фронт может быть ориентирован практически как угодно относительно плоскости антенной решетки. Естественно, «развернуть» такую антенну можно практически мгновенно.

«Фазированная решетка, – рассказал Дмитрий Зимин, 25 лет назад бывший заместителем главного конструктора системы, – это способ заставить вращаться луч при неподвижной антенне». Важным преимуществом радара с фазированной решеткой является также возможность генерировать одновременно несколько лучей. К примеру, РЛС «Дон-2Н» может одновременно следить за 30 целями.

По словам Д. Зимина, сама по себе идея фазированной решетки далеко не нова. Теоретически такие решетки были просчитаны в конце Второй мировой войны.

Однако на практике осуществить идею смогли лишь спустя несколько десятилетий. Уж слишком сложной оказалась математическая обработка сигнала. Достаточно сказать, что одна из первых советских суперЭВМ «Эльбрус», занимающая почти целый этаж комплекса, была спроектирована именно для такого радара. Внутри станции находится около тысячи шкафов только с электронной аппаратурой.

Оператор станции на своем рабочем месте.

Есть у антенных решеток и другие недостатки. Для того чтобы достичь максимальной дальности, приходится использовать большую мощность при передаче и большую чувствительность при приеме. Поэтому нынешние противоракетные локаторы все еще чудовищно мощны и огромны.

Так, на строительство подмосковного «Дона-2Н» ушло 32 000 т металла, 50 000 т бетона, 20 000 км кабеля, сотни километров трубопроводов и 10 тыс. чугунных задвижек к ним (для охлаждения аппаратуры требуется огромное количество воды). На каждой стороне гигантского бетонного сооружения длиной в 130 м (для сравнения – у пирамиды Хеопса сторона составляет 227 м), расположены фазированные антенные решетки.

В каждой такой решетке – 60 тысяч излучателей. Они работают уже 20 лет, непрерывно сканируя пространство вокруг Москвы на расстоянии 3700 км. По расчетам разработчиков, «Дон-2Н» может проработать еще как минимум лет двадцать.

Самые большие РЛС

Но зачем, спрашивается, строить такие громадины в наши дни? Не проще ли поместить на орбитах несколько спутников с радарами, которые и будут отслеживать старты ракет, взлеты самолетов потенциального противника?.. Да, такая мысль приходила в головы специалистов. И спутники-шпионы давно уж выведены в космос.

Однако знают специалисты и то, что в случае какого-либо крупного конфликта именно спутники-шпионы будут выведены из строя в первую очередь. Так что наряду с ними приходится использовать и наземные РЛС.

Причем по мере создания и усовершенствования противоракетной обороны создавались и создаются, совершенствуются все новые станции. Однако далеко не всегда их судьба более-менее благополучна. Причем отнюдь не по техническим причинам.

Так, одну из станций, построенную на Украине, возле печально известного Чернобыля, пришлось закрыть из-за того, что она оказалась в радиоактивной зоне. Еще одну станцию – в Прибалтике – вывели из строя, поскольку она оказалась за рубежами России. Аналогичная судьба может вскоре постигнуть и станцию, расположенную в азербайджанской Габале…

Поэтому недавно в нашей стране стала на боевое дежурство еще одна, уже четвертая по счету РЛС «Воронеж-М»>, расположенная близ города Усолье-Сибирское Иркутской области. Вместе со спутниками она может оперативно засекать стратегические баллистические ракеты, ракеты средней и малой дальности, а также крылатые ракеты, стратегические бомбардировщики и истребители в момент их старта.

«Воронеж-М» представляет собой пирамиду высотой около 100 м. На ее поверхности размещены 1566 приемопередающих устройств, способных сканировать сигнал на расстоянии в 6000 км и 120 градусов по горизонту. И это только одна секция станции.

Через полтора-два года, там же, в Усолье-Сибирском, рядом с первой секцией будет смонтирована такая же вторая, которая увеличит радиус обзора до 240 градусов.

Если сегодня на экранах РЛС видны Китай, Япония, Южная и Северная Корея, полуостров Индокитай, Индонезия и большая часть Индии вместе с Бенгальским заливом, то потом она будет контролировать еще и всю северную и центральную часть Тихого океана, включая западное побережье США.

Преимущество РЛС «Воронеж-М» по сравнению со своими предшественницами, такими, как «Днепр», «Дарьял» и более ранними, в том, что она гораздо дешевле и эффективнее в эксплуатации. Если «Днепр» требует для своей работы 2 МВт мощности, а «Дарьял» целых 50, то «Воронеж» только 0,7 МВт. Время строительства – 5–6 лет для «Днепра», 8–9 лет для «Дарьяла» и 1,5–2 года для «Воронежа». Причем в технологическом оборудовании новой станции нет завода по подготовке дистиллированной воды для охлаждения излучателей, как это делается на РЛС прежних поколений. Новые станции охлаждаются воздухом. И офицерского состава, дежурящего на новом радаре, в несколько раз меньше.

Кроме того, не исключено, что станции нового поколения могут стать универсальными, и, по мере надобности переходя на те или иные частоты, они смогут работать как в загоризонтном, так и в надгоризонтном режимах..