Текст книги "Юный техник, 2004 № 09"

Автор книги: Юный техник Журнал

сообщить о нарушении

Текущая страница: 1 (всего у книги 6 страниц)

ЖУРНАЛ «ЮНЫЙ ТЕХНИК»
_{НАУКА ТЕХНИКА ФАНТАСТИКА САМОДЕЛКИ}
№ 9 сентябрь 2004

Популярный детский и юношеский журнал.

Выходит один раз в месяц.

Издается с сентября 1956 года.

КУРЬЕР «ЮТ»
Самолет для… Марса?

Всего три месяца назад мы рассказали вам о любопытном проекте профессора Эйгена(или Ойгена) Зенгера, предложившего еще во время Второй мировой войны космический самолет, способный облететь вокруг земного шара (см. «ЮТ» № 6 за 2004 г.). И вот повод продолжить тему: в Москву прибыла специализированная выставка, экспозиция которой была развернута в Государственном центральном музее современной истории (бывший Музей Революции). В двух залах были выставлены любопытные экспонаты, рассказывающие об этапах и проблемах создания космического самолета.

Новая волна интереса к космическому самолету поднялась в 70-е годы XX века, когда в США была создана Spase Shuttle System, или «космический челнок». В СССР, по примеру американцев, примерно в то же время был возрожден утраченный было интерес к секретному проекту «Спираль», согласно которому первоначально планировалось запустить космический самолет еще в начале 60-х годов, вскоре после памятного всем полета Ю.А. Гагарина. Первым на этом космическом самолете должен был полететь Г.С. Титов.

Проект по разным причинам несколько раз откладывали. И хотя, в конце концов, в СССР все же была создана многоразовая воздушно-космическая система «Энергия-Буран», ее законсервировали после первого же полета советского «челнока». Одна из причин тому – стоимость полета оказалась не ниже, как предполагали, а гораздо выше, чем, скажем, на обычной ракете типа «Союз» с одноразовым космическим кораблем.

Те же финансовые причины и множество нерешенных технических проблем привели и к консервации английского космического самолета «Хоттол», и немецкой авиационно-космической системы «Зенгер».

В идеале космический самолет должен взлетать с обычного аэродрома, подобно рейсовому авиалайнеру. Однако в отличие от обычного самолета, комбинированная двигательная установка такого корабля должна была с одинаковым успехом работать как в атмосфере, на начальном этапе полета, так и в безвоздушном пространстве.

Такой установки нет и по сей день – слишком уж сложна оказалась задача, поставленная перед специалистами: они так и не смогли создать двигатель, имеющий ресурс тысячи и тысячи часов, как самолетный, но способный работать при этом в космосе так же эффективно, как ракетный.

Инженерам пришлось пойти на компромисс. Появились гибридные авиационно-космические системы. Скажем, в одном из вариантов проекта «Зенгер» космический самолет должен был стартовать с земли на «спине» могучего транспортного самолета Ан-225 «Мрия» («Мечта» в переводе с украинского).

На взлетной полосе или в полете европейскую авиационно-космическую систему можно увидеть пока лишь на экране компьютерного монитора.

Идет подготовка к очередному этапу аэродинамических испытаний уменьшенных моделей космического самолета.

Но Советский Союз распался, Украина стала самостоятельным государством, а «Мрия» – безработной. Для столь огромного самолета на территории Украины нет достаточного простора, и Ан-225 законсервирован. Схожая судьба постигла и многоразовую авиационно-космическую систему (МАКС) разработки Г.Е. Лозино-Лозинского. Главный конструктор умер, так и не увидев свое детище в небе. А недавняя катастрофа «Колумбии» поставила ныне на прикол и три оставшихся американских «челнока». Возобновление их полетов после глубокой модернизации планируется лишь в 2005 году. И сколько они еще продержатся?.. Ведь корабли находятся в эксплуатации уже третий десяток лет.

Тем не менее, как показала экспозиция, специалисты и НАСА, и Российского авиационно-космического ведомства, и Европейского космического агентства не хотят окончательно ставить крест на создании космического самолета. Работы продолжаются.

Так, в большой плазменной аэродинамической трубе немецкого Центра авиации и космонавтики, где создается температура до 20 000 °C, идут испытания материалов для космических конструкций. Причем особое внимание уделяется теплозащитным материалам, которые должны спасти конструкцию от перегрева при возвращении корабля в плотные слои атмосферы. Пока лучше других показал себя композит на основе карбида кремния и углеродных волокон.

Буксировка на тросе за вертолетом и сброс прототипа будущих «челноков».

Спускаемый аппарат экспедиции MIRKA.

Продолжаются и натурные испытания уменьшенных моделей различных видов космических кораблей. Их сбрасывают с самолетов и вертолетов, наблюдая, как они самостоятельно садятся на аэродром.

Еще в октябре 1997 года с помощью российской ракеты «Союз» была успешно осуществлена западноевропейская «миссия с обратным входом в атмосферу» (MIRKA), в ходе которой на спускаемом аппарате в условиях реального космоса были проверены технические решения, обеспечивающие планируемый спуск аппарата в заданном районе.

Создаются все новые схемы комбинированных двигателей, которые должны с равным успехом работать как в атмосфере, так и в космосе…

Возвращение с орбиты и заход на посадку – самые сложные этапы экспедиции – тоже проверялись в эксперименте.

Однако надеяться на скорое завершение исследований не приходится. Космические исследования – удовольствие дорогое. И практичные европейцы, поколебавшись немного между выбором в пользу немецкого или английского космического самолета, предпочли все же французскую ракету «Ариан». Она построена по традиционной схеме одноразового носителя, но стоит дешевле авиационно-космической системы. Кроме того, ракета хоть и с переменным успехом, но испытана на практике. Наконец, в качестве полезной нагрузки на нее может быть установлен «челнок», уменьшенный вариант которого тоже проходит испытания.

Маленький «шаттл» не годится для дальних космических экспедиций – например, для полета на Марс, – но европейцы, похоже, к этому и не стремятся. Далекой перспективе исследования и освоения других планет они предпочитают довольствоваться запуском околоземных спутников для обеспечения работы телевидения и связи, метеонаблюдений.

Станислав ЗИГУНЕНКО

ПОДРОБНОСТИ ДЛЯ ЛЮБОЗНАТЕЛЬНЫХ
Над чем работал доктор Зенгер?

В начале 30-х годов XX века ученые СССР, Германии, Австрии и других стран делают первые шаги к реальной космонавтике. Начинаются работы по созданию жидкостных реактивных двигателей (ЖРД). ЖРД, напомним, представляет собой камеру в форме кувшина, куда впрыскиваются жидкое топливо и окислитель. Здесь они сгорают, а продукты сгорания, вытекая из камеры, создают реактивную тягу. Она и движет ракету.

Однако ракета и ее двигатель – это сложная взаимозависимая система. Чтобы развить необходимую скорость, важна не только тяга, но и то, каким образом она создается, с какой скоростью вытекают из двигателя продукты сгорания. Если увеличить эту скорость вдвое, то расход топлива при разгоне упадет в 7,5 раза! Неудивительно, что борьба сегодня идет за малейшую, порою измеряемую десятками метров в секунду, прибавку к скорости истечения продуктов сгорания.

Такая же ситуация была и в 30-е годы. Немецкий инженер Вернер фон Браун с большим трудом довел скорость истечения продуктов сгорания двигателя своей знаменитой «Фау-2» до 2000 м/с. А в то же время австрийский ученый Ойген Зенгер уже работал с двигателем, дававшим скорость 3048 м/с, на десятилетия опередив американских и советских ученых.

Как же Зенгеру это удалось?

Для получения высоких скоростей истечения температура продуктов сгорания должна быть не ниже 3000 °C, а давление в камере сгорания – десятки и сотни тысяч атм. В первых экспериментах оба этих фактора почти мгновенно разрушали стенки двигателя. Не спасали самые жаропрочные материалы. Охлаждать стенку – это значит отнимать у нее тепло. А отнятое тепло нужно куда-то девать. И это, как ни странно, довольно разорительно. При охлаждении, например, стенок цилиндра автомобильного двигателя в атмосферу выбрасывается треть тепла сгорающего в нем топлива!

В 1903 г. К.Э.Циалковский предложил заключить двигатель в особую охлаждающую рубашку и между ее стенками прокачивать топливо или окислитель. Забрав у стенок тепло, они нагреются, а затем, попав в камеру сгорания, возвратят отнятое тепло двигателю. Такой способ охлаждения называется регенеративным. Но на первых порах создание охлаждающей рубашки многим конструкторам показалось излишне сложным. Они предложили просто поместить двигатель в бак с топливом.

Попробовали, но оказалось, что двигатели прогорают в считаные секунды. Сделали охлаждающую рубашку – результат тот же.

Причину никто из ракетчиков объяснить тогда не смог, поскольку посмотреть, что творится в двигателях, было невозможно – они, как сказано, взрывались, а телекамер еще не существовало. Пришлось бы размещать двигатель за бетонной стеной и наблюдать за ним, как из подводной лодки, при помощи перископа. Нет нужды объяснять, как это дорого.

О.Зенгер, будучи на первых порах весьма стеснен в деньгах, решил эту задачу при помощи… паяльной лампы и железного бака для стирки белья. Направляя пламя лампы на стенку бака, он заметил, что, если пламя невелико, вода так сильно отнимала тепло у стенки, что та оставалась холодной. Но стоило пустить лампу на полную мощность, все менялось. По другую сторону стенки вода закипала, и возникала паровая подушка, которая полностью изолировала нагреваемое место от основной массы воды в баке. Стенка в считаные секунды раскалялась добела и прогорала. Однако, если перемешивать воду, паровая подушка исчезала.

Зенгер начал эксперименты с трубками из различных металлов, по которым пропускал керосин. При этом он нашел такие сочетания давления и скорости протекания керосина, при которых трубки выдерживали жар не только паяльной лампы, но даже сварочной горелки, которая легко плавила броневую сталь. Из своих экспериментов Зенгер сделал довольно неожиданный вывод: реактивный двигатель должен напоминать кокон бабочки, полученный намоткой тонкой трубки со спаянными между собою витками.

Успехи Зенгера были замечены, и военные предложили ему создать и возглавить секретный научно-исследовательский институт в местечке Трауэн ( Trauen) по созданию космического самолета для удара по Америке.

В 1941 году Зенгер создал ЖРД с тягой 100 т. Но испытать его не успели. Гитлер почувствовал, что события на Восточном фронте принимают опасный оборот, и отказался от финансирования проектов, которые не могли привести в короткие сроки к появлению нового оружия на полях сражений. Работа же над проектом Зенгера требовала нескольких лет, и финансирование ее было прекращено. В дальнейшем Зенгера к работам над ЖРД не привлекали. Однако его идеи были творчески воплощены в дальнейших работах американских конструкторов.

А. ИЛЬИН

ИНФОРМАЦИЯ

ПОКРАСИТЬ ТЕФЛОНсумели сотрудники кафедры физической электроники физфака МГУ. До сих пор никому не удавалось «приклеить» молекулы красителя к поверхности самого скользкого в мире вещества. По словам руководителя исследований, профессора Андрея Александрова, окраску тефлона удалось осуществить после того, как поверхность полимера была обработана пучками ускоренных ионов аргона или кислорода. В результате часть атомов фтора на поверхности тефлона была замещена на гидроксильные группы, с которыми и прореагировал краситель.

Кроме того, в результате обработки поверхность самого тефлона стала слегка шершавой. А это в некоторых случаях весьма удобно, поскольку помогает приклеить к тефлоновой поверхности посторонние молекулы. При этом свойства самого материала изменяются лишь в тончайшей пленке поверхностного слоя. Так что все свои полезные качества – устойчивость к высоким (до 400 °C) температурам и химическую стойкость – тефлон сохранил полностью.

ДЕШЕВЫЕ КВАЗИКРИСТАЛЛЫ, способные с одинаковым успехом делать прочными как сковородки, так и самолетные шасси, получили российские ученые. По словам руководителя проекта, профессора Московского государственного института стали и сплавов Сергея Калошкина, ученые еще двадцать лет назад научились получать твердые металлические сплавы, атомная структура которых отлична от классических кристаллов. До недавнего времени их производство отличалось сложностью и дороговизной. И все же удалось настолько упростить производство, что полученные порошки-наполнители добавляют в самые различные смеси – резину, полимеры. При этом происходит резкое упрочнение исходного материала.

Если такой смесью покрыть, например, сковороду, то покрытие намного превосходит по своим качествам тефлон. А если квазикристаллы добавить в резиновую смесь для автопокрышек или самолетных колес, то надежность шин, срок их службы увеличится в несколько раз.

ПАСПОРТА ДЛЯ ТЕРРИТОРИЙсоставлены уже для трети регионов России. Так, скажем, недавно был обследован Кольский полуостров. Интересно, что, невзирая на глобальное потепление, здесь поначалу было отмечено всеобщее похолодание. И лишь в последние годы температура стала повышаться. Ученые предупреждают, что температура может подняться еще на 3–4 градуса. Причем потепление в основном придется на зиму. При этом исследователи отмечают ряд как отрицательных, так и положительных моментов. К последним, например, относится прогнозируемое увеличение поголовья мойвы и другой рыбы. Однако возрастание толщины снежного покрова может оставить без корма северных оленей. Серьезные проблемы возникнут и у песцов, которым трудно будет вылавливать мышей под глубоким снегом.

ЕСТЬ ИДЕЯ!
Анатолий Иванов: «Человек мыслит голограммами!»

Как известно, каждая идея, чтобы оказаться верной, должна быть хоть немного сумасшедшей. Вот я подумал: «А что, если?..»

Людям, хоть немного знакомым с голографией, известен такой «фокус». Если разбить стеклянную фотопластинку, на которой была запечатлена голограмма – скажем, объемное изображение некой статуэтки, – то можно потом взять любой кусок разбившей пластинки, осветить ее лучом лазера, и мы опять-таки увидим цельное изображение, а не его фрагмент…

Далее, в 60-е годы XX века, краснодарские исследователи супруги Кирлиан описали такой эксперимент. Если взять свежесорванный лист какого-либо растения, отрезать от него часть, а остаток поместить в высоковольтное, высокочастотное электрическое поле и сфотографировать, то на снимке получится изображение опять-таки целого листа.

Откуда же появилась отрезанная часть? Возможно, и здесь мы имеем дело со своеобразной голограммой…

Наконец, известно, что в мозгу человека 1,4-10 ¹⁰нейронов. Причем в обыденной жизни, как утверждают некоторые исследователи, мы используем едва ли не 10 % всей «мощности» нашего мозга. Для чего же тогда служат остальные 90 %?

Да, наверное, для того же, что и так называемая «мусорная» часть ДНК в каждой клетке – она хранит образы, то есть опять-таки своеобразные голограммы. Ведь известно, например, что отброшенный хвост ящерицы, оторванная клешня рака, даже отрезанная голова виноградной улитки отрастают заново.

Но как организм знает, какой именно величины и формы орган ему растить? Видимо, где-то, скорее всего в той же ДНК, хранится объемный «чертеж» того или иного органа, по которому и ведется его рост в эмбриональном состоянии, а потом и восстановление, если оно потребуется…

Но если это так, тогда многое становится понятным. Например, почему зрительный центр мозга составляет довольно значительную часть площади всей коры – в нем содержится 7-10 ⁸нейронов. А общий объем зрительной памяти составляет 7-10 ¹¹бит, или около 1000 гигабайт, информации.

Как мы их используем?

Когда человек начинает работать с компьютером, одно из первых удивлений – большой объем графических файлов. Картинки занимают примерно 0,1–1 мегабайт. Посчитаем, сколько таких изображений помещается в мозгу человека. Делим 1000 гигабайт на 0,1–1 мегабайт и получаем, что «картинная галерея» каждого из нас содержит от 1 до 10 миллионов картинок.

Для чего нам столько? А вот хотя бы для чего.

Увидев на улице человека, которого мы давно не видели, мы обычно секунду-другую перебираем в своем мозгу «картинки» и лишь потом радостно восклицаем: «Здравствуйте, Василий Иванович!»

Что именно представляют собой эти «картинки», ученые пока не знают. Но, по-моему, вполне логично предположить, что они тоже представляют собой своеобразные голограммы. Они ведь бывают не только оптическими, но и могут быть представлены излучениями иной части электромагнитного спектра.

А как показывают энцефалограммы, наш мозг активно излучает электромагнитные волны. Причем интенсивность излучения заметно повышается, кода мы пытаемся что-то вспомнить или сообразить. Такой подход позволяет по-иному взглянуть на некоторые научные проблемы сегодняшнего дня.

Например, исследователи давно уже бьются над прибором, который бы позволил расшифровывать человеческие мысли. Однако пока никак не удается продвинуться дальше расшифровки отдельных слов или даже знаков. Может быть, так происходит потому, что электронного «телепата» не тому и не так учат? И ему нужно умение распознавать не отдельные слова или предложения, а образы, проносящиеся в мозгу?

Такая постановка дела может помочь, скажем, и в освоении телепортации. Вы уже писали (см. «ЮТ» № 5 за 1998 г. и № 8 за 2002 г. – Ред.) о том шуме, который возник в научном мире из-за работ австрийца Антона Цайлингера и его коллег. Они занимаются изучением так называемого парадокса Эйнштейна – Подольского – Розена.

Явление это было открыто еще в начале прошлого столетия, когда исследователи заметили странный феномен. При некоторых условиях кванты света – фотоны – и некоторые другие частицы оказываются как бы связанными попарно. Так что, исследовав свойства одного фотона, мы можем точно указать и свойства второго, «спутанного» с ним. Причем если одна частица вдруг поменяет свои свойства, то мгновенно они изменятся и у другой.

На основании этого парадокса ученым удалось даже воссоздать частицы с предсказанными свойствами в заранее определенной точке пространства. То есть осуществить их телепортацию.

Однако американский физик-теоретик Чарлз Беунет еще в 1993 году показал, что полную информацию, необходимую для того, чтобы восстановить состояние объекта, можно разделить на две части – квантовую и классическую. Первую можно передать мгновенно, что и подтверждено экспериментально, а вот вторая может двигаться лишь с околосветовой скоростью, как то и предписывает теория относительности.

Ну а если это так, так, быть может, и не надо никуда переправлять материальные частицы? Куда выгоднее и удобнее транслировать в иные миры для их обследования «информационных двойников». Такой «волновой призрак» человека можно снять с него примерно так же, как сегодня отделяют информационное обеспечение, пакет программ от работающей с ними ЭВМ.

Кстати, быть может, именно поэтому нам никак не удается наладить контакты с НЛО, что они представляют собой лишь информационные фантомы, присланные посмотреть, что творится на нашей планете? Ведь такой «волновой образ» может перемещаться со скоростью света (а может, как показывают последние исследования, даже и со сверхсветовой). Кроме того, если с этим «двойником» в пути что-то случится – не страшно: где-то есть оригинал, с которого всегда можно снять очередной «дубль» – голограмму.

Алексей ИВАНОВ, студент-биолог г. Красноярск

P.S. ОТ РЕДАКЦИИ

К сожалению, Алексей не сообщил больше никаких подробностей о себе. Но письмо, согласитесь, прислал интересное. Хотя выдвинутая им идея пока и не имеет строгих доказательств. Тем не менее, о том, что геном может содержать в себе нечто вроде голограмм, утверждает и доктор биологических наук П.П. Гаряев. «Двадцать с лишним лет назад думали, что ген – это сугубо материальная частица, несущая в себе программу развития организма и диктующая ее клеткам, которые выстраиваются в нужном порядке, образуя те или иные части тела, – полагает он. – На самом же деле все гораздо сложнее»…

Объемный «чертеж» будущего организма действительно скорее всего представляет не простую запись, где каждый ген, говоря упрощенно, соответствует букве или цифре, а всю хромосомную последовательность – нечто вроде описания организма. В таком случае утрата или повреждение любой частички генома приводила бы к непоправимым искажениям «образа» воссоздаваемого органа или организма.

Однако, как показывает практика, так случается далеко не всегда – и у нас, и у наших «братьев меньших» есть устройства для исправления ошибок. А такое устройство может функционировать лишь в том случае, когда «образ» сохраняется и при искажении геномного кода. То есть в какой-то мере ой похож на голограмму, которая сохраняет цельное изображение объекта, даже если и сама повреждена.

По мнению академика В.П. Казначеева, не только зрительная, но и иная информация содержится в нашем мозгу, а опять-таки в виде голографических или иных подобных образов. Только так можно объяснить завидную «помехоустойчивость» нашего мозга, его способность принимать верные решения при недостатке информации или даже ее недостоверности.

«Интуиция сработала!» – говорим мы тогда. Более того, поскольку наш мир состоит из элементарных частиц, которые могут обладать как корпускулярными, так и волновыми свойствами, некоторые исследователи склонны полагать, что они теряют тем самым признаки четкой локальности, то есть, говоря иначе, могут существовать одновременно… по всей Вселенной! А сама она тоже представляет собой своего рода голограмму.

Следовательно, все космические тела, включая Землю, пребывают одновременно в любой точке пространства. А такое предположение, в свою очередь, позволяет, среди прочего, объяснить и эффект дальнодействия, свойственный «спутанным» фотонам или электронам. Просто это одна и та же частица, фиксируемая в разных местах…

Тем не менее, дистанция от квантовой телепортации до «телопортации» пока еще очень велика. Скажем, тот же А. Цайлингер выразил сомнение, что она может быть осуществлена в ближайшем будущем. Если представить себе, рассуждает он, что мы стали сканировать человека с помощью некой аппаратуры с атомарной разрешающей способностью, то объем информации, собранной нами, достиг бы 10 ³²бит. Чтобы уместить все собранные данные, скажем, на одном CD-ROM'e, пришлось бы использовать диск диаметром в… 1000 км!

Так что говорить о том, что вскоре мы сможем познавать миры, рассылая по Вселенной своих голографических двойников-«фантомов», пока еще рано. Но вообще-то ничего противоречащего законам физики в том нет. Именно так, скажем, предлагает осуществлять изучение космоса известный ученый, бывший космонавт, доктор технических наук К.П. Феоктистов. По его мнению, существующие аппараты годятся для изучения лишь околоземного пространства. А улететь с их помощью к звездам человечеству вряд ли удастся.