Текст книги "Юный техник, 2006 № 03"

Автор книги: Юный техник Журнал

сообщить о нарушении

Текущая страница: 1 (всего у книги 5 страниц)

ЖУРНАЛ «ЮНЫЙ ТЕХНИК»
_{НАУКА ТЕХНИКА ФАНТАСТИКА САМОДЕЛКИ}
№ 3 март 2006

Популярный детский и юношеский журнал.

Выходит один раз в месяц.

Издается с сентября 1956 года.

КУРЬЕР «ЮТ»
Технологии технотекстиля

Современный текстиль – это не только ткани для одежды. Это наглядно показали 116 фирм из 21 страны, собравшиеся в Москве на II Международную выставку технического текстиля>, нетканых материалов и защитной одежды. Среди прочих посетителей там побывал и наш специальный корреспондент Виктор ЧЕТВЕРГОВ. И вот что там узнал.

«Пеленки» для дорог

Еще по дороге на выставку, из окна автобуса, я увидел, как рабочие, ремонтировавшие участок дороги и крутые откосы возле него, раскатывая рулоны, закладывают в грунт длинные полосы ткани.

«Под дорожное полотно укладывают так называемый геотекстиль, – Василий Мачихин, представитель Производственно-ремонтного объединения «Атлетикс» продемонстрировал мне кусочек необычайно плотной и прочной синтетической ткани из полиамидного волокна. – Этот материал не боится влаги, микробов и способен сохранять в грунте все изначальные качества не менее 50 лет»…

Космический скафандр – изготовляют из специальных сортов технического текстиля.

Закладка геотекстиля под дорожное полотно. Такая картина постепенно перестает быть экзотикой и в нашей стране…

Но зачем все-таки закапывать в землю довольно-таки дорогую ткань? Оказывается, в том есть свой резон. Например, когда в США строили знаменитое Панамериканское шоссе, пересекающее весь континент с севера на юг, то в некоторых местах заложили так называемую дорожную «подушку» из песка и гравия – (основание под асфальтово-бетонное покрытие) толщиной 10 м! Это сделано для того, чтобы дорога, проложенная по слабому, например, болотистому грунту, не «поплыла», не просела уже через несколько лет, а то и месяцев. Так вот, геоткань, уложенная в основание, позволяет сократить толщину такой «подушки» в 4 и более раз. А это дает существенную экономию на дорожных работах, одновременно улучшая качество и долговечность постройки. Почему?

«Тканевая прослойка под дорогой создает примерно такой же физический эффект, как лыжи на снегу, – пояснил В. Мачихин. – Лыжник не проваливается потому, что его масса перераспределяется на большую площадь, так и геоткань распределяет нагрузку. А ее высокая водопроницаемость позволяет дорожному полотну быстрее пропускать влагу в землю после дождя»…

Словом, «пеленка», подложенная под дорожную трассу, надолго сохранит ее идеально гладкой, не даст «проседать», предотвратит образование ухабов. Чтоб и в огне не горел, и в воде не промокал – таковы требования к костюму для пожарных.

Вернемся в «каменный век»?

В городе Ленинске, где живет обслуживающий персонал космодрома Байконур, мне как-то довелось видеть такую картину: трубы теплоснабжения и водопровода змеятся прямо по улицам, словно гигантские многокилометровые удавы. «Закапывать нельзя, – пояснили мне. – Грунт тут такой, что уже через полгода, а то и ранее трубы начинают протекать».

Впрочем, не только на Байконуре, в любом городе, поселке, где есть централизованное теплоснабжение, каждую зиму бьют из-под земли отнюдь не природные «гейзеры». Как бороться с авариями тепловых сетей? Можно ли существенно продлить жизнь трубопроводов?

Вот что предлагают для борьбы, с этой бедой, скажем, сотрудники фирмы «Каменный век» из подмосковной Дубны. Они представили на выставку образцы нитей и тканей, а также других изделий непривычно золотистого цвета. «Золото или медь здесь ни при чем, – пояснила мне представительница фирмы Кристина Попова. – Все это изготовлено из базальта»…

Чтоб и в огне не горел, и в воде не промокал – таковы требования к костюму для пожарных.

Каски и шлемы теперь не стальные, а из особых композитных материалов.

«Но базальт ведь это камень – одна из самых твердых горных пород», – наверное, удивитесь вы. Оказывается, современные технологи научились делать нити не только из хлопка или из синтетических волокон, но и из металла, камня…

Если разогреть горную породу до температуры 1450 °C, то и камень становится жидким, словно расплавленная сталь. Это хорошо видно, например, при вулканических извержениях, когда из кратера вулкана извергается жидкая лава. Из такого расплава технологи научились получать тонкие нитки, продавливая размягченную каменную массу сквозь фильеры – пластинки из огнеупорных материалов с мельчайшими отверстиями в них. И когда потом масса застывает, образуются тончайшие нити.

Каменная нить гибкая и в то же время весьма прочная, она не боится ни жары, ни холода, не ржавеет даже в самой агрессивной среде и не поддается микробам. Кроме того, каменная нить еще и недорога – ведь запасы базальтов в нашей стране огромны.

Получаемые из этого природного сырья тончайшие нити с успехом можно использовать и в качестве основы для производства композитных материалов. Например, недавно в Центральном научно-конструкторском бюро (ЦНКБ, г. Москва) совместно с НПО «Полимерстроймаш» разработана технология, рецептура и конструкция базальтопластиковых труб из сверхтонкого волокна с добавлением специальных полимерных компонентов. Такие трубы диаметром от 50 до 200 мм и длиной до 8,6 м, как показали испытания, хорошо выдерживают требуемый температурный режим при рабочем давлении до 16 атмосфер, а стало быть, вполне могут заменить стальные, широко применяемые сейчас в сетях горячего водоснабжения.

Отечественная новинка неоднократно представлялась на крупных выставках в России и за рубежом и получила высокую оценку специалистов. Более того, первые партии базальтопластиковых труб уже используются для ремонта старых и прокладки новых теплосетей в Москве и некоторых других крупных городах нашей страны.

Одежда для пекла

Из технотекстиля с особыми свойствами изготовляют и одежду. Только не обычную. Как рассказал заведующий лабораторией атомного ядра, доктор технических наук Борис Бенецкий, недавно на Нововоронежской АЭС проведены испытания костюма нового поколения, обладающего повышенными защитными, эргономическими и эксплуатационными свойствами. В проекте по разработке этого снаряжения были задействованы также ОАО «Пожтехсервис», ФГУ «Всероссийский НИИ противопожарной обороны МЧС РФ» и ОАО «НИИ эластомерных материалов и изделий».

Радиозащитный костюм РЗК позволяет обеспечить оптимальную защиту органов и тканей от радиации с учетом их различной чувствительности. Таким образом, увеличивается вероятность не заболеть за время пребывания ликвидатора в опасной зоне. Снаряжение изготовлено полностью из отечественных материалов – эластомеров и металлов – и защищает сразу от теплового, бета– и гамма-облучений. А конструкция герметичного внешнего скафандра спасает и от опасных для жизни газов. За границей подобных костюмов нет.

Этот костюм предназначен для защиты сотрудников противопожарной и аварийно-спасательных служб МЧС от агрессивных сред, огня и прочих опасностей, возникающих при пожарах, авариях на химически опасных объектах.

ИНФОРМАЦИЯ

МИКРОБЫ И ЭЛЕКТРИЧЕСТВО?Исследователей из санкт-петербургского Института электрофизики и электроэнергетики РАН заинтересовало, почему питьевая вода, прошедшая противомикробную обработку электрическими импульсными разрядами, сохраняет свою устойчивость к микробам затем еще около года. Серия специальных исследований показала: при очистке воды в нее «стекают» с электродов ионы, микрочастицы и наночастицы. С микробами «сражаются» частицы размером от 5 до 100 нанометров (это оксиды меди, серебра или железа) и ионы. Бактерии, поглощая ионы этих металлов, теряют химическое равновесие своих клеток и погибают. Теперь новый способ стерилизации воды хотят применить вместо традиционного хлорирования.

РАКЕТНЫЕ ДВИГАТЕЛИ НА КИСЛОРОДЕ И МЕТАНЕпредлагают запустить в производство специалисты воронежского «Конструкторского бюро химавтоматики» (КБХА). Вместе со своими коллегами из итальянской фирмы «Авио» они уже начали разработку жидкостного ракетного двигателя, способного работать на таком топливе.

По словам заместителя генерального конструктора КБХФ Александра Шостака, новый двигатель будет наносить меньший экологический урон среде и предназначен для нового поколения перспективных ракетоносителей легкого класса. Интерес к таким двигателям уже проявили фирмы США, Японии и Европы, представители которых ознакомились с разработками воронежцев в ходе работы международного авиасалона МАКС-2005.

ЛАЗЕР ДОБЫВАЕТ ЗОЛОТО…Хабаровские ученые из Тихоокеанского государственного университета придумали, как с помощью лазера извлекать из породы тонкодисперсное золото с размером частиц в доли микрометра. Такое золото «размазано» по породе, и, хотя может составлять до половины его запаса в месторождении, извлечь драгоценный металл не так-то просто. Исследователи предлагают облучать измельченное сырье мощным лазерным лучом. При этом, как показал опыт, при нагреве до 600 °C несущая порода (алюмосиликаты, например) плавится, образуя крупные сферы и пустоты между ними. Дальнейший прогрев до 1000–1100 градусов плавит золото, оно начинает двигаться по пустотам; таким образом мелкие капельки драгоценного металла сливаются в более крупные сферы, достигая 0,1–0,5 мм в диаметре. А их уже можно извлечь обычным методом – измельчить породу и вымыть золото водой.

А ЦИСТЕРНАМИ ЛУЧШЕ…Чтобы не строить трубопровод в заповедной зоне Прибайкалья, представители компании «Российские железные дороги» (РЖД) выдвинули альтернативный проект. Они предлагают наконец загрузить работой уже построенную Байкало-Амурскую магистраль и именно по ней транспортировать цистерны с нефтью и бензином на Дальний Восток и в Китай. Таким образом удастся не только разгрузить Транссибирскую железнодорожную магистраль, рационально использовать ныне практически не действующий БАМ, но и сэкономить немалые средства на строительство новой нитки трубопровода до Забайкальска.

СОЗДАНО В РОССИИ
Хоть на земле, хоть в космосе…

По телевидению показали мобильный госпиталь, который наши спасатели привозят на место катастрофы для оказания помощи пострадавшему населению. Что он собой представляет? Есть ли подобные сооружения у спасателей других государств?

Виктория Свиридова,

г. Саратов

За последние годы это сооружение стало довольно знаменито. Стоит где-то произойти очередному землетрясению, разразиться цунами или урагану – тут как тут наши спасатели со своим мобильным госпиталем. Разворачивается он за считаные часы, но имеет все возможности высококлассного стационарного медучреждения.

О том, как был задуман и создан этот госпиталь, мы попросили рассказать главного конструктора ОАО «Уфимский завод эластомерных материалов, изделий и конструкций» Вячеслава Васильевича Лобанова.

– Все началось после первых полетов человека в космос, – сказал он. – Обнаружилось, что размещать прилетевших космонавтов для отдыха и первоначального медосмотра негде. Даже переодеваться им приходилось, что называется, в чистом поле. А там условия далеко не всегда подходящие…

Тогда специалисты ЦНИИ авиационной медицины – а именно они занимались первые годы проверкой здоровья космонавтов – и попросили создать для них специализированные палатки. Такие, чтобы сами разворачивались в считаные минуты, чтобы в них было прохладно летом и не холодно зимой. Чтобы защищали от солнцепека, дождя и ветра.

С учетом всего этого нашими специалистами и был разработан, создан и испытан первый пневмомодуль. В отличие от обычной палатки, он имел силовые элементы пневмокаркаса. По своему устройству эти элементы напоминают камеру велосипедного колеса. Когда камера сдута, она мягкая, эластичная, может быть легко свернута. Но стоит подать в нее сжатый воздух, она расправляется, обретает форму бублика, которую устойчиво сохраняет даже под нагрузкой. Так же ведут себя и элементы пневмокаркаса. В надутом состоянии они способны противостоять даже очень сильным ветрам. В этом, кстати, конструкторы убедились во время испытаний. Причем бурю они устроили сами. И знаете, каким образом? Не надеясь особо на «милость» природы, привлекли на помощь технику… В качестве «ветродуя» использовали отслуживший свой срок в небе реактивный авиадвигатель. Поставили на берегу пруда и устроили показательную бурю с сумасшедшим ветром. И под этим ураганом конструкции должны были развернуться и удержаться.

Так выглядит пневмомодуль.

– Испытания прошли успешно, но, как говорится, аппетит приходит во время еды, – продолжает рассказ В.В.Лобанов. – Получив первый модуль, руководитель медиков-спасателей Владимир Ильич Белявский сказал, что одного модуля вообще-то маловато. Надо бы создать целый комплекс, в котором была бы и перевязочная, и диагностический блок, и операционный…

Словом, нужно помещение для медицинского центра со всем его оборудованием. Только не стационарное, а переносное, мобильное. Белявский же принимал участие и в разработке технического задания, и в проверке конструкторских решений, и в испытаниях специализированных модулей, из которых затем и составляется весь комплекс. А теперь командует десантированием мобильного госпиталя в любую точку мира. Сегодня наши спасатели работают, например, в Пакистане, завтра они могут оказаться на американском континенте, и еще пару недель спустя – в Африке… Да и на территории родной страны им работы хватает.

– Кстати, мы сравнивали нашу разработку с аналогичными конструкциями других стран, – сказал В.В.Лобанов. – Американцы, например, предпочитают жесткие модули из металла. Однако, чтобы доставить такой модуль в труднодоступный район, нужен грузовик, а то и вертолет. Наши модули в свернутом виде можно хоть на ослах перевозить. А уже через 2–3 часа после прибытия на место госпиталь готов принять первых посетителей. Причем в нем делают самые сложные операции, что позволяет спасать до 90 процентов пострадавших.

Конечно, прежде всего это говорит о мастерстве наших спасателей и врачей, но и условия работы тоже кое-что значат. Ведь многослойные пневмодули с кондиционерами и в жару и в холод, при дожде и при ветре позволяют врачам и их пациентам находиться в комфортных условиях.

Спасательный плот ПСН– надежный спутник моряка и спасателя. Он способен выдержать даже морской шторм.

Из модулей, как из кубиков, можно быстро собрать мобильное сооружение любого назначения.

– Вячеслав Васильевич, сейчас все чаще поговаривают о том, что пневмоконструкции можно использовать в космосе. Такие модули легко доставлять в свернутом виде на орбиту, а в надутом состоянии они позволят космонавтам иметь свой спортивный зал, большую оранжерею… Подобные конструкции пригодились бы участникам экспедиции на Луне или на Марсе…

– К нам пока с подобными просьбами никто не обращался. Будет задание – сделаем. И испытаем по полной программе.

Беседу вел С. ЗИГУНЕНК0

ПО СЛЕДАМ СЕНСАЦИЙ
Пассажиры «небесных странниц»

Атака кометы Темпль 1, произведенная зондом НАСА 4 июля 2005 года (подробности см. в «ЮТ» № 9 за 2005 г.), показала, что внутри комета вовсе не такая, как снаружи. Полученные данные, в свою очередь, заставляют ученых разрабатывать новые теории происхождения жизни во Вселенной. И, конечно, на Земле.

Что показало вскрытие

Первые снимки столкновения снаряда, выпущенного с космического корабля миссии Deep Impact, показали: из области, на которую пришелся удар, полетели облака пыли, а также осколки льда. Собственно, проект на это и был нацелен, чтобы добыть из сердцевины кометы вещество, доступное для анализа как приборами самого космического аппарата, так и наземными телескопами.

Получив эти данные, Микаэль О'Хирн из Университета Мэриленда и его коллеги пришли к выводу, что Темпль 1 относится к кометам семейства Юпитера; впрочем, ее форма и свойства поверхности сильно отличаются от изученных ранее комет Вильд 2 и Борелли. Ученые сообщили также, что Темпль 1 состоит из необычайно мелких частиц, слабо связанных между собой. Иными словами, эта комета напоминает скорее смерзшийся порошок, нежели монолитный камень.

Космическому аппарату удалось проанализировать и некое, возможно, вызванное солнечным светом, истечение кометного материала на расстояние около 3 км. Оказалось, исходящие с поверхности кометы вещества содержат воду и углекислый газ. Но еще больше, чем воды, в нем органических соединений – формальдегида и метанола!..

«Кометы – это полуфабрикаты, материал которых не был использован зарождающейся Солнечной системой при формировании самого светила и планет возле него 4,5 млрд. лет назад, – полагают ученые. – Оставшись в глубоком вакууме при температуре, близкой к абсолютному нулю, кометы в отличие от других объектов Солнечной системы со временем почти не изменились. Они по-прежнему содержат первозданные лед, газ, пыль и… органику!»

Жизнь оказалась проще

Если «небесные странницы» действительно содержат органические молекулы, то и зарождение жизни на нашей планете, возможно, произошло проще, чем предполагалось до сих пор. Она могла быть занесена на Землю из космоса. Группа испанских и венгерских исследователей показала, что ранние формы РНК могли содержать количество генов, достаточное для функционирования очень простого организма.

Речь идет о линейных молекулах, называемых рибозимами. Они совмещают свойства нуклеиновой кислоты как хранилища генетической информации со свойствами ферментной молекулы, способствующей реализации другой функции. В данном случае – переводу генетической информации в необходимые клетке белки. На ранних стадиях жизни первые цепочки РНК, похоже, выступали сразу в двух ролях. С одной стороны, они были самовоспроизводящимися, как нынешняя двойная спираль ДНК, а с другой – могли участвовать в химических реакциях, необходимых для построения жизнедеятельной клетки. Единственным камнем преткновения для полного принятия этой «рибозиновой» теории зарождения жизни до сих пор являлся малый размер РНК-молекул: длина такой цепочки считалась недостаточной, чтобы содержать достаточно генов даже для самого простого организма.

Однако доктор Мауро Сантос с кафедры генетики и микробиологии Автономного университета Барселоны, под руководством которого и работала международная группа ученых, полагает, что критическое число генов может быть не 200, как полагали ранее, а вдвое меньшим. «Ста генов вполне достаточно для простейшего организма с функциональной активностью, – считает Сантос. – Рибоорганизмам не нужно столько генов, сколько бактериям»…

Не многовато ли случайностей?

Зарубежных исследователей поддержали и наши ученые – сотрудники Новосибирского Института катализа, работавшие под руководством академика В.Н. Пармона. Однако прежде чем мы ознакомимся с их гипотезой, вспомним вот о чем.

До недавнего времени главной гипотезой о происхождении жизни на Земле считалась выдвинутая еще в 1922 году гипотеза Опарина – Холдейна. В ее основе лежит теория абиогенного синтеза (абиогенез – происхождение живого из неживого). То есть ученые полагали, что вначале на нашей планете были лишь водород, вода, углекислый газ, метан и аммиак. Солнце, молнии, радиация и вулканическая лава «создали» из этих веществ первую органику, которая затем случайно сложилась в первые аминокислоты, полисахариды и нуклеотиды, из которых потом – тоже случайно – образовалась первая белковая молекула.

Параллельно из тех же составляющих (конечно же, совершенно случайно) образовалась первая молекула ДНК, которой суждено было стать хранительницей генетической информации. Затем молекулы белка и ДНК опять-таки случайно встретились и непостижимым образом «договорились» отныне жить и работать в едином организме, в котором белок бы защищал ДНК от стрессов, а ДНК несла информацию о строении этого белка. Так возникли простейшие безъядерные бактерии (молекулы ДНК, завернутые в белковую оболочку), первые организмы и т. д.

Однако российский ученый, профессор МГУ Лев Блюменфельд, вычислил, что вероятность случайного появления на свет молекулы ДНК за время существования Земли равна 10 ⁸⁰⁰. То есть для того, чтобы получить всего одну ДНК, у нас должно быть 10 ⁸⁰⁰планет возраста Земли. А поскольку считается, что вся наша Вселенная состоит всего из 10 ⁸⁰атомов, непонятно, откуда взяться такому количеству планет.

Между тем, как показали исследования геологов, на Земле в породах, возраст которых 3,8 млрд. лет (а возраст самой Земли, напомним, чуть превышает 4 млрд. лет), уже наблюдаются ископаемые остатки довольно-таки сложных организмов. Откуда они взялись?

Все это привело к тому, что среди ученых сейчас становится все более популярным так называемый «принцип Реди»: «Живое – только от живого». Или, говоря иначе, получается, что жизнь на нашу планету скорее всего попала в виде зародышей из космоса. Что вроде бы и подтверждает анализ вещества, добытого из недр кометы Темпля 1.

Атака на комету Темпль 1.

Сибиряки думают по-своему

Однако новосибирские биохимики, как уже говорилось, смогли взглянуть на проблему с другой стороны. Они предположили, что ДНК не возникла случайно из органического бульона, а стала продуктом эволюции другой, более простой, молекулы. Нечто похожее на эволюцию происходит, например, в процессе формозной реакции Бутлерова; помещенная в формальдегид молекула полисахарида запускает цепную реакцию, в результате которой в растворе появляются все новые полисахариды.

Тогда процесс возникновения жизни на нашей планете можно представить примерно так. В атмосфере молодой Земли формальдегидов было более чем достаточно. Они весьма активно образовывались в ней под воздействием молний или при соприкосновении воздуха с вулканической лавой, а затем растворялись в океане. Под воздействием жесткого солнечного излучения часть из них превратилась в простейшие сахара, положив начало цепной реакции Бутлерова. Из-за присутствия апатита получившийся в океане питательный раствор больше подходил для рибозы, поэтому она получила преимущество, обзавелась дополнительными группами и «склеилась» в первые молекулы ДНК. Правда, ученые, как и создатели теории Опарина – Холдейна, не объясняют, каким образом ДНК оказалась окруженной белковым слоем. Над этим еще предстоит поработать.

Плазма – тоже живая?

Впрочем, рибоорганизмы – могли быть не единственной формой ранней жизни на нашей планете. Если биохимики долгое время считали, что жизнь на Земле возникла в процессе сложной и длительной эволюции химических веществ, закончившейся образованием живых клеток, то физики, словно в насмешку, получили из газообразной плазмы шарики, которые удовлетворяют основным требованиям, предъявляемым к биологическим клеткам: они растут, размножаются и сообщаются.

Румынский профессор Мирча Сандуловичу и его коллеги продемонстрировали шарики плазмы диаметром от нескольких микрометров до 3 см, которые были получены ими из инертного газа аргона. Плазменные шары не только растут, но и время от времени распадаются надвое, то есть воспроизводят сами себя. Они также испускают электромагнитные волны – ученые предлагают считать это обменом информацией.

«Таким образом, можно предположить, что перед нами прототипы первых живых клеток на Земле», – утверждает профессор Сандуловичу.

Биологи, правда, возражают: самая низкотемпературная плазма имеет температуру 10 тысяч градусов, при которой ДНК, основа жизни, возникнуть не может. Но как мы только что выяснили, первые прообразы живого могли быть и РНК-организмами, менее чувствительными к условиям окружающей среды. Кроме того, Сандуловичу настаивает на том, что его с коллегами открытие может положить начало новой теории образования жизни если не на Земле, то на других планетах. «Подобные живым клеткам сферы, описанные нами, могут лежать в основе форм жизни, которые мы еще не изучали», – полагает румынский физик.

Г. МАЛЬЦЕВ