Текст книги "Юный техник, 2010 № 09"

Автор книги: Юный техник Журнал

сообщить о нарушении

Текущая страница: 1 (всего у книги 5 страниц)

ЖУРНАЛ «ЮНЫЙ ТЕХНИК»
_{НАУКА ТЕХНИКА ФАНТАСТИКА САМОДЕЛКИ}
№ 9 сентябрь 2010

Популярный детский и юношеский журнал.

Выходит один раз в месяц.

Издается с сентября 1956 года.

ВЫСТАВКИ
Все выше и выше…

Свыше 300 предприятий и фирм России и других стран приняли участие в очередном, 11-м по счету международном форуме «Высокие технологии XXI века», прошедшем недавно в Экспоцентре на Красной Пресне в Москве. Среди десятков тысяч посетителей на выставке побывал и наш специальный корреспондент Станислав ЗИГУНЕНКО.

И вот что там увидел.

Нервы из… стекла

Суть проблемы начальник сектора «Интеллектуальные полимерные композиционные материалы» Всероссийского научно-исследовательского института авиационных материалов Дмитрий Васильевич Сиваков пояснил так:

– В наши дни на смену металлу в авиации все чаще приходят полимерные композиты. Они и прочнее и легче алюминиевых сплавов, а по ряду характеристик превосходят даже титан. Что такое композит? Это переплетение, если хотите, сетка из углеродных и оптико-волоконных нитей, залитая синтетической смолой. И если периодически пропускать по волоконным нитям лазерные импульсы, то можно получать информацию о температуре материала, механических нагрузках на него и прочие характеристики.

А такая информация позволяет прогнозировать поведение той или иной детали и своевременно принимать меры, чтобы она не разрушилась. В итоге у технологов при создании, например, пассажирского авиалайнера Ту-204 появилась возможность примерно на треть уменьшить вес крыльев авиалайнера при сохранении прочности. И это только начало…

На этой модели отрабатывают алгоритмы автоматического управления железнодорожными составами.

Контроль за перегрузкой конструкции ракеты или вертолетного ротора тоже можно осуществлять с помощью материалов с «нервами». И на земле подобным материалам найдется сфера применения. Например, «нервная система» моста включает в себя элементы, чутко реагирующие на превышение механических нагрузок; это могут быть датчики из сплава с «памятью», сюда же могут быть добавлены и сенсоры коррозии.

Робот нового поколения сможет держать в своих механических руках даже яйцо. Такую чувствительность ему обеспечивает искусственная многослойная «кожа», в которую помещены пьезоэлектрические датчики.

А вот вам еще одно применение «умных» материалов.

Между динамиком и микрофоном, который улавливает звуки, стоит стенка из пьезоэлектрической керамики. Микрочип управляет стенкой так, что пьезоэлектрика действует против звуковых колебаний. Около микрофона стоит чувствительный элемент, задающий звуки разной частоты, с тем чтобы они могли прорваться через пьезоэлектрический барьер. Но все ухищрения этого элемента напрасны: в комнате стоит полная тишина, пока стенка закрывает микрофон. Такая же пьезоэлектрика, встроенная в обшивку фюзеляжа самолета или в детали, отделяющие двигатели от салона с пассажирами, не добавляя лишних килограммов, может обеспечить тишину там, где размещаются люди.

И на очереди – создание материалов, которые будут перестраивать свою структуру в зависимости от нагрузки. Они будут словно бы напрягать свои «мышцы», как это делают живые существа, когда им приходится нападать или защищаться. Машины из таких материалов будут, как минимум, на порядок превосходить возможности нынешних.

Компактные суперкомпьютеры

Обычно, когда речь заходит о суперкомпьютерах, то многие представляют себе целый машинный зал, заполненный металлическими шкафами, битком набитыми электронными блоками. В принципе, в большинстве случаев суперЭВМ так и выглядят.

Но вот недавно сотрудники Российского федерального центра и Всероссийского НИИ экспериментальной физики создали для оснащения конструкторских бюро, исследовательских лабораторий и т. д. сравнительно небольшие программно-аппаратные комплексы на базе компактных суперкомпьютеров.

Производительность одной компактной универсальной суперЭВМ составляет 1,094 Тфлоп/с, что соответствует производительности 40–50 самых современных персональных компьютеров. Причем 144 процессора такой электронно-вычислительной машины потребляют не больше, чем электрический чайник. А стоимость такого компьютера габаритами с тумбочку письменного стола – не более 2,2 млн. рублей. Причем установка такой машины не требует никаких специальных инженерных систем.

Универсальные суперЭВМ могут входить в комплексы для моделирования процессов в атомной энергетике, авиационной промышленности, автомобилестроении, использоваться для трехмерного инженерного проектирования в других отраслях техники, написано в прессрелизе НИИ экспериментальной физики. А специализированные комплексы используются для прогнозирования погоды, компьютерном моделировании…

Говоря проще, суперкомпьютеры ныне позволяют имитировать процессы, происходящие при ядерных взрывах, при горении ракетного топлива, соударении автомобиля с препятствием, не прибегая к натурным испытаниям. А это, понятное дело, экономит и время, и деньги.

Видеоанализ движений

Интересный вычислительный комплекс для пространственного видеоанализа движения продемонстрировал на выставке и Институт прикладной математики и механики Национальной академии наук Украины.

Выглядит это, например, так. На костюм спортсмена в различных местах прикрепляют множество светодиодов-маркеров, затем его бег, прыжки, различные приемы снимают три видеокамеры с разных точек. Полученная информация поступает в компьютер, который ее обрабатывает и анализирует, правильно ли выполняет спортсмен тот или иной прием, указывает на характерные ошибки.

Комплекс может быть также использован в лечебной медицине, в балете, цирковом искусстве и при обучении рукопашному бою. В последнее время пространственный видеоанализ движений думают использовать для создания компьютерных мультфильмов. Датчики, расположенные на теле актера, позволят затем перенести в компьютер все его характерные движения. А потом их в точности повторит компьютерный персонаж.

Баллистический гравиметр

Со времен Ньютона, проследившего за падением легендарного яблока, всем нам известно, что на каждое материальное тело действует сила тяготения. Однако известно ли вам, что сила тяжести не только на разных планетах, но и на Земле не всюду одинакова?

Узнать это позволили гравиметры. Самый простой из них был изобретен еще Галилео Галилеем. Помните, как в учебниках описываются его опыты по бросанию предметов с верхушки наклонной Пизанской башни? То же самое происходит и в баллистическом гравиметре, конструкция которого разработана сотрудниками Института автоматики и электрометрии Сибирского отделения Российской академии наук. Шарик падает внутри вертикальной трубки примерно метровой длины, откуда выкачан воздух. А скорость его падения точнейшим образом замеряет лазерный интерферометр с рабочей длиной волны 532 нм.

Прибор удобен тем, что его можно транспортировать в легковом вездеходе или на ином транспорте, питать как от переносного генератора переменного тока, так и от автомобильного генератора.

Прибор может быть использован при исследовании характеристик Земли, для геологоразведки залежей полезных ископаемых, составлении специальных карт и других целей.

Странный глобус

Смотришь на него и удивляешься: глобус крутится как бы сам по себе. «И мелькают города и страны, параллели и меридианы»…

Я внимательно осмотрел подставку: нигде не видно проводов, свидетельствующих о подводе электричества к глобусу. А он все-таки вертится!

Так выглядят глобусы с «хитринкой». Крутятся сами по себе, как будто в них заложен «вечный двигатель».

Секрет открыла менеджер группы компаний «Давинчи» Олеся Леонидовна Высокова. По ее словам, глобус MOVA разработан группой калифорнийских физиков и дизайнеров. Основная его часть состоит из двух сфер, расположенных одна в другой. Внешняя оболочка прозрачная, а внутренняя – из непрозрачного пластика, на поверхности которого и отпечатаны материки и океаны.

Пространство между двумя оболочками залито особой жидкостью, в которой, собственно, и плавает внутренний шар, не касаясь внешней оболочки. Таким образом, его сопротивление трению минимально.

Каким именно образом глобус приводится во вращение, сотрудники фирмы не говорят, это «ноу-хау» производителей, но намекнули, что все дело в конвекции, то есть перемещении потоков жидкости между оболочками под воздействием света и тепла.

Таким образом, глобус вращается при наличии источника света – естественного или искусственного, – освещающего и нагревающего глобус с одной стороны больше, чем с другой.

ИНФОРМАЦИЯ

ИСКУССТВЕННОЕ СЕРДЦЕсоздали сотрудники НИИ трансплантологии и искусственных органов – это миниатюрный насос, который после испытаний поможет больным людям прожить несколько недель, а то и месяцев, пока им не будет подыскано подходящее донорское сердце для трансплантации. Устройство размерами 112x30 мм и массой в 70 г можно разместить внутри грудной клетки человека. А гарантированный ресурс его работы – более года.

В его создании приняли непосредственное участие инженеры Московского института электронной техники и ряда других предприятий.

ВЫСОКАЯ НАГРАДА.Павел Белов, кандидат физико-математических наук, ведущий научный сотрудник Санкт-Петербургского государственного университета информационных технологий, механики и оптики, удостоен высокой награды – премии Президента Российской Федерации в области науки и инноваций для молодых ученых за 2009 год – за результаты исследований в области физики метаматериалов и разработку устройств передачи и обработки изображений со сверхразрешением.

«Легче всего объяснить действие метаматериалов при помощи самых простых предметов, – сказал Павел Белов. – Если вы опустите ложку в стакан с чаем, то увидите, что она искривляется вправо. В среде с отрицательным коэффициентом преломления мы бы увидели ложку, искривленную в другую сторону – влево»…

Именно такой особенностью и обладают искусственно созданные метаматериалы с отрицательным коэффициентом преломления. Из них, например, можно изготовить совершенно плоскую собирающую линзу. «При этом снимается так называемый классический дифракционный предел, – пояснил Белов, – то есть ограничение на разрешающую способность линз».

Полученные П. Беловым результаты имеют как фундаментальное, так и огромное практическое значение, поскольку дают конструкторам оптических приборов новые возможности создавать, к примеру, микроскопы, способные, быть может, различать даже отдельные атомы.

СПЕЦИАЛИСТОВ ПО НЕБОСКРЕБАМначали готовить в Московском государственном строительном университете (МГСУ). В течение года 30 студентов параллельно с основным обучением будут осваивать программу кафедры высотного строительства. Соответствующие программы и учебные планы разработаны ведущими преподавателями МГСУ, а лекции читают германские преподаватели.

ТЕХНИЧЕСКИЕ АЛМАЗЫ В КОСМОСЕ.Вот что рассказал об этой уникальной технологии научный руководитель разработки, академик Владимир Фортов.

«Наличие глубокого вакуума и отсутствие гравитации позволяют выращивать технические алмазы четкой структуры, которые обладают большей прочностью, чем обычные. Кроме того, в космосе удается изготовлять уникальные катализаторы. С этой целью пылинки в невесомости покрывают тончайшей катал изной пленкой, обеспечивая таким образом максимальную площадь соприкосновения катализатора с взаимодействующими веществами».

ВОЗВРАЩАЯСЬ К НАПЕЧАТАННОМУ
Разгоняем облака…

В «ЮТ» № 3 за 2010 г. мы рассказали о некоторых способах управления погодой и просили вас, уважаемые читатели – участники нашего блицконкурса, – ответить на вопрос, какие еще способы разгона облаков вам известны. Среди многих на наше предложение откликнулся 11-классник Андрей ЕФРЕМОВ, живущий в с. Абызово Чувашской Республики. Андрей не ограничился лишь ответами на предложенные вопросы (за что удостоен заслуженного приза), но и прислал целый научный трактат, посвященный проблемам и способам управления погодой, выдержки из которого мы и предлагаем вашему вниманию.

Первые попытки по управлению погодой предпринимались еще в XVIII веке, о чем свидетельствует закон, изданный эрцгерцогиней Австрии Марией Терезией в 1750 году, запрещавший стрелять из пушек по градовым облакам или разгонять их колокольным звоном, пишет Андрей. Столь странный указ обусловлен тем обстоятельством, что стрельба из пушек по грозовым тучам далеко не всегда приводила к желаемому результату, зато ядра падали, где попало, принося убытки. Что же касается колокольного звона, то существовало поверье, что колокольный звон заодно притягивает молнии.

На самом деле молнии просто довольно часто били в колокольни как наиболее высокие строения в округе, отчего, бывало, гибли звонари.

В последующие десятилетия интерес к управлению погодой то спадал, то возрождался. В конце концов, к середине XX века в нашей стране была создана лучшая в мире служба по разгону облаков. Свои возможности наши специалисты публично продемонстрировали во время Олимпийских игр в Москве в 1980 году. Впоследствии облака разгоняли на праздновании 50-летия Победы, при открытии и закрытии Всемирных юношеских игр в 1998 году, во время празднования 850-летия Москвы. Были готовы наши специалисты обеспечить хорошую погоду и во время Парада по случаю 65-летия со дня окончания Великой Отечественной войны.

Суть метода такова. Перед началом воздействия анализируют пробу воздуха в районе работ. Затем принимают решение, какой реагент и как использовать, и в зависимости от температуры, типа облаков и некоторых других факторов используют либо хладореагенты в виде жидкого азота или твердой углекислоты или грубодисперсные порошки (цемент, расфасованный в специальные упаковки) и патроны с йодистым серебром. Крупинки служат ядами конденсации для дождевых капель, и дождь проливается еще до подхода туч к городу.

Использование беспилотных летательных аппаратов (БЛА) А-03 для разгона облаков вместо больших самолетов позволяет в 20 раз сократить расходы на модификацию погодных условий. К такому выводу пришел директор и главный конструктор ОАО «Научно-производственный центр «Антиград-Авиа» (г. Дубна Московской области) и его коллеги. Созданный ими аппарат способен находиться в воздухе 10 часов с грузом 500 кг или 50 часов с грузом 100 кг.

Не так давно в столице был опробован и еще один способ «отмены» осадков – с помощью… «люстры Чижевского». Новую установку даже не пришлось поднимать в воздух. Она способна разгонять тучи с земли.

При этом создатели уникальной установки уточняют: происходит не рассеивание туч, как это делается с помощью самолетов, а их подъем вверх, где они перестают быть дождевыми. Теоретически так же установка действует и на снеговые тучи.

Установка, представляющая собой кубическую рамную конструкцию, соединенную с аэроионизатором,

была установлена на автомобиле «Газель», который проехал по Арбату во время дождя. Эксперимент можно назвать удачным – на «охваченном» участке дождь прекратился.

А вот какой способ воздействия на облака придуман совсем недавно швейцарскими физиками. Жером Каспарян и его команда из университета Женевы выяснили, что красный лазерный импульс ионизирует воздух и вызывает конденсацию водяных капель. В итоге в чистом небе буквально на глазах возникает облако.

Если затем «обстрелять» его импульсами уже зеленого лазера, то вскоре проливается дождь.

По мнению доктора Каспаряна, такой метод эффективнее, чем, например, обстрел грозовых облаков ракетами с йодистым серебром.

Метод уже опробован в небе над Берлином в течение нескольких ночей и показал неплохие результаты.

НАШИ ЛАУРЕАТЫ
Я живу в Елховке

Вы встречали фамилию Михаила Бахтинаиз Самарской области в списке победителей «Приза номера». Мы попросили нашего лауреата рассказать немного о себе…

Мне 15 лет. Я живу с родителями, двумя братьями и сестрой в Елховке. Старший брат учится в одиннадцатом классе, младший – в восьмом, а сестра в пятом. Я учусь в десятом классе на 4 и 5. Участвую во всех олимпиадах и конкурсах, иногда занимаю призовые места. Занимаюсь футболом в спортивной школе. Посещаю тренажерный зал. Окончил музыкальную школу.

Наше село Елховка – это районный центр, который находится в 100 километрах от Самары. Мы учимся в школе, зданию которой больше 70 лет. Во время войны школа не работала, в этом здании был госпиталь, но до войны дети здесь уже учились. Недавно рядом построена новая большая школа.

Журнал «Юный техник» начал выписывать с января 2008 г. Первый конкурс я выиграл и решил отвечать на все вопросы журнала.

Отвечаю я на вопросы так. Сначала прочитываю весь журнал. Потом ищу в книгах и статьях недостающую информацию по темам, к которым относятся вопросы. Затем делаю выводы, отвечаю на вопросы и отправляю письмо в редакцию.

Ищу друзей по ICQ-переписке: 416149608 – пишите, буду рад знакомству.

КУРЬЕР «ЮТ»
Фестиваль роботов

На II Всероссийском фестивале робототехники съехались более 100 команд из 25 регионов России. Конкурсанты представили самодельных роботов, которые должны были отличаться не только оригинальным внешним видом, но и уметь проходить трассу с препятствиями за минимальное время.

Этот фестиваль – одно из крупнейших в России мероприятий в области инновационных технологий, робототехники и механотроники среди детей и молодежи. Программа направлена на выявление и обучение талантов в возрасте от 8 до 30 лет, которые интересуются проблемами робототехники.

В ходе фестиваля для участников и зрителей были проведены соревнования роботов по движению по трассе на скорость, турнир по теннису и другие виды состязаний, показана фотовыставка работ участников общероссийской Программы «Робототехника»; прошли мастер-классы для студентов и молодых специалистов…

В рамках направления «Инновации и предпринимательство были представлены проекты и состоялось награждение победителей программы «Участник молодежного научно-инновационного конкурса» (УМНИК).

Авторы 30 лучших проектов получили возможность бесплатно принять участие в выставке НТТМ-2010.

В рамках направления «Профессиональная робототехника» состоялись соревнования «Дефиле», где роботы преодолевали на время заданную трассу, и «Навигация», где оценивалась способность робота ориентироваться по сигналам спутников. Самым умным был признан робот, собранный командой МАДИ. Кроме того, членам десяти лучших команд по итогам соревнований были вручены сертификаты-приглашения на участие в смене «Инновации и техническое творчество» форума «Селигер-2010». Три лучшие команды получат также возможность в сентябре бесплатно посетить Японию в рамках межправительственной программы молодежного обмена.

Наконец, в рамках направления «Общая робототехника» прошел национальный отборочный этап World Robot Olympiad, победители которого примут участие в финале на Филиппинах в ноябре 2010 года.

Последняя проверка роботов перед стартом.

«Готовы?.. Стартуем»

Роботы – участники соревнований по теннису.

Кстати…

РОБОТЫ СПОРИЛИ, КТО УМНЕЕ…

Параллельно с Фестивалем робототехники студенты и молодые ученые из России, Украины и Белоруссии представляли свои оригинальные разработки, практические навыки, общались с коллегами и в рамках Международного форума «Роботы – 2010».

Одной из самых перспективных конструкций был признан робот-марсоход, созданный студентами Московского государственного университета приборостроения и информатики (МГУПИ). По словам Александра Кузнецова из научно-конструкторского бюро МГУПИ робот принимает участие в имитациях высадки на Марс, официально используется в программе «Марс-500». Предполагается, что когда-нибудь марсоход будет передвигаться по поверхности планеты, устанавливать датчики и собирать образцы для анализа.

Кроме того, свои достижения демонстрировали студенты других ведущих технических вузов России, молодые ученые из Белоруссии и Украины, а также ученики московских школ.

Изобретатели из Санкт-Петербургского госуниверситета показали, как работает робот-парковщик. С виду это обычная тележка, однако она умеет самостоятельно заехать на стоянку перед «магазином».

Студент шестого курса Московского энергетического института Алексей Костин представил модель робота, который может использоваться при сварочных работах.

Пока что, наклоняя «руку» над доской для игры в шашки, механизм перемещает фигурки по клеткам. «К следующему году робот уже сможет сыграть в шашки с человеком», – пообещал Алексей.

Студенты Брестского государственного технического университета привезли с собой команду роботов-футболистов. «В игровых условиях мы отрабатываем взаимодействие группы роботов – это уже совершенно новый уровень, которым наука начала заниматься совсем недавно», – сказал по этому поводу аспирант Белорусской академии наук Григорий Прокопович.