Текст книги "Юный техник, 2010 № 02"

Автор книги: Юный техник Журнал

сообщить о нарушении

Текущая страница: 2 (всего у книги 5 страниц)

ГОРИЗОНТЫ НАУКИ И ТЕХНИКИ
ППТС вместо Шаттла?

Осенью 2009 года на Байконуре наши специалисты представили журналистам еще один эскизный проект перспективной пилотируемой транспортной системы (ППТС) нового поколения, предназначенной для запусков с космодрома Восточный (Амурская область). Вот что рассказал об этом корабле заместитель генерального конструктора Ракетно-космической корпорации (РКК) «Энергия», главный конструктор пилотируемых комплексов Николай Брюханов.

«Срок сдачи эскизного проекта – середина 2010 года», – сказал он. Дата первого запуска не определена, она будет зависеть от финансирования проекта. Нет пока у проектируемого корабля и названия. Среди вариантов, предложенных журналистами, значились «Клипер» и «Русь», однако окончательный вариант утвердит Федеральное космическое агентство.

Предполагается, что экипаж нового корабля может быть до шести человек. Его планируемая масса – 12,5 т, масса многоразового возвращаемого аппарата – 8 т, что позволит доставлять его с места посадки на космодром с помощью вертолета на внешней подвеске.

Еще одна интересная особенность – новая система посадки.

Сегодня космические аппараты садятся двумя способами. Первый из них – классический, парашютный – использовали и используют и российские конструкторы, и американские, и китайские…

Второй способ – посадка самолетного типа; так приземлялись американские шаттлы и отечественный «Буран».

«Изюминкой» нового космического корабля РКК «Энергия» станет реактивная посадка возвращаемого аппарата с использованием 12 твердотопливных двигателей.

Причем у обоих способов есть общее свойство – основное гашение скорости происходит за счет торможения в атмосфере самим аппаратом. И шаттлы, и «Союзы» гасят основную скорость, тормозясь в атмосфере и сильно при этом нагреваясь. Спасают аппараты от перегрева лишь особые защитные экраны и покрытия. Затем при парашютном способе на высоте 5 – 10 км при скорости спускаемого аппарата меньше скорости звука в ход идут купольные системы, еще сильнее замедляющие падение. И при самой посадке срабатывают ракетные системы приземления. При самолетной посадке произвести приземление помогают крылья, работающие, как на обычном самолете.

А вот в фантастических фильмах можно видеть, как космолеты в самый последний момент притормаживают опять-таки двигателями и могут садиться практически без пробега, вертикально. Нечто подобное собираются предложить и наши конструкторы.

В. ВЛАДИМИРОВ

РАССКАЖИТЕ, ОЧЕНЬ ИНТЕРЕСНО…
Жизнь в открытом космосе

В одной фантастической повести описано, как литературный герой передвигается по поверхности Луны в телогрейке, закутавшись в шарф и имея при себе баллон с кислородом. Интересно, проводил ли кто-нибудь на самом деле опыт по выживанию живых существ в космическом вакууме без скафандра?

Андрей Алексеев, г. Сочи

На орбиту – без скафандра?

…В свое время эти кадры обошли весь мир. В барокамере сидит испытатель в скафандре; а рядом с ним на столе – стакан с водой. Давление в камере начинают снижать, и вскоре вода в стакане закипает.

Примерно так же в безвоздушном пространстве закипела бы и кровь в теле человека, утверждают специалисты. Жизнь ему спасает скафандр…

Но всякая медаль, как известно, имеет и обратную сторону. Надев скафандр, который тут же раздувается из-за разницы давлений внутри и снаружи, космонавт до 80 % энергии, расходуемой на работу в открытом космосе, тратит на борьбу собственно со скафандром. Каждый шаг, движение рук даются с огромным трудом…

Более того, чрезмерный объем скафандра, если помните, едва не привел к трагедии во время первого выхода в космос Алексея Леонова. После того, как он вышел через шлюз, скафандр его раздуло так, что вернуться обратно ему удалось лишь с огромным трудом. Алексей Архипович был вынужден сбросить давление внутри скафандра до критического и буквально втиснул себя обратно в корабль, подтягиваясь на руках.

Все это хорошо известно голландскому исследователю Ван Страатену. И, тем не менее, он осмеливается утверждать, что опасность пребывания человека в безвоздушном пространстве сильно преувеличена.

В качестве доказательства он приводит эксперимент, поставленный на себе. Ван Страатен лично находился в барокамере без скафандра и довел разрежение до величины, составлявшей 1 % от нормального атмосферного давления. И, тем не менее, остался жив-здоров.

«Все дело в том, что разрежение создавали постепенно, в течение нескольких часов, чтобы не возникло кессонной болезни», – подчеркнул экспериментатор. При этом он также дышал специальной смесью увлажненного кислорода и углекислого газа. Подобная смесь, кстати, спасла и Леонова. Если бон дышал обычным воздухом, то при сбросе давления ему наверняка пришлось бы плохо.

Идет эксперимент в барокамере.

Снаружи барокамера похожа на большую бочку.

«Природа сконструировала нас очень мудро, – рассуждает Ван Страатен. – Скафандр в какой-то мере можно приравнять к внешнему скелету, которым обладали некоторые первобытные существа. Между тем, куда совершеннее оказались существа с внутренним скелетом»…

Человек все-таки – не стакан воды. Кожа, сосудистые стенки, мускулатура, оболочки клеток способны противостоять вакууму.

Конечно, кислород для дыхания в космосе человеку необходим. Однако в меньших количествах, чем на Земле. Потому что на нашей планете человек большую часть энергии использует для преодоления земного притяжения. В космосе же или на поверхности астероидов, где гравитация по сравнению с земной ничтожна, энергии потребуется во много раз меньше. Следовательно, будет существенно меньше и потребность в кислороде – запаса дыхательной смеси, который аквалангист расходует за час, в космосе может хватить на несколько дней…

Конечно, к существованию в космосе придется привыкать. Но возможности нашего организма если не беспредельны, то очень велики. Вспомните хотя бы об йогах, которые по несколько суток проводят в небольших, герметично закрытых пространствах. При этом они резко замедляют обменные процессы организма, вследствие чего уменьшается и потребность в кислороде.

Ван Страатен также полагает, что не стоит бояться низких космических температур. В отсутствие атмосферы, без ветра организм теряет тепло лишь путем излучения. И расчеты показывают, что за час правильно одетый человек потеряет в космосе столько калорий тепла, что их вернет ему кусочек сахара. Во время опыта в барокамере Ван Страатен, одетый, как на лыжную прогулку, избежал обморожений при температуре -40 °C. А ныне доказано, что кратковременное воздействие на человека даже криогенных температур несет ему лишь здоровье.

Гораздо большую опасность, по мнению голландца, представляет космическая жара. Солнечные лучи несут колоссальную энергию, и в космосе придется принимать серьезные меры против солнечных ожогов. Понадобится одежда из светоотражающей ткани.

Приключения «водяных медведей»

Многие специалисты поначалу отнеслись к расчетам, экспериментам и выводам голландца с большим скепсисом. Однако недавно выяснилось – живые многоклеточные существа и в самом деле способны выжить в открытом космосе без скафандра или иных защитных приспособлений!

Группа ученых из Университета Кристианстад (Швеция) под руководством профессора Ингемара Йонссона провела эксперимент, отправив на орбиту два вида тихоходок ( Tardigradae) – крошечных членистоногих размером от 0,1 до 1,5 мм. Различные виды тихоходок обнаруживают и на шестикилометровой высоте в Гималаях, и на четырехкилометровой глубине в океанских впадинах, в Антарктиде и даже вблизи термальных источников, где вода нагрета чуть ли не до кипения.

Впервые эти неприхотливые существа, обитающие почти повсеместно в воде или в очень влажных средах, были описаны немецким пастором Йоханом Гецем, который назвал их «водяными медведями». «Водяными», вероятно, за то, что он живут в воде, а «медведями» за способность впадать в спячку.

И в самом деле, экстремальные условия «водяные медведи» переносят, теряя воду за счет высушивания (ее содержание в организме уменьшается до 1 процента от нормы). При этом они покрываются защитной пленкой и в такой капсуле терпеливо ждут наступления лучших времен. Когда окружающая среда становится более благоприятной, тихоходки вскоре возвращаются к «нормальному» существованию.

Эти свои качества они и продемонстрировали на борту российского беспилотного аппарата «Фотон-МЗ». В космос было отправлено 120 тихоходок двух видов – Richtersius coronuerи vlilnesium tardigradum, – которые были разделены на 4 группы. Одна из групп 10 суток провела в условиях вакуума, еще две группы подверглись облучению ультрафиолетом, последняя группа, кроме прочего, была подвергнута еще и влиянию космического излучения.

При этом выяснилось, что большинство тихоходок не только остались живы в столь экстремальных условиях, но и по возвращении на Землю дали нормальное потомство.

Свидетельствуют ученые

И вот теперь ученые гадают, какие механизмы помогли тихоходкам выжить в условиях открытого космоса. Ведь воздействие жесткого ультрафиолета вызывает разрывы и мутации ДНК. Как полагает биолог Джеймс Клегг из Калифорнийского университета (США), вполне возможно, что тихоходки способны восстанавливать поврежденную структуру ДНК. А если так, стоило бы поучиться у них такой способности.

До этого исследователям было известно, что некоторые земные организмы, например споры и бактерии, действительно могут выдержать условия вакуума и очень низких температур. Однако пережить сверхвысокий уровень радиации, который буквально испепеляет, живые существа не в силах. Между тем, тихоходки выдержали ионизирующее излучение в 570 000 рентген. Для сравнения, смертельная доза радиации для человека составляет всего 500 рентген, а после взрыва реактора на Чернобыльской АЭС мощность излучения из провала достигла 30 000 рентген в час.

Теперь Ингемар Йонссон и его коллеги занимаются изучением защитного и восстановительного потенциала организма тихоходок.

Ну, а голландец Ван Страатен, с которого был начат наш рассказ, ободренный таким известием, выступил с заявлением, что те космические объекты, которые традиционно считались безжизненными (например, Луна или астероиды), на самом деле являются заповедниками жизни. Причем не только элементарных ее форм – микробов, лишайников и тому подобного, но и высокоорганизованных, близких к позвоночным.

«Поверхность Луны покрыта оксидами – соединениями химических элементов с кислородом, – рассуждает исследователь. – Травоядные животные, пожирая лунный лишайник, вместе с ним получат необходимый для жизни элемент. В свою очередь хищники, питаясь травоядными, восполнят запас кислорода не через легкие, которые у них могут вовсе отсутствовать, а через желудочно-кишечный тракт»…

При этом Ван Страатена не смущает, что до сих пор на Луне не обнаружили ни растений, ни животных. «Гипотетический инопланетянин, высадившийся в Антарктиде на несколько часов, тоже посчитал бы Землю пустынной, безжизненной и очень холодной», – заявил он.

Публикацию подготовил Максим ЯБЛОКОВ

НОБЕЛЕВСКИЕ ПРЕМИИ
Дело о теломерах

Впервые в истории лауреатами Нобелевской премии по физиологии и медицине стали сразу две женщины – Элизабет Блэкберн, которая родилась в Австралии в 1948 году, и 48-летняя Кэрол Грейдериз Балтимора. Компанию им составил 57-летний Джек Шостак; он родился в Лондоне, работает в Гарварде. Все трое награждены «За открытие механизма защиты хромосом тело мерами и ферментом теломеразой».

Нобелевский комитет подчеркнул, что научные разработки, удостоенные премии, имеют большое значение как для понимания процесса старения организма, так и для создания новых лекарств, способных остановить рост и развитие раковых опухолей.

Хромосома – часть ядра клетки, состоящая из цепочки генов и других структур. Главная ее особенность – способность к самовоспроизводству: она периодически делится и копирует сама себя. Именно это ее свойство, по сути, является залогом жизни.

Но хромосомы все время подстерегает опасность, исходящая от теломер – участков, расположенных на концах хромосом. Дело в том, что всякий раз при делении теломеры укорачиваются. И может дойти до того, что вскоре начнет укорачиваться и сама хромосома, что приведет к потере важных генов. Однако в организме есть особый фермент – теломераза, – который при каждом копировании восстанавливает теломеры почти полностью, сохраняя тем самым всю хромосому почти неизменной на протяжении многих десятков лет. Как это может выглядеть, наглядно пояснила Кэрол Грейдер, которая обнаружила теломеразу в 1984 году. Она сравнила хромосому со шнурком для ботинок, а теломеры – с наконечниками этого шнурка. Пока наконечники целы, сам шнурок не лохматится, не укорачивается…

Элизабет Блэкберни Кэрол Грейдеру бюста Пауля Эрлиха.

Джек Шостакпринимает поздравления.

Изучением теломер, их ролью в процессе старения клеток и соответственно всего организма биологи активно занимаются еще с середины прошлого века. Список ученых, занимавшихся этими работами, очень велик. Однако вначале по праву следовало бы назвать российского ученого, биохимика-теоретика, кандидата биологических наук Алексея Оловникова, который теоретически предсказал все, что потом подтвердили лауреаты нынешней премии.

Теломеры были обнаружены в 50-х годах прошлого века. Однако лишь спустя 30 лет Элизабет Блэкберн и ее аспирантка Кэрол Грейдер в сотрудничестве с Джеком Шостаком доказали, что строение теломеры одинаково для всех живых существ, от амебы до человека.

Вышло это так. Изучая наследственный материал пресноводной инфузории, Элизабет Блэкберн обнаружила на концах хромосом одну и ту же последовательность из шести нуклеотидных оснований. Но для чего она нужна, понять не смогла. Помог случай.

В 1980 году на одной из научных конференций Блэкберн познакомилась с Шостаком, который проводил эксперименты с линейными молекулами ДНК – своего рода мини-хромосомами, – и обнаружил, что они быстро деградируют, если их пересадить в клетки дрожжей. Ознакомившись с работами друг друга, коллеги договорились провести серию совместных опытов.

Последовательность из шести нуклеотидных оснований была присоединена к мини-хромосомам, которые тут же увеличили продолжительность своей жизни. Так стало очевидным, что нуклеотидные основания, впоследствии названные теломерами, и служат своего рода защитниками хромосом. Причем исследователи поняли, что эти механизмы носят универсальный характер, когда обнаружили, что теломеры, взятые у ресничной инфузории, прекрасно работают в дрожжевых бактериях.

Аспирантка Кэрол Грейдер в 1974 году обнаружила и фермент, который контролировал синтез теломер. Он получил название «теломераза». При каждом делении клетки теломеры все же слегка укорачиваются. Этот феномен принято называть концевой недорепликацией, и механизм этого явления до конца не понятен. Пока известно лишь, что, как только теломера укорачивается до предела, дальнейшее деление самой клетки становится невозможным, и она погибает. Поэтому длина теломер может служить индикатором возраста организма.

Впрочем, иногда в организме возникают и бессмертные клетки, копирование которых идет с завидной четкостью. К сожалению, это раковые клетки, которые заставляют организм перерождаться и тем самым тоже приводят его к гибели.

Если удастся разобраться, в чем разница работы теломеразы в обычной и раковой клетке, возможно, мы сможем не только лечить онкологические заболевания, но и откроем путь если не к бессмертию, то к значительному увеличению продолжительности жизни любого организма.

Таким образом, дело о теломерах вовсе не закрыто. Нас еще ждут открытия, на основании которых медики выработают новые рекомендации для своих пациентов. Но некоторые выводы можно сделать уже сейчас. Исследования показали, что люди, которые регулярно занимаются спортом, биологически моложе своих малоподвижных ровесников, говорится в статье лауреатов, опубликованной в журнале Archives of Internal Medicine. У испытуемых, которые двигались мало, теломеры были значительно короче, чем у тех, кто предпочитает больше двигаться.

Так что теперь у врачей, которые убеждают нас больше двигаться, появился еще один серьезный аргумент – доводы лауреатов Нобелевской премии.

С. ЗИГУНЕНКО

P.S.Пока статья готовилась к печати, пришло радостное сообщение. Оргкомитет Демидовских премий решил восстановить справедливость и присудил свою награду Алексею Оловникову за большой вклад в изучение теломер.

У СОРОКИ НА ХВОСТЕ

ТРАВА ТОЖЕ ДУМАЕТ?Мир растений продолжает преподносить сюрпризы ботаникам. Недавно они обнаружили в джунглях Эквадора вид травы, которая умеет притворяться больной: спасаясь от насекомых и зверей, растения покрываются белыми пятнами. Но как растение узнает, когда именно ему надо «заболеть»?

По мнению профессора из Университета Калифорнии Ричарда Кербена, эту новость им приносит своеобразный химический «телеграф». Оказывается, стоит насекомым-вредителям напасть на один из кустиков растения, как оно тут же начинает выделять в воздух особое химическое соединение, разносимое ветром и воспринимаемое другими растениями как сигнал бедствия. Получив его, остальные растения тут же начинают симулировать болезнь, надеясь, что вредители обойдут их стороной.

Сейчас ученый пытается идентифицировать химические вещества, при помощи которых происходит передача информации. Тогда можно будет вместо обычных ядохимикатов использовать некие пахучие репелленты, которые будут менее вредны для экологии.

К сказанному остается добавить, что первым обратил внимание на интеллект растений вовсе не ученый, а известный наш писатель Владимир Солоухин. В 70-е годы прошлого века он написал книгу «Трава», в которой отметил, что растениям присущи зачатки разума.

На него тогда же обрушились с критикой многие деятели Академии сельскохозяйственных наук СССР. И понадобилось три с лишним десятилетия, чтобы доказать: литератор все-таки был прав.

ЧТОБЫ ПОМЕШАТЬ ПИРАТАМ. Новое устройство, которое эффективно препятствует «пиратской» съемке фильмов на видеокамеры прямо из кинозала, создано в Японии. Группа специалистов Национального института информатики во главе с профессором Исао Этидзэном придумала вот что. Во время демонстрации фильма в кинозале с противоположной стороны экрана включат инфракрасные осветители. Глазам эти лучи не видны, а вот аппаратуре такая засветка создает серьезные помехи.

САМАЯ ПОХОЖАЯ НА ЗЕМЛЮ «Глизе 581-е»– такое название получила самая маленькая планета, обнаруженная учеными обсерватории «Ла Силья», расположенной на севере Чили.

«Глизе 581-е» более других экзопланет, найденных до сих пор, похожа на Землю, считают астрономы. Она вращается вокруг звезды Глизе 581 (красный карлик) в созвездии Весов и находится на расстоянии 20,5 световых лет от Земли.

По сведениям ученых, поверхность «Глизе 581-е» твердая, она имеет массу всего в 1,9 раза больше массы Земли. Но там нет атмосферы, так как планета находится слишком близко к звезде и температура на ее поверхности очень высока.

Открытие новой планеты стало возможным благодаря спектрографу HARPS, прикрепленному к 3,6-метровому телескопу в обсерватории «Ла Силья» – одном из самых крупных в мире центров наблюдения за звездами. Для обнаружения планеты потребовалось 4 года наблюдений.

КУРЬЕР «ЮТ»
Червь с точки зрения науки

Их упоминают во многих сказках и фантастических произведениях. А логичнее было бы описывать в научных отчетах, ибо не только «книжные черви», грызущие «гранит науки», способны принести реальную пользу людям.

…Все их видели. Они выползают из земли после дождя, а потому и названы дождевыми. Хотя правильнее было бы назвать земляными червями, потому как они живут в почве и появляются снаружи лишь изредка, по ночам, чтобы глотнуть свежего воздуха да затащить в свою норку упавший на землю листок. А дождь, который заливает их норки, для них сущее бедствие. Так что черви выползают днем на свет божий, лишь чтобы не утонуть. Да и то их здесь не ждет ничего хорошего – кого-то птица склюет, кого-то рыбак на наживку возьмет…

«Между тем, земляные черви заслуживают куда лучшего отношения к себе, – считает научный сотрудник Дарвиновского музея Ольга Гвоздева. – Хотя бы потому, что черви – одни из самых древних жителей Земли. Никто даже не знает толком, когда они появились. Во всяком случае, простейшие беспозвоночные, к которым относятся черви, существовали на нашей планете еще в докембрии, около 2 млрд. лет тому назад»…

И ныне их столько, что, если бы взвесить всех разом, наверное, суммарная масса оказалась бы большей, чем у всех людей, вместе взятых. Потому что только земляных червей насчитывается около 1300 видов. Правда, большинство из них живет в тропиках. Но и на территории нашей страны их насчитывается тоже немало – около 100 видов.

Причем сказки многих народов содержат упоминания о гигантских червях, обитающих в недрах планеты. И фантасты от них не отстают. Вспомните хотя бы фильм «Дрожь земли», поставленный по сценарию Стивена Кинга, где люди борются с ужасными монстрами, которые улавливают малейшую дрожь почвы и накидываются на свою жертву, появляясь буквально из-под земли.

Ученые было посмеивались над всеми этими сказками, пока несколько лет назад не обнаружили следы подобных существ, обитавших на территории современной Великобритании 200 млн. лет назад. Затем аналогичные следы были обнаружены и в Испании. И какие!

Горизонтальные каменные галереи длиной 5 м и шириной 20 см буквально испещрили почву под национальным парком Кабаньерос. Ученые предполагают, что прорывшие их черви жили на территории Испании 450 млн. лет назад и достигали в длину 2,5 метра.

И это еще что! Есть сведения, что в Австралии обнаружены следы гигантских червей, которые достигали 4 метров длины. Так что Стивен Кинг не так уж и преувеличил…

Впрочем, на наше счастье, большинство земляных червей вовсе не такие гиганты. Даже пол метра в длину имеют совсем немногие. Живут они, как уже говорилось, очень скрытно, прорывая в земле ходы на глубину до 8 метров. И устроены, между прочим, весьма мудро. Это почти идеальные природные землеройные машины. Нам бы такие, и тогда не пришлось бы ковырять планету скважинами, шахтами и тоннелями.

Не случайно, когда еще в 1976 году «Юный техник» объявил конкурс на создание проекта лучшей «землепроходческой машины», многие читатели журнала взяли за основу своих бионических разработок именно дождевого червя. У него очень совершенная гидравлика, решили ребята. Сначала силой гидравлического давления заостренная головка червяка с силой вдавливается в почву. Затем в эту часть туловища дополнительно нагнетается внутриполостная жидкость, передняя часть туловища червяка утолщается, раздвигая почву и заодно обеспечивая червяку хороший упор для подтягивая задней части тела. А затем цикл повторяется снова…

Киношный монстр получился очень страшным.

Ну, а в тех случаях, когда продавить в почве ход не удается, червяк буквально вгрызается в землю, пропуская затем ее через свой пищеварительный тракт. Таким образом, от червей получается двойная польза. Их норки служат своеобразными вентиляционными ходами, а почва, пропущенная через пищеварительный тракт червя, повышает свое плодородие.

Все это и еще многое другое можно было узнать, побывав на выставке в Дарвиновском музее. К слову сказать, создатель теории эволюции, 200-летие со дня рождения которого недавно отмечала вся мировая общественность, 44 года своей жизни занимался изучением земляных червей, показав всему миру, какая от них большая польза. Не случайно великий ученый считается еще и одним из первых экологов планеты.

И.ЗВЕРЕВ