Текст книги "Юный техник, 2008 № 08"

Автор книги: Юный техник Журнал

сообщить о нарушении

Текущая страница: 2 (всего у книги 5 страниц)

ВЕСТИ ИЗ ЛАБОРАТОРИЙ
Космические ныряльщики

В скором времена выражение «космический флот» может приобрести почти буквальное значение.

Нынче все больше специалистов приходит к выводу, что примерно 90 % задач практической космонавтики может быть решено без непосредственного участия человека. В их числе и задача поисков жизни на других планетах Солнечной системы. Марсоходы уже ищут жизнь на Красной планете. На очереди – обследование окраин Солнечной системы, в том числе спутников Юпитера и Сатурна.

Одна из самых многообещающих экспедиций планируется на Европу – покрытый льдом спутник Юпитера. В 2015–2020 годах НАСА собирается отправить туда космический аппарат «Криобот». «Все оперативное руководство экспедицией решено возложить на систему искусственного интеллекта «Римоут Эйджент», которая выполнит три основные функции по управлению космическим аппаратом – планирование предстоящих действий, защита от сбоев и адаптивное выполнение полетной программы – без вмешательства человека», – пояснил специалист по космическим операциям Тим Фернисс.

При этом подсистема «Планировщик» будет анализировать запланированную программу полета на несколько недель вперед. Главным в этой программе является распорядок работы систем аппарата и распределение энергоресурсов. Если какой-то из узлов аппарата работает не так, как ожидалось, система зарегистрирует факт изменений и внесет поправки в алгоритмы действий.

На схеме субмарины Enduranceцифрами обозначены:

_{1– система регулировки плавучести и система аварийного всплытии; 2– боковые и вертикальные сопла; 3– магнитные индукционные катушки; 4– транспондер для передачи данных; 5– литий-ионный аккумулятор; 6– устройство для взятия образцов и оптические датчики; 7– сонар переднего обзора; 8– датчик донного анализатора; 9– сонар бокового обзора; 10– сопла движителей; 11– системы управления навигацией и сбором данных; 12– донный анализатор; 13– магнито-индукционная система; 14– доплеровский сонар; 15– спускаемый на тросе анализатор; 16– цифровая видеокамера и подсветка для нее; 17– корпус.}

Подсистема защиты от сбоев, носящая название «Ливингстон», исполнит роль виртуального главного инженера экспедиции. Название дано ей в честь сэра Дэвида Ливингстона, ученого и путешественника, который заботился в своих странствиях не только об исследованиях, но и о здоровье исследователей.

Третья часть системы «Римоут Эйджент» – «Умный исполнитель» – действует подобно старшему помощнику на корабле. Она выполняет планы, составляемые «Планировщиком» и «Ливингстоном», выдавая конкретные команды исполнительным органам аппарата. Затем наступит очередь действовать самому аппарату «Криобот». Он совершит посадку на Европу, пробурит ледовый панцирь и выпустит в воду, наличие которой предполагается под ледяной поверхностью Европы, миниатюрный подводный зонд «Гидробот».

Снимки находящегося на орбите Юпитера аппарата «Галилей» показывают, что лед на Европе постоянно ломается из-за чудовищных по силе приливов, вызываемых гравитацией Юпитера. Ученые считают, что в результате этих процессов лед испытывает механический нагрев, и под его поверхностью может находиться незамерзшая вода.

Ученые рассчитывают, что толщина ледно-водного покрова Европы может составлять порядка 100 км, из которых 50 км – вода в жидком состоянии. Она может оказаться достаточно теплой для того, чтобы в ней могли существовать примитивные формы жизни.

Проект экспедиции разработан в Лаборатории реактивного движения НАСА (Пасадена, штат Калифорния) и оценивается примерно в 250 млн. долларов. Исходя из него, на «Криоботе» будет установлен расплавляющий бур длиной 1,2 м (4 фута), подобный тем, что используют полярные исследователи на Земле. Нагревающаяся буровая головка будет проплавлять во льду скважину, углубляясь со скоростью порядка 1 м в сутки. Тепло будет вырабатываться за счет действия бортового ядерного реактора.

Пройдут недели, а может, и месяцы, пока бур достигнет воды и в нее будет выпущен маленький подводный зонд. «Гидробот» начнет свое путешествие в водных глубинах, освещая себе путь мощным прожектором. Предполагается, что он сможет действовать в радиусе 800 м от «Криобота».

Миниатюрная телекамера и химические датчики будут искать следы жизни. Пробы воды поступят в экспресс-лабораторию, которая определит, имеются ли в жидкости вещества, необходимые для жизни – углерод, азот, фосфор и сера. При необходимости эта лаборатория может выполнить даже люминесцентный анализ на наличие в воде ДНК.

Помимо этого, на «Гидроботе» установят подводный микрофон, который позволит прослушивать звуки вулканической активности, термометр и сканирующий гидролокатор. Возможно, взятые пробы будут доставлены на «Криобот» для более подробного анализа.

Технологии, которые станут применяться в будущей экспедиции, прежде пройдут тщательные испытания на подледном озере в Антарктиде, где, по мнению ученых, условия близки к существующим на Европе.

В октябре нынешнего, 2008 года здесь, в озере Бонни, планируется испытание космической субмарины Endurance – прототипа будущего «Гидробота». На 2009 год планируется еще одно погружение, возможно, уже в озеро Восток.

Об озере Восток мы уже писали (см. «ЮТ» № 2 за 2008 г.). Поэтому несколько слов об озере Бонни. Оно имеет 4 км в диаметре, до 40 м в глубину и укрыто слоем льда толщиной около 4 м. Ученые пробурят ледяной панцирь с помощью экспериментальной установки, использующей в качестве бура струю горячей воды. Оказавшись подо льдом. Endurance составит трехмерную карту озера и смежных с ним ледников. Параллельно бортовые анализаторы будут исследовать воды на предмет наличия микроорганизмов.

Enduranceбудет плавать у самой поверхности, чтобы не потревожить обитателей озера шумами винтов аппарата. Первые девять часов лодка будет работать полностью автономно, не получая никаких указаний со стороны людей. Ну, а затем, по мере надобности, программа исследований может быть скорректирована.

С. СЛАВИН

СОЗДАНО В РОССИИ
Текстильщики в космосе

Испокон века портные решают задачу, как поизящнее обернуть тканью или кожей человеческую фигуру. Сейчас в решении подобных задач принимают участие математики и технологи. И речь не только об одежде. Впрочем, обо всем по порядку.

Одним из первых в мире задачу покрытия геометрических тел сложной формы тонкой пленкой попытался решить знаменитый российский математик П.Л. Чебышев. Говорят, когда в 1856 году он решил прочесть популярную лекцию на эту тему, в зале собралось столько народу, что, как говорится, яблоку было негде упасть.

В первых рядах присутствующих оказались все самые модные портные Петербурга. Однако уже после первой фразы лектора: «Давайте для простоты представим, что человеческое тело представляет собой идеальный шар», – большинство из них встали со своих мест и направились к выходу. Уж кто-кто, а они прекрасно знали, что если тела их клиентов и приближаются иной раз к шару, то все равно они далеко не идеальны.

Как показало дальнейшее развитие нашей истории, тогда все поторопились. Профессор Чебышев поспешил обнародовать свою теорию, не доведя ее до практического применения, а портным стоило все же дослушать профессора.

Впрочем, проку от его теории было и в самом деле тогда немного. Должно было пройти более полувека, прежде чем математические методы постепенно стали проникать в портняжное ремесло. В немалой степени тому способствовала индустрия массового пошива. Сначала математики помогли портным разобраться, лекала каких размеров и ростов они должны иметь в своем арсенале, чтобы в магазине готового платья каждый человек мог подобрать себе одежду по фигуре.

Потом с помощью математиков портные стали разрабатывать системы автоматического, в том числе и лазерного, обмера клиентов, постепенно отказываясь от традиционного портновского сантиметра.

Наконец, в последние десятилетия дизайнеры стали подсказывать кутюрье, как нужно кроить, чтобы разрабатываемая ими одежда была не только модной, но и технологичной – прежде всего содержала поменьше швов. И сейчас, например, на кафедре технологии швейного производства Московского государственного университета дизайна и технологии (МГУДТ), которой руководит профессор Е.Г. Андреева, можно увидеть трикотажные платья, у которых вообще нет ни единого шва. Более того, тканые технологии постепенно проникают и в такие отрасли производства, где раньше об их применении никто и слыхом не слыхивал. Взять хотя бы… авиацию.

Как соткать… самолет?

Конструкторы первых «летающих этажерок» обтягивали их перкалью – тканью, которая была создана текстильщиками специально для авиаторов. Затем, правда, деревянно-тряпичные аэропланы превратились в дюралевые самолеты. Потом в ход пошли титановые сплавы. Казалось, период сотрудничества с текстильщиками современные авиационные технологи должны забыть. Да не тут-то было! Сейчас все чаще слышишь, что материаловеды предпочитают металлическим сплавам композитные материалы.

Композиты ведь по своей природе зачастую представляют собой переплетения углеродных нитей, залитых синтетическими смолами. И при работе с ними вполне может пригодиться опыт и идеи, накопленные текстильщиками. Еще в 80-е годы прошлого столетия теплозащиту для космического самолета «Буран» совместно разрабатывали химики, материаловеды, технологи и… текстильщики, которые помогали «посадить» теплозащитные плитки на корпус «Бурана» так, чтобы они не ухудшали его аэродинамических качеств.

Последние десятилетия композиты с уникальными свойствами все шире используют и в конструкциях экспериментальных самолетов. Вспомните хотя бы самолет с крыльями обратной стреловидности С-37 «Беркут». Детали этих крыльев, а также хвостового оперения и фюзеляжа изготовлены из композитов.

Затем композиты стали использовать и в гражданской авиации. Закрылки, обрамления оконных иллюминаторов и еще некоторые части самолетов теперь делают из композитов, используя тканые технологии. А вскоре ткаными будут и целые самолеты. Уже готова модель самолета, корпус которого соткан без единого шва.

Монопланы и бипланы можно будет заказывать примерно так же, как мы сегодня заказываем однобортный или двубортный пиджак.

Одежда не для прогулок

Не забывают текстильщики и о космосе. Еще одна разработка МГУДТ – перчатки нового образца скафандров для выхода в космос. В новых перчатках сгибать пальцы намного легче. Это можно считать началом создания скафандров нового поколения, ведь в старых трудно не только сделать шаг, но даже согнуть руку.

Более того, чрезмерный объем скафандра едва не привел к трагедии во время первого выхода в космос Алексея Леонова. После того, как он вышел через шлюз, скафандр его раздуло так, что вернуться обратно ему удалось лишь с великим трудом. Алексей Архипович был вынужден сбросить давление внутри скафандра до критического и буквально втиснул себя обратно в корабль, подтягиваясь на руках.

Конструкторы космической одежды обо всем этом отлично осведомлены. По словам заместителя главного конструктора НПП «Звезда» Сергея Федоровича Позднякова, попытки создания скафандра, который бы не изменял своего объема в космическом вакууме, предпринимались еще в конце 60-х годов прошлого столетия.

Чего уж только специалисты не придумывали! Дело доходило даже до того, что были попытки создания цельнометаллических скафандров, наподобие тех костюмов, что носили средневековые рыцари. Однако такой скафандр получается громоздким и неудобным, надеть его можно лишь с посторонней помощью, а подвижность опять-таки оставляет желать лучшего.

В итоге пришлось остановиться на комбинированной схеме кирасного типа. Жесткие вставки в скафандр есть лишь в районе грудной клетки, а рукава и штанины выполнены мягкими, чтобы их можно было сгибать. Кроме того, в тех же «Орланах» предусмотрена возможность регулировать длину этих элементов, чтобы одним и тем же скафандром могли пользоваться люди разного роста.

В итоге получилась в общем-то неплохая конструкция, которой ее разработчики заслуженно гордятся.

К настоящему времени выпущено пять модификаций «Орланов», в которых совершено уже более 120 парных выходов в космос общей продолжительностью свыше 1000 часов. Причем даже американские астронавты вовсе не прочь надеть именно «Орлан», поскольку влезть в него (космонавты говорят «войти», поскольку действительно входят в скафандр через люк на спине) проще, чем в американский аналог, и работать несколько легче.

Сейчас идет работа над созданием скафандров, сотканных без единого шва на кевларовом каркасе. Они позволят космонавтам двигаться намного свободнее, чем современные.

Станислав ЗИГУНЕНКО

ГОРИЗОНТЫ НАУКИ И ТЕХНИКИ
Магия прикосновений

Много ли пользы от персонального компьютера без клавиатуры, мыши и монитора? С «волшебным» столиком Milan они не нужны.

Milanпохож на обычный журнальный стол. Тем не менее, прикосновением к его столешнице можно делать то, на что не способны сейчас никакие другие периферийные устройства компьютера.

Вот как продемонстрировал журналистам возможности этой разработки компании Microsoftодин из ее авторов Джефф Гаттис. Он положил на поверхность столика цифровую фотокамеру. Тотчас же по столешнице растеклись кадры, неведомым образом извлеченные из памяти фотоаппарата. Гаттис касался пальцем то одной, то другой из них, и они послушно скользили за пальцем по столу. Двумя пальцами он брал фотографии за углы и растягивал до нужного размера…

Потом Гаттис положил на столешницу мобильник и перетащил несколько фотографий прямо в него – они послушно перегрузились в память телефона. Все это напоминало трюки иллюзиониста, который руками перемещал виртуальное содержание между реальными, физическими объектами.

Однако секрет здесь, конечно, не в ловкости рук, а в возможностях современной техники. Главный компонент такой системы – экран «мультитач» – разновидность сенсорного экрана, который реагирует на прикосновения пальцев и выполняет подаваемые ими команды. В результате появляется возможность довольно сложных действий – захвата, растягивания, поворота и скольжения виртуальных объектов по поверхности.

Дополнительное преимущество столика Milan – горизонтальный экран. Вокруг него имеет возможность собраться сразу несколько человек и действовать совместно, а на саму рабочую поверхность можно ставить то или иное оборудование. Поставили, скажем, фото– или видеокамеру – устройство определит, что именно поставлено. И сразу же вступит с камерой в контакт и скачает необходимую информацию с помощью ИК-порта, Bluetoothили Wi-Fi.

Экран «мультитач» делает руки волшебными.

В столике Milanтакже использован проектор DLP, который можно найти во многих проекционных телевизорах высокой четкости, есть и устройство чтения радиочастотных ярлыков (RFID). Словом, все устроено так, что любое устройство, коснувшись столешницы, оказывается с ней синхронизировано.

А вот операционная система Milan– это слегка модифицированная Microsoft Vista. Так что устройство легко стыкуется с нынешними персональными компьютерами и ноутбуками.

Работы над проектом, по словам исследователя Стивена Батича, ведутся с 2001 года, когда ему и его коллеге Энди Уилсону пришла в голову идея компьютера-столика.

Друзей, как и многих других пользователей, имеющих дело с персональным компьютером, весьма раздражала паутина кабелей, а также множество драйверов и протоколов, с которыми нужно иметь дело, когда нужно подключить к компьютеру какие-либо периферийные устройства. Сегодня Milan обходится вообще без кабелей.

В новом компьютере компании Microsoft объединены несколько проекторов, телекамер и, как ни странно, самые обычные компьютерные блоки. В результате получилась «столешница», способная видеть все, что к ней прикасается.

Нажал пальцем – послал вызов по мобильнику.

Более того, здесь нет ни клавиатуры, ни мышки… Ничего, кроме экрана. И, тем не менее, система работает.

Но так получилось далеко не сразу. «Мы прошли через множество вариантов, постепенно совершенствуя систему, – рассказал Батич. – Сначала это была всего лишь модель для проверки концепции, и мы просто вмонтировали экран в столик из мебельного магазина».

Когда самоделку показали Биллу Гейтсу, идея ему понравилась, и изобретатели получили «добро» на ее дальнейшее совершенствование. Так столик-компьютер стал совершенствоваться от модели к модели.

Как полагают разработчики, первые серийные «волшебные» столики будут стоить порядка 5000 долларов за штуку. Но затем цены начнут падать. Кроме стола, изобретатели также обещают разработать целый набор сенсорной мебели, прикосновениями к поверхности которой можно будет творить самые различные «фокусы».

Публикацию по материалам иностранных источников подготовил И. ЗВЕРЕВ

У СОРОКИ НА ХВОСТЕ

ВСЕ ДЕЛО В ФОСФОРЕ?Разгадана тайна металлической колонны, которая вот уже 1600 лет возвышается на 7,21 м неподалеку от индийского города Бхопал. За многие сотни лет пребывания во влажном индийском климате на ней не появилось и следа ржавчины. Почему?

Анализ показал, что колонна, скорее всего, была изготовлена в свое время методом кузнечной сварки из метеоритного железа, которое отличается от обычного тем, что содержит повышенное количество фосфора (около 1 % вместо обычных 0,05 %). Этим и объясняется стойкость металла к ржавчине. Непонятно только, почему этот секрет не разгадали раньше и как можно его использовать в современной промышленности.

ДЕЛЬФИНАМ БОЛЬНО… ПЛАВАТЬ?!Расчеты показывают, что строение тела и мышечная сила дельфинов позволяли бы этим стремительным животным развивать в воде еще большую скорость, чем те 50 с лишним километров в час, которых они достигают. Но, как выяснили израильские ученые, ставить скоростные рекорды дельфинам скорее всего мешает… боль.

Точнее, плавать очень быстро дельфинам мешает кавитация – образование воздушных пузырьков у хвоста животного, когда оно разгоняется с его помощью. Известно, что пузырьки кавитации, лопаясь, способны разрушать даже гребные винты судов. В отличие от многих других морских животных, в хвосте дельфина сосредоточено большое количество нервных окончаний. И когда это млекопитающее достигает скорости 10–15 метров в секунду, удары кавитационных пузырьков по телу становятся настолько сильными, что дельфин инстинктивно «притормаживает».

СИЛОЙ МЫСЛИ. Многие наслышаны об английском физике-теоретике Стивене Хокинге, который пишет свои научные работы, даже читает лекции, управляя компьютером всего с помощью двух пальцев. Ну, а если перестанут слушаться своего хозяина и они?

В нынешнем, 2008 году начаты испытания устройства, которое позволит работать с компьютером даже полностью парализованному человеку. Прибор, способный вернуть к творческой жизни сотни тысяч человек во всем мире, уже создан. Его автор, нейробиолог Джон Донахью из Университета Брауна (США), рассказал, что секрет успеха – в кремниевом чипе, который с помощью сотни нитевидных золотых проводников соединяется с различными зонами мозга.

После соответствующей тренировки человек получает возможность мысленно командовать компьютером, который анализирует поступающие по проводам мозговые электроимпульсы и выполняет полученные указания.

Испытания аппаратуры на животных прошли успешно. Так, в начале 2008 года обезьяна со вживленным в мозг чипом ходила по беговой дорожке в США, а в Японии ее движения в точности повторял робот-андроид. Информация передавалась по Интернету. Теперь очередь за испытанием новой методики и аппаратуры на людях.

СЛЕДИМ ЗА СОБЫТИЕМ
Песни для Вселенной

Когда 40 лет назад музыканты группы «Битлз» записывали свою песню «Сквозь Вселенную», они вряд ли предполагали, что когда-нибудь ее слова приобретут буквальный смысл. Тем не менее, Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСЛ) провело трансляцию знаменитой музыкальной композиции в прямом смысле на всю Вселенную.

Песня «Битлз» стала первым музыкальным творением человека, которое прозвучало в открытом космосе. Акция посвящена 50-летию самого НАСА, 45-летию начала программы слежения за глубоким космосом и 40-летию со дня записи композиции «Сквозь Вселенную» самими артистами.

Однако не всем нравится этот эксперимент. О серьезной опасности посылки радиосигналов в открытый космос предупредила группа ученых во главе с профессором калифорнийского института СЕТИ Дугласом Вакоком. Он назвал действия НАСА «несущими угрозу». По его мнению, человечество не должно «обнаруживать» себя и привлекать внимание иных цивилизаций, которые не обязательно должны быть миролюбивыми по отношению к землянам.

Однако мы давно себя обнаружили. Например, как мы уже сообщали, в октябре 2001 года с Земли было отправлено первое радиопослание детей Земли инопланетным цивилизациям. Для его отправки в бывший Центр дальней космической связи, расположенный под Евпаторией, приехали ребята из ряда российских и украинских школ. В своем послании, составленном на русском и английском языках, они рассказали о планете Земля, о проблемах человечества, пожелали инопланетянам мира и добра, предложили им сотрудничество. Тест дополнен рисунками, фрагментами из музыкальных произведений Баха, Бетховена и Вивальди. После этого послание было отправлено в космос мощным передатчиком Центра дальней космической связи.

Но и оно далеко не первое. Хотим мы того или нет, но наша планета шумит на всю Вселенную с той поры, когда А.С. Попов в 1897 году осуществил первую передачу сигнала по радио на дальнее расстояние. Попробуйте прикинуть расстояние, на которые за это время распространился радиосигнал, если учесть, что его скорость составляет 300 000 км/с…