Текст книги "Юный техник, 2009 № 12"

Автор книги: Юный техник Журнал

сообщить о нарушении

Текущая страница: 1 (всего у книги 6 страниц)

ЖУРНАЛ ЮНЫЙ ТЕХНИК
_{НАУКА ТЕХНИКА ФАНТАСТИКА САМОДЕЛКИ}
№ 12 декабрь 2009

Популярный детский и юношеский журнал.

Выходит один раз в месяц.

Издается с сентября 1956 года.

ВЫСТАВКИ
Готовятся к внедрению

Очередной, уже IX Международный салон инноваций и инвестиций на ВВЦ собрал в павильоне свыше 1500 изобретений в самых различных областях науки, техники и народного хозяйства. Свои лучшие разработки представили новаторы из 49 российских регионов и 15 зарубежных стран. Вот что увидел, побывав на салоне, наш специальный корреспондент Станислав ЗИГУНЕНКО.

Ракеты стартуют со дна

Памятные всем аварии и катастрофы заставили наших специалистов обратить особое внимание на технику спасения и подъема затонувших судов. Весьма оригинальное изобретение представили на салон сотрудники и студенты Санкт-Петербургского горного института.

Одним из самых ответственных моментов спасательной операции является отрыв поднимаемого судна с морского дна. Не секрет, что затонувший корабль зачастую плотно садится на ил и, чтобы «отодрать» спасаемое судно, приходится прикладывать такие усилия, что их не всегда выдерживают подъемные лебедки и стальные тросы.

Схема подъема затонувших судов с помощью ракетных ускорителей. В зависимости от рельефа дна ускорители могут быть закреплены как вертикально ( а), так и наклонно, под углом ( б).

_{Цифрами обозначены: 1, 2– базовое судно-катамаран; 3– подъемный механизм; 4– стальные канаты; 5– траверса; 6– грузозахватное приспособление; 7и 10– продольная и вертикальная оси симметрии траверсы; 8– ракетные ускорители; 9– затонувшее судно; 11– дно; 12– поверхность акватории; 13и 14– вымоины в грунте, которые облегчают отрыв затонувшего судна от дна.}

Чтобы облегчить момент отрыва, к траверсе подъемного механизма, спускаемого со спасательного судна-катамарана, прикрепляется ряд твердотопливных ракетных ускорителей, наподобие тех, что применяются для ускоренного взлета боевых истребителей.

Когда захваты подъемного механизма надежно обхватывают затонувшее судно и подается команда на подъем, ускорители срабатывают, позволяя значительно меньшим напряжением тросов и лебедок отделить спасаемый объект от морского дна. Ну а дальнейший его подъем ведут, как обычно, с помощью тросов и лебедок.

Новация HАМИ

Государственный научный автомоторный институт (НАМИ) почти на каждой крупной выставке представляет свои очередные разработки. В данном случае внимание многих посетителей было обращено на платформу высокотехнологичного транспортного средства коммунального назначения, которое было спроектировано и изготовлено иод руководством одного из ведущих сотрудников НАМИ, Ильи Михайловича Минкина.

Суть новинки прежде всего в исключительной маневренности, если так можно выразиться, нового транспортного средства. Обеспечивается оно за счет двух новшеств. Во-первых, у каждого из четырех колес свой индивидуальный электропривод. Между тем, раньше мотор-колесо использовалось лишь на крупных машинах – например, карьерных самосвалах. Во-вторых, каждое из четырех колес может поворачиваться в любую сторону под углом до 60 градусов (см. рис.). А это позволяет маневрировать даже на маленьком пятачке, что при тесноте городских улиц и дворов совсем не лишне.

На шасси коммунальной машины может быть размещено любое оборудование. Такой автомобиль может быть и дворником, и мусоровозом, и спецмашиной любой из городских служб – газовиков, электриков, водопроводчиков.

Шасси будущей коммунальной машины. На схеме видно, что все 4 колеса такой машины могут поворачиваться в разные стороны.

Прототип отечественного электромобиля.

Зачем собакам сапоги?

«Собаки – незаменимые помощники спасателей при работе на завалах, – рассказала мне доцент Московского государственного университета дизайна и технологии Екатерина Васильевна Лаврис. – Они в несколько раз сокращают время, необходимое на поиск людей, нуждающихся в помощи. Однако животных, как и людей, на месте работы поджидает множество опасностей, в том числе осколки разбитых бутылок и оконных стекол, острые концы арматуры разрушенных стеновых и потолочных панелей. Поэтому лабрадорам-спасателям требуется защитная экипировка. И тогда сотрудники МЧС обратились за помощью к дизайнерам университета: «Сшейте нам обувь для собак».

Это оказалось не таким уж простым делом. Пришлось провести серию специальных исследований, результаты которых проверяли на самих собаках, двигавшихся по бегущей дорожке с видеоанализом движения.

В результате выяснили, что для надежной фиксации обуви на лапе необходимо наличие двух застежек, одна из которых расположена под пальцами, другая выше сгиба лапы. Кроме того, пришлось учесть и то обстоятельство, что собакам приходится работать в разное время года в местах с различным климатом. Так что пришлось обеспечивать их как летней, так и зимней обувью на прочной подошве, удобной в ношении.

«Но теперь как будто все в порядке. Рекламаций ни от спасателей, ни от самих собак не поступало», – улыбнулась Екатерина Васильевна.

Давайте клонировать растения

Именно такое предложение исходит от Ольги Чурочкиной, которая недавно закончила магистратуру Пущинского государственного университета по специальности «биотехнология» и теперь работает научным сотрудником в филиале Института биоорганической химии РАН.

Ее разработка – для скорейшего восстановления вырубленных и сгоревших лесов. Для современной России это огромная проблема.

По оценкам экологов, при нынешних темпах вырубки через 15–20 лет в средней полосе лесов вообще не останется. Да, их пытаются выращивать заново, но… Обычные саженцы, как показывает практика, часто бывает низкого качества, заражены опасными фитопатогенами и вредителями. А это не только плохо сказывается на продолжительности жизни конкретного растения, но и отрицательно влияет на окружающую среду в целом.

Предлагаемая Ольгой Чурочкиной технология называется «Микроклон». С самой верхушки побега материнского растения, где пребывание вредителей и патогенов наиболее маловероятно, отщипывают несколько клеток. Затем их выращивают в пробирках на искусственных питательных средах. Называется такой способ in vitro, то есть «в стекле».

Между прочим, для травянистых растений метод давно и успешно применяется, но вот с древесными сложнее. Одна из проблем заключается в том, что деревья – растения великовозрастные, а при клонировании биоматериал часто приходится омолаживать. Занятие это хлопотное. Фрагмент растительной ткани, например почку, стерилизуют, вводя специальный раствор (какой именно, Ольга держит в тайне – это и есть ее ноу-хау), затем помещают в питательную среду с гормонами и прочими необходимыми веществами.

Когда почка дает побег, его срезают, переносят на новую среду и так размножают хоть до бесконечности. Такой «разгон» биоматериала порой занимает до года. Зато от одной почки можно получить 50 тыс. микропобегов! Все они генетически однородны и сохраняют ценные признаки материнского растения.

Изобрели… колеco?

«Многие изобретатели прекрасно знают, что наиболее сложно модернизировать, казалось бы, испокон века известные вещи и конструкции, – рассказал мне профессор Рязанского филиала Московского государственного открытого университета Олег Владимирович Миловидов. – И тем не менее, нашим сотрудникам удалось изобрести колесо. Правда, не обычное, а зубчатое»…

Говоря точнее, речь идет о паре или нескольких цилиндрических колесах с арочными зубьями наружного зацепления. Такие зубчатые колеса используются, например, для передачи больших усилий в прокатных станах и иных механизмах, где требуется прилагать для работы особо большие усилия. За счет того, что каждый зуб у такого колеса не прямой, а выгнутый, как показано на фото, увеличивается площадь контакта при зацеплении, что позволяет в 2–2,5 раза увеличить передаваемое усилие. При этом также в 2–3 раза при прочих равных условиях повышается износостойкость передачи, а шум, напротив, снижается на 15–20 процентов.

Разработка защищена рядом патентов, есть также отработанная технология изготовления таких колес.

Остается лишь внедрить их в массовое производство. Прибыль на 1 рубль вложенных средств, как подсчитали экономисты, составляет 10 рублей; срок окупаемости 1–1,5 года.

От радара до роликов

Из иностранных участников салона, пожалуй, наибольшей популярностью пользовалась экспозиция изобретателей Ирана. Она привлекала своей всеохватностью. Вот вам лишь два примера из многих.

Изобретатель Нозар Абедзажех представил некий «радар антифото», который, по словам автора, защитит от любопытных всевозможные военные секреты. Прибор напоминает большую фотовспышку, может быть прикреплен к обшивке корабля, катера, подлодки, самолета или автомобиля и при включении позволяет скрыть местонахождение объекта даже от спутников-шпионов.

«Устройство излучает особые лучи, и изображения объекта на экране радара не получается, так как радиоволна облучающего радара рассеивается, благодаря отражающим частицам», – несколько туманно пояснил суть дела сам изобретатель. И добавил, что над изобретением он и его коллеги трудились два года.

Далее было сказано, что представители некоторых западных стран уже проявили живейший интерес к новой технологии. А представители иранских властей даже предложили изобретателю выкупить у него патент, чтобы в дальнейшем использовать устройство в своих военных разработках.

При этом изобретатель, сославшись на секретность своего «ноу-хау», не счел возможным даже намекнуть на то, за счет чего происходит загадочное рассеивание и поглощение электромагнитного излучения. Между тем, если это изобретение действительно работает, то получается, что американцы зря потратили десятки миллиардов долларов на разработку и внедрение технологии «стеллс».

А вот другой изобретатель, Ирай Мовахедина, напротив, никакого секрета из своей разработки не делал и приглашал каждого желающего способствовать ее продвижению на рынок. Суть же разработки такова.

К обычным роликовым конькам изобретатель прикрепил нечто вроде велосипедной динамо-машины. Теперь, катаясь, владелец такого приспособления может заодно, например, производить подзарядку своего мобильника, плеера или иного подобного устройства.

ИНФОРМАЦИЯ

КОСМОНАВТЫ ВЫРОСЛИ.К такому выводу пришли специалисты наземного Центра управления полетами, наблюдавшие за примеркой посадочных кресел «Казбек». «Работавшие на орбите с конца марта россиянин Геннадий Падалка и американец Майкл Барратт чуть-чуть подросли, – сообщил на пресс-конференции замдиректора Института медико-биологических проблем РАН Валерий Богомолов, – поскольку из-за невесомости позвоночник человека теряет свои естественные изгибы – туловище космонавта становится длиннее».

Это может стать проблемой – «подросший» космонавт может не поместиться в ложементе «Казбек», кресла спускаемого аппарата постоянно пристыкованного к МКС корабля-спасателя «Союз», что может при посадке привести к травмам.

Проблема «лишнего роста», в частности, остро встала перед бортинженером экспедиции МКС-1 Cалижаном Шариповым. И тогда врачи за два с половиной месяца до посадки «прописали» ему интенсивные тренировки в нагрузочном костюме «Пинг-вин». В костюм вмонтированы силовые тяги, которые нагружают определенные группы мышц. При этом тонус мышц спины нормализуется, и они начинают «держать» позвоночник, а рост космонавта соответственно уменьшается. Перед посадкой курс таких тренировок прописан также Падалке и Барратту.

ТАБЛЕТКА ПРИЦЕЛЬНОГО ДЕЙСТВИЯсоздана кандидатом наук, деканом фармацевтического факультета Казанского государственного медицинского университета Русланом Мустафиным. Ему первому в мире удалось решить проблему, над которой долгие годы работали ученые многих стран. Созданный им новый лекарственный носитель, особенности которого держатся в секрете, не только позволяет доставить медикамент точно к месту назначения в точно заданный момент, но и контролирует процесс высвобождения и всасывания препарата.

Другими словами, лекарства для печени будут доставлены точно к печени, а не разойдутся по всему желудку.

ОХОТА ЗА КОСМИЧЕСКИМИ ЛУЧАМИначата на астрофизическом полигоне Иркутского государственного университета. Он расположен в 50 км от Байкала и 140 км от Иркутска – в Тункинской долине Республики Бурятия.

«ТУНКА-133» единственный крупномасштабный физический объект, созданный в России в XXI веке», – сказал журналистам директор НИИ прикладной физики Иркутского университета Николай Буднев. Комплекс включен Федеральным агентством по науке и технологиям в перечень уникальных исследовательских установок страны. Над его реализацией с 2004 года работали не только сотрудники НИИ прикладной физики Иркутского университета, но и ученые НИИ ядерной физики МГУ при участии специалистов Германии и Италии.

По словам Н. Буднева, вначале установка состояла из 4 модулей – регистраторов космических лучей, затем из 9, 25 и, наконец, из 133 датчиков. Они расположены на площади около одного квадратного километра и помогут ученым приблизиться к разгадке причин сверхвысокой мощности космических лучей.

ПАМЯТНЫЕ ДАТЫ
Вселенная Капицы

По воспоминаниям, любимым опытом академика Капицы был такой. Яблоко – красивое и сочное – он опускал в термостат, замораживал, а потом вытаскивал и разбивал на мелкие кусочки…

Прошло 40 лет, и за изучение сверхнизких температур его удостоили Нобелевской премии. Ему тогда шел 85-й год из отпущенных ему 90 лет жизни. «Надо жить долго, если хочешь чего-то добиться», – сказал Петр Леонидович в своей нобелевской речи.

Чего же добился в своей жизни Петр Леонидович Капица, 115-летие со дня рождения которого научное сообщество всего мира отмечало в этом году.

Отец его – Леонид Петрович – был военным инженером, а мать – Ольга Иеронимовна – преподавателем литературы. Поэтому Петр некоторое время колебался, кем стать – человеком техники или гуманитарием? Однако выбор был сделан как бы сам собой. В гимназии он не удержался – не хотел учить мертвые языки. А потому закончил Кронштадтское реальное училище, дававшее образование с политехническим уклоном. И поступил в Санкт-Петербургский политехнический институт, где вскоре был замечен профессором А.Ф. Иоффе.

Обучение вскоре пришлось прервать – началась Первая мировая война, и Петр Капица был мобилизован в армию. Служил он санитаром-шофером и уже тогда отличался отчаянной ездой.

В 1916 году он вернулся в институт, закончил обучение и был оставлен при кафедре. В том же году была опубликована первая научная статья Капицы в «Журнале Русского физико-химического общества».

Вскоре после революции Иоффе удалось осуществить свою давнюю мечту: он организовал Физико-технический институт, и Капица стал одним из его первых сотрудников. В институте собралась талантливая молодежь и возникла научная школа, давшая стране ряд крупных ученых.

Вскоре Петр Леонидович женился, у него появилось двое детей, мальчик и девочка. Но в 1920 году в течение всего одного месяца ученый потерял отца, жену и двоих детей – всех унесла страшная эпидемия гриппа – испанки.

Ученый впал в глубокую депрессию. И неизвестно, как бы сложилась его дальнейшая судьба, если бы Иоффе, стремясь отвлечь своего ученика от переживаний, не организовал ему заграничную командировку в Англию.

В мае 1921 года Капица отправился на стажировку в знаменитую Кавендишскую лабораторию, которой руководил один из самых известных физиков того времени Эрнест Резерфорд. Однако тот, несмотря на рекомендации Иоффе, вовсе не принял посланца из России с распростертыми объятиями.

Нрав у Резерфорда был довольно суровый, не случайно сотрудники за глаза называли своего шефа Крокодилом. Он прямо сказал Капице, что все места в его лаборатории уже заняты. Но Петр Леонидович проявил характер.

И спросил Резерфорда, какова точность в его экспериментах. Тот, несколько удивившись вопросу, ответил, что точности около 3 % обычно хватает. Тогда Капица заметил, что при примерно 30 сотрудниках добавление еще одного скорее всего пройдет незамеченным, поскольку будет лежать в пределах экспериментальной погрешности!

Остроумие, находчивость и смелость Капицы произвели на Резерфорда впечатление, и он разрешил Петру Леонидовичу сдать зачеты по практикуму, который был рассчитан на два года. Капица сдал все за две недели и тем самым сразу приобрел известность, а также получил место в лаборатории. Через год – отдельную комнату. А затем две комнаты и помощников. И, наконец, – три комнаты.

«Я трачу на ваши опыты больше, чем на эксперименты всех остальных, вместе взятых», – сказал ему как-то Крокодил.

Он отлично понимал, что работа Капицы того стоила. Всего за год молодой ученый, проявив недюжинную изобретательность, создал уникальный прибор, с помощью которого провел измерения потери энергии альфа-частицей в конце ее пробега. Полученные результаты произвели на Резерфорда такое впечатление, что он не только продлил срок пребывания молодого ученого в Кембридже, но согласился финансировать предложенный Капицей проект создания установки для получения сверхсильных магнитных полей, в которых можно было бы наблюдать искривление траекторий альфа-частиц.

В 1923 году П.Л. Капица защитил диссертацию и стал доктором. В том же году он получил трехлетнюю стипендию им. Максвелла, давшую ему возможность продолжать работу в Кембридже. Резерфорд настолько уверовал в талант молодого ученого, что назначил его своим заместителем по магнитным исследованиям в Кавендишской лаборатории.

Карьера Капицы стремительно развивалась. В 1925 году он был избран членом Тринити-колледжа, а в 1929 году – стал членом Лондонского королевского общества и членом-корреспондентом Академии наук СССР.

От изучения сильных магнитных полей Капица тем временем перешел к физике сверхнизких температур. Низкие температуры получали в то время с помощью жидкого гелия. Капица и здесь пошел своим путем, разработав оригинальную установку для ожижения гелия.

В отличие от других конструкций, гелий в его установке охлаждался не жидким водородом, а в специальном расширительном детандере. При этом Капица походя решил не простую задачу – нашел материал для смазки детандера; ее, эту самую смазку, осуществлял сам гелий.

Резерфорд, видя такие успехи молодого ученого, добился открытия в Кембридже специальной лаборатории, директором которой был назначен П.Л. Капица. И в личной жизни нашего героя наметился поворот к лучшему. В 1927 году он женился на Анне Алексеевне Крыловой, дочери известного кораблестроителя, механика и математика А.Н. Крылова, который был направлен в Англию для наблюдения за постройкой судов по заказу России. У супругов родились двое сыновей, которые впоследствии стали учеными. Старшего – Сергея Петровича Капицу – вы регулярно видите на экранах телевизоров в передаче «Очевидное – невероятное». Младший – Андрей Петрович – известен во всем мире как специалист по океанологии.

Семейство Капицы обзавелось домом в окрестностях Кембриджа, а также собственным автомобилем. Причем Петр Леонидович вскоре приобрел репутацию лихача.

«Какой же русский не любит быстрой езды?!» – вспоминал он при случае слова Гоголя, лихо, как в военные годы, крутя баранку.

Он и в самом деле не забывал, откуда родом. Ежегодно приезжал на родину в отпуск, читал лекции и делал доклады о последних новостях науки для советских коллег.

…Все оборвалось в один миг. Приехав в 1934 году в СССР, он неожиданно получил отказ в продлении своей командировки. Его, несмотря на протесты мировой научной общественности, попросту не выпустили больше за границу. Жена уехала в Англию за детьми и смогла присоединиться к мужу лишь спустя несколько лет.

Это время стало тяжелым испытанием для Капицы, оказавшегося без работы, семьи и друзей. Он писал жене в 1935 году: «Я понимаю, что люди могут сойти с ума, но я никогда не думал, что до такого исступленного состояния я мог бы быть доведен сам, будучи оставлен без моей научной работы».

Правда, в декабре 1934 года было принято постановление правительства СССР о создании Института физических проблем, директором которого был назначен Капица. Однако строительство шло плохо, за строителями нужен был глаз да глаз… Вместо того чтобы заниматься научными исследованиями, Капица был вынужден выполнять обязанности прораба, писать письма и обивать пороги в разных инстанциях. В письме к В.М. Молотову от 7 мая 1935 года он прямо писал: «Мне кажется, что в создавшихся условиях мою попытку восстановить свою научную работу здесь можно уподобить желанию проковырять каменную стену перочинным ножом».

Лишь в 1936 году ученый смог приступить к работе. И опять-таки благодаря помощи Резерфорда. Тот согласился продать СССР оборудование лаборатории, включая и созданные Капицей установки для получения сильных магнитных полей и ожижения гелия, сказав, что все это оборудование не может работать без хозяина.

Таким образом, в 1938 году в Институте физпроблем начала работать первая в СССР опытная турбодетандерная установка для ожижения воздуха. Ее производительность составляла 30 кг/ч жидкого воздуха, а время запуска было всего 20 минут.

А в 1939 году Капица был избран действительным членом Академии наук СССР.

В 1941 году началась Великая Отечественная война. В том же году работа П.Л. Капицы была отмечена Сталинской премией.

Фронт все ближе подступал к Москве, и Институту пришлось эвакуироваться в Казань. Но Капица продолжал работать и здесь; им и его сотрудниками была создана мобильная воздухоразделительная установка для авиации и флота, начато освоение промышленного производства турбодетандерных установок. Кислород был остро необходим летчикам, подводникам, медикам, газосварщикам и многим другим.

При Совнаркоме создали даже специальное управление – Главкислород, во главе которого поставили П.Л. Капицу. В 1945 году началась эксплуатация крупнейшей по тому времени промышленной воздухоразделительной установки на Балашихинском кислородном заводе. За выдающиеся достижения в разработке новых промышленных методов получения кислорода Капица был награжден орденом Ленина, удостоен звания Героя Социалистического Труда.

Но мытарства ученого все еще не закончились. После победы с ним обошлись довольно сурово. В 1946 году за отказ участвовать в атомном проекте и прочие прегрешения Капица был снят с поста директора Института физпроблем, был лишен возможности работать в лаборатории и читать лекции. Тогда Петр Леонидович организовал у себя на даче домашнюю лабораторию и более семи лет продолжал исследования в «физ-избе», как он сам назвал это помещение. Именно здесь он выдвинул гипотезу о природе шаровой молнии, сконструировал самые мощные в СССР генераторы СВЧ-колебаний непрерывного действия, начал исследования по физике плазмы и электронике больших мощностей.

В 1955 году несправедливые обвинения против Капицы были сняты, он возвратился на пост директора Института физических проблем и заработал на полную мощь. «У меня нет времени ждать, – говорил он сотрудникам. – И так много времени потеряно».

Выдвигая оригинальные идеи, Капица обсуждал их с сотрудниками, иногда даже устраивал конкурс на лучшее решение проблемы. Победитель получал бутылку шампанского и бурное одобрение всех присутствующих.

Много времени ученый отдавал студентам, которые называли его «отцом Физтеха». Именно молодые, считал он, способны выдвигать самые оригинальные идеи. Когда в 1974 году Капице исполнялось 80 лет, сотрудники устроили «ученый балаган» – было много шуток, подарков «со значением» и всеобщего веселья.

Петр Леонидович любил путешествовать, и когда с него была снята опала, он объездил на автомобиле Польшу, Чехословакию, Румынию, Болгарию, Венгрию. Ученый был дважды Героем Социалистического Труда, лауреатом Государственной премии СССР, награжден орденами и медалями, являлся членом многих академий и научных обществ. В 1965 году Датский инженерный союз присудил Капице медаль Нильса Бора. В январе 1966 года Капицу наградили медалью и премией Резерфорда. В 1968 году ему была присуждена золотая медаль Камерлинг-Оннеса.

А в 1978 году Капица наконец-таки был удостоен давно заслуженной им Нобелевской премии по физике «за фундаментальные изобретения и открытия в области физики низких температур». Свою награду он разделил с А. Пензиасом и Р.В. Вильсоном.

Ученый не дожил трех месяцев до своего 90-летия, сказав как-то незадолго до своей кончины: «Ученым следует помнить, что самые важные и интересные научные открытия – это те, которые нельзя предвидеть. Настойчивость и выдержка есть единственная сила, с которой люди считаются».

С. СЛАВИН