Текст книги "Юный техник, 2010 № 07"

Автор книги: Юный техник Журнал

сообщить о нарушении

Текущая страница: 1 (всего у книги 5 страниц)

ЖУРНАЛ «ЮНЫЙ ТЕХНИК»
_{НАУКА ТЕХНИКА ФАНТАСТИКА САМОДЕЛКИ}
№ 7 июль 2010

Популярный детский и юношеский журнал.

Выходит один раз в месяц.

Издается с сентября 1956 года.

КУРЬЕР «ЮТ»
Смотр молодых талантов

Недавно Московский дом научно-технического и художественного творчества учащихся и студентов профессионального образования провел «круглый стол» «Молодежь и изобретательство». В обсуждении и работе выставки лучших проектов и самоделок принял участие специальный корреспондент нашего журнала Илья Зверев.

…Дом творчества кишел, словно муравейник. Под музыку из 600-ваттных динамиков (четверо подростков пробовали усилитель) ребята и взрослые сновали с этажа на этаж, стремясь побольше увидеть. В двух залах были размещены экспозиции юных умельцев – как техников, так и дизайнеров, художников, фотографов, мастеров прикладного творчества.

Понятное дело, я большее внимание уделил техническому творчеству. Вот небольшой, но очень полезный приборчик для определения качества дистиллированной воды методом электропроводности, созданный студентами колледжа автотранспорта № 9. Такую воду, как известно, используют химики.

Артур Шайхисламов и Эмиль Нагиев из колледжа автоматики и радиоэлектроники № 27 тоже создали вещь весьма полезную – измерительный стенд для лабораторных работ на базе персонального конструктора. Один блок заменяет сразу несколько приборов – генераторы, осциллографы и т. д. Собирая теперь ту или иную учебную схему, учащимся стало проще задавать и контролировать те или иные необходимые параметры.

Но, пожалуй, наибольшим вниманием всех посетителей выставки пользовался шагоход, спроектированный и построенный студентами политехнического колледжа № 39 Андреем Утешевым и Владимиром Гориным под руководством В.Ф. Овсянникова.

Цветомузыкальная установка создаст соответствующую атмосферу на любой дискотеке.

Измерительный стенд для лабораторных работ на базе персонального конструктора.

Панно «Гжельские узоры»

Макет колледжа будущего. Работа Василия Волкова.

Прибор для определения качества дистиллированной воды.

Шагоход и один из его создателей – А. Утешев.

– Это действующая модель транспорта будущего, – пояснил нам Андрей Утешев. – Мы считаем, что за механизмами с ногами будущее.

Андрей полагает, что именно шагоходы в ближайшем будущем станут проводить исследования ландшафтов на других планетах, в частности – на Луне и Марсе, помогут вулканологам изучать вулканы и прогнозировать извержения, помогать спасателям при разборе завалов и поиске людей под развалинами после землетрясений, исследовать океанское дно в самых глубоких местах…

А еще, если честно, ему просто хотелось осуществить давнюю мечту – своими руками сделать «шагалку» и научить ее ходить. С первого раза сделать это ему не удалось. Предыдущая модель шагохода двигаться толком так и не пожелала. Пришлось ее основательно переделать, изменить алгоритм и программу движения.

В общем, на все про все ушло более года, но Андрей с другом о том нисколько не жалеют. Кроме почета, которым шагоход и его создатели теперь пользуются на всех выставках и смотрах, ребята получили весьма ценный практический опыт работы по части механики и электроники. Все это весьма пригодится будущим техникам – специалистам по ремонту электронной аппаратуры.

А в конце осмотра мы последовали совету методиста гостеприимного Дома Светланы Анатольевны Щербань и заглянули в соседний зал, где выставили свои работы дизайнеры и художники-прикладники. Наше внимание привлекли отличные фотографии будущего полиграфиста Семена Халави, а также панно «Гжельские узоры» работы Анны Воробьевой, выполненное по технологии лоскутной пластики. Говоря проще, Аня не вышивала свое панно, а использовала для его создания разноцветные лоскутки, аккуратно пришитые в нужных местах.

Получилось весьма оригинально и красиво.

«Никто не забыт и ничто не забыто». Красочное панно, посвященное 65-летию окончания Великой Отечественной войны, тоже работа юных мастеров.

ИНФОРМАЦИЯ

«ВОЗДУШНЫЙ СТАРТ» УЖЕ НА СТАРТЕ. По словам заместителя гендиректора корпорации «Воздушный старт» Сергея Теселкина, вскоре должен состояться первый полет аэрокосмической системы, основу которой составляет специально переоборудованный самолет Ан-124-100ВС «Руслан». С его борта на высоте 10 км специалисты Государственного ракетного центра «КБ им. Макеева» предполагают осуществить пуск ракеты-носителя.

Говоря попросту, ракету сбросят с самолета, после чего она включит собственные двигатели и выведет на низкую, так называемую опорную, орбиту до 4000 кг полезного груза. Та же ракета сможет выводить на высокую, геостационарную орбиту 800–900 кг груза.

Проектом уже заинтересовались страны Европы, в частности Германия, а также некоторые другие государства, в том числе Индонезия, которые хотели бы с меньшими затратами выводить свои спутники в космос, поскольку такая технология позволит значительно удешевить запуски.

АЛЮМИНИЙ ВМЕСТО ЦИНКА. До сих пор имелось три основных метода защиты черных металлов от коррозии: покраска, цинкование и нанесение на оцинкованную сталь пластиковых покрытий. Однако и краски, и пластики неустойчивы к погодным условиям и механическим нагрузкам. Оцинкованная же поверхность на воздухе быстро приобретает непривлекательный вид. Обычная же краска на нее не ложится.

И вот разработан новый метод, дающий красивое, прочное и не такое уж дорогое покрытие. Впрочем, покрывать сталь пленкой алюминия металлурги додумались уже давно.

Но одно дело – теория, а другое практика, которую вот уже более 30 лет пытаются внедрить технологи всего мира. Но ничего хорошего до недавних пор у них не получалось, поскольку расплавленный алюминий чрезвычайно агрессивен, очень быстро выводит из строя валики, призванные обеспечить перемещение стального проката через ванну с расплавленным алюминием.

Выход из положения нашли российские ученые. Вместо того чтобы опускать проволоку или стальной лист в ванну, они заставили расплавленный алюминий подниматься вверх за счет разрежения, создаваемого в рабочей камере.

Алюминиевое покрытие обладает рядом ценных преимуществ. Оно легче цинкового в 2,5 раза и сохраняет свои свойства даже при температуре 900 °C, что позволяет изготавливать из алюминированной стали автомобильные глушители. Кроме того, алюминиевая пленка может быть окрашена в разные цвета, причем окраска обладает исключительной стойкостью.

«ОКА-Т» ЗАЙМЕТСЯ НАУКОЙ. Российские ученые разработали космическую лабораторию «ОКА-Т», которая, по словам заместителя руководителя Роскосмоса Виталия Давыдова, станет работать вместе с Международной космической станцией. Сначала ее пристыкуют к станции, загрузят необходимые для экспериментов материалы и аппаратуру. Затем, после расстыковки, «ОКА-Т» отделится от МКС, чтобы работе аппаратуры не мешали помехи от работы других систем МКС.

В Роскосмосе надеются, что «ОКА-Т» будет выведена в космос до 2015 года.

РАССКАЖИТЕ, ОЧЕНЬ ИНТЕРЕСНО…
Десант на астероид

Я слышал, что специалисты в ближайшее время собираются отправить межпланетный зонд для высадки на один из астероидов. Какой в этом смысл? Будет ли эта экспедиция пилотируемой?

Алексей Кузнецов, г. Барнаул

Есть предположение, что еще 65 млн. лет назад упавший на Землю астероид положил конец господству динозавров. Они вымерли частью от самого удара, частью – от голода и холода, поскольку поднявшиеся в стратосферу в результате взрыва тучи пыли и пепла перекрыли доступ солнечным лучам к поверхности планеты на несколько лет.

Следующий памятный визит состоялся в 1908 году, когда в сибирскую тайгу в районе реки Подкаменная

Тунгуска упал довольно крупный метеорит. Но поскольку населения в том районе практически нет, ущерб планеты составил лишь несколько тысяч гектаров поваленной тайги.

Предполагаемая траектория движения астероида Апофиснад земной поверхностью.

Потом, 100 лет спустя, в начале 2008 года, астероид диаметром в поперечнике около 250 м и массой в несколько миллионов тонн пролетел мимо Земли со скоростью 9 км/с на расстоянии всего 537 тыс. км. Это в полтора раза ближе, чем от нашей планеты до Луны, которую мы совсем близко видим на ночном небосклоне.

Сейчас специалисты внимательно следят за астероидом Апофис под номером 99 942 с диаметром 270 м в поперечнике. По расчетам, он пройдет на расстоянии 38 тыс. км от Земли 13 октября 2029 года. Вселенской катастрофы от этого астрономы не ожидают, но астероид еще вернется, и тогда траектория может стать опасно близкой к Земле.

Сейчас в Институте прикладной астрономии Российской академии наук составлен каталог из более 300 потенциально опасных астероидов и комет. Международный астрономический союз уже призвал мировое сообщество всесторонне исследовать проблему астероидной опасности.

Государственные программы приняты в США, Великобритании и Японии. Ученым предстоит определить орбиты всех астероидов размером не менее километра в поперечнике, которые в обозримом будущем могут вплотную сблизиться с Землей.

Последствия падения крупного астероида или кометы в Мировой океан окажутся неизмеримо более разрушительными, чем цунами сейсмического происхождения, считают сотрудники Института вычислительной математики и математической физики Сибирского отделения РАН. Математическое моделирование показало, что падение, например, каменного астероида диаметром 10 км со скоростью 20 км/с порождает гигантское цунами высотой до 4 км в центре и 300–400 м при выходе волны-убийцы на побережье. Именно такого рода событие привело, согласно одной из научных гипотез, к вымиранию миллионы лет назад 90 процентов всех видов животных на Земле.

Директор Центра планетарной защиты от астероидов Анатолий Зайцев полагает, что реально земляне смогут противостоять астероидной опасности лишь в том случае, если создадут астероидный патруль из наземных и космических средств разведки. Причем действовать нужно всем миром. Поодиночке ни одной из стран столь сложный и дорогой проект не под силу.

В числе космических «пришельцев», вероятность столкновения которых с нашей планетой достаточно высока, упоминался и астероид Алопи, имеющий в диаметре около 250 м. Он пролетит 13 апреля 2029 года мимо Земли на расстоянии 32 тыс. км. Американское космическое агентство НАСА утверждает, что есть вероятность захвата Алопи гравитационным полем нашей планеты. А это может привести к тому, что при очередном витке – в 2036 году – он врежется в Землю.

Представитель НАСА Скотт Пейс признал, что его ведомство не может позволить себе тратить больше средств на отслеживание астероидов «из-за ограниченных ресурсов и необходимости выполнять стратегические цели, поставленные перед НАСА». Он имел в виду задачу возвращения астронавтов на Луну к 2020 году и отправки экспедиции на Марс к 2030 году.

Лунную программу, как известно, закрыли. Так что освободившиеся средства американцы теперь могут направить на другие цели. В качестве одной из таких целей сотрудники NASA теперь предлагают отправить пилотируемую миссию к астероиду 2000 SG344 диаметром около 40 м, сообщает журнал Acta Astronautica.

Десант на астероид – сложная и дорогая экспедиция.

Инженеры намерены использовать корабль «Орион», который придет на замену шаттлам, для путешествия к астероиду и обратно общей длительностью от трех до шести месяцев. Два астронавта проведут на поверхности астероида неделю или две.

Экспедиция позволит исследовать историю Солнечной системы, а также методы защиты от потенциально опасных астероидов, полагают специалисты. Кроме того, будут проверены психологические последствия длительных миссий, возможные проблемы работ в открытом космосе. Астронавты смогут протестировать методы извлечения из астероидного льда питьевой воды, пригодного для дыхания кислорода и, возможно, водорода для дозаправки двигателей.

Корабль предполагается отправить к 2000 SG344, когда тот в очередной раз приблизится к Земле. Поскольку гравитация астероида очень мала, «Орион» должен будет самостоятельно прикрепиться к нему – возможно, с помощью специальных якорей. Скорость движения астероида около 45 тыс. км/ч, так что высадка десанта на него будет не столь уж простой.

Следующий проект, который предполагается проверить на практике, сообщает тот же журнал, состоит в том, чтобы набросить на астероид… лассо. Такую странную, на первый взгляд, идею высказал американский аэрокосмический инженер Дэвид Френч.

Главный смысл идеи Френча состоит в том, чтобы воздействовать на астероид тяжестью груза, прикрепленного к тросу, который, зацепившись за астероид, изменит его траекторию.

Ученый представил математическую модель, в которой используются грузы разного веса и тросы разной длины; соответственно по-разному меняется и траектория астероида. Чем длиннее трос и массивнее груз, тем значительнее отклонение небесного тела. Правда, процессы будут происходить очень медленно и займут от 10 до 50 лет. А для реализации этой затеи потребуется груз весом в 1 млн. т, а длина троса должна быть от 10 до 10 000 км. Так что проект пока выглядит фантастичным.

Но это не единственная идея подобного рода. Еще астероиды предлагают отклонять с опасного курса, ставя на них атомные реакторы, которые будут топить лед и струей пара создавать реактивную силу, отводящую астероид в сторону. Можно также поставить на пути астероида огромную надувную оболочку, врезавшись в которую он, подобно биллиардному шару, должен отклониться в сторону. А самое простое решение выглядит так. Надо просто побелить астероид, предлагают ученые. От этого изменится его отражающая способность, и световое давление заставит астероид отклониться в сторону.

Пока все эти проекты существуют большей частью лишь на бумаге. Но ценно уже то, что мировое сообщество признало нецелесообразным уничтожать астероиды путем взрыва, как это предлагалось еще недавно.

По мнению директора Института астрономии РАН, председателя комиссии по астероидам Бориса Шустова, стрельба по астероиду ракетами даже с термоядерными боеголовками мало что даст. В безвоздушном пространстве мощность взрыва резко падает. Кроме того, даже если удастся разбить астероид на части, то неизвестно еще, что неприятнее для планеты и человечества – получить удар цельным ядром или залпом своеобразной шрапнели.

Для того чтобы избежать трагедии при столкновении с астероидом Апофис, нужно посадить на астероид космический аппарат и включить «гравитационный толкач» – двигатель, который изменит орбиту космического тела.

Кометы и астероиды прилетают с окраины Солнечной системы.

«Для того чтобы сдвинуть астероид, хватит 10 кг топлива, однако это нужно будет сделать как можно раньше», – подчеркнул Б. Шустов.

Сложнее бороться с кометами. Орбиту кометы рассчитать намного труднее, чем астероида, поскольку она обычно тает при приближении к Солнцу, меняя таким образом свою массу, а значит, и траекторию. К тому же комету трудно заранее обнаружить, так как она появляется обычно из-за светила. Чтобы отразить кометную атаку, необходимо будет наблюдать за пространством с обратной стороны Солнца с помощью космических аппаратов.

В общем, так или иначе, радует уже то, что решение проблемы сдвинулось с места. Федеральное космическое агентство «Роскосмос» уже планирует после 2026 года создать систему защиты Земли от астероидов.

Владимир ЧЕРНОВ

СОЗДАНО В РОССИИ
Из чего создать ракету?

Вопрос, казалось бы, забавный. И так понятно: нужно взять материал попрочнее, и ракете не страшны будут ни перегрузки, ни космический холод. Но не все так просто.

Да, ракета должна быть прочной. Но при этом она должна быть как можно легче, борьба ведется за каждый грамм конструкции, которую приходится отправлять в космос.

А если ракета стартует не с обычного наземного космодрома, а из-под воды, с борта подводной лодки, на ракету давит всей своей массой еще и окружающая лодку вода.

Академик В.П. Макеев в свое время пошел на хитрость, предложив перед стартом ракету надувать, словно футбольный мяч. То есть сжатый воздух подавался под оболочку ракеты и своей упругостью противодействовал давлению воды. А когда ракета оказывалась в воздухе, излишнее давление тут же сбрасывалось, чтобы ракету не раздуло, как воздушный шарик, и она не лопнула из-за излишнего давления изнутри.

Все эти ухищрения, конечно, усложняли и саму конструкцию ракеты, и процедуру ее запуска.

Тогда конструкторы решили отказаться от изготовления ракет из титановых сплавов, перейдя на еще более прочные и легкие композиты.

Что такое композит? В простейшем случае, это сетка из углеродных или металлических нитей, запрессованная в стеклопластик или иной легкий материал.

Но не зря же говорят, что новое – это хорошо забытое старое. Специалисты вспомнили об опыте нашего замечательного ученого и инженера В.Г. Шухова, который еще в начале прошлого века создал ажурное перекрытие на Киевском вокзале, а потом сконструировал металлическую сетчатую башню на Шаболовке, откуда начинались первые в нашей стране телетрансляции.

И решили использовать прочные и легкие сетчатые конструкции в космическом деле.

Микрофотографии металлических сетеполотен: аи в– из стальной проволоки диаметром 20 мкм; би г– из вольфрамовой нити диаметром 15 мкм.

Сейчас по этой технологии серийно изготавливают оболочки ракет боевого ракетного комплекса «Тополь-М», тяжелой грузовой ракеты «Протон-М», а также морской ракеты нового поколения «Булава». На стадии экспериментального производства находятся также космические платформы, разрабатываемые в Центре информационных спутниковых систем им. М.Ф. Решетнева, а также и проектируются конструкции космических носителей в РКК «Энергия» им. С.П. Королева.

Разработанные в России сетчатые композитные конструкции получили признание за рубежом и даже особое название – Russian Anisogrid Structures.

Подобная технология интересна и авиастроителям. Уже завершен эскизный проект композитной конструкции секции фюзеляжа, стабилизатора и концевой части крыла для отечественного пассажирского самолета МС-21.

Понятное дело, что освоить такую технологию инженерам помогают текстильщики. Они принимают активное участие в новых разработках. Так, по словам ректора Московского государственного текстильного университета (МГТУ), профессора, доктора технических наук С.Д. Николаева, более трети материалов, используемых в летательных аппаратах, состоит из «технотекстиля».

Работы эти были начаты на кафедре технологии трикотажа еще в 70-х годах прошлого столетия совместно со специалистами НПО прикладной механики, возглавляемым тогда академиком М.Ф. Решетневым. Текстильщики совместно с инженерами трудились над созданием легких, прочных и гибких материалов на базе вязаных сетеполотен.

Группа специалистов под руководством профессоров Л. А. Кудрявина и В.А. Заваруева разработала технологию производства трикотажа из тончайших металлических нитей. Нить, а точнее, проволока диаметром 30–50 мкм, была использована для создания антенны, которую в 1985 году установили на космической станции «Мир».

В последующих разработках для повышения эластичности материала и снижения его веса была разработана технология вязания антенн из вольфрамовой микропроволоки диаметром 11–15 мкм и стальной – диаметром 20 мкм. Из них стали «ткать» сетеполотна с размеров ячейки до 0,2 мм.

Шуховская башня на Шаболовке.

Обрабатывать такие волокна на обычных текстильных машинах оказалось не просто: проволока не переносит многократных изгибов, ломается, пружинит. Но наши ученые нашли выход из положения – проволоку окутали оболочкой из материала, который можно было после того, как трикотаж готов, просто-напросто сжечь.

Трикотажное сетеполотно оказалось почти идеальным материалом для отражательной поверхности антенн телекоммуникационных спутников. Оно прекрасно складывается или разворачивается, не оставляя складок на поверхности антенны. А для улучшения радиоотражающих свойств на сетеполотно наносятся покрытия из золота или никеля; в итоге коэффициент радиоотражения достигает 99 %.

Сетка легкая, она весит всего около 30–40 г/м ², что очень важно для космической техники, когда каждый избыточный килограмм, выводимый на орбиту, обходится в несколько лишних тысяч долларов. В качестве материала для полотна наши специалисты используют сталь, вольфрам или молибден. Трикотажный материал поверхности антенны выдерживает удары космических частиц. Сегодня, когда идет подготовка к запуску космических радиотелескопов «Радиоастрон» и «Миллиметрон», сетеполотна для отражения радиоволн востребованы как никогда.

На кафедре технологии трикотажа занимаются и крупноячеистым сетеполотном, которое успешно применяется для изготовления подложек солнечных батарей космических кораблей, а также, как уже сказано, для изготовления элементов конструкций самих ракет.

Публикацию подготовил В. ВЛАДИМИРОВ