Журнал ИНТЕРЕСНАЯ МЕХАНИКА-2010-10 by Андрей Самойлов

ЛЮДИ ИДЕИ ТЕХНОЛОГИИ

живая информация КАК ЭТО РАБОТАЕТ

часть иллюстраций продублирована видеофайлами на

№10 (18) октябрь 2010

ПОДПИСНОЙ ИНДЕКС

37864

Квантовая

9,90*

МАШИНА ВРЕМЕНИ

грн

*Рекомендованная цена

Первый в мире БИОРОБОТ

c искусственным интеллектом, который может расти

Секреты подземного хода под пирамидой Кетцалькоатля Решена

II задача

тысячелетия

Sentrybot:

робот-охранник

ЛЕТАЮЩАЯ ТАРЕЛКА

из России

Бифокальные ОЧКИ на жидких кристаллах

Робот-полицейский вооружен и C.R.A.B. беспощаден

Интересный журнал для души! Новинка! Выписывайте на почте! ПОДПИСНОЙ ПОДПИСНОЙ ИИ НН Д Д ЕЕ КК СС

37733

ГО, О Р О НЕД СИВО, КРА РЕСНО Е ИНТ

ПОКУПАЙТЕ НА ЛОТКАХ,

ТАМ ЖЕ, ГДЕ ПРИОБРЕЛИ «ИНТЕРЕСНУЮ МЕХАНИКУ» !

ÑÎÄÅÐÆÀÍÈÅ

новости ..... 4 открытия

Найден ход под пирамидой Кетцалькоатля ..... 14

дело техники

ЛЮДИ ИДЕИ ТЕХНОЛОГИИ

Ðåãèñòðàöèîííîå ñâèäåòåëüñòâî 16769-5341ÏÐ, выданное Ìинистерством þстиции Украины 18.06.2010 года Ó÷ðåäèòåëü: Äанþк À.Ð. Ãëàâíûé ðåäàêòîð: Ñамоéлов À.Â. à/ÿ 5149, ã. Õàðüêîâ-144, 61144, Óêðàèíà.

www.danyuk.name Ðåêëàìíûé îòäåë тел./ôакс (057) 754-84-82, (044) 599-37-76. E-mail: valera@tnc.com.ua Íомер составлен по материалам интернет-журнала MEMBRANA www.membrana.ru Èçäàòåëüñêèé ïðîåêò ãàçåòû «Èíòåðåñíàÿ ìåõàíèêà» îõðàíÿåòñÿ ÇÀÊÎÍÎÌ ÓÊÐÀÈÍÛ «Îá àâòîðñêîì ïðàâå è ñìåæíûõ ïðàâàõ». Íомер подписан в пе÷ать 31.08.2010 г. Èçãîòîâëåíî: ÔËÏ Äанþк À.Ð., Òел. (057) 754-84-82. Íаряд-заказ № ÈÌ-022. Òираж: 70110 Âåðñòêà è äèçàéí: тел.: (057) 751-47-04

ПОДПИСНОЙ

ИНДЕКС

3Ñтоимость 7 8подписки 6 –4 9.90 грн в месяц

Boeing представил мощнейший водородный беспилотник ..... 16 Битва автомобилей оставила единицы в гонке за миллионами ..... 18 Лунный пояс переправит Земле энергию по лучу ..... 24 Вероятностный чип перевернул мир вычислений отказом от двоичной логики ..... 28 Ныряющий катер-акула поступает в продажу ..... 31 Тяжелая ракета легко взяла невиданную частниками высоту ..... 34

наука

Зонд Rosetta приоткрыл секреты странного астероида ..... 38

сетевое окружение

Пугающий теленоид просится на ручки как стар и млад любого пола ..... 42

секрет фирмы

На рынок выходит беспроводная зарядка электромобилей ..... 46

эврика

Индиец попробовал на вкус задачу тысячелетия ..... 48 Квантовая машина времени разрешает парадокс убийства дедушки ..... 52 Горячая фотоячейка тянет электроны из коктейля света и жара ..... 55 Ядро Земли постоянно переваривает само себя ..... 58 Клетки водоросли взрастили солнечную саламандру ..... 61

здоровый интерес

Сотня исчезающих иголок доставила вакцину по назначению ..... 64 Генетики создали антималярийного комара ..... 68 Мыши испробовали на себе войны микробов в животе человека ..... 71 Создан метод ультразвукового лечения инсультов ..... 74

военные технологии Летающая тарелка из России ..... 76

загадки цивилизаций

Деревянный брат Стоунхенджа помог взглянуть на вещи в комплексе ..... 80

игра воображения

Юпитер и Нептун объявлены пожирателями сверхземель ..... 84 Открыта самая тяжелая и яркая звезда ..... 88 Конь да Винчи получил шанс на огненное возрождение ..... 90

технофетиш

В Китае построят энергетическую башню-цветок ..... 94 ТОП-10 фобий. Чего боятся люди ..... 96 Интересные изобретения ..... 98

новости

CRAB: робот-полицейский, бессмысленный и беспощадный Ну, не такой уж, честно говоря, и бессмысленный. У человека на посту есть как достоинства, так и недостатки: человек смертен, слаб и иногда берет взятки. http://www.youtube.com/watch?v=BFEC4RKXFug&feature

Джейми Мартин (Jamie Martin) предлагает воспользоваться услугами робота-полицейского, такого как концептуальная машина CRAB (Cybernetic Autonomous Remote Barricade). Этот робот-полицейский эффективен не только в городских условиях, но и на пересеченной местности, вместо колес он передвигается на шести ногах и действительно напоминает гигант-

октябрь • 2010

ского краба. И опасного краба: машина имеет на борту самое современное оружие и боеприпасы. Искусственный интеллект умного краба анализирует ситуацию и умеет отличать друзей от врагов. Судя по видеоролику (ссылка в начале статьи), ему это не всегда удается, ну да это мелочи. Подумаешь!

Sentrybot: робот-охранник Кто охраняет ваш дом, когда вы на работе, на даче или в отпуске? Вневедомственная или частная охрана? Полуголодный бультерьер, познавший сладкий вкус человеческого мяса? Маленькая, но юркая кобра или гюрза? http://www.youtube.com/watch?v=BgOqY7A916g&feature

Да, это все не то. Будущее – за роботами, и англичанин Джейми Мартин (Jamie Martin) не сомневается в этом ни на секунду. Посмотрите на разработанного им робота Sentrybot. Этот летающий монстр был разработан для компании Omni Consumer Products (или OCP, помните этот бренд?), доводку и техническое воплощение взяло на себя подразделение Security Concepts. С помощью алгоритма Intruder Recognition робот опознает проникших на частную территорию чужаков. И уничтожает их посредством пушки на твердой плазме. Первые

испытания робота Sentrybot прошли несколько неудачно, алгоритм идентификации Intruder Recognition дал небольшой сбой, в результате которого пострадали манекены матери и ребенка, а также снимавший все это оператор. По сути, ничего страшного, оператором больше – оператором меньше; через пару месяцев исправления сбоев робот будет работать как никогда стабильно, после чего планируется запуск модели в серийное производство. Стоимость Sentrybot будет явно высокой, поэтому на первых порах покупателями станут правоохранительные органы и крупные корпорации. А потом и все мы сможем приобщиться к высокому искусству самообороны. 2010 • октябрь

новости

В Черном море обнаружили действующую реку В отличие от океанических желобов, образующихся изза движения тектонических плит, подводная река близ побережья Турции очерчивает свои берега так же, как реки на суше: поднимая ил со дна и выбрасывая его в стороны. В ходе изучения скрытого ландшафта черноморского дна специалисты университетов Великобритании, Канады и Турции нашли необычайно большую реку. Первооткрыватели признали гигантскую протоку, будь она наземной, шестой в мире по объему проходящей через нее воды. При помощи подлодки-робота ученые установили, что перед ними именно настоящая под-

Каждую секунду через 60-километровую подводную реку проходит около 22 тысяч кубометров воды. Рейн, самая полноводная река Европы, в десять раз «беднее». Скорость потока составляет порядка шести километров в час. Глубина реки в некоторых местах доходит до 35 метров, а ширина – до 800 м.

октябрь • 2010

водная река со своими берегами, каналами, притоками, порогами, водопадами и даже с поймами. Но отнюдь не простой разлом породы. Поток несет очень соленую воду и осадочные породы из Средиземного моря через пролив Босфор в Черное море (здесь соленость воды ниже). Ученые полагают, что дальнейшее изучение не получившей пока никакого названия реки поможет понять, как происходит перенос питательных веществ в океане. «Вода в таком канале более соленая, а значит, более плотная. Она течет по морскому дну, вынося воды на абиссальные равнины, так же, как реки на суше», – рассказывает доктор Дэниел Парсонс (Daniel Parsons) в пресс-релизе университета Лидса. Абиссальные равнины в океане – как пустыни на суше. Они удалены от прибрежных вод, богатых полезными веществами, там практически нет жизни. Подпитка такими подводными реками была бы очень кстати. Обнаруженная протока признана единственной действующей подводной рекой. Существуют ли другие, пока не ясно, но ученые подозревают, что их множество. Об этом свидетельствуют эхолокационные данные, полученные в самых разных частях Мирового океана.

Испытан прибор для диагностики рака по дыханию Идентифицировать по дыханию пациента рак легких, груди, кишечника или простаты при помощи революционного наносенсора научились специалисты из израильского технологического университета Technion. Новинка позволяет обнаружить рак задолго до того, как опухоль станет видна рентгеновским лучам. Сам прибор, использующий для «постановки диагноза» выдыхаемый человеком воздух, израильтяне представили в августе прошлого года (об этом была статья в Nature Nanotechnology). Сердцевина устройства – датчик, на поверхности которого мириады золотых наночастиц формируют меж двух электродов лабиринт проводящих дорожек. Наночастицы покрыты органическими молекулами, способными захватывать определенные вещества. При попадании на поверхность сенсора сигнальных молекул сопротивление последнего изменяется. Оценивая это изменение, ученые могут судить об уровне содержания летучих органических веществ (VOC) в образце (у больного их концентрация повышается во много раз, в среднем с 1–20 до 10–100 частей на миллиард). В ходе недавно состоявшихся испытаний специалисты проанализировали воздух, выды-

Схема нового сенсора. Пояснения в тексте.

хаемый 177 добровольцами: в их числе были как здоровые люди, так и больные четырьмя видами рака на разных стадиях. Результаты анализа успешно позволили не только отличить здоровых от больных, но и выяснить, каким именно типом рака страдает конкретный пациент. Следует отметить, что идея диагностики рака по дыханию появилась довольно давно. А новизна работы израильтян еще и в том, что их прибор существенно ускоряет процесс исследования. Разработчики говорят, что намерены провести более масштабные испытания технологии, и в случае успеха массовое производство анализаторов дыхания может начаться уже через четыре года. Статья ученых опубликована в British Journal of Cancer.

LG побила рекорд тонкости крупного ЖК-дисплея Южнокорейская фирма LG Display выпустила новую жидкокристаллическую панель толщиной менее 3 миллиметров – мечту любителей вешать телевизор на стену. При этом диагональ новинки составила 42 дюйма. Японские и корейские экраны продолжают бороться за титул самого тонкого ЖК-дисплея. Нынешний чемпион «затянул талию» до 2,6 мил-

лиметра, и теперь его вес составляет всего лишь 4 килограмма. Прочие характеристики: частота 120 Гц, разрешение Full HD (1920 x 1080 пикселей). 2010 • октябрь

новости

В работах да Винчи открыта загадочная техника исполнения Непосредственно в Лувре группа ученых провела рентгенофлюоресцентный анализ семи портретов кисти Леонардо да Винчи, включая легендарную «Мону Лизу». Последующим открытием поделились специалисты из лаборатории Центра исследований и реставрации музеев Франции (LC2RMF) и Европейского центра синхротронного излучения (ESRF). Авторам работы удалось выявить толщину отдельных слоев краски и лака на каждом полотне и прояснить некоторые особенности техники живописи сфумато (смягчав-

шей переход между светлыми и темными участками на картине, создавая правдоподобные тени). Сам метод (поитальянски sfumato означает «затушеванный», «исчезающий как дым») считается изобретением да Винчи, и достигнутые им в данной области высоты никто пока не превзошел. Как сообщают ученые в пресс-релизе ESRF, они выяснили: великий художник ис-

Исследования шедевра Ренессанса, который сейчас находится в неважном состоянии, по понятным причинам проводились в Лувре. Благодаря рентгеновским лучам ученые смогли «увидеть» все наложенные слои краски без механического вмешательства в полотно.

октябрь • 2010

Бесконтакный анализ в действии: прибор высвечивает скрытые от глаз слои в картине Леонардо «Святая Анна с Мадонной и младенцем Христом».

пользовал уникальные добавки для лака и краски, но самое главное – оказывается, Леонардо умел наносить глизаль (лессировку) слоем толщиной всего в 1–2 микрометра. Суммарная толщина всех слоев лака и краски на изученных портретах кисти да Винчи нигде не превышает 30–40 микрометров. Однако за счет преломления лучей света в прозрачных и полупрозрачных «уровнях» создается колоссальный эффект объема и глубины.

Японцы представили самозаряжающиеся батарейки Необычные батарейки-генераторы в размерах AA и AAA создала компания Brother Industries. Изобретение предназначено для устройств со скромным энергопотреблением (вроде пультов дистанционного управления), в которых замену батареек можно исключить полностью. Диковинка – Vibrationpowered Generating Battery – как ясно из названия, вырабатывает ток из вибраций. Инженеры далеко не первый раз извлекают энергию из раскачивания (шагов человека), более того – понемногу выводят в свет серийные модели таких даровых генераторов. Но никто еще не ухитрялся втиснуть такого рода систему в корпус пальчиковой батарейки. Как уточняет Tech-On!, внутри новой батарейки скрываются генератор и конденсатор с двойным электрическим слоем емкостью 500 миллифарад. Генератор (в батарейке размера АА) при колебаниях с частотами 4-8 герц выдает среднюю мощность от 10 до 180 милливатт. Этого достаточно для периодической подпитки конденсатора, который и снабжает током конечное устройство.

Японцы создали несколько вариантов генератора-батарейки. Одна модель (на снимке под заголовком) выполнена в виде единичного корпуса, в котором расположены и генератор, и конденсатор. А здесь показаны наборы размеров АА и ААА, в которых функции генерации и накопления электричества разделены между корпусами пары батареек, соединённых проводком. Так как очень многие отсеки для батареек в карманных устройствах рассчитаны именно на два «пальчика», неудобства такая схема не вызовет.

Новинку Brother Industries инженеры официально показывали публике с 21 по 23 июля на крупной международной выставке электроники Techno-Frontier 2010, которая

прошла в Токио. Компания привезла на шоу телевизор с пультом ДУ на самозаряжающихся батарейках, а также светодиодный фонарик с ними же. 2010 • октябрь

новости

На рынок выходит доступная 3D-видеокамера Относительно недорогую трехмерную видеокамеру продемонстрировала на днях компания Panasonic. Продажи новинки ценой всего $2000 в Японии начнутся уже в сентябре. Модель HDC-SDT750 записывает изображение разрешения Full HD. Главный секрет камеры – насадка с системой из двух линз, позволяющая устройству воспринимать мир с двух точек зрения (детали работы насадки не поясняются). «Мы видим объемное изображение благодаря двум глазам, а наша камера использует две линзы», – объяснил пред-

Кроме самой модели HDC-SDT750 можно приобрести трехмерную насадку на новые видеокамеры TM750 и TM650, естественно, от Panasonic, но об их цене пока не говорится ни слова.

октябрь • 2010

Цена модели HDCSDT750 в разы меньше стоимости профессиональных 3D-камкордеров.

ставитель компании Барнаби Сайкс (Barnaby Sykes). Встроенная память камкордера – 96 гигабайт. Но ее легко расширить при помощи карт. Полученное видео можно будет просмотреть на 3D-телевизоре, а также переписать на Blu-ray Disc.

Первый в мире биоробот c искусственным интеллектом, который может расти Новый аппарат, получивший название Plasmabot, был разработан в рамках гранта на создание свободных от кремния биологических роботов. Состоит новинка из гибкого материала на основе микроорганизмов Physarum polycephalum. Данные бактерии часто обитают в лесах или влажных тенистых местах. Финансирование проекта разработки робота велось в рамках проекта Leverhulme Trust, задача которого заключается в создании полностью биологических роботов, не имеющих в своей основе кремниевых компонентов и способных работать в параллельном режиме. Профессор Энди Адамацки, руководитель проекта, рассказывает, что ранее его группе уже приходилось создавать вычислительные системы на базе органических оснований. «Задача таких роботов заключается в выполнении тех или иных необычных заданий. Созданный нами плазмодиевый робот представляет собой искусственный интеллект на базе органической субстанции, он способен заниматься поиском источников питания, обрабатывать их за счет

Исследователи из Университета Западной Англии разработали первого в мире робота, состоящего из биологических форм.

собственной протоплазмы и передавать данные о найденном источнике. Помимо этого, робот может решать вычислительные задачи, такие как поиск кратчайшего пути из одной точки в другую», – говорит Адамацки. Однако наиболее выдающейся способностью робота является его возможность расти. Рост идет за счет появления новых микроорганизмов, размножающихся под влиянием света, тепла и питатель-

ных веществ. За счет того, что ученые могут манипулировать этими показателями, они также могут и управлять процессом роста биоробота. «Пока мы находимся на ранней стадии понимания всего потенциала биологических роботов, однако со временем мы, вероятно, сможем создавать более сложные механизмы, способные самоорганизовываться, работать в производственных и научных целях», – говорит он. 2010 • октябрь

новости

В Шотландии показана самая большая приливная турбина Воды Северного моря близ Оркнейских островов в скором времени станут пристанищем для самой большой в мире приливной турбины. 1300тонную махину с двойным ротором уже доставили в порт отбытия в городе Инвергордон. Создала турбину Atlantis Resources Corporation (стоимость проекта составила $25 миллионов). Высота AK1000 равна 22,5 метра. Диаметр ротора – 18 м. И это самая большая из всех лопастных турбин такого типа. Двойная система лезвий позволяет собирать энергию как прилива, так и отлива. Кстати, AK1000 не слишком помешает жизни морских обитателей: скорость вращения винтов будет низкой, всего около 6-8 оборотов в минуту. Номинальная мощность громадины составляет один мегаватт (при скорости движения воды 2,65 м/с). Получается, что одна эта установка сможет питать тысячу домов. Однако энергию океана направят не в жилые районы, а в компьютерный центр обработки данных, расположенный на 12

октябрь • 2010

Комплектующие для турбины AK1000 были перевезены в Эвантон, где происходила окончательная сборка механизма. Кстати, в собранном виде турбина очень похожа на ветряк. Глава Atlantis Resources Corporation Тимоти Корнелиус (Timothy Cornelius) отмечает, что он и его коллеги понимали, в каких суровых условиях предстоит работать турбине. «Чтобы получить выносливый агрегат, нам пришлось создать очень простой и даже в какой-то степени тупой механизм. Зато он отличается высокой надёжностью», – говорит Корнелиус.

севере Шотландии. Он будет предоставлять свои ресурсы нескольким компаниям, питаясь не от государственной электросети, а от гигантской приливной турбины.

Кстати, Оркнейские острова уже не в первый раз становятся центром экспериментов с силами океана. К примеру, там расположен крупнейший в мире волновой генератор.

Гибкий велосипед Однажды у одного жителя Великобритании украли велосипед. Ну что ж, бывает… Однако пострадавшим оказался дизайнер Кевин Скотт, мысли которого сразу же пошли по четкому направлению – он захотел создать велосипед, который будет невозможно украсть. В итоге на свет родилась потрясающая в своей простоте идея – если различные замки и тросы, которыми оборачивают столбы в целях предотвращения кражи, оказались неэффективны, значит, обернуть вокруг столба нужно… сам велосипед. Кевин Скотт усовершенствовал конструкцию байка таким образом, что его рама получила способность изгибаться – то есть вокруг столба ее можно «завязать». Сделано это довольно просто: два поперечных элемента конструкции велосипеда были разделены на части, а внутри протянут трос, который можно ослаблять или натягивать. Когда велосипед не используется, тросы ослабляются и всю конструкцию можно успешно «обогнуть» вокруг любого столба. В рабочее состояние велосипед

приводится за пару минут с помощью специальной ручки для натягивания внутреннего троса. Столь оригинальная идея заслуживает достойной презентации, которая и состоялась недавно на шоу New Designers в Лондоне.

Бифокальные очки на жидких кристаллах Вы заметили, что бифокальные очки уже давно вышли из моды? И потому дальнозорким людям приходится иметь две пары: одну для повседневной жизни и одну специально для чтения и письма. Не самый удобный вариант, но красота требует жертв. Однако проблема эта легко решается при помощи электроники. Компания PixelOptics предложила очки нестандартной конструкции: между двумя

пластиковыми линзами помещается слой жидких кристаллов, который изменяет фокус всей оптической системы пропорционально приложенному напряжению. А это значит, что в корпусе очков присутству-

ет небольшой аккумулятор, и владелец очков регулирует напряжение в соответствии с текущей потребностью. А в перспективе появится и версия с саморегулирующимися линзами. 2010 • октябрь

открытия

техника, вселенная, время

Найден ход под пирамидой Кетцалькоатля

Сам туннель под пирамидой Пернатого Змея был найден еще в 2003 году, когда земля просела в результате мощного ливня. Ход залегает на глубине 12 метров, а протянулся вглубь, предположительно, на все 100. Но проникнуть в него оказалось непросто.

В древнем городе Теотиуакан обнаружен вход в подземные галереи под храмом Кетцалькоатля, Пернатого Змея (Temple of the Feathered Serpent).

Мексиканские археологи из национального института антропологии и истории (INAH) полагают, что в туннеле могут находиться давно разыскивае-

октябрь • 2010

мые захоронения древних индейских правителей. Как сообщают исследователи, им пока не удалось полностью расчистить вход в под-

земелье, запечатанный между 200 и 250 годами нашей эры. Считается, что обитатели Теотиуакана сами закрыли доступ в туннель, возможно, поместив туда нечто, обладавшее для них колоссальной ценностью. Пирамида Пернатого Змея – это центральное сооружение так называемой Цитадели, комплекса, составлявшего сердце Теотиуакана. По мнению археологов, подземелья под пирамидой появились даже раньше самого комплекса и, возможно, были центральной частью неСогласно геофизическим исследованиям, загадочное подземелье соединяет между собой несколько крупных галерей. Вход, найденный археологами, представляет собой квадратную шахту со стороной 4 метра.

коей архитектурной композиции ритуального назначения. В период своего расцвета, пришедшегося на промежуток с 100 года до нашей эры и до 750 года н.э., Теотиуакан был одним из крупнейших городов в мире. В нем жили 150–200 тысяч человек – представители нескольких мезоамериканских народов, в том числе и майя. При помощи лазерного сканера и других приборов специалистам к настоящему моменту удалось «просмотреть» первые 37 метров туннеля, и они утверждают, что проход перегорожен одним или несколькими завалами, специально устроенными «авторами» подземелья или теми, кто его закрывал. 2010 • октябрь

дело техники

техника, механизмы, электроника

Boeing представил мощнейший водородный беспилотник

Новый разведывательный самолет от американской корпорации Boeing способен продержаться в небе без посадки и заправки четверо суток.

Экологически чистый разведчик – это не только дань «зеленой моде». Водород – высококалорийное горючее, позволяющее получить максимум отдачи на единицу веса.

http://www.youtube.com/watch?v=97lvvSrgkiY&feature

Новинка названа Phantom Eye. Это довольно крупный для беспилотника аппарат – размах его крыльев составляет 45,7 метра. Он забирается

октябрь • 2010

на высоту почти 20 километров и остается там до 96 часов кряду. Его крейсерская скорость равна 278 км/ч, а полезная нагрузка (камеры,

системы связи) достигает веса в 204 килограмма. Phantom Eye – далеко не первый и не второй водородный беспилотный самолет, но зато самый мощный и грузоподъемный. Сама компания Boeing, кстати, пару лет назад создала первый в мире пилотируемый самолет на топливных элементах. Новая машина способна обеспечивать картинкой войска в любой точке мира, куда «фантомный глаз» может при-

На презентации новинки в Сент-Луисе Дэррил Дэвис (Darryl Davis), президент отделения Boeing Phantom Works, заявил: «Phantom Eye – первый в своем роде. Он может открыть новый рынок по сбору данных и коммуникации».

быть самостоятельно, стартуя с территории континентальных США. Этот же аппарат будет служить ретранслятором разговоров между отдельными боевыми частями. Позже, в начале сентября, Phantom Eye отправят в исследовательский центр Драйдена (NASA Dryden Flight Research Center), где его подготовят к первому полету, намеченному на 2011 год. Уже первый испытательный рейс будет длиться 4–8 часов.

«Phantom Eye оснащен двумя двухлитровыми четырехцилиндровыми двигателями, которые выдают по 150 лошадиных сил каждый», – сообщает компания в пресс-релизе. Это модифицированный движок от легкого грузовика, и, судя по логотипу на боку «призрачного глаза», за превращение отвечала компания Ford, один из пионеров в переводе серийных ДВС на водород. Во время презентации один такой двигатель с воздушным винтом стоял отдельно от самолета, на крыльях которого в местах крепления моторов красовались заглушки. 2010 • октябрь

дело техники

техника, механизмы, электроника

Битва автомобилей оставила единицы в гонке за миллионами

Автомобиль, способный при удивительной экономичности оставаться хотя бы с натяжкой практичным, без всяких оговорок безопасным, при этом серийным и стоящим более или менее разумную сумму, – это уже реальность. Такой тезис доказали на практике претенденты на разделку $10-миллионного призового фонда, столкнувшиеся нос к носу в состязании экологичных машин.

http://www.youtube.com/watch?v=RLaSrXJfh7c&feature http://www.youtube.com/watch?v=_El-bclOhCs&feature http://www.youtube.com/watch?v=7umPMlQL624&feature

На конкурс были представлены аппараты, чья внешность колебалась от вполне привычной до экзотической. Победу, впрочем, такого рода конструкциям присуждают не за облик. 18

октябрь • 2010

Соревнование Progressive Automotive X PRIZE близится к завершению. Его устроители из фонда X PRIZE в партнерстве со специалистами издания Consumer Reports провели команды через настоящее горнило испытаний.

Конкурс состоял из нескольких этапов, в ходе которых проверялось многое. В частности, соответствие машин требованиям безопасности, умение автомобилей эффективно разгоняться и быстро тормозить, совершать

техника, механизмы, электроника

Множество соискателей приза оказались вычеркнутыми по самым разным причинам. Кто-то не прошел экспертную оценку конструкции и подготовки к производству, кто-то банально не смог пройти «переставку» или тест на разгон, а кто-то выбыл из соревнований после поломки. Некоторые автомобили при малом расходе топлива все же «вывалились» за границу по общему «углеродному следу» (как оранжевая «камбала» Tango (внизу) – даром что электромобиль). И немало аппаратов просто не преодолели знаковую планку экономичности в 90 MPGe (2,61 литра на 100 км). А ведь устроители намеренно опустили ее пониже, хотя победитель должен будет в итоге достигнуть расхода энергии (горючего) не хуже круглых 100 MPGe (2,35 л/100 км).

резкие аварийные маневры на трассе и так далее. Судьи учитывали и экономические показатели проектов. По замыслу фонда, все машины-конкурсанты должны быть подготовлены к промышленному производству с более или менее вменяемой себестоимостью: единичные «золотые» самоделки без шанса на серийный выпуск изначально оставались за бортом. На каждом уровне битвы число претендентов на призовые миллионы резко сокращалось. Напомним, что начиналось все со 111 команд и их 136 машин, заявленных на старт более года назад. Но до финального этапа, который прошел в эти дни на овале Michigan International Speedway, добралось лишь 12 команд с 15 автомобилями, а удачно выступили в нем только девять «повозок» от семи компаний. Разумеется, расход горючего или электричества в разных режимах движения, уровень выхлопа CO2, максимальный пробег без пополнения бака или батареи – были главными показателями. Именно с проверки последнего параметра начался финал, разбитый на несколько дней соревнований с разными задачами. Соискатели приза из основного класса Mainstream (4 колеса и не менее четырех пассажиров) должны были 2010 • октябрь

дело техники проехать без заправки/зарядки не менее 320 километров, а из класса Alternative (двух- или трехместные аппараты с 2–4 колесами) – не менее 160 км. Кстати, «Альтернатива» в свою очередь была поделена на два субкласса – с тандемным (в затылок) и параллельным (бок о бок) расположением сидений. После всех сражений в «Мэйнстриме» осталось «в живых» только две машины, и обе – Very Light Car от американской команды Edison2. Тут нужно уточнить, что изначально от этой команды в состязании участвовали сразу четыре почти одинаковые внешне и по начинке конструкции. Однако пара «очень легких каров» в двухместном исполнении отсеялась, а четырехместная модификация с тем же именем, тоже представленная двумя аппаратами, фактически победила в конкурсе, хотя формально это еще не объявлено. Интересно, что Very Light Car – единственная модель с ДВС (в данном случае потребляющая спиртовую смесь E85), которая увидела на горизонте манящий финишный створ. Все остальные аппараты, сумевшие пройти через тернии Automotive X PRIZE, – это электромобили. Ни гибриды, ни дизели, ни авто на экзотических видах горючего до финишной прямой не добрались. 20

октябрь • 2010

Все экземпляры Very Light Car от Edison2 сделали ставку на 250-кубовые одноцилиндровые турбированные моторчики мощностью 40 лошадиных сил. Но одними силовыми агрегатами они одолеть соперников не смогли бы. Просто весят эти машины примерно по 350 кило, а их коэффициент обтекаемости равен 0,15.

Команда Edison2 фактически осталась единственным претендентом на $5 миллио-

нов, положенных за победу в основном классе. Но и конкурс «Альтернатива» с тандемным

техника, механизмы, электроника

E-Tracer в движении – закрытый электрический мотоцикл, но при замедлении и на стоянке у него выдвигается дополнительная пара колесиков, на что уходит полсекунды. Благодаря яйцеобразному кокону минимального для двоих седоков размера и низкому весу этот аппарат требует для движения с шоссейными скоростями менее 10 киловатт мощности, что и явилось залогом рекордного результата в данном соревновании.

расположением сидений (тут «светят» призовые $2,5 миллиона) тоже оказался полностью оккупирован парой близнецов. Это две «капли» E-Tracer, выставленные швейцарской командой X-Tracer. Данные двухколесники представляют собой электрическую версию серийного бензинового кабинного мотоцикла Monotracer, выпускаемого компанией Peraves, которая

Сверху вниз. Aptera 2e – электрическая вариация давно нам знакомой машины. Выдающаяся даже на фоне нынешних соперников аэродинамика и легкий кузов – ее сильные стороны. Зеленая «лягушка» Wave II – собственная разработка компании Li-ion Motors, не один год занимающейся конвертацией сторонних моделей в электромобили. А белый Alias зрители назвали самым стильным авто на конкурсе. 2010 • октябрь

дело техники собственно и создала для участия в X PRIZE свою команду. (Любопытно, что Monotracer в электрическом облике обратился в еще один диковинный аппарат по имени Zerotracer, на котором швейцарцы намерены обогнуть мир.) В «Альтернативе» же с парой сидений, установленных бок о бок (такие конструкции сражаются за оставшиеся $2,5 миллиона), счастливыми финалистами стали пять машин. Это Aptera 2e от Aptera, Wave II от Li-ion Motors, Alias от компании ZAP (все – из США), а также RaceAbout от RaceAbout Association (Финляндия) и TW4XP от одноименной команды из Германии. Так как судьи должны были сравнивать аппараты с разными типами силовых установок, работающих на разном топливе, а также – просто от аккумуляторов, любой расход горючего или электричества переводился в эквивалентные мили на галлоне бензина (MPGe), «завоеванные» в комбинации городского и загородного циклов. Ниже мы приводим показатели расхода, достигнутые в финале (в MPGe и литрах на 100 км). В случае участия в заездах двух экземпляров одной и той же модели приводится лучшее достижение. • Very Light Car – 100,3 (около 2,35); • E-Tracer – 197,1 (1,19); 22

октябрь • 2010

И для команд, и для судей, и для самих автомобилей многочисленные круги «зеленой гонки» оказались непростым испытанием.

техника, механизмы, электроника

• Aptera 2e – 164,3 (1,43); • Wave II – 171,4 (1,37); • RaceAbout – 142,9 (1,65); • Alias – 121,8 (1,93); • TW4XP – 145,6 (1,62). Чтобы уточнить расстановку сил, в рамках финала состоялась дополнительная проверка расхода топлива (энергии), но в том заезде нужно было одновременно экономить и ехать по возможности быстро. То есть претенденты должны были обойти соперников по сочетанию «рачительности» и скорости. Тут еще не все данные опубликованы. Впрочем, и сам нынешний этап, именуемый «Финалом», вопреки названию – не последний в календаре Progressive Automotive X PRIZE: оставшийся называется «Проверочным». Вскоре финалисты конкурса будут отправлены в национальную лабораторию Аргонн (Argonne National Laboratory), где пройдут ряд тестов на динамометрических стендах. Только комбинация результатов от всех предыдущих стадий соревнования, прошедших «на открытом воздухе», и показателей стендовой проверки поможет хозяевам состязания вынести окончательный вердикт и официально объявить победителей в классах. Церемония награждения призеров состоится 16 сентября 2010 года в Вашингтоне.

RaceAbout создан студентами Хельсинского политехнического института (Helsinki Polytechnic). А вот электрический трехколесник TW4XP любопытен тем, что вместо привычного руля у него джойстики по бокам сиденья водителя. В конструкцию этого аппарата (пока лишь теоретически) создатели заложили добавку в виде велосипедных педалей – для расширения дальности пробега. 2010 • октябрь

дело техники

техника, механизмы, электроника

Лунный пояс переправит Земле энергию по лучу

Превратив Луну в исполинскую солнечную электростанцию, человечество могло бы решить энергетическую проблему раз и навсегда.

Замкнутая лента из фотоэлектрических панелей длиной 11 тысяч километров и шириной 400 км – ее энергии хватит на всех. Выстроить такое необъятное сооружение на Земле проблематично, а уж на Луне, кажется, и вовсе – нереально сложная задача. И все же именно земной спутник мечтают однажды окольцевать инженеры из Страны Восходящего солнца.

Наряду с выполнимостью столь колоссальной инженерной задачи (а это вопрос дискуссионный) одним из главных доводов против «Лунного кольца» станет непривычный внешний вид ночного светила. Свыкнется ли с ним мир ради получения безграничной чистой энергии?

Броская и безумная идея называется «Кольцо Луны» (Luna Ring). Разработала этот план японская строительная корпорация Shimizu, известная

октябрь • 2010

нам по другому мегапроекту – городу-пирамиде. На этот раз специалисты прикинули, что может получиться из чудовищного пояса солнечных батарей,

техника, механизмы, электроника

окружающего наш естественный спутник по экватору. Передаваемая на Землю по «силовым лучам» лунная энергия была бы доступна почти повсюду. Этот неисчерпаемый источник сделал бы ненужным транспортировку энергоносителей и позволил бы реализовать мечту о процветающем обществе, не загрязняющем природу вредными выбросами электростанций. Во всяком случае в такую светлую перспективу верят японские ученые. Но почему бы просто не «засеять» Сахару солнечными батареями? Да, стоимость их

Лунные посадочные модули должны нести к месту действия не части солнечных батарей, но роботов, способных их построить. В ключевых точках за ходом возведения лунного мегакольца присматривали бы люди.

будет огромной, но подъем аналогичных комплексов в космос – это еще более дорогое удовольствие. Доводы у сторонников «фотоэлектрической Луны» аналогичны аргументам строителей орбитальных электростанций: такие установки смогут выдавать энергию круглосуточно

Схема Luna Ring: 1 – поля солнечных батарей; 2 – магистральный кабель для передачи энергии между частями кольца; 3 – микроволновая антенна; 4 – мощный лазер; 5 – железная дорога, идущая по всему экватору, необходимая для перевозки материалов, роботов и запчастей для ремонта сооружения, 6 – автоматический передвижной завод по производству солнечных панелей.

и при любой погоде. Первый прототип орбитальной энергетической системы, транслирующей электричество на Землю, должен появиться в космосе уже в 2015 году (к слову, речь о японском проекте). Но главное – на Луну почти ничего транспортировать не придется. Ведь из лунного грунта можно получать кислород, различного рода стекло и керамику, стройматериалы наподобие бетона или, к примеру, лунные кирпичи. Ну и все те же солнечные батареи – тоже вполне можно изготавливать из местного материала. Нужно лишь создать роботов, способных перерабатывать лунный грунт и оставлять за собой поля фотоэлектрических панелей. А то, что такая идея выполнима, американские ученые показали на опыте более пяти лет назад. Очевидно, Shimizu далеко не первая рассуждает о масштабных земляных работах, которые способны выполнить на Луне армии роботов. Тут можно вспомнить лунные «газонокосилку», бульдозеры и, конечно, героическое сра2010 • октябрь

дело техники жение с реголитом роботовэкскаваторов. Но ранее специалисты в своих планах поручали автономным аппаратам лишь обустройство базы да добычу полезных материалов для нее же. А японцы решили, что когданибудь аналогичный принцип позволит изменить облик всей Луны. По размаху с таким преобразованием сравнится разве что проект гигантской рекламы на видимой стороне Селены. Почему японцы придумали именно экваториальный пояс батарей – ясно. Значительная его часть всегда будет обращена к солнечному свету, и падать он будет там почти отвесно, что обеспечит максимальную эффективность станции. Передавать же энергию на Землю предполагается при помощи серии огромных (20 километров в диаметре) ми-

кроволновых антенн, а также мощных лазерных установок с высокой плотностью энергии в пучке (яркостью). Располагаться они должны в пределах «станции» Luna Ring, но, понятно, на видимой стороне Луны. Чтобы посылаемые на нашу планету тераватты не пропали впустую и не причинили вреда, приемные системы (это будут многокилометровые ректенны и опять же поля фотоэлектрических преобразователей) должны быть оснащены радиомаяками. По их сигналам лунная автоматика будет наводить энергетические лучи точно в цель, несмотря на вращение Земли. Приемные станции могли бы не только поставлять электричество в сеть, но и разлагать морскую воду для получения водорода, используемого как топливо, например, на транспорте.

Общий план системы Luna Ring. Хотя в разное время освещены Солнцем будут разные участки лунного экватора, передающие станции, по очевидным причинам, все время будут оставаться точно напротив Земли. Так что их потребуется соорудить не столь уж много.

октябрь • 2010

Еще несколько примеров мечтаний Shimizu. Space Hotel: японцы замыслили раскрутить его до трех оборотов в минуту для создания в 64-х номерах (они установлены на кольце диаметром 140 метров) гравитации на уровне 0,7 земной. Concrete Lunar Base: лунная база, построенная из гексагональных модулей, отлитых из бетона, который выработан из лунных пород. Desert Aqua-Net Plan: проект создания в пустынях Земли сетей из искусственных озер (каждое диаметром 30 км и глубиной 30 м), соединенных каналами между собой и с океаном. Несмотря на соленую воду, такие сети могли бы смягчить климат пустынь и преобразить их.

техника, механизмы, электроника

Такая вот светлая перспектива нарисована Shimizu. Если можно посчитать светлой идею «подвесить» над родной планетой нечто, подозрительно схожее с небезызвестной «Звездой смерти». Само собой, над безудержной фантазией японских специалистов можно и посмеяться, но, с другой стороны, свои мечты компания выстраивает на вполне осуществимых технологиях, подкрепляя их оценками того, какова будет прочность и вес тех или иных конструкций, из каких материалов их можно было бы возводить, с какими трудностями придется столкнуться при монтаже. Это своего рода приглашение к обсуждению, попытка наметить контуры будущего, материализовывать которое придется, вероятно, уже грядущим поколениям. И пусть раздел, в котором корпорация размещает свои футуристические проекты, так и называется – Shimizu's Dream – мечтать бывает очень полезно. Особого описания заслуживает Green Float Botanical City: плавающий в экваториальной части Тихого океана искусственный город-сад с центральной башней высотой километр. Один такой остров диаметром три километра рассчитан на 40 тысяч жителей – 30 должны обитать в верхнем «конусе» башни («город в небе»), а ещё 10 – по краю острова в посёлках коттеджного типа с пляжами и садами. Часть плавающего круга займут леса, ещё дальше – расположатся аквафермы, а ножка башни представляет собой вертикальную ферму для овощей и фруктов. Город обеспечит себя энергией и пищей, а в его «заоблачной» части (выше 700 метров) естественным образом круглогодично будет царить температура 26–28 градусов. Японцы продумали даже схему строительства такого колосса, плавающая основа которого будет собрана из множества гексагональных металлических бочек. Основной строительный материал города – магниевый сплав, причём магний предложено добывать из океана – морская вода содержит его 0,13% по весу. Несколько таких островов-башен могли бы образовать конгломерат на миллион жителей. 2010 • октябрь

дело техники

техника, механизмы, электроника

Вероятностный чип перевернул мир вычислений отказом от двоичной логики

Новый процессор благодаря хитрой архитектуре в 30 раз меньше по площади, потребляет в 12 раз меньше энергии и в 4 раза лучше по пропускной способности, чем его функциональный аналог традиционной конструкции. Правда, новичок заточен под крайне узкий тип задач. Но более универсальный его вариант уже виднеется на чертежах.

октябрь • 2010

Базовые принципы построения компьютеров, незыблемые вот уже более шестидесяти лет, пошатнулись. Новый процессор на физическом уровне оперирует не «жесткими» нулями и единичками, а вероятностями, что тот или иной бит равен 0 или 1. Бинарная логика уступила место иным правилам. И это оказывается выгодным способом вычислений в целом ряде областей.

Молодая американская компания Lyric Semiconductor первые четыре года после создания работала «скрытно», а теперь, когда ей есть что показать публике, вышла в свет, удивив мир первым вероятностным чипом. Процессор построен на основе весьма необычных логических вентилей, названных «байесовский NAND». Диковинное прилагательное, характеризующее отличие

этих схем от «просто NAND» (последний выполняет битовую операцию НЕ-И), отсылает к английскому математику XVIII века Томасу Байесу (Thomas Bayes). Конечно, Байес не помышлял, что его идеи когда-то будут востребованы разработчиками процессоров, а просто сделал большой вклад в развитие теории вероятностей (байесовская вероятность, теорема Байеса). Ныне этот математиче-

техника, механизмы, электроника

ский аппарат применяется во многих приложениях, например в байесовской фильтрации спама. Вообще говоря, вычисления вероятностей намного более распространены, чем кажется на поверхностный взгляд. Они включены в операции, которые происходят при проверке банковской карты, они используются, когда интернетмагазин предлагает клиенту дополнительные товары, они незаменимы и когда требуется спрогнозировать поведение финансового рынка. До сих пор такого рода задачи решались классическими бинарными машинами, управляемыми соответствующим софтом. Перевод данных операций на более глубокий физический уровень сулит колоссальное ускорение приложений. А это значит, что нужен процессор, в вентилях которого входные и выходные биты – это вероятности (отраженные, к слову, уровнем электрического сигнала). Определение возможности события, ранее требовавшее развернутой программы, выполняемой великой армией транзисторов, с новым чипом сводится к операции в одном или нескольких вентилях. В них не только исходные сигналы – вероятности, но и выходной – тоже. Это вероятность того, что две входные вероятности совпадали по величине.

Основатели Lyric Semiconductor Бен Вигода (Ben Vigoda), слева, и Дэвид Рейнольдс (David Reynolds) обладают многолетним опытом работы в отрасли. Полупроводниковые приборы, цифровые, аналоговые и также смешанные вычислительные системы – знакомы им хорошо.

Первый чип, созданный по новой технологии, назван LEC – Lyric error correction (он и показан на снимках в материале). Это специализированная схема, задача которой – выявление и исправление ошибок в твердотельной (флэш) памяти, то есть поиск ячеек, в которых стоит 0 вместо 1 или наоборот. В сегодняшних флэш-чипах при чтении данных ошибочным оказывается примерно один бит из тысячи. С таким недостатком справляются микрочипы коррекции. Опираясь на уникальный код, записываемый каждый раз, когда данные поступают в память, они вычисляют контрольную сумму и определяют – какие биты оказались «перевернутыми». В будущем ради уплотнения памяти и снижения ее стоимо-

сти производители полупроводниковых схем могут пойти на допущение начального уровня ошибок в 1 бит на 100. С их исправлением будет непросто справляться микрочипам традиционной архитектуры. Потребуется увеличивать их размер и сложность. Но такая задача просто идеально подходит вероятностному чипу. Собственно, крохотный LEC уже сегодня может «шутя» вылавливать ошибки битов в количестве 1 на 100. LEC уже готов для лицензирования, и компания надеется, что в течение двух лет такие схемы найдут себе место в смартфонах и КПК. Но прежде чем новинка получит массовое распространение, Lyric Semiconductor предстоит доказать надежность и масштабируемость технологии. 2010 • октябрь

дело техники А тем временем компания уже разрабатывает следующий продукт – GP5 – универсальный программируемый вероятностный процессор. По мнению разработчиков, он будет идеальным помощником в таких областях, как поисковые движки или, к примеру, системы расшифровки генома. Ради этого чипа пришлось придумать не только новый вид вентилей и новую архитектуру, но даже новый язык программирования (PSBL – Probability Synthesis to Bayesian Logic, то есть вероятностный синтез байесовской логики). Код, написанный на PSBL, и будет запускаться на «родном» для него GP5. Производительность этого процессора должна на три порядка превышать возможности классических бинарных систем с массовой архитектурой x86.

Работу над этим чипом Вигода начал много лет назад еще в Массачусетском технологическом институте (MIT). А компанию он создал на средства пентагоновского агентства по перспективным оборонным научно-исследовательским проектам DARPA, которое выделило новатору $18 миллионов. Военные рассчитывают, что вероятностные процессоры окажутся полезными в системах машинного зрения и в комплексе противоракетной обороны. Последний должен быстро выделять атакующие боеголовки среди ложных целей и просто помех. Поскольку применение новой технологии явно выходит за рамки военного, не удивительно, что Lyric получила еще $2 миллиона от венчурных компаний и частных инвесторов.

Также в тысячу раз будет меньше мощность и стоимость комплексов, необходимых для выполнения определенного

Сравнение размеров и сложности строительных блоков обычного цифрового процессора (слева) и вероятностного чипа (справа). Внизу: сравнение размеров целых процессоров двух этих видов, с одинаковыми возможностями.

октябрь • 2010

объема вычислений из областей статистики и вероятности. То есть в задачах такого плана один чип от Lyric заменит тысячу классических «камней». Пресс-секретарь Lyric Мира Вильчек (Mira Wilczek) говорит: «Мы хорошо знаем, земля усеяна трупами микропроцессорных стартапов, которые ожидали, что их клиенты смогут программировать незнакомым им путем. Мы не просим наших покупателей делать это. Мы планируем поставлять комплексные решения для определенных сегментов рынка». Амбициозная компания, насчитывающая всего 30 сотрудников, полагает, что сможет показать первые живые образцы GP5 в 2013 году.

дело техники

Американская компания Innespace разработала новую модель бионического катера, не только обликом, но и «повадками» напоминающего акулу.

техника, механизмы, электроника

Ныряющий катер-акула поступает в продажу

Катер подражает морским существам и управляется изменением угла наклона не только «грудных плавников», но также и хвостовых. А еще водомет в хвосте меняет вектор тяги в двух плоскостях.

http://www.youtube.com/watch?v=Jz0BbIGbCCM&feature

Скоростная новинка, названная Seabreacher X, будет изготовлена ограниченным тиражом. О компании Innespace и ее разработках мы рассказывали подробно. Главное: ее двухместные пятиметровые машины с герметичным кокпитом обладают положитель-

ной плавучестью, но за счет работы подводных антикрыльев могут затягивать себя на глубину. Свои катера прежних версий компания уже отправляла клиентам в целом ряде стран, не считая США, – от Кореи до ОАЭ. Покупателей покорили глубокие виражи, бочки, 2010 • октябрь

дело техники прыжки и нырки. Также компания не отказалась от давней своей идеи организации гонок на ныряющих катерах, только участники должны купить свой собственный Seabreacher. Теперь дата первых таких соревнований указывается «где-то в нынешнем году». Если предыдущая модель (она выпускается и сейчас) – Seabreacher J – внешне подражает дельфину, то Seabreacher X – акула. Ее разинутая пасть – это иллюминатор под ногами пилота, выполненный из тонированного стекла. «Икс» способен развивать 80 км/ч на поверхности и 40 км/ч под водой. За это следует благодарить 260-сильный мотор (модель J, для сравнения, оснащается движками в 155 либо 215 л.с.). Как и его предшественники, Seabreacher X может немного выпрыгивать из воды и всячески «резвиться». И, конечно, одна из главных изюминок – способность машины долго двигаться вблизи

Новый аппарат с индекcом X (вверху и под заголовком он показан в финальной «зубастой» раскраске) оснащен видеокамерой в спинном плавнике, так что при движении под водой пилот может ориентироваться по картинке на экране. Кроме того, катер оборудован стереосистемой и спутниковой навигацией GPS.

октябрь • 2010

техника, механизмы, электроника

поверхности под водой, выставив наружу только плавник (через него ДВС получает воздух) и обрушивая волны на прозрачный фонарь кабины. Более того, специальная система предотвращает попадание воды в мотор и его остановку при кратковременных нырках на глубину до 1,8 метра. Компания сообщает, что ныряющий катер-дельфин J доступен по предварительному заказу. Цены зависят от мощности мотора, вариантов отделки и так далее. Диапазон – $65-85 тысяч. Что до новой «акулы» – ее американцы планируют построить в количестве всего 10 экземпляров. Ценник, соответственно, солиднее – $93 500. Что получит клиент за эти деньги, можно увидеть в ролике по ссылке в начале статьи. На этих снимках показан предшественник «акулы» – «дельфин» Seabreacher J. Кстати, распространенный вопрос: что будет, если я на таком катере нырну слишком глубоко? Все просто – через секунд двадцать ДВС заглохнет, а поскольку лодка легче воды – она всплывет. Интересно также, что запас плавучести корпуса таков, что аппарат не утонет, даже если пилот оставит открытым колпак кабины и салон наполнится водой (а вообще тут есть трюмный насос). И еще – аппарат рассчитан на работу и в морской, и в речной воде. 2010 • октябрь

дело техники

техника, механизмы, электроника

Тяжелая ракета легко взяла невиданную частниками высоту

Четвертого июня 2010 года новая ракета-носитель, стартовавшая с космодрома на мысе Канаверал в 21:45 по киевскому времени, вывела на околоземную орбиту прототип космического корабля. И пусть до его полета с экипажем пройдет не один год, этот день можно считать началом отсчета новой эпохи – присутствия частных фирм в пилотируемой космонавтике.

Мало какие ракеты-носители в истории взлетали без запинки в первый же свой старт. Американцы заявили, что посчитали бы этот день хорошим, даже если бы нормально отработала только первая ступень. Но Фортуна была благосклонна и корабль вышел на орбиту. 34

октябрь • 2010

Миллионер Элон Маск (Elon Musk), основатель компании SpaceX, как когда-то и обещал, планомерно движется к цели – сокращению стоимости доступа в космос. Его компания совместила в себе и конструкторское бюро, проектирующее ракетные двигатели, сами ракеты и космические аппараты, и завод по производству всего этого добра, и организацию, осуществляющую запуск. Метод «все в одном флаконе», на удивление, работает, хотя по некоторым деталям и узлам, конечно, имеются субподрядчики. А ведь полвека назад для достижения тех же целей (вывод спутников, а потом и пилотируемых кораблей) США и СССР задействовали всю государствен-

техника, механизмы, электроника

Длина Falcon 9 в такой конфигурации – примерно 50 метров, диаметр 3,6 м, полная стартовая масса – около 330 тонн. Ракета двухступенчатая: на первой ступени установлено девять двигателей, на второй – один. Все работают на одинаковом топливе – паре жидкий кислород/керосин.

ную мощь и создавали целую индустрию. Но вот, пожалуйста, полюбуйтесь: прошлым летом легкая

Мыс Канаверал, стартовый комплекс SLC-40, переданный компании SpaceX в аренду военно-воздушными силами США. На снимке: Falcon 9 с квалификационным «Драконом» перед стартом.

ракета от SpaceX – Falcon 1 – вывела на орбиту малайзийский спутник, а теперь ракетаноситель Falcon 9 выполнила свой первый полет. Старт состоялся не без шероховатостей. Сначала первая ступень заглушила двигатели сразу же после зажигания. Ошибку устранили и через некоторое время вновь запустили обратный отсчет. Зато потом все прошло феноменально гладко. (К примеру, ракета Falcon 1 впервые вышла на орбиту с четвертой попытки.) Ныне в вояж вокруг Земли отправился Dragon Qualification Unit – нефункциональный прототип космического корабля Dragon (мы о нем рассказывали, когда данный аппарат только разрабатывался). «Квалифика2010 • октябрь

дело техники ционная единица» во многом близка к «боевому» образцу, но лишена целого ряда систем, ведь ее цель состоит лишь в испытании ракеты-носителя. Как мы ранее говорили, NASA возлагает большие надежды на Dragon в плане доставки грузов на МКС. Потому следующие полеты пары Falcon 9/Dragon (возможно, уже в конце 2010 года) должны пройти в рамках контракта с агентством (рейсы по программе Commercial Crew and Cargo/ COTS). Тогда на вершине носителя установят уже настоящие «Драконы». После серии демонстрационных испытаний и сближений с МКС эти машины приступят к транспортировке припасов на орбитальную станцию. Так что получается, первое время Dragon будет летать только как беспилотный грузовик. Но конструкция корабля предусматривает и пилотируемый вариант. И это самое удивительное во всей истории: никогда еще частная компания не поднимала экипажи на орбиту (суборбитальные рейсы частников мы рассматриваем отдельно). Сама же Falcon 9 предназначена не только для работы в паре с родным «Драконом». Это ракета, способная выводить на низкую орбиту коммерческие спутники и корабли весом до 10,45 тонны. И цена такого запуска заявлена вполне симпатич36

октябрь • 2010

SpaceX – это многостороннее производство, на котором освоен выпуск ракетных двигателей разных моделей (от огромных маршевых для ракет-носителей и до крошечных движков ориентации для космической капсулы), плиток теплозащиты для спускаемого аппарата «Дракона», углеродных и титановых стенок корабля и баков для ракет, и многое другое.

техника, механизмы, электроника

В перспективе компания Элона намерена показать миру и более продвинутую версию «девятки» – ракету Falcon 9 Heavy. Ее грузоподъемность при выводе на низкую орбиту составляет уже 32 тонны, а на геопереходную – 19,5 тонны. По другим сведениям – «только» 30 и 15.

Все эти величины существенно больше, чем, к примеру, у отечественного «Протона». Между тем ориентировочная стоимость запуска 9 Heavy составляет весьма «разумные» $80–90 миллионов. Если Маск выполнит обещания, потесниться на рынке придется многим.

В пилотируемом исполнении корабль «Дракон» берет на борт семерых астронавтов. В грузовом амплуа он может доставить на низкую орбиту до шести тонн груза. Часть – в герметичной конической капсуле объемом 10 «кубов», часть – в негерметичном цилиндрическом отсеке объемом до 34 м2 (в зависимости от исполнения корабля), пристыкованном под ней. Возможности «Прогресса» составляют, для сравнения, 2,5 тонны.

ная – порядка $50 миллионов. Грузовой рейс «Дракона» на МКС обойдется NASA, конечно, дороже: по $133,3 миллиона за каждый из 12 полетов, уже заказанных на 2011–2015 годы. Но и это, учитывая потенциал корабля, очень неплохо. Хотя в данных рейсах грузовик заполнят далеко не полностью.

Ныне штат SpaceX приближается к тысяче человек, что уже трудно назвать маленькой компанией, но, с другой стороны, это очень далеко от численности «личного состава» признанных гигантов аэрокосмической отрасли. 2010 • октябрь

наука

природа, космос, общество

Обитатель главного пояса астероидов терпеливо ждал гостя за орбитой Марса в 454 миллионах километров от Земли. И европейский аппарат явился на космическое свидание точно по графику. Во время краткого визита было отснято около 400 фотографий. На Землю пока передана только малая часть снимков, на всю трансляцию уйдут недели, а анализ данных займет и того больше. Но и то, что уже дошло, позволяет говорить о колоссальном успехе миссии.

Зонд Rosetta приоткрыл секреты странного астероида

«Розетта» миновала Лютецию на относительной скорости 15 километров в секунду, сблизившись до минимального расстояния в 3162 км. Но данный кадр выполнен еще на подходе, с дистанции 80 тыс. км.

10 июля 2010 года европейский посланник Rosetta пролетел мимо астероида Лютеция (21 Lutetia). В размерах скала насчитывает 132 х 101 х 76 километров, и это самый крупный астероид, к которому когда-либо приближался какой-либо аппарат. «Открытки» из глубины космоса впечатляют: перед глаза-

октябрь • 2010

ми ученых предстали ряд крупных и мелких кратеров, а также странные желоба. «Rosetta открыла новый мир, и он займет умы ученых на многие годы», – констатировал Хольгер Сиркс (Holger Sierks), менеджер команды, отвечающей за OSIRIS, один из главных инструментов аппарата.

Вокруг Солнца Лютеция обегает за 3,8 года. Кроме того, эта небесная скала вращается вокруг своей оси со скоростью около трех оборотов в сутки. На этих снимках показаны кратеры и борозды на поверхности астероида.

Напомним, главная цель стартовавшего в 2004 году разведчика – комета ЧурюмоваГерасименко (67P/ChuryumovGerasimenko). К ней Rosetta должна прибыть в 2014 году, чтобы не только отснять кометное ядро с близкого расстояния, но и высадить на нем небольшой посадочный аппарат Philae. Тем не менее траектория полета «Розетты» составлена так, чтобы попутно нанести визит еще ряду небесных тел. Так, пару лет назад зонд побывал на астероиде Штейнс (2867 Steins), открыв его необычную форму, а в 2007 году не без пользы для науки пролетел мимо Марса. Как нетрудно догадаться, аппарат назван в честь розеттского камня, находка которого способствовала расшифровке египетских иероглифов. Ученые надеются, что зонд поможет им лучше понять астероиды и кометы – в некотором роде остатки «строительного мусора», могущего поведать о Солнечной системе в эпоху зарождения планет. А в плане реконструкции истории нашей системы Лютеция – как раз один из важных «свидетелей». Притом астероид представляет собой настоящую загадку. Несмотря на долгие наземные наблюдения, ученые до сих пор не могут с полной уверенностью классифицировать данный объект по 2010 • октябрь

наука типу: параметры радарных измерений и спектральной съемки оказываются противоречивые и вызывают удивление. Одни специалисты склонны считать Лютецию углистым астероидом C-типа (C-type asteroid) – очень древним примитивным телом, мало изменившимся с момента образования и сходным по составу с туманностью, сформировавшей Солнце и его планеты. Но другие группы не соглашаются с таким взглядом и находят признаки того, что Лютеция – астероид M-типа (M-type asteroid), то есть боль-

Четыре кадра, отснятые незадолго до точки максимального сближения, показывают Лютецию во всей красе.

ше эволюционировавшее тело. В пользу этой версии говорят спектры гидратированных минералов, силикатов. Изучение Лютеции с близкого расстояния, по идее, должно положить конец этим спорам. Не зря на «Розетте» в течение нескольких часов сближения были включены почти все научные инструменты: мультиспектральные камеры и спектрометры, датчики магнитного поля, плазмы, пыли, антенны для приема радиоизлучения. «Поверхность, несомненно, интересная. И по виду я бы сказала, что это скорее 40

октябрь • 2010

Валуны различного размера и предполагаемые следы оползней особенно заинтересовали ученых на этом кадре.

природа, космос, общество

астероид C-типа, – признается один из ведущих ученых миссии Rosetta Рита Шульц (Rita Schulz). – Но к этому пока трудно что-либо добавить. Нужно дождаться данных в инфракрасном спектре». Если Шульц права, планетологам и астрономам повезло – через Лютецию можно заглянуть в прошлое Солнечной системы особенно далеко. С другой стороны, и M-тип ученых обрадовал бы не меньше, поскольку к такому типу астероидов вообще ни один космический аппарат еще не приближался. Полет «Розетты» около Лютеции должен помочь исследователям не только определиться с типом этого астероида, но еще и вычислить его массу и плотность с беспрецедентной точностью, выявить экзосферу Один из прощальных портретов Лютеции, полученный незадолго до расставания космического аппарата с астероидом.

тров.

На одном из снимков на заднем плане удачно оказался Сатурн. До астероида в данном случае 36 тысяч киломе-

и уточнить состав, а заодно – принести ценные данные для калибровки результатов наземных наблюдений. Все это весьма пригодится в изучении и других летающих гор. А вот детали продолжающегося «расследования по делу Лютеции» ученые рассчитывают представить в сентябре нынешнего года в Риме, на Европейском конгрессе по планетологии. 2010 • октябрь

сетевое окружение

интернет и связь в Украине и в мире

Пугающий теленоид просится на ручки как стар и млад любого пола

Своего рода помесь инвалида с привидением получилась у японских инженеров. И не шутки ради. Тут внешность, оказывается, была едва ли не важнее содержания. Из-за своего странного вида новый робот вызывает неоднозначную реакцию у тех, кто видит его впервые. Создатели новорожденной «машины телеприсутствия» уверены – именно неоднозначность и сыграет новинке на руку.

Имя Telenoid, как нетрудно догадаться, образовано от Teleoperation и Humanoid. Это не первая машина такого плана, но, пожалуй, одна из самых примечательных (фото Osaka University, ATR Intelligent Robotics and Communication. http://www.youtube.com/watch?v=N9JyDQlHo1A&feature http://www.youtube.com/watch?v=2YsURcVUNhE&feature

Новый андроид по имени Telenoid R1, с мягкой силиконовой кожей и необычными, «упрощенными» формами тела, по замыслу разработчиков, должен в первую очередь «излечить от одиночества пожилых людей». Находящийся рядом, а то и «сидящий» на коленях дедушки или бабушки «виртуальный внук» – ни что иное, как продвинутое телекоммуника-

октябрь • 2010

ционное устройство. Но вот «направление продвинутости» – предмет обсуждения. Среди плеяды роботов, созданных для представления отсутствующего человека, новичок отличается хотя и более антропоморфным, но при этом жутковатым обликом (надо сказать, в этом эффекте японцы знают толк). Чего стоят только «обрубки» вместо ног и рук.

Вышло так вовсе не случайно. Робот компактнее и легче соперников, его проще транспортировать и использовать. По информации Yomiuri, весит устройство 5 килограммов, в высоту насчитывает 800 миллиметров, в ширину 550, а в глубину 220 мм. Кроме того, «отцы теленоида» – профессор Исигуро и его коллеги – говорят, что хотели создать андроида, который может легко представлять как мужчину, так и женщину, как пожилого собеседника, так и молодого. Отсюда и минималистский вид лица, лишенный запоминающихся индивидуальных черт, но в то же время опознаваемый именно как человек. Помнится, в случаях стеклянной девушки для презентаций и робота с мнущимся лицом лик человека-прототипа просто

Telenoid R1 – это новое детище знаменитого профессора Хироси Исигуро (Hiroshi Ishiguro). Этот ученый является лидером сразу двух лабораторий интеллектуальных роботов: одна – в международном институте передовых коммуникационных исследований (Intelligent Robotics and Communication Laboratories), а вторая – в университете Осаки (Intelligent Robotics Lab). Институт и университет и объединили усилия для создания «теленоида».

«Кожу» робота постарались сделать приятной на ощупь. Неужели это поможет пожилому человеку представить на месте этого маленького чудища – внучку?

проецировался на соответствующую часть «куклы». Исигуро же в своем новом проекте поступил гораздо проще: ученый считает, что обезличенность «теленоида» поможет его визави просто представить на лице машины лицо родственника, друга или знакомого. Начало имени робота, как указывают его авторы, это не только Teleoperation, но и Telephone. А телефон – это нередко единственное средство связи живущих вдали от детей и внуков пожилых людей. Стало быть, Исигуро со товарищи 2010 • октябрь

сетевое окружение видят в «теленоиде» замену столь простому аппарату. Потому весь проект разрабатывали с оглядкой на неискушенного пользователя. А это – козырь и для применения машины далеко за пределами домов престарелых или квартир одиноких стариков. И ведь Исигуро уже работал над

подобными телероботами, но тогда о подобной экспансии не говорил. Давешний киберблизнец Исигуро, именуемый Geminoid HI-1, и его «сестра» Geminoid F – по сути тоже являются системами телеприсутствия. Они копируют движения удаленных операторов.

Создатели машины полагают, что она также пригодится и в дистанционных лекциях.

Но оба проекта в большей степени рассчитаны на эксперименты и исследования, а роботдевушка еще и на применение в клиниках, музеях и выставках: как гид, дистанционно управляемый «заменитель» доктора и так далее. Telenoid R1 же построен с прицелом на куда более мас-

«Заменителя» своего удаленного собеседника предполагается держать в руках (разработчики подчеркивают мягкость тела машины, ее скромные размеры и вес) либо фиксировать на подставке. Первый вариант действий довольно странен, если не учитывать сценарий с «внуком». Но, впрочем, странен и сам робот.

октябрь • 2010

Важно отметить: профессор Исигуро приобрел широкую известность после создания своей собственной робототехнической копии. Позже он участвовал в американо-японском проекте гигантского робота-младенца, вывел в свет выразительную кибердевушку и помог своим японским коллегам разработать новое поколение андроидов-детей.

совый рынок. Потенциально японцы видят в нем не только

интернет и связь в Украине и в мире

няться через японскую компанию Eager. «Исследовательская» версия будет представлена на фестивале Ars Electronica 2010, открывшемся в Линце 2 сентяб ря. Японцы предполагают, что с октября до конца нынешнего года смогут продать 10 таких «теленоидов» по цене $35 тысяч.

Прилагающийся к роботу софт распознает движения глаз и рта оператора, наклон его головы.

Оператор сидит перед компьютером с веб-камерой. Специальное ПО фиксирует голос и мимику пользователя, а также движения его головы. Их и воспроизводит андроид на другом конце интернет-канала. Дополнительно оператор может задействовать иные движения машины при помощи кнопок.

«дистанционного внука», но «универсального солдата», появляющегося везде, где требуется организовать общение людей с использованием «кибернетической аватары». А раз Telenoid R1 претендует на серийный выпуск, его разработчики пошли на упрощение системы. Тогда как оба «геминоида» оживают благо-

даря пневмоприводам, в новой машине применены компактные электромоторчики постоянного тока. Причем если в HI-1 актуаторов было 50, в «сестре» Geminoid F – 12, то в «теленоиде» – всего 9. Не в последнюю очередь из-за этого аппарат вышел дешевле своих предшественников. Авторы «теленоида» сообщают, что он будет распростра-

Коммерческая версия под индексом P1, как уточняет Plastic Pals, оценена и вовсе в $8 тысяч. У нее чуть меньше степеней свободы и более простая «кожа» – тканевая вместо силиконовой. Весит такая модель лишь четыре кило. Когда начнутся продажи массовой модели, можно будет узнать, примут ли пользователи страшного бота за своего визави, а старики – за незадачливого внука, предпочитающего посетить дедушку виртуально, вместо того чтобы наведаться самому. «Хочу поехать в дом деда, – говорит «теленоид». – Иногда я скучаю». В 2011 году японцы намерены реализовать 100 экземпляров роботов обеих версий. 2010 • октябрь

секрет фирмы

бизнес, лþди и деньги

На рынок выходит беспроводная зарядка электромобилей

Авторы новой системы говорят, что работает она по простому принципу электромагнитной индукции, то есть сходна с электрическим трансформатором, однако многое было сделано для точной настройки передачи энергии.

Американская компания Evatran разработала систему Plugless Power: достаточно поставить машину на ее обычное место в гараже, как она автоматически установит соединение с зарядной станцией и начнет перекачивать в аккумулятор энергию по воздуху.

Plugless Power состоит из трех частей: башенки, которая подключается к стенной розетке и преобразует электроэнергию в ток нужной частоты и напряжения, длинного плоского «коврика», монтируемого в полу, и 13-килограммового приемника размером приблизительно с коробку для обуви, который устанавливается в

октябрь • 2010

нижней части шасси автомобиля. Как информирует Earth2Tech, прототипы Plugless Power показали КПД передачи в 80%, но серийный продукт, обещает Evatran, будет переправлять из розетки на борт авто около 90% энергии. Новинку Evatran представила на конференции Plug

In, завершающейся сегодня в Сан-Хосе и посвященной зарядным станциям. Компания сообщает, что в декабре 2010 года начнет продажу традиционных зарядных устройств с розетками (за $3200), а в апреле 2011-го на рынок поступят и наборы Plugless Power. Причем они окажутся дополнением к «розеточным колонкам» компании (и в таком виде будут стоить $800), так что владельцы последних смогут сделать апгрейд, а прочие – купить такой комплекс сразу.

WiTricity не намерена выпускать свою систему зарядки (на снимке) как конечный продукт для свободной продажи, но ведет сейчас переговоры с автопроизводителями о включении своего изобретения непосредственно в электромобили.

Изюминка Plugless Power – автоматическая подстройка при не вполне точном позиционировании электромобиля. Когда он оказывается над «ковриком», последний ориентируется на магнитные датчики и определят положение приемника в машине. Тогда передающие катушки перемещаются в стороны до тех пор, пока не будет достигнуто минимальное расстояние между ними и приемными катушками.

тотип беспроводной зарядки для электромобиля. Устройство может передавать 95% электроэнергии на расстоянии 20 сантиметров и 97% на 10–12 см. Только рынок покажет, стоит ли удобство таких «воз-

душных зарядок» лишних потерь электричества. Тут еще необходимо вспомнить апробированную корейцами систему беспроводной передачи энергии на электромобиль прямо на ходу.

Кстати, у Evatran вскоре может появиться конкурент. Американская компания WiTricity некогда создала необычную систему беспроводного электричества, основанную на ином принципе (магнитного резонанса). Нацелена она была в первую очередь на питание бытовых приборов. Ныне же WiTricity построила про2010 • октябрь

эврика

изобретения, открытия, гипотезы

Индиец попробовал на вкус задачу тысячелетия

Математические блоги шумят как улей: никому не известный сотрудник лаборатории Hewlett-Packard в Пало-Альто, индиец по национальности, опубликовал огромную статью, претендующую на окончательное решение одной из главных открытых проблем математики. К настоящему моменту в проверяемом всем миром доказательстве уже нашли ошибки, в нахождении которых также нашли ошибки, в которых… В общем – надо разобраться, что же произошло.

Хотя выражение P=NP и не приобрело такой попкультурной известности, как физическая формула E=MC2, его периодически можно встретить в местах, казалось бы, совсем неожиданных.

Предыстория такова. 7 августа небезызвестный математик Стив Кук (Stephen Arthur Cook) отправил по электронной почте коллегам из университета Торонто (UT) и некоторым своим бывшим аспирантам PDF-файл, пришедший к нему чуть ранее. Тем самым он завел часовой механизм бомбы, которой было суждено «взорвать» математический мир.

октябрь • 2010

В 116-страничном документе предлагался оригинальный комплексный способ решения задачи о равенстве классов P и NP, в 1971 году Куком и сформулированной. Представшее взору Стивена доказательство разительно отличалось от прочих уже по уровню аргументации. Явных ошибок в работе человека по имени Винэй Деолаликар (Vinay

В чем же суть фразы «классы сложности P и NP не равны»? Если говорить совсем грубо, то P – это класс задач, которые мы умеем быстро решать, а NP – класс задач, у которых мы быстро умеем проверять правильность решения. Или проще и в вопросительной форме: если имеющееся положительное решение задачи можно быстро проверить, можно ли его столь же быстро найти?

Deolalikar) математик сходу не нашел и передал бумагу для проверки «второму эшелону». (По-видимому, он решил особо не зарываться, поскольку привлеченная автором конечная теория моделей не входила в сферу компетенции Кука.) Далее события развивались с завидной скоростью. Один из аспирантов переслал письмо сразу всему факультету информатики ванкуверского отделения университета Сай-

мона Фрейзера (SFU) с комментарием в духе «Одобрено самим Стивом Куком». Почти сразу же информация попала на портал Slashdot, а на следующий день математик Грэг Бэйкер (Grag Baker) также выложил в своем блоге отправленную ему копию доказательства. В результате уже к началу недели весь Интернет был в курсе событий. Из-за масштабности замаха, который сделал Деолаликар, новость о его дока-

зательстве достаточно быстро попала и на страницы ведущих новостных агентств и научных сайтов – от BBC до Nature. Причина шумихи проста. Эта математическая проблема входит в список семи задач тысячелетия (Millenium Prize), за решение каждой из которых полагается $1 миллион. Широкий общественный резонанс эта премия получила после серии необычных поступков Григория Перельмана, успешно доказавшего гипотезу Пуанкаре – первую задачу из семи. С начала семидесятых, когда был сформулирован вопрос о равенстве/неравенстве классов сложности P и NP, ученые всеми возможными методами, оказывавшимися одинаково безуспешными, пытались найти ответ на задачу тысячелетия. В числе энтузиастов не только и не столько исследователи, интересующиеся фундаментальными аспектами математики, сколько понимающие важность темы специалисты по теории компьютерных вычислений и шифрования данных. Задачи класса сложности P можно решить «эффективно», за адекватное время (в науке устоялся термин «полиномиальное время», означающий, что время решения задачи не превосходит полинома от размера данных). В класс NP, условно говоря, входят проблемы, которые поддаются проверке с помощью компьютера: действительно ли 2010 • октябрь

эврика данный кандидат на решение таковым и является. Если ответ на вопрос «равны ли P и NP» – положителен, это означает, что любую задачу, для которой решение «быстро» проверяется, можно и решить «быстро». Пример: верно ли, что среди ряда чисел {−2, −3, 15, 14, 7, −10, ...} есть такие, что их сумма равняется 0 (т.н. задача о суммах подмножеств)? Ответ здесь положителен, потому что он легко проверяется несколькими сложениями. Но вот следует ли отсюда, что

В математической среде равенство P и NP уже давно стало своеобразным веселым мемом (смотрите. «наглядную формулировку»), вопросом, на разрешение которого в ближайшее время всерьез никто не надеялся. Хотя, к примеру, на сайте технологического университета Эйндховена опубликован огромный список «расстрелянных» гипотез, чьи создатели и доказывали, и опровергали неравенство, и вообще объявляли его недоказуемым.

октябрь • 2010

Диаграмма классов сложности задач при условии, что P и NP неравны. С виду простая схема на деле оборачивается десятками страниц математических формул.

эти числа так же легко подобрать? Деолаликар представил доказательство, что нет. То есть, что P не равно NP. На стороне такого утверждения давно уже была математическая интуиция исследователей. Собственно, исходное неравенство классов P и NP лежит в основе самых популярных криптографических алгоритмов. Характерный пример задачи класса сложности NP – сборка мозаики вслепую. С одной стороны, вы легко можете определить, правильно ли уложены все кусочки, с другой, получить осмысленное изображение из сотен разноцветных фрагментов уже не так просто. Если новое доказательство Деолаликара выдержит проверку (к текущему моменту в нем уже сотни раз находили «дыры» и вновь «чинили»), значит, и вправду есть задачи, решение которых быстро проверяется, но искать его придется долго. На практике это принесет миру теоретическое подтверждение,

что криптографические коды, которые невозможно взломать за разумное время, действительно совершенны. Доказательство же обратного (что P=NP) и вовсе перевернуло бы программирование. Поясним, в современных шифрах используют технологию больших чисел, то есть передаваемая информация кодируется огромным количеством цифр, и на вскрытие этого кода придется потратить столько времени, что эта задача лишается смысла. Даже когда вы посылаете реквизиты карты на адрес магазина, они отправляются туда в зашифрованном все по тому же принципу виде. Если это не так – то «возможно все» и стоит поставить под сомнение сам принцип такого кодирования. Впрочем, нынешнее доказательство посвящено обратному. Пока статья индийского математика не опубликована в рецензируемом журнале, но можно посмотреть ее полный текст в PDF-документе. Кстати, статьи того же Перель-

изобретения, открытия, гипотезы

мана, за которые ему присудили Премию тысячелетия, так никогда и не были официально опубликованы. «Отряд проверки» из нескольких элитных математиков во главе с профессором Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе Теренсом Тао (Terence Tao) на текущий момент нашел несколько ошибок, которые, по оценкам «инспекторов», являются непоправимыми. Подробнее о них можно прочесть в блоге Ричарда Липтона (R. J. Lipton) из технологического института Джорджии (Georgia Tech.) Однако в любом случае, даже если окажется, что индийский математик не прав, «отряд проверки» предлагает ряд других прорывных задач. Для их решения можно применить новаторский подход Деолаликара, привлекая не только конечную теорию моделей, но и статистическую физику. Сотрудник Массачусетского технологического института Скотт Аронсон (Scott Aaronson) изначально был настроен вполне оптимистично – в своем блоге он публично пообещал накинуть сверх призового миллиона еще $200 тысяч, если окажется, что доказательство Деолаликара верно. На днях Аронсон, однако, привел восемь аргументов, благодаря которым он склоняется к мысли, что Деолаликар с задачей тысячелетия не справился. Справедливости ради надо

«Если неравенство P и NP действительно будет доказано, моя жизнь изменится настолько кардинально, что потеря 200 тысяч будет совершенно неощутима», – говорит Скотт Аронсон, один из главных оппонентов индийского самородка.

отметить, что непосредственно к предмету относятся только четыре пункта – в частности, Аронсон отмечает, что Деолаликар не дает объяснения, почему его доказательство не работает для определенных частных задач. Остальные же претензии относятся к оформлению материала: Аронсон негодует, что статья не выдержана в классическом стиле и в ней нет даже краткого объяснения, почему новое доказательство таки смогло преодолеть барьеры, мешавшие научному сообществу решить задачу последние 40 лет. Подобный обзор, впрочем, был дан в дополнительно опубликованном Деолаликаром синопсисе, но его Аронсон счел невнятным: «Я ощущал себя так, будто читаю «Сердце тьмы» Конрада. Слова касались глаз и испарялись, не успевая осесть в мозге», – иронизирует математик.

О новоявленном исследователе почти ничего не известно, кроме того, что он женат, растит двоих детей, а единственным его хобби помимо математики является религиозная практика индуизма. Текст статьи Деолаликар предварил пространной надписью на санскрите и ее англоязычной расшифровкой – это трогательная благодарность всем членам его семьи вплоть до дедушки с бабушкой. Любопытна также фраза «эта работа – часть моего MatruPitru Rin» (обычай отдачи долгов родителям или оправдание надежд предков).

События продолжают развиваться, а Деолаликар остро переживает свои «пять минут славы». Верно его доказательство или нет – вдохновляет сам феномен того, что при колоссальной сложности задачи не только тысячи людей подключились к обсуждению, но и само доказательство обрело мировую известность задолго до публикации. Сейчас индиец готовит некий полный вариант статьи, которая отправится уже на рассмотрение в научный журнал. Объем текущей версии манускрипта, содержащей некоторые исправления, уже вырос до 121 страницы. 2010 • октябрь

эврика

изобретения, открытия, гипотезы

Квантовая машина времени разрешает парадокс убийства дедушки

Пока только авторы фильмов берут на себя смелость определять облик машин времени. Зато физики уже выводят принципы, по которым такие аппараты могли бы работать. 52 октябрь • 2010

Что бы ни происходило с положительным главным героем стандартного боевика, мы заранее знаем – он выживет. Закон жанра. Теперь ученые обосновали аналогичный закон природы для перемещений во времени. Если гипотеза верна, путешественнику никогда не удастся убить своего дедушку в прошлом: что-нибудь обязательно отклонит пулю, нож или кирпич в последний момент.

Любопытную картину нарисовали специалист по квантовым вычислениям Сет Ллойд (Seth Lloyd) из Массачусетского технологического института (MIT) и его коллеги из США, Италии и Японии.

Возможность построения машины времени они вывели, исследуя с точки зрения квантовой механики (КМ) замкнутые времениподобные кривые (closed timelike curve – CTC). Это такие мировые ли-

нии, что приводят материальную частицу в исходную точку. В определенных условиях CTC могут служить отражением путешествий во времени. Правда, авторы рассматривали такие «вояжи» применительно не к макроскопическим телам, а только лишь к квантовым частицам, но принципиально это ничего не меняет. Поупражнявшись на частицах, можно перенести рассуждения на путешествия во времени вообще. Для корректной работы своей машины времени Ллойд решил задействовать одну из «магических» сторон КМ – «постселекцию» или «последующий выбор» (postselection). В теории вероятности «последующий выбор» – это инструмент воздействия на вероятностное пространство. Он определяет вероятность одного события при условии, что другое уже произошло. В квантовых вычислениях, в которых, как и во всей квантовой механике, теория вероятности играет не последнюю роль, термин postselection означает автоматический выбор правильного решения из великого множества возможных. Пока никто с полной уверенностью не может сказать, как достичь таких расчетов на практике, но КМ вроде бы данный эффект не запрещает,

что вселяет оптимизм в разработчиков квантовых компьютеров. Однако этот вывод еще зависит от тонкостей в интерпретации самой КМ, но так мы уйдем далеко в сторону. Скрестив принцип постселекции с CTC, теоретики получили постселективные замкнутые времениподобные кривые (P-CTC), обладающие рядом интересных свойств. Следующим шагом было сплавление P-CTC с принципом квантовой телепортации – и вот готова машина времени по Ллойду. Принцип «послевыбора» приводит в ней к интересному эффекту: квантово телепортироваться может только та частица, перемещение которой не приведет к противоречиям в «потоке истории» (Объясняющие этот принцип операции над квантовыми состояниями Ллойд со товарищи скрупулезно расписали в статье на arXiv.org.) «Квантовые путешествия во времени могут иметь место даже в отсутствие классического пути из будущего в прошлое, – говорят авторы новой работы. – Так как теория P-CTC опирается на постселекцию, она обеспечивает самосогласованное разрешение парадоксов: все, что происходит в P-CTC, также может произойти и в обычной квантовой механике с некоторой конечной вероятностью».

Иными словами, все, что может случиться после запуска машины времени, – могло бы произойти и без нее. Или наоборот – после запуска машины не может случиться ничего, что привело бы к парадоксу. Скажем, если вы отправились в прошлое, чтобы убить дедушку, тем самым вы вычеркнете собственное последующее рождение, а значит, и свое это путешествие в прошлое, а следовательно, и убийство дедушки, и потому

«Мы надеемся, что теория P-CTC окажется полезной при разработке теории квантовой гравитации», – пишут Ллойд и его коллеги. Кстати, в своей книге «Программирование Вселенной» (Programming the Universe) Сет Ллойд рассматривал саму Вселенную как большой квантовый компьютер и обосновывал предположение, что на квантовом компьютере, теоретически, можно было бы эмулировать полную модель всей Вселенной, тем самым поняв ее до конца. 2010 • октябрь

эврика все же родитесь, чтобы отправиться в прошлое... Это и есть парадокс. Согласно же Ллойду сама природа позаботится о цензуре парадоксов. Так что, если вы все же построите машину времени и полетите на ней в прошлое с коварным замыслом, то кýпите в магазине бракованный револьвер, а если не бракованный, то дефектный патрон, а если не дефектный, то опоздаете на нужный поезд, а если нет, то промахнетесь, а если прицелитесь точно – с крыши упадет камень и собьет пулю с траектории. И так далее до бесконечности. В общем, дедушку вы не убьете, для вас он будет «супергерой в классическом голливудском боевике». Это предположение о «самообороне» Вселенной от парадоксов Ллойд и его команда проверили в опытах с группой фотонов. Они не отправляли их в прошлое, но, комбинируя квантовые состояния, приближали их к ситуации, которая была бы для частиц идентична парадоксу с убийством дедушки. Оказалось, что чем ближе к парадоксальному состоянию физики подводили всю систему частиц, тем реже удавался этот опыт. Это привело ученых к выводу, что путешествия во времени могли бы иметь сходный естественный «предохранитель». 54

октябрь • 2010

Принципиальное отличие обычной квантовой телепортации (a) и постселективной телепортации (b). В первом случае дело обстоит так. Алиса и Боб начинают опыт с разделения между собой запутанной пары частиц (условно M и V, соединены дугой в виде большой буквы U). У них, заметим, нет индивидуального квантового состояния – оно одно на двоих (состояние Белла). Далее Алиса выполняет измерения над двумя частицами, одна из которых – половина от разделенной ранее пары, а вторая, с неизвестным квантовым состоянием |ψ>, это та, которую необходимо телепортировать. Алиса передает результат измерения Бобу (пунктирная стрелка), который проводит над своей частицей ряд преобразований в соответствии с законами КМ и получает из нее частицу с состоянием |ψ>. Постселективная квантовая телепортация подразумевает, что половина состояния Белла U вместе с |ψ> образуют новое состояние Белла, отраженное дугой в виде большой n. Это приводит к необходимости того, что вторая половина U – фактически есть исходное состояние |ψ>, но находящееся в точке времени, в которой оно, |ψ>, еще не было достигнуто (не было доступно). Фактически это означает квантовую телепортацию |ψ> в прошлое. t обозначает стрелу времени. Вертикальные линии от U и n в интерпретации авторов схемы это еще и своего рода отражения мировых линий систем (или частиц), часть из которых попадает в петлю CTC, а часть избегает ее.

Еще одним привлекательным моментом новой «машины» является то, что для ее работы нет необходимости привлекать червоточины, недра черных дыр, экзотическую материю и отрицательную энергию. «Вполне возможно, что частицы и, в принципе, человек могут перемещаться по туннелю из будущего в прошлое», – оптимистично заключают исследователи.

эврика

Для эффективного получения энергии от Солнца хорошо бы сплавить две технологии. О перспективах новации догадаться нетрудно. Но для этого каким-то чудом нужно совместить в одном материале противоречивые свойства. И что еще труднее – заставить работать в одной упряжке разнородные физические процессы. Решение этой головоломки было найдено на днях.

изобретения, открытия, гипотезы

Горячая фотоячейка тянет электроны из коктейля света и жара

http://www.youtube.com/watch?v=CEl-PfrSdb0&feature

Крошечный образец преобразователя сияет в центре вакуумной камеры. Опыт доказал, что новый принцип конверсии света в электричество действительно работает, но над его шлифовкой изобретателям еще придется потрудиться.

Николас Мелош (Nicholas A. Melosh) и его коллеги из Стэнфорда представили разработку под названием «Фотонно-расширенная термоионная эмиссия» (photonenhanced thermionic emission – PETE). В силу относительной дешевизны материалов и высокой эффективности процесса она потенциально может поспорить в цене получаемой энергии с нефтью, – сообщают американцы.

Сейчас существуют два магистральных направления в преобразовании солнечного света в электричество. Первый – тепловой, при котором зеркала-концентраторы нагревают теплоноситель, передающий энергию паровой турбине или стирлингу. Второй – «квантовый», то есть имеется в виду прямая конверсия фотонов в ток при помощи полупроводника. Объединение этих принципов в одном устройстве заманчиво с 2010 • октябрь

эврика точки зрения КПД, но до сих пор оно было несбыточной мечтой. Поясним. Проблема заключается в принципиально разных температурах, при которых трудятся упомянутые выше устройства. КПД тепловых машин тем выше, чем горячее их зона нагрева («печка», какого бы типа она ни была), а вот фотогальванические ячейки, напротив, решительно отказываются работать при перегреве. Неудивительно, что в весьма перспективных фотоэлектрических панелях с высокой степенью концентрации света одним из важнейших элементов является обширный радиатор, не позволяющий полупроводнику «изжариться». А если все же попробовать снимать бросовое тепло с фотоэлектрической ячейки – толку от такой добавки окажется очень немного. В PETE диковинные фототермоэлектрические ячейки работают при очень высокой температуре. К примеру, если кремниевые элементы совсем сдаются при нагреве до 100 °C, новый преобразователь превосходно действует более чем при 200 градусах и не откажется от дальнейшего нагрева. Даже 800 °C, достигаемые в фокусе зеркал-концентраторов, для нового преобразователя – здоровая рабочая обстановка. Основа данных чудопластинок – нитрид галлия. Ранее он показал, что готов работать при приличном перегреве 56

октябрь • 2010

«Это действительно концептуальный прорыв, новый процесс преобразования энергии, а не только новый материал или несколько иные настройки, – заявил Мелош в пресс-релизе Стэнфорда. – Это принципиально отличный способ, каким вы можете собирать урожай энергии». За ученым видна вакуумная камера, в которой исследователи испытывали прибор.

в различных типах полупроводниковых устройств, но в данном случае дело не в замене вещества. Сам принцип работы новых ячеек – свеж. Его, несмотря на похожее название, не следует путать с банальной термофотоэлектрической генерацией, в которой

энергия претерпевает ряд последовательных преобразований. В новом проекте речь идет о «твердотельной» выработке тока при одновременном захвате и света и «жара», поставляемых солнечными лучами. Для такого трюка физики покрыли нитрид галлия тонким

В зависимости от температуры в новом материале могут доминировать фотоэмиссия электронов, эмиссия типа PETE или термоэмиссия. Это в теории. Однако на практике зона с крайне высокими температурами недостижима, а вот умеренно горячая «полоса» (несколько сот градусов) – идеальна для нового прибора.

изобретения, открытия, гипотезы

слоем цезия, получив катод, в котором происходит термоэмиссия фотовозбужденных электронов. Красота метода в том, что именно суммирование подпитки от падающих фотонов и от тепла горячего полупроводника позволяет электронам в нем перепрыгивать запрещенную зону и создавать ток в нагрузке. Авторы системы построили опытный образец, показав, что мощность ячейки положительно зависит от ее температуры, а значит, термическая составляющая действительно подключается к фотоэффекту. Но на этом достоинства изобретения не заканчиваются. Уже один обработанный полупроводник позволяет, как мы видим, с пользой поглощать значительную долю падающего света. А ведь в силу высокой температуры прибора к нему еще можно пристыковать теплообменник с жидкостью, которая бы переносила излишки тепла к классической тепловой машине. Николас Мелош посчитал, что идеализированная пластинка PETE в одиночку может достичь КПД около 40-50% (в эксперименте с первым реальным образом, правда, показатель был заметно ниже). А уж будучи дополненной тепловой машиной, такая установка способна довести свой суммарный КПД до 55–60%. Это уже заметно выше параметра любых известных систем: доведенная до ума ба-

a – энергетическая диаграмма PETE. Фотовозбуждение увеличивает электронное население зоны проводимости, далее увеличивая и термический электронный ток. b – общая схема прибора.

тарея PETE могла бы обойти по эффективности и лучшие однопереходные и рекордные трехпереходные фотоэлектрические панели, а также самые эффективные тепловые преобразователи солнечного света. Сейчас группа Мелоша изучает другие материалы, которые можно было бы применить в PETE-ячейке. В частности, ученые намерены испытать в такой роли арсенид галлия. Изобретатели отмечают, что поскольку лучше всего такие батареи будут работать под лучами

от концентраторов, на каждую установку потребуется совсем небольшое количество полупроводника, что должно сделать систему сравнительно дешевой и конкурентоспособной. Николас полагает: PETEпластинки даже можно будет интегрировать в уже существующие тепловые солнечные установки, обойдясь минимальным вмешательством в конструкцию последних. Детали нынешнего исследования можно найти в статье в Nature Materials, а в видеоролике о нем рассказывает сам Мелош.

a – схема потоков энергии в комбинированной (тандемной) системе. b – КПД PETE-системы (отложен по вертикали) в зависимости от величины запрещенной зоны исходного полупроводника (по горизонтали, электрон-вольты). Синяя кривая – фотоячейка PETE сама по себе, красная – она же, дополненная тепловой машиной (то есть тандем). 2010 • октябрь

эврика

изобретения, открытия, гипотезы

Ядро Земли постоянно переваривает само себя

Ряд исследований последних лет показал аномальные свойства земного ядра, заставив геофизиков усомниться в верности устоявшихся о нем представлений. Объяснить загадки центральной части планеты попробовала группа ученых из Франции. Но для этого ей пришлось объявить: внутреннее ядро – структура намного более динамичная, нежели ктолибо мог предположить.

Пока люди не отправили миссию к ядру, о происходящем в нем процессах приходится судить по компьютерным моделям, проверяемым на соответствие результатам сейсмических наблюдений.

Ядро Земли разделено на две части – жидкую внешнюю и твердую внутреннюю. Обе содержат преимущественно железо, с добавкой никеля, кремния и небольшого количества иных элементов. О характеристиках обеих частей можно судить по прохождению через них сейсмических колебаний от крупных землетрясений. Именно так было установлено, что волны, пересекающие

октябрь • 2010

восточную часть ядра, бегут быстрее, чем на западной его стороне, что выглядит, по меньшей мере, странным. Кроме того, на границе двух частей ядра обнаружился 250километровый слой жидкости повышенной плотности. Вместе с тем, если постоянно растущее твердое ядро забирает из расплава тяжелые элементы, остаток в прилегающих слоях должен содержать

Наличие твердого ядра Земли было надежно подтверждено в 2005 году. Пару лет назад ученые обосновали любопытное предположение о типе кристаллической структуры внутреннего ядра и оценили температуру его в древности, а значит, и темп остывания, скорость кристаллизации и наращивания его диаметра и массы.

больше элементов легких, нежели другие уровни жидкого ядра, стало быть, оказаться менее плотным. Так возникает противоречие, требующее объяснения. Ведь классические модели предполагают, что внутреннее ядро нашей планеты – образование симметричное, однородное и практически стабильное, разве что медленно растущее за счет застывания вещества внешнего ядра. Состыковать все наблюдения в цельную картину помогло нынешнее предположение, выдвинутое группой исследователей из университетов Жозефа Фурье (Université Joseph Fourier) и Лиона (Université de Lyon). Ученые утверждают, что внутреннее ядро Земли постоянно кристаллизуется на западе и плавится на востоке. Вся масса внутреннего ядра медленно смещается от запад-

ной стороны к восточной, где разрушающееся твердое вещество пополняет состав жидкой оболочки. На западе, соответственно, дело обстоит обратным образом. Все это напоминает бесконечную бегущую дорожку, движущуюся со скоростью 1,5 сантиметра в год. С таким темпом внутреннее ядро перерабатывает себя полностью за 100 миллионов лет, – говорят ученые. Удивительный механизм постоянного обновления ядра объясняет и плотную жидкую прослойку на границе двух ядер, ведь она рождается из более плотного материала самой сердцевины планеты.

Ну а разница в соотношении легких и тяжелых элементов на западе и востоке ядра закономерно приводит и к разнице скоростей сейсмических волн, которую ученые и наблюдают. (Все детали работы французы изложили в Nature.) Современная наука гласит: когда-то все ядро планеты было жидким. Возраст внутреннего твердого ядра оценивается в 2-4 миллиарда лет, в то время как самой Земле – 4,54 млрд. Ранее ученые предполагали, что процесс застывания и роста самой сердцевины нашего мира шел, да и сейчас идет практически симметрично. Новая же версия показывает: что-то давным-давно нарушило эту симметрию.

Геометрический центр внутреннего ядра O немного сдвинут относительно центра Земли C на величину δ, которая была бы равна нулю, если бы строение ядра было более равномерным, а само ядро – симметричным. Сдвиг приводит к тому, что части ядра на западе и востоке обладают немного разной температурой (градиент серого на рисунке). А это, в свою очередь, ведет к односторонним плавлению и кристаллизации и приводит в движение всю массу ядра со скоростью V. Пунктир – идеальное положение внутреннего ядра в отсутствие градиентов плотности и температуры. 2010 • октябрь

эврика Скорость омоложения твердого ядра, утверждают французы, в 10–100 раз превышает скорость роста его диаметра, а это значит, что с кристаллизующегося бока оно должно усваивать железо из окружающей жидкости быстрее, чем теряет этот элемент с противоположной стороны. Столь мощные процессы затвердевания и плавления, очевидно, не могут не сказаться на конвективных потоках в ядре внешнем. А значит, они затрагивают и планетарную динамомашину, и земное магнитное поле, и поведение мантии, и движение материков. Не тут ли кроется разгадка не-

Сдвиг внутреннего ядра помещает две его противоположные половинки выше и ниже адиабаты, то есть линии, отмечающей сбалансированную «энергетическую границу» между слоями. Соответственно, одно полушарие твердого ядра оказывается в зоне плавления, второе – в зоне кристаллизации. При рассмотрении температур этих процессов следует также учитывать, что на разных глубинах и давление отличается. T – температура. На шкале r показано отклонение положения восточной и западной поверхностей ядра относительно геометрически правильной сферы.

Авторы новой гипотезы провели серию экспериментов с прозрачным баком, наполненным водным солевым раствором, в который с двух сторон подавался тоже солевой раствор, но большей и меньшей концентрации, смешанный с красителем. Анализ градиентов концентрации (цветные рисунки, проценты на метр) по горизонтали и вертикали, вместе с образованием ровного слоя повышенной плотности, убедил ученых, что аналогичным образом вокруг внутреннего ядра планеты может образовываться выделенный слой жидкости, обогащенной тяжелыми элементами.

октябрь • 2010

совпадения скорости вращения ядра и остальной планеты и путь к объяснению ускоряющегося сдвига магнитных полюсов? Питер Ольсон (Peter Olson) из университета Джона Хопкинса (Johns Hopkins University), не принимавший участия в новом исследовании, отмечает, что предложенная модель ядра гораздо проще объясняет его загадки, нежели прежние гипотезы. Последние, к примеру, выстраивают обратную цепочку воздействия: от неравномерностей в движении вещества мантии к неравномерностям в потоках внешнего ядра и через них – к аномалиям в распределении вещества в ядре внутреннем. Впрочем, оба варианта вовсе не исключают друг друга, а вполне могут оказаться дополняющими.

эврика

Канадские ученые впервые обнаружили клетки фотосинтезирующей водоросли внутри клеток позвоночного. Героем исследования стал один из видов саламандр. Давно известно, что в оболочке ее новорожденных икринок часто поселяются водоросли. Однако теперь выяснилось, что симбиотические отношения на этом далеко не заканчиваются.

изобретения, открытия, гипотезы

Клетки водоросли взрастили солнечную саламандру

Слева клетки саламандры, обогащенные водорослью, справа – обычные икринки.

Биологи неоднократно находили в гелеобразной оболочке яиц желтопятнистой амбистомы (Ambystoma maculatum) клетки водоросли Oophila amblystomatis. Ее название так и переводится с латинского – любительница икринок сала-

мандры. В природе существуют зародыши и без водоросли. Однако ученые установили, что их шансы выжить ниже, чем у «зеленых» собратьев. Все дело в том, что икринки земноводного защищены от внешнего мира своеобразным 2010 • октябрь

эврика мягким аналогом скорлупы птиц и рептилий. Когда яйцо попадает в воду, влага проникает сквозь мембраны внутрь икринки и раздувает ее. При этом секрет, обволакивающий каждую сферу, также смешивается с водой, образуя подобие разбухшего желатина. Эта защитная стена позже, например при высыхании водоема, не дает икринке погибнуть, но вместе с тем мешает нормальному прохождению кислорода к эмбриону, а также выведению CO2. Когда обмен газов идет слишком медленно, потомство саламандры погибает. Фотосинтезирующая водоросль может проникать через

Любопытно, что данная водоросль доселе не встречалась никому в «дикой природе», то есть вне икринок нескольких видов амфибий. Впору переименовывать этот живой организм в «саламандоросль».

октябрь • 2010

мембрану яиц и расти внутри икринок. В ходе своего жизненного цикла O. amblystomatis снабжает эмбрионы необходимым им кислородом, а в обмен получает продукты метаболизма растущего организма, в частности углекислый газ. Эта необычная симбиотическая система изучалась десятки лет. И никто не ожидал, что вскроются новые факты совместной жизни амфибий и водорослей. Однако в ходе исследования желтопятнистой амбистомы Райан Керни (Ryan Kerney) и его коллеги из университета Далхаузи (Dalhousie University) узнали еще кое-что интересное. Вглядевшись как следует, они обнаружили, что яркозеленым цветом была окрашена не только оболочка икринок, но и сами эмбрионы. Клетки водоросли присутствовали во всем теле саламандр. O. amblystomatis прекрасно себя чувствовала внутри клеток

позвоночного. Более того, водоросль, судя по всему, скармливала органеллам хозяина продукты фотосинтеза: кислород и углеводороды. Подобные симбиотические отношения были ранее обнаружены только в беспозвоночных организмах (мы рассказывали об одном из ярких примеров). Чуть позже ученые нашли фрагменты фотосинтезирующих водорослей и, главное, части их генетического кода в растениях и даже в животных. А недавно был получен искусственный симбионт рыбы и сине-зеленых водорослей. Однако чтобы чужеродные клетки поселились в клетках позвоночного... Такое до недавних пор считалось нонсенсом. Но, оказывается, иммунная система ряда животных, главная функция которой изгонять из организма всех чужаков, не всегда противится интервентам. Выключили ли саламандры свой защитный барьер или же

Слева: выводок пятнистой саламандры. Справа: увеличенная фотография одной из икринок. Отчетливо видно, как плавают в оболочке отдельные клетки водорослей.

изобретения, открытия, гипотезы

водоросли каким-то образом его обходят – пока не ясно. Керни решил понаблюдать за вылупляющимися эмбрионами при помощи флуоресценции. После того как на картинке обнаружились неподсвеченные клетки (вероятно, содержащие хлорофилл), ученый перешел к просвечивающему электронному микроскопу. Новые фотографии показали, что внутри клеток земновод-

ных, где поселились водоросли, последних окружали митохондрии. Но ведь именно эти органеллы переводят кислород и глюкозу в молекулы АТФ, запасающие энергию. Получается, что митохондрии саламандр могут питаться продуктами фотосинтеза водоросли. Однако это пока лишь умозаключение Райана, которое еще предстоит доказать.

Во взрослом состоянии саламандра никаким образом не выдает, что внутри ее клеток растут настоящие водоросли.

Тело этой самки раздулось от «ценного багажа» в животе. Керни обнаружил клетки водоросли в яйцеводах взрослых саламандр, после чего предположил, что O. amblystomatis может передаваться от матери к эмбрионам в процессе размножения.

Второе, что предстоит выяснить, – как водоросли проникают внутрь клеток позвоночных. Керни, основываясь на предыдущих исследованиях икринок A. maculatum, предполагает, что вход открывается в тот момент, когда только лишь начавший развиваться эмбрион выбрасывает из яйца первые отходы жизнедеятельности. Возможно, поэтому другие ученые ранее не обнаружили водоросль в эмбрионах – на тот момент клетки O. amblystomatis просто не успели распространиться по организму саламандры. Однако то, что их не замечали, конечно же, не означает, будто эмбрионы не содержат симбионт внутри себя уже на ранних стадиях. Данная работа любопытна еще и тем, что может рассказать ученым много нового о процессах самоопределения клеток позвоночных в ходе развития. Например, возможно, что какието специализированные клетки помогают водорослям приспособиться к жизни внутри земноводного, «зашифровав» их под «свои». Однако какие бы предположения сейчас ни выдвигали ученые, ответы на все вопросы смогут дать только будущие исследования. Кстати, симбиоз с водорослями наблюдали и у других видов саламандр. Так что копилку знаний о клетках пополнит не только дальнейшее тщательное разбирательство с A. maculatum. 2010 • октябрь

здоровый интерес

медицина, здоровье, образ жизни

Сотня исчезающих иголок доставила вакцину по назначению

Массив микроскопических иголок может ввести лекарство в тело человека безболезненным способом. Он также лучше таблетки – не раздражает желудочнокишечный тракт. Мало того, американские ученые сделали иглы исчезающими и экспериментально доказали, что использование такого способа ввода вакцины повышает эффективность прививки.

На этой микрофотографии рассасывающиеся иголки для наглядности подкрашены розовой краской.

Исследователи из университета Эмори (Emory University) и технологического института Джорджии (Georgia Tech) уже несколько лет работают над созданием устройства для введения лекарства через кожу. Нынешняя разработка представляет собой квадратный «лоскут», на котором рас-

октябрь • 2010

положена сотня микроигл длиной около 650 микрометров. «Мини-шприцы» проникают в верхние слои кожи и там постепенно рассасываются. Остается лишь водорастворимая подложка, которую можно снять и выбросить. Самое удивительное в разработке – препарат находится непосредственно в

составе материала иглы, а не на ее поверхности. «Кожа – чрезвычайно привлекательное место для введения вакцины, так как она богата разными типами клеток, которые помогают выработать иммунный ответ организма», – рассказывает в пресс-релизе университета Эмори Ричард Компанс (Richard Compans), профессор микробиологии и иммунологии. Ученые проверили работу массива микроигл в следующем эксперименте. Лабораторных мышей разделили на три группы: одной вакцину против гриппа ввели при помощи традиционного шприца внутримышечно, второй – с использованием того самого «лоскута», третьей – к коже прижали «пустой» массив микроигл. Спустя 30 дней грызунов заразили вирусом гриппа. Обе привитые группы остались здоровыми, в контрольной же мыши подхватили инфекцию и погибли.

Компанс (справа) и профессор Марк Праушниц (Mark Prausnitz) – главные идейные вдохновители нынешней разработки.

Через три месяца после вакцинации биологи снова подвергли грызунов испытанию вирусом гриппа. Выяснилось, что та группа, которой вакцину вводили через кожу, быстрее справилась с инфекцией (патоген был быстрее уничтожен в легких мышей). Получается, что новый способ введения вакцины не только удобнее (для пациента), но и сравним, а возможно, даже более эффективен, чем традици-

Прототип нынешнего устройства и его «отпечаток» на коже. 50 микроигл длиной 620 микрометров и диаметром 160 мкм (у основания) вводят действующее вещество под кожу, где оно просачивается к капиллярам и, в конце концов, попадает в основной кровоток.

онные прививки, – такой вывод делают ученые в своей статье в журнале Nature Medicine. Среди несомненных плюсов новинки можно назвать, во-первых, отсутствие сильной боли от укола (ведь проколы кожи меньше, как и объем вводимого в каждую «дырочку» лекарства), во-вторых, то, что для использования устройства нет необходимости проходить медицинскую подготовку, а в-третьих, в развивающихся странах новинка могла бы решить еще одну проблему – повторного использования шприцов. Дело в том, что во многих странах мира медицинская инфраструктура развита слабо, катастрофически не хватает докторов, медикаментов и оборудования. В результате шприцы и иглы идут в ход по несколько раз, способствуя распространению таких страшных 2010 • октябрь

здоровый интерес болезней, как СПИД и гепатит B. Рассасывающиеся микроиглы

не дают возможности повторного применения.

Микроиглы в сравнение с обычным шприцом, на врезке: увеличенная микрофотография одной из микроигл.

Последовательность фотографий демонстрирует, как массив микроигл (на верхнем фото) исчезает в коже свиньи прямо на глазах: вторая фотография сделана через минуту после того, как «лоскут» с иглами прижали к коже, третья – через 5 минут.

октябрь • 2010

Кстати, еще одно преимущество «лоскута» перед обычными вакцинами – сухое состояние ослабленного вируса. В процессе создания прививочных микроигл исследователи смешивают винилпирролидоновый мономер с вакциной, высушенной сублимацией. Далее смесь помещается в заготовки для микроигл и при комнатной температуре полимеризуется при помощи ультрафиолета (мономер превращается в безопасный для организма поливинилпирролидон). Такую «сухую» вакцину гораздо легче распространять и хранить. Простота использования «устройства» позволяет каждому желающему привиться самостоятельно. Например, в период пандемии, когда профилактические прививки необходимо сделать сразу большому количеству людей. «Мы представляем себе, как люди получают вакцину по почте или же покупают ее в аптеке», – говорит другой автор исследования Шон Салливан (Sean Sullivan) из Эмори.

медицина, здоровье, образ жизни

Новый «шприц» в сравнении с американской монетой в один цент.

Кстати, такой подход (когда отпадает необходимость в обучении и содержании медицинского персонала) удешевляет вакцинирование населения. Плюс ко всему при массовом производстве растворяющиеся микроиглы будут стоить не дороже обычных шприцов, да и утилизировать водорастворимые подложки проще пластиковых шприцов и металлических игл. Хотя пока безопасность и эффективность использования исчезающих микроигл дока-

Американские ученые уже довольно давно «играют» с различными формами и размерами микроигл, а также оттачивают процесс «шлифовки» их поверхности при помощи разных агентов.

Массив из 36 игл на кончике пальца. Что может быть проще? Даже для человека, никогда не сталкивавшегося с необходимостью сделать укол.

зана лишь в случае с вирусом гриппа и только на мышах, биологи осторожно надеются, что другие вакцины и лекарства покажут похожий результат, в том числе в ходе клинических испытаний на людях. Но это в будущем. Пока же ученые планируют тщательно разобраться, отчего вакцина, введенная в организм при помощи микроигл, предоставляет лучшую защиту от инфекции, нежели в случае традиционного внутримышечного укола. 2010 • октябрь

здоровый интерес

медицина, здоровье, образ жизни

Генетики создали антималярийного комара

Американские ученые изменили часть генов комаров так, что в этих насекомых перестали размножаться плазмодии – паразитические простейшие, вызывающие малярию. Авторы работы полагают, что со временем таких модифицированных комаров можно будет выпустить в природу с тем, чтобы они постепенно вытеснили обычных, покончив тем самым с опасной болезнью.

В ультрафиолетовом свете эта личинка комара выделяет красным люминесцентным свечением свои нервную систему и глаза. Так работает биомаркер, указывающий на измененную особь, невосприимчивую к малярии.

О том, что прямое вмешательство в наследственный код комара (либо заражение его специально подобранной бактерией) способно влиять на «умение» насекомого передавать плазмодии, ученые рассуждали давно. Несколько групп работало в этом направлении (об одном таком исследовании мы рассказывали). Однако полученные комары все равно были способны

октябрь • 2010

передавать паразитов, пусть и в меньшем количестве. На этом фоне достижение биологов из университетов Аризоны (University of Arizona) и Калифорнии (UC Davis) можно назвать прорывом. «Если вы хотите остановить распространение малярии, вам необходимы комары, которые устойчивы к паразиту не менее чем на 100%. Если хоть один плазмодий выйдет за пределы

и заразит человека, весь подход будет обречен на провал», – объясняет Майкл Рили (Michael Riehle), профессор энтомологии Аризонского университета и руководитель данной работы. Майкл и его коллеги вмешались в метаболизм клеток комара, создав новую модификацию гена, который переводит в положение «всегда включено» сигнальный фермент Akt. Ранее было установлено, что последний играет важную роль в развитии личинок и росте насекомого, а также – его иммунном ответе. Ученые внедрили новую версию гена в яйца комара Anopheles stephensi, он переносит малярию на Индийском субконтиненте. Полученным особям скармливали «малярийную» кровь (в данном случае речь шла о паразите Plasmodium falciparum, ответственном за

Ежегодно от малярии (на снимке – плазмодий) гибнет, только по официальным данным, миллион человек, большая часть из них – дети, живущие в Африке южнее Сахары.

Майкл Рили держит генетически измененных комаров в контролируемых условиях, исключающих любую возможность побега.

большинство случаев заражения человека). «Удивительно, насколько хорошо это сработало, – рассказал Рили. – Мы рассчитывали увидеть некоторое влияние на темп роста комаров, продолжительность их жизни и восприимчивость к паразиту, но оказалось, что наша конструкция заблокировала инфекционный процесс полностью». После того как плазмодии попадают в кишки комара (при

укусе зараженного человека или животного), они проникают через их стенки и формируют в организме хозяина клеткиооцисты. До этого репродуктивного этапа многие плазмодии не доживают – иммунная система комара уничтожает многие клетки. Но и тех, что выживают, – более чем достаточно для распространения инфекции. В нескольких ооцистах за 10– 12 дней созревает целая армия из тысяч новых плазмодиев – 2010 • октябрь

здоровый интерес спорозоитов, которые потом мигрируют в слюнные железы насекомых. За один укус комар передает новой жертве примерно 40 таких клеток, но для развития опасного, а порой и смертельного заболевания достаточно и одной. И вот выяснилось: в опыте Рили комары с двумя копиями измененного гена (гомозиготные особи) начисто утратили свою способность выступать в качестве переносчиков малярии! «В этой группе комаров плазмодиям не удалось сформировать ни одной ооцисты», – радуется Майкл. А ведь эти копии генов самки (они-то и пьют кровь) будут исправно передавать потомству. Биологи также рапортуют, что в группе с одной копией нового гена (гетерозиготные особи) число зараженных комаров

По размаху и эффекту с новой работой сравнится разве что идея вакцинации от малярии силами самих комаров. Жаль, что пока и та и другая идеи находятся на стадии лабораторных экспериментов.

сократилось на 60-99%, а в тех экземплярах, что все же оказались заражены, содержание паразита уменьшилось на 75–99%. Более того, включенный Akt на 18–20% сократил срок жизни комаров, то есть время, в тече-

Свое вмешательство в генетический код авторы сопровождали вставкой люминесцентных белков, по которым трансгенные особи (справа) можно было отличать от исходных (слева). Сверху вниз – съемка через разные фильтры.

октябрь • 2010

ние которого они могут передавать паразита жертвам. Еще не до конца ясно, как работает Akt во всех этих случаях, потому биологи продолжат работу. Результаты же проведенного исследования раскрывает пресс-релиз Аризонского университета и статья в PLoS Pathogens. В будущем ученые намерены подумать над возможными дальнейшими модификациями комаров, с тем, чтобы они получили преимущества перед неизмененными собратьями и, оказавшись на свободе, со временем вытеснили бы из природы прежний вид, переносящий опасное заболевание. По словам Рили, впрочем, до этой стадии работы пройдет еще не менее десяти лет, поскольку это самая трудновыполнимая часть всего замысла.

здоровый интерес

На пересечении биологии, химии и физики произошли открытия, способные привести к появлению новых лекарственных препаратов и медицинских средств. Может, через несколько лет словосочетания «стеклянный белок» или «жидкий белок» не будут вызывать удивление, но пока удивляются даже специалисты, узнавая необычные свойства давно, казалось бы, изученных веществ.

медицина, здоровье, образ жизни

Мыши испробовали на себе войны микробов в животе человека

Любопытные визуальные параллели порой возникают в мире науки. Перед вами не планета с большим ударным кратером, а 25-микрометровый шарик стеклянного белка. Отметина в правой нижней части бусинки – это след от микропипетки.

Концентрированный жидкий белок, переносящий кислород, может стать основой медицинских материалов нового поколения. Так считают его создатели из университета Бристоля (University of Bristol) и исследовательского института коллоидов и поверхностных явлений Макса Планка (Max-

Planck-Institut für Kolloid- und Grenzﬂächenforschung). Ученые экспериментировали с миоглобином – связывающим кислород белком мышц. Исследователи сумели снабдить молекулы этого белка добавками в виде определенных поверхностноактивных соединений, после 2010 • октябрь

здоровый интерес чего при низкой температуре удалили всю воду из раствора, проведя сублимационную сушку. Как гласит пресс-релиз университета, при нагревании до комнатной температуры полученный таким способом порошок расплавился и превратился в вязкую жидкость. Самое неожиданное: анализ показал, что в такой версии миоглобин сохранил свою форму и структуру практически нетронутыми. А ведь раньше считалось, что при сильном обезвоживании смеси происходит денатурация белков –

потеря ими естественной геометрии и свойств. Однако жидкий миоглобин сохранил способность к обратимому связыванию кислорода в физиологических условиях (детали раскрывает статья в Nature Chemistry). Это противоречит предыдущим представлениям, согласно которым для правильной работы белков в организме необходимо присутствие молекул воды. А значит, в структурную биологию следует внести поправки. Авторы работы отмечают, что ранее никто не создавал жидкую форму металлопро-

Миоглобин ответственен за накопление кислорода в мышцах (скелетных, сердца) и передачу его окислительным системам клеток. Как и в случае с транспортирующим кислород в крови гемоглобином, особенности миоглобина важны для эффективного дыхания всего организма. Известно, к примеру, что у китов и тюленей содержание миоглобина в мышечной ткани выше, чем у сухопутных млекопитающих, и это отчасти объясняет рекордные погружения данных животных.

октябрь • 2010

теина без использования не только воды, но даже вообще любого иного растворителя, тем более – с сохранением биологически активных свойств исходного соединения. Новая форма белка, по мнению британских и немецких ученых, может выступать в роли своего рода концентрата искусственной крови (хотя и «упрощенной формы» – уточняют специалисты). При разведении такого концентрата получится состав для транспортировки кислорода. Правда, нужно учесть, что в естественном случае в крови, напротив, не должно быть миоглобина, это опасно для организма и является признаком травмы или заболевания. С другой стороны, новое исследование дало на выходе не синтетическую кровь, а только новый подход к ее созданию. А еще жидкий миоглобин может выступить в роли начинки для перспективных перевязочных материалов и пленочных покрытий для ран, способных улучшать снабжение поврежденных тканей кислородом. Такие перспективы вырисовываются при переводе белка в не совсем природное состояние. Любопытно, что похожий принцип использовали исследователи из университета Дюка (Duke University), когда создали еще одну необычную форму белка – стеклянную.

медицина, здоровье, образ жизни

Авторы работы растворили белки в крошечной капле воды, а затем добавили небольшую порцию деканола. Большая часть молекул H2O из исходного образца оказалась растворена в деканоле, при этом горстка белков была почти полностью «очищена» от воды (деканол играл роль осушительной помпы). Ученые ожидали, что белки кристаллизуются, но вместо этого они сформировали твердое тело с аморфной структурой – своего рода белок-стекло (об опыте рассказывает статья в Biophysical Journal). Произошло это из-за быстрого темпа потери влаги (весь процесс занимал считанные минуты, а иногда – секунды), так что белковые молекулы в концентрированном растворе просто не успевали перераспределиться для создания кристаллической решетки (в точности как при получении металлического стекла). Ученые поэкспериментировали с несколькими видами белков, установив, что, по меньшей мере, четыре из них переходят в твердую аморфную фазу без повреждений и после добавления воды вновь обретают все или почти все свои биологические свойства. Вообще-то белковое стекло из Дюка – это чрезвычайно вязкая жидкость, способная течь на больших временных отрезках. Но для применения

находки важно, что получаемые белковые микросферы (одна из них показана на фото под заголовком) – практически твердые тела. Они могут предоставить биологам и медикам сразу несколько выгод. Такая форма белка интересна для изучения свойств протеинов. А остающейся в составе микросферы воды недостаточно для поддержания жизни микроорганизмов, так что в стеклянной форме белок может храниться долго и безопасно. Такие шарики можно использовать как высококонцентрированный медицинский препарат, не забивающий канал иглы. В частности определенные белковые молекулы в такой форме можно филигранно вводить в опухоли. Для коммерциализации своей разработки ученые создали компанию Biogyali.

Компьютерное изображение миоглобина до обработки (слева) и его версии, укутанной полимеромсуфрактантом (справа). Внизу: капля жидкого белка.

С помощью этой установки ученые из Бристоля проверяли взаимодействие белка и кислорода при разных условиях.

Все эти эксперименты стали возможными после открытия практически той же группой ученых из Дюка неизвестных ранее тонкостей взаимодействия воды и некоторых видов алканов и спиртов в малом масштабе (микропузырьках, микропипетках) – о чем повествует статья в Journal of Chemical Physics. Тот же деканол практически не растворяется в воде, а последняя не может даже смешиваться с ним в большом количестве, но при определенных условиях, оказывается, вода сама охотно растворяется в деканоле. Первоначально ученые ставили опыты с концентрированными водными растворами солей, но однажды подумали – почему бы не проделать такой же трюк с белками? Так и вышло, что знания, полученные в одной дисциплине, оказались ключом к изобретению в совсем другой области. 2010 • октябрь

здоровый интерес

медицина, здоровье, образ жизни

Создан метод ультразвукового лечения инсультов

Технология, разработанная биологами из университета Калифорнии в Сан-Диего (UCSD), может стать новым словом в лечении инсультов. Впервые для борьбы с блокирующими сосуды мозга сгустками крови (тромбами) предлагается использовать особый бесконтактный метод.

Ультразвуковые волны высокой интенсивности вкупе с магнитно-резонансным сканированием могут дать весьма впечатляющий результат, считают ученые.

Инсульт развивается вследствие нарушения кровоснабжения (и последующего отмирания) того или иного участка головного мозга. В результате человек либо теряет способность к некоторым действиям, либо и вовсе умирает. Чтобы побороть патологическое со-

октябрь • 2010

стояние, иногда достаточно избавиться от забившего сосуд кровяного сгустка (кровоснабжение придет в норму, функции восстановятся). Медики в большинстве своем лечат инсульт и предынсультные состояния при помощи двух подходов: хирур-

гического вмешательства и лекарств, растворяющих сгустки. Оба метода имеют свои недостатки и могут быть назначены лишь небольшому количеству пациентов.

«Вне фокуса энергия ультразвуковых волн ничтожна», – полагает глава нынешнего исследования невропатолог Тило Хельшер (Thilo Hoelscher). И все же данный факт будет еще не раз проверен.

Нынешнее исследование показывает, что существует другой, более подходящий для обширного применения способ. Основой метода стало ультразвуковое устройство, созданное израильской компанией InSightec. На голову больного надевается шапочка, снабженная массивом из более чем тысячи передатчиков, которые фокусируют ультразвуковые волны, беспрепятственно проходящие сквозь черепную коробку, на небольшом участке мозга (шириной около четырех миллиметров).

Ранее с помощью данной технологии (названной High Intensity Focused Ultrasound) ученые пробовали удалять больные ткани головного мозга. Теперь же они прочат ей другое, более деликатное применение – разбивание сгустков крови в сосудах мозга. Правда, пока специалистам удалось потренироваться лишь на пробирках и животных. Но к концу 2011 года они собираются начать испытания на людях. Для этого им придется несколько усовершенствовать нынешнюю разработку. В частности, они планируют доказать, что ультразвуковые волны не повреждают расположенные рядом с тромбом здоровые ткани (пока это было показано лишь на кроликах и трупах людей). Поясним: ученые опасаются, что кости черепа, будучи в некотором роде непредсказуемой субстанцией, все же смогут изменить направление распространения звуковых волн. «Мне нравится эта работа,

но я отношусь к ней со сдержанным оптимизмом. В теории все выглядит красиво, но еще предстоит преодолеть массу преград», – комментирует Роберт Зигель (Robert Siegel), специалист по ультразвуковым исследованиям и кардиолог медицинского центра Cedars-Sinai в Лос-Анджелесе, не участвовавший в данной работе. Зигелю в частности не ясно, как доктора будут определять точное положение сгустка крови в мозгу. Ведь без этой информации невозможно будет направить волны к месту воздействия. Впрочем, на это нынешней команде ученых есть что ответить: над объединением устройства от InSightec и магнитнорезонансной ангиографии уже работают специалисты университета Вирджинии. Также Зигель сомневается в безопасности нового метода: его беспокоит тот факт, что ультразвуковое воздействие приводит к нагреванию тканей.

2010 • октябрь

оружие

военные технологии, техника

В Ульяновске готовится пятилетняя программа, следствием которой, как предполагается, станет налаженное производство «летающих тарелок» – аэростатических термобалластируемых летательных аппаратов (АТЛА). Они чем-то напоминают всем известные дирижабли, но отличаются более совершенной конструкцией и экзотической внешностью. Ульяновские АТЛА похожи на те самые летающие тарелки, якобы с пришельцами, о которых все наслышаны.

Летающая тарелка из России

В Ульяновской области пообещали к 2012 году наладить выпуск беспрецедентных летательных аппаратов.

Разработкой программы по созданию этих летающих тарелок занимается компания «Локомоскай», соглашение с ней губернатор Ульяновской области Сергей Морозов подписал в августе 2009 года. На новый проект потребуется около 2,7 миллиарда рублей инвестиций.

октябрь • 2010

Но благодаря ему область собирается создать 800 новых рабочих мест и получить дополнительный налог на прибыль до 120 миллионов рублей в год. Разработка программы завершится в ближайшее время. Создатели АТЛА уверяют, что итогом их работы станет

летательный аппарат нового поколения. Так, «летающая тарелка», которую прозвали «Локомоскайнером», сможет перевозить до 600 тонн грузов и при этом ей не потребуется для приземления ни аэродрома, ни специальной инфраструктуры, ни дополнительных средств. Чтобы посадить АТЛА, нужно только открытое пространство. Но это далеко не единственное преимущество нового дирижаб ля: он гораздо экономичнее самолетов и вертолетов, и способен летать на огромные расстояния. Разработчики уверяют, что аэростатический термобалластируемый летательный аппарат будет работать за счет гелия, горячего или холодного воздуха и электромоторов. Именно полости для воздуха будут обеспечивать посадку или взлет «летающей тарелки», что дает ей огромное преимущество над дирижаблями старого поколения, которые не могли садиться самостоятельно в любом месте. Гелий поднимет летательный аппарат в воздух, а двигаться он будет за счет электромоторов. Дискообразная форма аппарата повышает его аэродинамические качества и уменьшает габаритные размеры по сравнению с традиционными дирижаблями сигарообразной формы. Предполагается, что «Локомоскайнеры» будут универсальны. К примеру, АТЛА намерены использовать для перевозки

На одной заправке аппарат сможет находиться в воздухе более 100 часов. Его максимальная скорость составляет 110 километров в час, а дальность полета – три тысячи километров.

грузов в труднодоступные местности. Причем грузы могут быть разные – в том числе сухое и жидкое топливо, модульные конструкции, и так далее. На АТЛА можно будет перевозить и людей (до 11 тысяч человек!). МЧС собираются использовать дирижабли нового поколения для спасательных работ и при тушении пожаров, они также будут востребованы в промышленности, геологии, торговле, здравоохранении и многих других сферах. Заинтересовалось проектом и министерство обороны. Пригодятся новые «летающие тарелки» также для освоения территорий Сибири и Дальнего Востока. На новом АТЛА срок перевозки, например, буровой установки сократится с 28 суток традиционными видами транспорта до 2. Кроме того, дискообразный воздухопла-

вательный комплекс позволит исследовать недры Земли, транзитные и шельфовые зоны океана с использованием самого современного гравиметрического и электромагнитного оборудования. В задачи такого аппарата входит отслеживание состояния протяженных или площадных объектов – линий электропередачи, газо- и нефтепроводов, государственной границы, промышленных зон, специальных объектов, внешних и внутренних акваторий – с использованием сканирующей аппаратуры, в том числе работающей в ультразвуковом и инфракрасном режиме. Выглядит это все довольно радужно и красиво, но торопиться с планами не стоит. Пока ни одного такого аппарата в стране создано не было. Есть только прототип диаметром всего 7 метров и грузоподъ2010 • октябрь

оружие емностью 20 килограммов. Именно его и представили разработчики на Международном авиакосмическом салоне МАКС2009, где был подписан договор ульяновского правительства с компанией «Локомоскай». Уникальная идея принадлежит вовсе не компании «Локомоскай». Мысль о создании подобного летательного аппарата появилась еще у советских ученых. На воплощение их идеи просто не хватило денег и времени – когда аппарат был почти готов, Советский Союз перестал существовать. Разработки велись на базе Ульяновского авиастроительного завода при участии Московского авиационного института и КБ им. Туполева. Тогда ученые занимались созданием летательного аппарата дискообразной формы, который получил название «Термоплан». Работы по созданию уникального летательного аппарата начались еще в 1982 году по заказу руководства страны, которому нужны были подобные машины для освоения отдаленных регионов. Юрий Рыжов, автор советского проекта, рассказывал в интервью газете «Итоги»: «В начале 80-х мне позвонили из Госплана и предложили возглавить комиссию по оценке проектов средств транспортировки тяжелых крупногабаритных грузов в труднодоступные районы Сибири и Дальнего 78

октябрь • 2010

Новый летательный аппарат стал бы экономичнее вертолета в 17 раз, а самолета в пять раз, поскольку держался бы в воздухе не за счет горючего.

Востока. Я ввел в состав комиссии Сергея Михайловича Егера. Егер мне подсказал, что у него на кафедре молодые ребята занимаются разработкой аппарата легче воздуха – аэростатического, типа дирижабля, который вертикально взлетает и садится, летает на большие

расстояния, удобен для транспортировки крупногабаритных и массивных грузов. Я познакомился с этими ребятами и стал фанатом проекта. Я отдал его на экспертизу специалистам, когда-то занимавшимся дирижаблями. Через месяц они написали, что проект хороший и

военные технологии, техника

дело стоящее. Я пошел в Кремль к зампредам Совмина, которых знал. Приняли постановление: финансировать проект термоплана как прообраза аппарата высокой грузоподъемности. К критической зиме 1991–1992 годов – времени развала СССР – на 80 процентов термоплан был готов». Предполагаемая грузоподъемность «Термоплана» составляла 600 тонн, дальность полета до пяти тысяч километров с максимальной скоростью 200 км/час. В нем также планировалось сделать две камеры – одну с воздухом, а другую с гелием. Но тогда этим планам не суждено было сбыться. Американская мечта о свободном полете тоже уже скоро может сбыться. Ведь не только в Советском Союзе возникали идеи о создании уникального летательного аппарата. Так, разработками подобных дирижаблей всерьез занимаются в США. Правда, их проект менее красив, зато более реалистичен. Американская компания Lockheed Martin проектирует грузовой дирижабль P-791 с грузоподъемностью 400 тонн. Только форма у американского аппарата будет иная – это два обычных дирижабля, соединенных вместе. Но, являясь удвоенным классическим дирижаблем, американский летательный аппарат не сможет приземляться в неподготовленном месте.

Грузовой дирижабль Lockheed Martin P-791.

Как видно, американский проект куда менее интересен русского. Поэтому если россияне воплотят свой проект в жизнь, то от желающий приобрести «Локомоскайнеры», скорее всего, не будет отбоя. Кроме того, ульяновские разработчики могут дать огромный стимул для

развития многих отраслей промышленности в России, усовершенствования работы МЧС, освоения новых территорий. В их руках и престиж страны. Главное, чтобы в итоге получилось то, что они обещали – «летающая тарелка» с беспрецедентными возможностями.

2010 • октябрь

наука

природа, космос, общество

Деревянный брат Стоунхенджа помог взглянуть на вещи в комплексе

Нынешнюю находку первооткрыватели называют не иначе как самой волнующей за последние полвека. Она свидетельствует о том, что в непосредственной близости со Стоунхенджем могла располагаться целая семья разных хенджей. Таким образом, «каменная изгородь», долгое время считавшаяся сооружениемодиночкой, по последним данным, может быть частью ритуального комплекса.

Так мог выглядеть ныне найденный «деревянный хендж» много столетий назад.

Всего в 900 метрах от всемирно известного памятника культуры второй похожий комплекс обнаружили ученые университета Бирмингема (University of Birmingham) и представители Института археологической разведки и виртуальной археологии Людвига Больцмана (LBI for

октябрь • 2010

Archaeological Prospection and Virtual Archaeology). В изучении находки также участвовали специалисты из Германии, Норвегии и Швеции. Новое сооружение оказалось в прямой видимости Стоунхенджа. Любители древностей ошиваются в этих краях уже пару-тройку веков и

(Salisbury Plain), что прилегает к Стоунхенджу. Новая структура диаметром около 25 метров была обнаружена, когда сканеры зафиксировали наличие под землей нескольких трехметровых ям, окружающих кольцо из двух десятков метровых лунок. По мнению Генри Чэпмена (Henry Chapman), в маленькие

Изображение, полученное при помощи магнетометра – прибора, фиксирующего изменение магнитных свойств исследуемой почвы. Кстати, открытие сделано в рамках международного трехлетнего проекта по изучению скрытых пейзажей Стоунхенджа (Stonehenge Hidden Landscapes Project), всего через две недели после начала исследования. То ли еще будет.

по-прежнему кое-что находят, хотя сейчас любые раскопки официально строжайше запрещены. Именно по этой причине нынешнее исследование можно назвать виртуальными раскопками. Британские и австрийские археологи собирают данные об истории окрестностей Стоунхенджа при помощи комбинации методов: построения радиолокационных изображений и магнитометрии. Сенсоры протаскивают по траве при помощи тракторов и квадроциклов. Такими способами ученые надеются провести планомерное геофизическое исследование той части Солсберийской равнины

После нынешней находки историю придется переписывать, утверждают авторы открытия в пресс-релизе университета Бирмингема. Что именно привело ученых к такой мысли – не совсем ясно, ведь в ряду похожих открытий нынешний ритуальный монумент выделяется лишь близостью к Стоунхенджу. 2010 • октябрь

наука ямы когда-то были вкопаны деревянные столбы высотой от трех метров. Один из ведущих исследователей профессор Винс Гэффни (Vince Gaﬀney) поддерживает версию Чэпмена: «Мне кажется, здесь были бревна, которые позже сгнили». В противном случае ученые заметили бы следы развороченной земли, убранных в сторону или разбитых камней. Археологи установили – положение маленьких лунок таково, что образует два «входа», один из которых смотрит на северо-восток, а второй – на юго-запад, как в самом Стоунхендже. «Этот монумент еще раз

подтверждает, какое важное значение для древних людей имели летнее и зимнее солнцестояние», – говорит археолог Аманда Чэдберн (Amanda Chadburn) из проекта English Heritage. По поводу возраста находки ученые предполагают, что новый «деревянный хендж» был возведен во времена неолита или же бронзового века: ориентировочно между 2500-2200 годами до нашей эры. То есть примерно в то же время, когда был построен Стоунхендж. Впрочем, точно установить дату создания находки удастся лишь при раскопках. Собственно, как и выстроить обоснованные предположе-

Новая «изгородь» расположилась в стороне от вытянутого на три километра «сооружения» неясного предназначения, которое ученые именуют Курсусом (http://en.wikipedia. org/wiki/Cursus). Также рядом с новым хенджем расположено поле, на котором во времена бронзового века фермеры отчего-то избегали выращивать зерно.

октябрь • 2010

ния о предназначении сооружения. Отметим, что так называемые хенджи по всей Британии (и не только) обнаруживали не раз. Некоторые «изгороди» связывали непосредственно со Стоунхенджем, например Вудхендж находился в трех километрах от него, а недавно открытый Голубой хендж – в 1500 метрах. Вот уже много лет ученые спорят о том, для чего использовался Стоунхендж и его «спутники». С появлением новых находок версии меняются. Так, ранее «каменная изгородь» была признана местом паломничества для желающих излечиться от недугов, а чуть позже местом захоронения знати. Монумент также мог быть своеобразным жертвенником. Существует и еще одна весьма привлекательная версия: окружающие знаменитую «каменную изгородь» монументы образуют вместе с ней единый гигантский ритуальный комплекс. Эту гипотезу, кстати, поддерживают как открытие Вудхенджа и Блухенджа, так и нынешняя находка. Впрочем, деревянная версия Стоунхенджа может быть просто его копией или могилой какого-нибудь почетного гражданина или священнослужителя. Вторая версия выдвинута Дарвиллом.

природа, космос, общество

Зачем именно был построен Стоунхендж и его «братья», как выглядел местный пейзаж более четырех тысяч лет назад – ответов на эти вопросы прибавится, если будут сделаны новые открытия похожих сооружений. Кстати, уже сейчас известно, что, кроме «дере-

вянного хенджа», был найден еще один кольцеобразный объект, вероятно, еще один представитель «семьи». Однако распространяться о нем English Heritage по некоторым причинам пока не хочет. В дальнейшем ученые планируют прочесать тер-

«Это только начало. Мы собираемся провести исследование участка с помощью других технологий и составить его трехмерное изображение», – рассказывает профессор Вольфганг Нойбауэр (Wolfgang Neubauer) из LBI. Голубым цветом на схеме комплекса обозначен холм, который, по расчетам ученых, был насыпан позже появления основной конструкции.

«В свое время Стоунхендж находился в центре самого крупного ритуального комплекса в Европе», – полагает Тим Дарвилл (Tim Darvill) из университета Борнмута, не участвовавший в данном исследовании. Он отмечает, что нынешняя находка (внизу показано ее положение относительно «каменной изгороди») еще раз показывает, как мало пока еще известно об истинных размерах комплекса.

риторию площадью 16 квадратных километров до конца (пока «освоено» лишь 4 из них). Возможно, что даже без раскопок в ближайшем будущем удастся найти массу других «спутниковых хенджей». Профессор Гаффни уверен в этом на все сто, так как считает, что на данный момент 90% окружающих Стоунхендж территорий – настоящая Terra incognita. 2010 • октябрь

наука

природа, космос, общество

Юпитер и Нептун объявлены пожирателями сверхземель

Из-за столкновений молодых планет, как утверждают астрономы, мы лишились ряда весьма крупных миров, которые иначе могли бы украсить наше ночное небо.

В пору молодости Юпитер укрепил свое положение крупнейшей планеты, проглотив мир массой примерно в 10 Земель. Аналогичными убийствами, судя по косвенным признакам, занимались в ту же эпоху и другие газовые гиганты. Так считают ученые, выполнившие численное моделирование поведения миров. Оно уносит нас на миллиарды лет в прошлое.

Сверхземли – это планеты, весящие до 10 раз больше, чем наш родной мир. У других звезд такие объекты, столь милые сердцу природы, уже были пойманы не раз, но в Солнечной системе сверхземель нет. Новые работы указывают на виновников такого безобразия. Астроном Шу Линь Ли (Shu Lin Li) из Пекинского университета (Peking University) и его американские коллеги посчитали, что будет, если с газовым гигантом столкнется новорожденная

октябрь • 2010

сверхземля или протопланетный эмбрион массой, сопоставимой с земной. Оказалось, развитие событий может идти по двум разным сценариям, а «выбор» между ними определят не столь уж сильно разнящиеся параметры двух планет – ударника и мишени. В случае с Юпитером поглощенный объект типа суперземли хотя и будет сильно деформирован, успеет в своем движении достичь ядра и даже крепко ударить по нему. В результате ядро газового гиганта будет в значи-

тельной степени повреждено, большие массы тяжелых элементов окажутся развеяны и размешаны по всей водородногелиевой толще. Сатурн мог испытать сходную катастрофу, но с важным отличием – несколько меньшие масса и скорость угодившей в него молодой планеты привели бы к тому, что «ударник» не смог бы пронзить газовый гигант до самого ядра, а разрушился бы раньше. Его останки обогатили бы тяжелыми элементами атмосферу и глубины планеты, а крупные обломки аккуратно опустились бы к самому ядру, добавив ему веса. Шу Линь Ли, который, кстати, нам известен по изучению планеты, поедаемой солнцем, объясняет, что столь близкие по начальным условиям, но отличные по финалу сценарии космического

Один из ряда сценариев, просчитанных учеными. Удар по «молодому Сатурну» планеты массой в 10 Земель. Серым показана газовая оболочка, красным – ядро гиганта, синим – вещество «планеты-молотка». Шкалы – в миллиардах сантиметров.

Никто не может в точности сказать, сколько планет и какого «достоинства» было бы в Солнечной системе, если б не столкновения и поглощения. Успевшим набрать солидный вес раньше соседей газовым гигантам повезло – катастрофы лишь увеличивали их массу. А вот о существовании планет-жертв ныне можно судить лишь по косвенным признакам.

удара великолепно объясняют загадку отличия в строении Юпитера и Сатурна. Да, между ними очень много общего. Однако более тяжелый и крупный Юпитер обладает, по последним, основанным на гравиметрических измерениях расчетам, каменным ядром весом в 2–10 Земель, в то время как втрое более легкий собрат-Сатурн щеголяет ядром, тянущим аж на 15–30 Земель. Это противоречие трудно объяснить. А вот акты «убийства» молодых планет сводят концы с концами, да еще и раскрывают секрет оболочек гигантов. Тяжелых элементов в них по доле содержится 2010 • октябрь

наука вроде бы и немного, но если сравнивать их «металлизацию» с Солнцем (оно – отражение облака, породившего и звезду, и планеты), получается, что их в избытке. Еще одно сходное исследование провел не так давно Стивен Деш (Steven Desch) из университета Аризоны. Ранее он установил, что Уран и Нептун родились ближе к светилу, а чуть позже «переехали» дальше к окраине, а потом еще и орбитами обменялись. Теперь исследователь пошел дальше. По его выкладкам выходит, что на пути движения от Солнца этим газовым гигантам вполне могли попасться молодые сверхземли. В силу того, что окраины протопланетного диска менее плотные, чем его центральный регион, те юные миры не успели «нагулять вес». За что и поплатились. По оценке ученого, нынешний спутник Нептуна Тритон некогда был луной сверхземли. При встрече парочки с газовым гигантом силы гравитации распределились так, что Нептун проглотил суперземлю, а Тритон был захвачен на аномальную ретроградную орбиту (ранее аналогичный план захвата этого спутника был вычислен другой командой). Сам Уран тоже мог некогда столкнуться с несчастливой планетой, но, видимо, вес ее был меньше, чем масса жертвы Нептуна. В пользу версии с поглощением говорит, кстати, наклон осей 86

октябрь • 2010

Чтобы узнать, что творится в глубине Юпитера, ученым приходится проводить численное моделирование да опираться на строение доступных приборам слоев. Так рождаются гипотезы об удивительном гелиевом дожде и металлическом гелии.

вращения двух планет. Косой удар других тел – одно из вероятных объяснений такому наклону. Хотя есть модели (1, 2), в которых оси повернулись исключительно из-

за гравитационных возмущений со стороны соседей по системе. Вообще же получается, что все четыре газовых гиганта в далеком прошлом могли быть

Нептун загадочно горячее близнеца Урана (обе планеты похожи по составу и строению), хотя расположен в 1,5 раза дальше от Солнца. Атмосфера Нептуна существенно более активна (пусть на Уране тоже находят интересные образования). Ученые говорят, что такое температурное отличие может быть последствием давнего поглощения Нептуном сверхземли, изображенного на этом рисунке.

природа, космос, общество

«убийцами» планет. И пока орбиты миров приняли нынешний вид, хаос в молодой Солнечной системе, вполне вероятно, погубил таким манером несколько сверхземель и вдобавок не одну планету размером с Землю. Следы того бурного периода мы можем наблюдать и сейчас. По самой распространенной теории, именно столкновение молодой Земли и планеты Тейя (размером с Марс) породило Луну. Юный Марс тоже пережил колоссальный удар тела размером с Плутон, преобразивший облик Бога войны. А спутник Плутона Харон, по одной из версий, был рожден аналогично Луне – при столкновении Плутона с другим космическим телом сравнимого веса. Еще интересный пример – вытянутая карликовая планета Хаумеа, сама форма которой и огромное пятно указывают на давнюю катастрофу. «Хук» со стороны объекта планетарного размера мог повлиять на вращение Венеры вокруг своей оси (оно, как известно, аномально медленное и идущее с востока на запад). И особенности строения Меркурия, а также заметный наклон и вытянутость его орбиты – это, аналогично, вероятный результат удара по первой планете другого крупного объекта. Ученые говорят, что молодые сверхземли, если бы не повстречались с гигантами-пожирателями, со временем могли бы и сами на-

Похоже, столкновения небесных тел в молодых системах являются правилом. Правда, раньше об этом говорили применительно ко всяческим обломкам типа астероидов (как на этом рисунке). Но что если соударения газовых гигантов и сверхземель – столь же распространенный «номер программы»?

брать дополнительный газ, превратившись в гигантов. Но этого им просто не дали сделать. Любопытно, что катастрофы не только определили когда-то

облик нашего дома – они поработают над ним и в далеком будущем. Ведь, по оценкам ученых, Солнечную систему ожидают новые столкновения планет.

Косвенно нынешние предположения подтверждают и примеры столкновений планет в других звездных системах. Три свежих случая, горячие следы которых прослеживаются в данных наблюдений (1, 2 и 3), произошли всего несколько тысяч лет назад. Астрономы также предполагают, что некоторые из экстрасолнечных планет аномально большой плотности (то есть с крупным ядром и бедной атмосферой) родились в соударениях газовых гигантов, когда часть легких веществ оказалась распылена, а тяжелые сформировали массивные ядра. 2010 • октябрь

наука

природа, космос, общество

Наиболее массивное из известных человечеству светил – звезда RMC 136a1 – тянет на весах на 265 солнечных масс.

Открыта самая тяжелая и яркая звезда

http://www.youtube.com/watch?v=ejgaJd5szpg&feature

Героиня нашего повествования настолько яркая, что выделяется для невооруженного глаза в центре скопления, состоящего из тысяч и тысяч светил.

Она уже заняла первое место в рейтинге самых тяжелых солнц (list of the most massive stars). Открытие совершила команда астрономов из Малайзии, Великобритании, Японии и Германии под руководством специалистов

октябрь • 2010

Шеффилдского университета (University of Sheﬃeld). Обнаружили этот феномен ученые, когда при помощи массива телескопов VLT в Чили наблюдали за звездным скоплением RMC 136a, удаленном от нас на 165 тысяч

световых лет и живущем в соседней галактике – Большом Магеллановом Облаке. Гигантской массой сюрпризы от RMC 136a1 не исчерпываются: ее светимость, по оценкам астрономов, превосходит солнечную почти в 10 миллионов раз! Для сравнения: считавшийся до сих пор самой мощной известной звездой Cygnus OB2-12 выдает больше света, чем Солнце, «всего» в 6 миллионов раз. По словам ученых, температура на поверхности RMC 136a1 должна составлять более 40 тысяч градусов, в семь раз выше, чем на Солнце. Как сообщают ученые в пресс-релизе университета Шеффилда, для того чтобы обладать сейчас такими характеристиками, при рождении звезда должна была иметь массу как минимум в 320 солнечных (светила этого типа в ходе жизни теряют вес

звезд.

Сравнительные размеры молодых звезд, слева направо: красный карлик – 0,1 солнечной массы, желтый карлик – Солнце, голубой карлик – восемь солнечных масс и R136a1 – почти в триста раз тяжелее нашего светила.

очень быстро). А это опровергает бытовавшее ранее представление о максимальном значении массы светил в 150 масс Солнца. Будто специально в подтверждение гипотезы астрономы вслед за RMC 136a1 обнаружили в том же скоплении еще три звезды, масса которых при рождении превышала «старый» предел.

По-видимому, именно они отвечают почти за половину потока излучения и звездного ветра, испускаемого скоплением в 100 тысяч звезд. Статья с описанием необычной звезды вышла в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Кратко суть работы излагается в пресс-релизе Европейской южной обсерватории.

Зум туманности Тарантул, который показывает, где расположена область с этой удивительной звездой. Объекты наподобие RMC 136a1 помогают ученым исследовать свойства массивных

2010 • октябрь

игра воображения

искусство, проекты, эксперименты

Конь да Винчи получил шанс на огненное возрождение

В течение веков проект исполинской конной статуи, разработанный Леонардо да Винчи, публика воспринимала скорее как курьезный пример эксцентричности великого художника. Однако новое исследование показало, что последним «смеется» все-таки Леонардо – и он посмеялся бы над скептиками даже при жизни, если бы не французы.

В дневнике Леонардо да Винчи за 20 декабря 1490 года есть запись, свидетельствующая, что он готов приступить к литью. Его покровитель предпочел сэкономить на бронзе.

Задуманный с широким размахом, но так и не доведенный до логического конца бронзовый монумент Леонардо хотел без затей назвать «Конь» (Il Cavallo). Новое исследование, проведенное сотрудниками института и музея истории науки во Флоренции (IMSS), расставляет все по своим местам и подтверждает невероятный гений да Винчи, известного больше всего как автора самой загадочной улыбки в мире.

октябрь • 2010

Проект, известный потомкам как конь Леонардо, стартовал в 1482 году, когда герцог Миланский, Лодовико Сфорца, заказал да Винчи в честь своего отца Франческо бронзовый монумент, который должен был стать самой высокой на тот момент в мире конной статуей – 7,5 метра, такой была рассчетная высота этого скакуна. Изобретатель в общей сложности потратил более десятка

искусство, проекты, эксперименты

лет на исследования, которые позволили бы выполнить заказ, однако судьба не дала ему завершить кропотливый труд. В связи с надвигающейся угрозой со стороны Франции вся бронза пошла на военные нужды – и это при уже изготовленной и представленной Леонардо полномасштабной глиняной модели коня. Отливка так никогда и не состоялась: в суматохе военного времени литейная форма была утрачена, а глиняный образчик и вовсе разрушен французскими солдатами. На момент этого события, так или иначе, да Винчи все еще сражался с некоторыми техническими трудностями. Одна из них заключалась в равномерно-

В семидесятых годах XX века были запущены сразу два проекта репродукций коня Леонардо. В случае первой статуи процесс затянулся, и в 1994-м, по истечении 15 лет и потраченных $ 2,5 миллиона, «реконструктор» скончался, так и не увидев свое детище завершенным. В сентябре 1999 года гигантская лошадь была установлена на ипподроме Сан-Сиро в Милане.

Бытовавшее ранее в научном (и не только) мире сомнение относительно реальности замысла коня Леонардо во многом базировалось на отсутствии детальных схем отливки. Скептики, впрочем, продолжали крутить пальцем у виска, и после того как в 1965 году в Мадрианской национальной библиотеке было обнаружено семьсот страниц записных книжек Леонардо, и в их числе те самые чертежи.

сти остывания десятков тонн металла, быстро расплавленного и доведенного до очень высокой температуры. Специально для решения этого вопроса Леонардо решил спроектировать систему множественных горнов и даже частично ее описал в сохранившемся сочинении «О весе». В итоге, впрочем, художник оставил эту идею, равно как и первоначальное желание изваять коня, вставшего на дыбы, – все-таки Сфорца просил Леонардо создать нечто, символизировавшее бы его отца, специально для площади перед герцогской резиденцией. Само собой, вставший на дыбы конь 2010 • октябрь

игра воображения оттягивал бы на себя нежелательно много внимания. В этой захватывающей истории, однако, Паоло Галлуцци (Paolo Galluzzi) и его коллег интересовал прежде всего один момент: можно ли было отлить подобную статую в один прием? Вкупе с необходимостью уравновесить многотонную лошадь, стоящую всего на трех ногах, миссия кажется невыполнимой для XV века. Для того чтобы ответить, просчитался все-таки гений или нет, команда Галлуцци задействовала заметки самого Леонардо и привлекла специалистов из компании XC Engineering для моделирования литейных процессов. Динамическая 3Dмодель продемонстрировала, что расплавленная бронза свободно могла бы заполнить формы, необходимые для такой статуи, причем всего за 165 секунд или даже меньше. Вес металла при этом составил бы именно 70 тонн – ровно столько, сколько рассчитал Леонардо. Первоначально да Винчи хотел произвести отливку лошади в специальной яме глубиной 20 метров. Как подтвердили расчеты, проект был вполне осуществим, причем в обоих предусмотреных да Винчи вариантах – как в горизонтальном, так и в вертикальном положении скульптуры. «Теперь, когда наши исследования подтвердили, что этот проект Леонардо был реально выполним в его время, 92

октябрь • 2010

Любивший скакунов Леонардо, занимаясь подготовкой к своему мегаломанскому «Il Cavallo», долго и внимательно изучал самых лучших лошадей, каких смог найти в конюшнях миланских дворян. Сделанные при этом зарисовки составляют своеобразный фрагментированный атлас анатомии лошади. Как можно заметить по положению фигуры всадника, в центре внимания да Винчи была проблема запечатления на холсте равновесия.

мы планируем наконец установить его «Il Cavallo» именно в том городе, где это и должно было

произойти», – говорит Галуцци. Для создания статуи да Винчи хотел применить так на-

искусство, проекты, эксперименты

зываемый непрямой метод литья, более привычный древним грекам, чем художникам Возрождения. Для этого да Винчи потребовалось изобрести специальную печь с «пиротехническими датчиками», у которой отделения открывались в строго заданной последовательности. Исследователи обещают к следующей миланской выставке Expo-2015 воссоздать так никогда и не законченную да Винчи статую, в точности следуя его методике. Леонардо, впрочем, обрадовало бы и появление опускающегося с неба на подъемном кране

Явление титанического коня произвело фурор среди посетителей выставки «Леонардо да Винчи: рука гения» (Leonardo da Vinci: hand of the genius), проходившей в Атланте в феврале нынешнего года.

Красным цветом в 3D-модели статуи (верхние снимки) выделены потенциально слабые при отливке в бронзе (нижнее фото) места, синим – наиболее безопасные. Процент «брака» можете оценить сами, авторы исследования же добавляют, что, к чести великого Леонардо, даже возможные дефекты – и те приходятся на фрагменты, наименее важные для баланса статуи.

7,5-метрового коня, созданного командой Галуцци по образу великого мастера. Правда, этот «прототип» был разборным.

Своего рода пробного предшественника «миланского» образца не так давно можно было увидеть в Атланте. 2010 • октябрь

технофетиш

технологи÷еские предметы роскоøи

В Китае построят энергетическую башню-цветок

Новое здание исследовательского центра университета Уханя (Wuhan University) будет одним из самых эффективных в мире, а заодно еще и одним из самых эффектных.

Строительство башни-цветка должно начаться в ноябре 2010 года.

Башню по мотивам цветка каллы – Wuhan Energy Flower – возведут голландские компании Grontmij и Soeters Van Eldonk Architecten. Партнеры выиграли международный дизайнерский

октябрь • 2010

конкурс на здание уханьского исследовательского центра новых энергетических технологий (Wuhan New Energy Centre). Поскольку в нем будут рождаться перспективные проекты в области «зеленой»

энергетики, было бы странно, если бы центр сам не являл собой пример заботы об окружающей среде. Базу 140-метрового сооружения составят корпусалепестки с крышами, покрытыми живыми газонами. Основная же башня – это расширяющаяся кверху чашечка цветка, раструб которой заполнен солнечными батареями. Из центра башни, словно пестик, поднимется колонна с вертикальными ветровыми турбинами. Внутренний высокий атриум в башне поможет «вытяжке» нагретого воздуха, снижая расходы на кондиционирование. Кроме того, огромная чаша цветка будет собирать дождевую воду и давать тень для большей части сооружения, опять же уменьшая температуру в помещениях жарким летним полднем. В целом здание должно быть энергетически полностью на самообеспечении (zero energy). Ожидается, что оно получит наивысшие три звезды по китайской системе оценки энергоэффективных строений. Новый научный центр должен оказаться локомотивом подобного «зеленого» строительного преобразования для Китая и в первую очередь – Уханя, который намерен стать самым экологически «устойчивым» городом в стране.

Голландцы пишут, что центральную башню «каллы» займут офисные помещения, а в лепестках расположатся лаборатории. О своей победе в конкурсе партнеры сообщили в пресс-релизе. 2010 • октябрь

факты

тОП-10 ФОБиЙ чЕГО БОятся лЮДи

О какой бы области человеческой деятельности или природном явлении не зашла речь, практически всегда найдётся подходящий к случаю медицинский термин, описывающий страх даже перед самым невероятным сценарием развития событий. По

различным данным, около 9% населения планеты старше 18 лет страдает фобиями, некоторые из которых и болезнью назвать сложно – так, особенность восприятия окружающего мира, – в то время как другие причиняют значительные неудобства.

Дентофобия, одонтофобия Аэрофобия 1 Немногие будут прыгать от радости, узнав о не- 3Не существует понятия «безопасное небо» для обходимости посетить зубного врача. Так, согласно миллионов жителей Земли. Соответствующие страоценке организации WebMD, от 9% до 20% американцев признались, что избегают под разными предлогами визита к дантисту из-за сопровождающего мысли об этом ощущения страха. Однако устойчивая фобия – это более серьезное состояние. Человек при этом не пересечет порог врачебного кабинета вне зависимости от последствий, и привести к специалисту может только одно – нестерпимая боль. Среди причин возникновения расстройства называются неудачные в прошлом операции на зубах, страх инъ-

екций, чувство беспомощности, когда управляемые посторонним инструменты вроде сверла находятся во рту. Кинофобия 2 От маленького смешного щенка до немецкой овчарки – любой представитель животных-друзей человека может вызвать у страдающих кинофобией приступ панического ужаса. В основном страх появляется после укуса собакой или наблюдения, как четвероногое существо покусало кого-нибудь. В отдельных случаях боязнь следует просто из вывода о том, что собака теоретически может укусить. 96

октябрь • 2010

хи варьируются от небольшого беспокойства до очень сильного, называемого аэрофобией, когда человек не допускает малейшей мысли о полете на воздушном транспортном средстве. Людей с этим расстройством делят на две группы: тех, кто опасается крушения самолета, и страдающих боязнью ограниченного пространства (клаустрофобией) или высоты (акрофобия). Около 15% взрослого населения не может заставить себя занять место в лайнере. По датируемой 2001 годом статистике вероятность погибнуть во время полета составляет 1 к 20000 – намного ниже, чем от ДТП (1 к 100) или от сердечного приступа (1 к 5). Однако приведением одних лишь статистических показателей человека не переубедить, поэтому используется терапия с помощью виртуальной реальности и других форм когнитивноповеденческой коррекции. Астрапофобия 4 Грохот грома и вспышки молнии могут вызвать учащение сердцебиения и нервное поведение у

страдающих астрапофобией. Бывает, что люди вынуждены вследствие фобии перебираться на постоянное место жительства в регионы с как можно более спокойной погодой. Как отмечает профессор Джон Уэстфилд из Университета Айовы (University of Iowa), живущих с данным расстройством гораздо больше, чем можно было бы предположить. В 2006 году 76% опрошенных им студентов в той или иной степени испытывали неприятные ощущения во время беспокойной погоды. Некоторые были настолько смущены этим фактом, что никому об этом не рассказывали, и порой даже супруги не были осведомлены. Уэстфилд рекомендует «комбинацию со-

циальной поддержки и точной информации, а также тренировок релаксации и совладания с паникой». Никтофобия 5 В случае детей испытываемая ими в разумных пределах боязнь темноты не считается нарушением,

поскольку значительно распространена. «Что нас всегда поражает, так это то, во что верят дети, – говорит профессор психологии Томас Оллендик (Thomas Ollendick). – Они верят во все мыслимое и немыслимое, что может появиться из темноты». Обычно из таких страхов вырастают, но если они достигают высокого уровня, превращаясь в никтофобию, то могут без лечения остаться с человеком и после достижения половой зрелости. Акрофобия 6 Страх высоты – также одна из самых распространенных фобий: по разным оценкам от 3% до 5% населения страдает акрофобией. Ранее принято было считать, что причина ее возникновения кроется в иррациональном страхе перед обычными стимулами от внешней среды, однако новые исследования свидетельствуют об ином механизме. В опубликованной изданием Proceedings of the Royal Society работе описывается эксперимент, в ходе которого участники должны были оценить высоту здания с земли и с его крыши. По сравнению с не имеющей симптомов акрофобии группой страдающие расстройством люди в первом случае называли приблизительно на 3 метра большую высоту, во втором – на 12 метров.

Социофобия Если выступление перед аудиторией вызывает покраснение кожи лица и повышенное потоотделение, тогда можно говорить о признаках социофобии. Причем, она не ограничена ситуациями с вниманием публики к персоне. Дискомфорт приносят даже такие действия, как процесс еды или питья перед чьим-либо случайным взглядом. Обычно проявляется данный вид страха начиная с 13 лет. К этому виду расстройств можно отнести демофобию – ничем не аргументированный страх перед скоплением людей, толпой.

ятия, общественный транспорт, участие в дорожном движении, магазины и самолеты. Агорафобия может заставить человека отказаться покидать дом, совершать поездки на автомобиле или выходить на открытое пространство (площади, парки). Причиной считается опасение опозориться перед другими, беспомощности, отсутствия контроля за ситуацией. Начинается болезнь не в раннем детстве, как многие фобии, а с 20 лет. Арахнофобия 9 Боязнь пауков заслуженно входит в первую десятку фобий. Интересно отметить, что по некоторым

исследованиям среди женщин арахнофобия встречается в 4 раза чаще. Дэвид Рэкисон (David Rakison) из Университета Карнеги-Меллона (Carnegie Mellon University) обнаружил, что представительницы слабого пола уже в возрасте 11 месяцев быстро запоминают ассоциацию между изображениями пауков и змей и обозначающим страх выражением лица. В то же время с мальчиками такой эффект не наблюдается. С точки зрения эволюции, считает Рэкисон, это имеет смысл, поскольку в давние времена женщинам приходилось часто сталкиваться с ядовитыми пауками при поиске пищи. С другой стороны, мужчины должны были идти на риск во время охоты, поэтому вид пауков для них не столь устрашающий. Офидиофобия 10 Боязнь змей также может быть обусловлена эволюцией. Заметить змею или того же паука вовремя и принять меры для защиты или убежать означает увеличить шансы на выживание. Согласно одному из исследований, в ходе которого дети и взрослые просматривали изображения с разнообразными объектами, включая этот класс рептилий, последние опознавались быстрее, чем, например, лягушки или цветы. Ученые считают, что это позволяло далеким предкам выжить в дикой природе.

Агорафобия 8 Миллионы людей испытывают страх перед любым местом или ситуацией, если от вероятных свя-

занных с ними событий невозможно будет быстро скрыться. Сюда входят лифты, спортивные меропри2010 • октябрь

интересно

musicrEaDEr: сКанЕр Для нОт

Когда человек с музыкальным образованием смотрит на ноты, он не видит этих непонятных кружочков с хвостиками и закорючками, а смотрит сквозь них и слышит музыку у себя в голове. Те же самые ощущения испытывает каждый из нас, открыв интересную книгу, перед глазами встают не буквы и знаки препинания, а яркие картинки, события и все, что угодно. Аналогичную идею воплощает в себе концепт устройства MusicReader, только роль букв здесь играют ноты. Открыв нотную тетрадь, пользователь водит этим сканером по строчкам, а сканер воспроизводит мелодию, которую, кстати, можно записать по одному нажатию клавиши. Авторами разработки стали дизайнеры Moonhwan Lee и Yeoreum Lee.

BucKEtVac: ПрОстОЙ ПЫлЕсОс и ВОДОсБОр

BucketVAC – очень простая концепция, которая даст вторую жизнь старым ведрам из-под краски и клея, позволит существенно сэкономить на покупке промышленного пылесоса (цена пока не уточняется) и уменьшит время уборки террито98

октябрь • 2010

рии, так как очень легко крепится на любое ведро объемом 18.9 литров. BucketVac крепится таким образом, что не блокирует ручку, позволяя тем самым легко перемещать емкость с мусором.

Electrolux Dismount Washer: ручная стиральная машина Концепты бытовых приборов под маркой Electrolux всегда привлекают внимание представительным внешним видом и нестандартными футуристическими идеями. Очередной работой, выставленной на конкурс Electrolux Design Lab Competition, стала портативная настенная стиральная машина Dismount Washer в исполнении Личена Гуо (Lichen Guo). Как стиральная машина может быть настенной?

В публичных прачечных в стенах устанавливаются специальные паровые системы, из стены торчит специальный штырь energy stick, на него надевается машина, в которой владелец принес белье на стирку. Давление пара заставляет вращаться винт, тот же самый пар, собственно, и стирает. Смелая и относительно простая идея, остается только поблагодарить автора.

2010 • октябрь

ОТКРЫТИЕ!

Читайте в следующем номере:

ОБЪЯСНЕНА РОЛЬ СНОВИДЕНИЙ В ФОРМИРОВАНИИ ПАМЯТИ

Конечная цель проекта – добраться до домашних экранов. Но Сон в целом способствует первоначальзапоминанию но, скорее всего, информации – это новинка будет СОЗДАНА известно давно. востребована Однако некоторые в професНОВАЯ ученые считают, сиональной что еще больше ТЕХНОЛОГИЯ сфере помогает не просто сон, а именно ОТОБРАЖЕНИЯ сновидения.

ИСПЫТАН НОВЫЙ МЕТОД РЕГЕНЕРАЦИИ СУСТАВОВ Суставная поверхность способна удивительно быстро регенерировать. Только для этого суставу необходимо помочь. Как именно – придумала группа ученых из четырех университетов США

Создан

одноколесный электроскутер

Американская компания Ryno Motors представила электрический моноцикл, который удерживается в вертикальном положении благодаря гироскопическому датчику, по аналогии со знаменитым самокатом Segway

А также ПОДПИСНОЙ

ИН ДЕКС

ЛЮДИ ИДЕИ ТЕХНОЛОГИИ

100 СТРАНИЦ

БРЯ ПОКУПАЙТЕ C 15 ОКТЯ НА ЛОТКАХ ПРЕССЫ и вы узнаете, как это работает…

3Ñтои7мост8ь подп6иски4– 9.90 грн в месяц

По вопросам оптовых поставок журнала обращайтесь на e-mail: Valera@tnc.com.ua