Текст книги "Юный техник, 2002 № 06"

Автор книги: Юный техник Журнал

сообщить о нарушении

Текущая страница: 2 (всего у книги 5 страниц)

ВЕСТИ ИЗ ЛАБОРАТОРИЙ
«Скай-кар» рвется в небо

Этой мечте много лет. И мы не раз уже писали о попытках изобретателей приделать автомобилю крылья. (См., например, «ЮТ» № 3 за 1999 г.) И вот очередное известие: в США начались испытания «Скай-кара» М-400 – небесного автомобиля, который сочетает в себе преимущества летательного аппарата и обычного авто.

Наверное, каждый водитель, регулярно попадающий в пробки на дорогах, мечтает о том, чтобы его машина превратилась в самолет. Благодаря американскому изобретателю Полу Моллеру, эта мечта может вскоре стать явью.

Пол Моллер грезил мечтой о летающем автомобиле с детства. Первый аппарат вертикального взлета и посадки, похожий на «летающую тарелку», он сконструировал еще 35 лет тому назад. Однако испытания показали, что летные качества аппарата далеки от идеала.

Некогда П.Моллерпытался скопировать «летающую тарелку», но постепенно пришел к нынешнему варианту.

Нынешняя конструкция сильно напоминает экипаж, на котором путешествовали герои фильма про Бэтмена. Правда, окрашен он в более приветливый красный цвет и фантастическими системами вооружения не оснащен.

У него два киля, как у современного самолета, однако крыльев нет. Машина оснащена 8 роторными поршневыми моторами, суммарная мощность которых составляет почти 1000 л.с. Они приводят в действие расположенные по углам пропеллеры. Их скорость достигает 6000 об/мин. С помощью поворотных лопаток можно менять направление струи, отбрасываемой воздушными винтами, то есть легко переводить полет «Скай-кара» из вертикального в горизонтальный.

Пол Моллер, который в шутку называет свое детище «ковром-самолетом», считает М-400 надежной машиной. Например, даже одновременный выход из строя двух двигателей не помешает пилоту-водителю продолжить полет или совершить посадку. Тем не менее, на борту «небесного автомобиля» предусмотрено место и для парашютов.

На летающем автомобиле можно будет добраться из дома до работы быстрее, чем каким-либо другим видом транспорта. Ведь максимальная скорость нового транспортного средства – 600 км/ч, а высота полета – до 7500 м. Для сравнения: скорость германо-французского боевого вертолета «Тигр» составляет всего 250 км/ч, а предельная высота – 3500 м. При этом весящий 1000 кг летающий автомобиль легко поместится в стандартном гаражном боксе, а приземлиться может практически на любой автостоянке.

Таким образом, уверен Пол Моллер, речь идет о настоящей революции в мировом автомобиле– и самолетостроении.

«Скай-кар» рассчитан на перевозку 4 человек. Прозрачная кабина обеспечивает хороший обзор. А в качестве топлива ему вполне подойдут и водород, и керосин, и обычный автомобильный бензин. Кстати, средний расход топлива составит менее 15 л на 100 км пути – не всякий автомобиль может похвастать такой экономичностью. Причем «Скай-кар» способен без дозаправки преодолеть расстояние в 1500 км.

Впрочем, в конструкции есть и свои изъяны. Например, уровень производимого шума составляет 85 децибел. Если испытания пройдут удачно, в будущем Моллер обещает утихомирить движки.

Сам Моллер полон оптимизма и предвидит большой спрос на свое детище. На первых порах «Скай-кар» будет стоить не менее 1 млн. долларов, однако при серийном производстве, утверждает Пол Моллер, стоимость М-400 составит 50–60 тыс. долларов, столько же, сколько стоит сейчас престижный автомобиль.

Пол Моллер пока еще не задумывался над возможностью автоматического управления своей машиной. А без этого нечего и думать о массовых полетах в перенасыщенном уже сегодня воздушном пространстве.

Впрочем, принципиальных затруднений тут не предвидится. Бывший глава НАСА Даниэл Голдин, например, считает, что регулировать потоки летающих автомобилей вполне возможно при помощи спутниковой навигационной системы JPS.

А сам Моллер полагает, что передвигаться на «Скайкаре» будет безопаснее, чем на любой современной машине. Бортовой компьютер и спутниковая система навигации предотвратят любое столкновение, полагает он.

И через 10 лет каждый четвертый американец станет владельцем такого автомобиля. Ведь уже ныне интерес к конструкции проявили такие автогиганты, как «Тойота» «Форд» и «БМВ»…

« Скай-кар» выглядит вполне привлекательно

В.ЧЕТВЕРГОВ

ПАНОРАМА
Вести из ФРГ

ПО ВОЗДУХУ, КАК ПО РЕЛЬСАМ

С тех пор, как сто лет назад люди изобрели самолет, в его конструкции многое изменилось. Лишь форма крыльев осталась той же. В поперечном сечении она напоминает вытянутую каплю. С нижней стороны крыла создается избыточное давление, с верхней – пониженное, потому самолет и взлетает.

Конструктор Гернот Клосс решил внести в эту традиционную схему нечто новенькое. У его крыла снизу теперь имеются v-образные профили, сужающие воздушный поток. «Под крылом самолета образуется мощная воздушная подушка, и возникает реактивный эффект», – поясняет изобретатель.

На верхней же стороне крыла также имеются v-образные шлицы. Благодаря им воздух разрежается сильнее обычного.

Эти новшества повышают подъемную силу примерно на 50 процентов. Таков итог модернизации самолета «по Клоссу».

Самое интересное, что обтекаемые профили будут играть роль и крохотного киля. Так что самолет, даже попав в завихрение, спокойно продолжит полет, скользя по воздуху, как по рельсам.

ТРАКТОРА ТОЛЬКО В «ТАПОЧКАХ»…

…и никак иначе допускаются теперь на поля ФРГ. Дело в том, что современная тяжелая техника, как подсчитали специалисты, создает своей массой давление порядка 2470 кг на 1 кв. см почвы. И земля за сельскохозяйственный сезон может быть укатана до твердости асфальта. Чтобы такого не произошло, теперь вся сельскохозяйственная техника страны укомплектована шинами низкого давления с широкими протекторами.

Однако когда трактор выезжает с поля на дорогу, тракторист может повысить давление в шине, не покидая кабины, с помощью компрессора и централизованного подвода сжатого воздуха к шинам. (Такая система была позаимствована у военных.) И шины приобретают способность реагировать на дорогу с достаточной жесткостью, не подвергаясь повышенному износу.

СВОЯ «РУКА» В КОСМОСЕ

Как ни парадоксально, но кое-какие конструкции природы умудряются использовать даже специалисты, работающие в космической отрасли.

Так, недавно возможности астронавтов значительно расширились благодаря новому манипулятору «Рука-2». «Он способен выполнять множество операций, поднимая каждым пальцем груз до 3 кг, – говорит профессор Герд Щетцингер, директор Института робототехники и механотроники в городе Оберфафенхофане. – Конструируя эти пальцы, мы провели немало экспериментов с человеческой рукой, проясняя, в частности, особенности действия большого пальца».

Правда, кое в чем конструкторы отступили от прототипа. В частности, они ограничились 4 пальцами вместо 5. Но при этом они опять-таки опирались на эксперименты, показавшие, что мизинец, как правило, функциональной нагрузки не несет. Природа, похоже, задумала его как некий дополнительный элемент, обеспечивающий дополнительную надежность системы. В остальном же конструкторы старались не отступать от эталона. Например, они снабдили руку 7 суставами, как у человеческой руки, и это обеспечивает всей конструкции достаточную гибкость.

КАК «ШТОПАЮТ» КАНАЛИЗАЦИЮ

Оригинальный метод ремонта подземных коммуникаций придумали в г. Эссене. Из колодца к дефектному участку трубы протаскивают гибкий шланг из стекловолокна, который по длине и диаметру соответствует дефектному участку трубы. В нужном месте шланг, пропитанный застывающей на свету полиэфирной смолой, расправляется с помощью резиновой подушки, в которую подается сжатый воздух. А потом к данному участку подводят цепочку источников ультрафиолета. Под их действием смола застывает, и отремонтированный участок способен прослужить еще не менее 15 лет.

На снимке показана структура шланга при большом увеличении, а также оборудование, которое используется для ремонта.

АССЕНИЗАТОРАМ ТРЕБУЮТСЯ… ЭЛЕКТРОНЩИКИ

На Людвигсбургской городской станции сточных вод появились специалисты новой профессии. После окончания трехлетнего курса обучения в местном технологическом училище они получили специальность мастеров по обслуживанию электронных систем, которыми оборудована одна из лучших в Европе установок по очистке сточных вод. То же училище выпускает и дипломированных мусорщиков, которые обслуживают городские заводы по переработке бытовых отходов.

ПО СЛЕДАМ СЕНСАЦИЙ
Солнце в пробирке?!

В марте 2002 года американский журнал «Сайенс» опубликовал сенсационное сообщение: ученые из США и России провели термоядерную реакцию в колбе с холодным ацетоном! Научное общество встретило сообщение неоднозначно. Одни исследователи полагают, что перед нами разновидность того «холодного термояда», о котором уже было столько разговоров несколько лет тому назад, в котором разочаровались. Другие же считают, что мы стоим на пороге грандиозного открытия, которое позволит получить практически неисчерпаемый источник энергии – более компактный и удобный, чем ныне конструируемые ТОКАМАКИ, те самые реакторы, в которых вот уже полвека не удается наладить управляемую термоядерную реакцию…

Кто прав? Попробуем разобраться.

ЗВУК ДАЕТ СВЕТ

Есть в физике такое странное на первый взгляд явление – сонолюминесценция. Оно было открыто еще в 1934 году двумя немецкими физиками, Френцелем и Шультесом, а также их румынским коллегой Маринеску, и заключается в следующем: если через воду с микропузырьками газа пропускать ультразвук, она начинает излучать свет. В 1993 Доду американец Ларри Крам уточнил, что свет этот – сверхкороткие вспышки длительностью в десятки пикосекунд. (А пикосекунда, между прочим, в миллион миллионов раз меньше секунды, то есть составляет 10 ^-12с).

Почему так получается? Теоретики выяснили, что жизнь пузырька в волне звука состоит из четырех фаз. Сначала он относительно медленно расширяется. Потом относительно медленно сжимается. Затем стенки пузырька развивают огромную, до нескольких километров в секунду, скорость. И наконец, возникает мгновенная ударная волна…

Чтобы вы нагляднее представили себе, насколько велика разница между продолжительностью фаз, приведем такой пример. Если предположить, что весь цикл занимает неделю (а реально он длится 5х10 ^-5с), то первая стадия продолжалась бы 6 суток, вторая – 1 день, третья – 10 минут и четвертая – доли секунды.

Именно в этот ничтожно короткий срок в самом центре микропузырька концентрируется огромная энергия. Температура там достигает миллиона градусов, как на Солнце, а плотность вещества в несколько раз превышает плотность воды!

Одному из авторов нынешней сенсации, президенту Академии наук Республики Башкортостан, председателю Уфимского научного центра Российской академии наук, академику РАН Роберту Нигматулину, и этого показалось мало. Он предложил своему американскому коллеге, профессору Дику Лэхи: «Давайте попробуем сделать так, чтобы температура при схлопывании ударной волны достигла нескольких десятков миллионов градусов. Тогда в центре микропузырька возникнут условия для начала термоядерной реакции»…

Впервые подобная идея была высказана в докладе на Международной конференции по ядерным реакторам еще в 1995 году. И вот теперь академик Нигматулин решил довести дело до логического конца, осуществить идею на практике, в эксперименте.

Чтобы повысить температуру, нужно было еще увеличить скорость движения стенок пузырька. Сделать это проще всего, подобрав вместо воды какую-либо другую жидкость. В конце концов, наиболее подходящим оказался ацетон. Причем не совсем обычный, а, так сказать, «тяжелый» – в этой органической жидкости атомы водорода были замещены его изотопом – дейтерием.

Теория показывает, что при температуре в десятки миллионов градусов ядра дейтерия сливаются, порождая с равной вероятностью либо ядро радиоактивного тяжелого водорода трития и протон, либо ядро гелия-3 и быстрый нейтрон с энергией 2,5 МэВ. Стало быть, наличие именно этих двух факторов – увеличение содержания трития и поток нейтронов с указанной энергией – и должно было свидетельствовать о ядерной реакции в пузырьке. Причем дополнительный анализ, проведенный уфимскими коллегами Роберта Нигматулина, выявил парадоксальный эффект: для реализации термоядерного синтеза нужен холодный ацетон, хотя бы при температуре около нуля градусов Цельсия.

С финансированием научных экспериментов, соответствующим оборудованием в нашей стране сегодня сложно, поэтому опыты были проведены за океаном, в местечке Оук-Ридж, где располагается один из самых сильных научных центров США. Здесь и удалось установить, что кавитация – то есть возникновение пузырьков в холодном дейтерированном ацетоне – в полном соответствии с теорией действительно дает выброс нейтронов, причем они возникают вместе со вспышками света. Одновременно образуется и тритий. Количество нейтронов и ядер трития колеблется в пределах 10 – 100 тысяч штук в секунду. Последовал принципиальный вывод: в пузырьках идет ядерная реакция.

АМЕРИКАНЦЫ СОМНЕВАЮТСЯ

Статью с подробным описанием эксперимента отправили в авторитетный научный журнал «Сайенс». Несколько месяцев авторы работы через редакцию журнала переписывались с рецензентами, развеивая их сомнения. Наконец публикация состоялась.

Но за две недели до нее американцы в Оук-Ридже, которых руководство центра попросило отрецензировать проект статьи, предложили задержать публикацию, чтобы провести дополнительные совместные измерения и потом опубликовать статью с расширенным коллективом авторов. Дескать, по их измерениям, поток быстрых нейтронов в 10 раз меньше, чем было объявлено.

Пришлось провести дополнительную дискуссию, которая длилась целый день. В конце совещания академик Нигматулин задал оппонентам три ключевых вопроса: «Уверены ли они в том, что в результате реакции производится тритий? Убедились ли они, что образуются быстрые нейтроны с энергией 2,5 МэВ? Согласны ли они, что эти два потока образуются за счет термоядерной реакции между ядрами дейтерия?»

И, получив на все три вопроса однозначное «да», авторы во главе с Нигматулиным отказались отзывать свою статью. Ведь она уже прошла тщательное рецензирование в соответствии с жесткими правилами журнала «Сайенс», и начинать все сначала – значило терять время, а возможно, и свой приоритет в первопубликации.

Научный руководитель ядерного центра Ли Редингер, который вел совещание, признал важность статьи и сказал, что она должна быть опубликована. Тем не менее, оппоненты в последующие дни попытались «давить» на редакцию, о чем откровенно и написал в предисловии к статье главный редактор журнала «Сайенс» Дан Кеннеди.

Академик Р.Нигматулин.

САМ СЕБЕ ГОЭЛРО?

Между тем академик Нигматулин никогда не делал особого секрета из своей работы. Еще год с лишним назад в своей статье «Солнце и термоядерная бомба в пузырьке», опубликованной в сборнике «Сумма технологий», он писал:

«Научные открытия, как и люди, имеют свои судьбы. Некоторые из них настолько плодотворны, что могут заряжать энергией не одно поколение исследователей. К числу таких открытий, несомненно, относится явление сонолюминесценции – наблюдаемое невооруженным глазом свечение в жидкости под действием акустического поля».

И дальше рассказал, что если раньше акустическую кавитацию со свечением использовали в относительно небольших химических реакторах для получения различных химических превращений и очистки жидкостей от вредных примесей, а также ускорения некоторых химических реакций, то ныне открываются новые горизонты.

«В 90-х годах началось интенсивное изучение свечения одиночного газового пузырька под действием акустического поля американцами в университетах Сиэтла (Л. Крам) и Лос-Анджелеса (С. Наттерман) и парового пузырька, образованного вспышкой лазера в жидкости (Тесленко в Новосибирске, Лаутерборн в Геттингене), – продолжал далее свой рассказ академик Нигматулин. – В последние годы этой темой стали заниматься и в ядерных центрах в России (Снежинск) и в США (Ливермор, Оук-Ридж).

Теоретический анализ процесса вместе со мной активно ведет группа исследователей в Уфе и Тюмени. Это профессора И.Ш Ахатов, А.А. Губайдуллин, кандидаты наук Н.К. Вахитова, Р.Х. Болотнова, аспиранты А. Топольский, К. Закиров, Э. Насибуллаева. Мы активно сотрудничаем с группами из Российского ядерного центра в Снежинске (профессор В.А. Симоненко) и американского ядерного центра в Оук-Ридже (д-р Р. Талейархан), с учеными в Ренсселаировском университете (профессор Р. Лэхи) и в Геттингенском университете (профессор В. Лаутерборн)».

И результаты такой массированной научной атаки не заставили себя долго ждать. Описав факторы, которые, по его мнению, могут влиять на ход процесса, академик далее прямо пишет: «…Весь процесс аналогичен инициированию взрыва водородной бомбы, только чрезвычайно крошечной. Именно это обстоятельство вносит особый нерв в исследования».

Итак, предположим, исследователям удалось получить в ацетоновом пузырьке маленькую модель сверхмощной бомбы. Что из этого следует?

Ответом на этот вопрос занимается, в частности, группа ученых, работающая в Институте механики Уфимского научного центра РАН и Тюменского Института механики многофазных систем СО РАН. Ими уже реализован алгоритм, дающий возможность численно рассчитать процесс расширения и сжатия газовых и паровых пузырьков при наличии тепло– и массообменных процессов в различных жидкостях.

Возможно, именно здесь лежит ключ к созданию дешевого сверхкомпактного безопасного термоядерного реактора, своего рода «личного солнца», которым в будущем сможет пользоваться каждый завод, каждая семья для отопления своего индивидуального коттеджа. Эта же установка даст и электричество для дома. И не нужно будет никаких линий электропередачи, никто не будет зависеть от РАО ЕС, «Газпрома». Каждый сможет проводить в жизнь свой собственный план электрификации.

Кроме того, реализация режима суперсжатия пузырьков может оказаться полезной и для развития новых технологий, требующих высоких давлений, например, для получения алмазов и производства других уникальных веществ, отмечает академик Нигматулин.

График изменения температуры в центре пузырька на финальной стадии суперсжатия газа за счет фокусировки ударных волн, инициированных на границе пузырька.

Публикацию подготовил В.ЧЕТВЕРГОВ

Кстати…

БОМБА В КОЛБЕ?..

Многие специалисты в своих рассуждениях старательно обходят проблему военного применения данного открытия. Но раз ученые говорят, что процесс сонолюминесценции в каком-то смысле аналогичен инициированию водородной бомбы, пусть и крошечной, неизбежно возникает вопрос: а нельзя ли сделать такую бомбу побольше?

Вообще-то говоря, шумиха вокруг этого интересного и во многом еще загадочного явления началась не вчера.

Можно припомнить, как еще в августе 1996 года по всей Америке с размахом прошла премьера голливудского фильма « Chain Reaction» («Цепная реакция») с Кэном Ривсом и Морганом Фримэном в главных ролях. А в апреле 2002 года этот фильм показало и наше телевидение.

Многие кадры этой картины снимались в знаменитой Арагонской национальной лаборатории. Так что с точки зрения показа всевозможной научной аппаратуры, правдоподобие тут полное.

Перехлест у авторов фильма получился лишь в двух местах. Во-первых, обыкновенный студент-механик оказался не только умнее целой бригады докторов наук, но и вдобавок ухитрился в одиночку обвести вокруг пальца и даже отбиться в нескольких прямых столкновениях от спецагентов двух весьма серьезных служб – ФБР и ЦРУ. Чего тогда те агенты стоят?

Во-вторых, для вящего драматизма в фильме гремят два взрыва, один мощней другого. И, как надо понимать, источником обоих взрывов является именно реакция сонолюминесценции. Возможно ли такое на самом деле?

Тут мнения экспертов разделились. Одни говорят, что, в принципе, опыт по получению сонолюминесценции несложно провести сегодня даже в школьном кабинете физики. Но это вовсе не значит, что в том же кабинете можно соорудить мини-термоядерную бомбу.

Другие же специалисты осторожно высказываются в том смысле, что, дескать, опыты по изучению радиоактивности начинались в конце позапрошлого и начале прошлого веков в лабораториях, оборудование которых вполне сравнимо с оборудованием того же кабинета физики или химии. А в итоге эти работы привели к взрыву «ярче тысячи солнц», как писал об испытаниях атомного термоядерного оружия известный публицист Роберт Юнг. И, чтобы ученые ни делали, все равно в итоге получается бомба. А коли так, то уже сегодня стоило бы обеспокоиться и проблемами безопасности…

Однако и те и другие согласны, что пока до этого далеко. Исследования данного явления, по существу, только разворачиваются. И какие горизонты откроются перед исследователями в будущем, ныне мы можем только гадать…