ИМ_04-2010 by TNC

живая информация Как это работает

Люди Идеи Технологии

часть иллюстраций продублирована видеофайлами на

№4 (12) апрель 2010

Подписной Индекс

37864

Второй

Robonaut –

надежда заменить человека

Астероид Апофис,

возможно , столкнется с планетой Земля

Разработка NASA

поможет каждому передвигаться по воздуху Испытан

В России разрабатывают

рейсовый автобус-амфибия

Летающий отель

на водороде

от Samsung

автомобиль без бензина Бомба Deep Digger с 7-ствольной пушкой

26 механических мускулов мотоцикл YAMAHA

Первый и единственный в Украине журнал для тех, кому за 50... ÍÎÑÒÀËÜÃÈß кому за 50 … х, те ью зн т жи который живе , Л, НА УР Ж Й ПЕРВЫ

¬ « ª ¡ ¨ ¢ µ ¦ ¢ ¸ ¥

³ § £ ¤ ¨© § © §

¨ ð ò ¢ ¤¥ § ¶© ¹ 1 2010 ì à

¢£ ¢

¦§ ¥

В подписке через «Укрпочту » с апреля ! Подписной и н д е к с

49324

¡ ¦µ ¦ ¨ ¦ª¡¡ ¸ «§¤µ£§ ¦ °¡¦ «ª

«¾Å¹ ÆÇÅ¾É¹

Ðîæäåííûì â ÑÑÑÐ ïîñâÿùàåòñÿ

¥ ª£ ¤ ¡§ ¨ ¥ ©³¨¶ ª« © © ¤§¥ §

£ ¤ £ ¤¥ ª ¨¥ § ¥§ ¡¤µ¦´¢ ¨ ¦ª¡§¦ ©

убликованных

Е авторы оп Пишите нам! ВС

писем получат

ª¸ ª¬¨ ©¥ ©£ « ª£¬¨¡«µ ¦§ ¦ © §©¡«µª¸

¡ ¡ ¤ ¨ ¥ £ ¤² µ© § ®

по 75 гривен!

го, о р о Нед сиво, кра ресно е инт

покупайте на лотках,

там же, где приобрели «Интересную механику» !

СОДЕРЖАНИЕ

новости ..... 4 дело техники

Люди Идеи Технологии

Регистрационное свидетельство 16191-4663 ПР, выданное Министерством юстиции Украины 26.01.2010 года Учредитель: Данюк Л.И. Главный редактор: Самойлов А.В. а/я 5149, г. Харьков-144, 61144, Украина. Рекламный отдел тел./факс (057) 754-84-82, (044) 599-37-76. E-mail: valera@tnc.com.ua Номер составлен по материалам интернет-журнала MEMBRANA www.membrana.ru Издательский проект газеты «Интересная механика» охраняется ЗАКОНОМ УКРАИНЫ «Об авторском праве и смежных правах». Номер подписан в печать 28.02.2010 г. Изготовлено: ФЛП Данюк Я. В., Тел. (057) 754-84-82. Наряд-заказ № ИМ-016. Тираж: 70110 Верстка и дизайн: тел.: (057) 751-47-04

Подписной

Индекс

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

Пентагон заказал инженерам умного четырехнога ..... 10 В Шотландии прошли испытания рейсового автобуса-амфибии ..... 12 Второй Robonaut принял эстафету в надежде заменить человека ..... 14 Канадец готовится пересечь Тихий океан на педальной лодке ..... 20 Ультракомпактные солнечные ячейки открыли новые горизонты техники ..... 23 Эксаваттный лазер взломает секреты природы за фемтосекунду ..... 28 Построен автомобиль-робот для рекордного штурма горы ..... 34 В России разрабатывают автомобили без бензина ..... 37

открытия

Интеллект и сознание насекомых недооценивались ..... 38

секрет фирмы

Honda открыла необычную солнечную водородную заправку ..... 40 Батарейки EVOLTA ставят новый рекорд ..... 42 Питье по нужде: проблема нехватки воды решается по-маленькому ..... 44

эврика

Болгарин развесил велодорожки на столбах ..... 49 Левитирующий снежок в аду вывернул токамак наизнанку ..... 56 Солнечный навес научился сжимать даровое освещение ..... 62 Универсальный нанопринтер печатает картины ДНК-чернилами ..... 68

здоровый интерес

Зуб IntelliDrug раздает лекарства во рту ..... 72 Ученые наладили связь с пациентом в вегетативном состоянии ..... 76

военные технологии Бомба Deep Digger простреливает себе в бетоне тоннель 7-ствольной пушкой ..... 80 Призрачный стилет переносит десант без следов на воде ..... 83

наука

Америка отказалась возвращать человека на Луну ..... 86

технофетиш

Samsung заинтересовался летающим отелем на водороде ..... 92

факты

10 новых идей по улучшению климата на Земле ..... 96

интересные изобретения ..... 98

новости

Мотоцикл будущего Новый концепт футуристического мотоцикла, представляющего собой экзоскелет на трех колесах. Причем, не просто экзоскелет, а с возможностью трансформации из одного состояния – прогулочного – в другое – скоростное.

Данный концепт активно разрабатывает компания YAMAHA. http://www.youtube.com/watch?v=tmHkj6nD-DU&feature

26 механических мускулов управляются движениями человеческого тела. У мотоцикла два режима – прогулочный и скоростной. При первом режиме можно в неспешном темпе спокойно прогуливаться по городу, безмятежно глядя по сторонам. При втором – мчаться с большой скоростью по улицам. Несомненный плюс данного мотоцикла – легкость процесса парковки. Ведь в сложенном состоянии его можно припарковать вертикально практически везде, где не только автомобилю, но и обычному мотоциклу будет мало места. 4

апрель • 2010

Остается только гадать, что же случится с этим мотоциклом, руководимым движениями человеческого тела, если пассажиру вдруг захочется, скажем, почесать нос.

Астероид Апофис, возможно, столкнется с планетой Земля Необыкновенное природное явление смогут наблюдать 13 апреля 2029 года (уточним для суеверных, что это будет пятница) жители Азии и Северной Африки. Телескоп не понадобится для того, чтобы понаблюдать за большим астероидом, который пройдет, вероятно, на расстоянии 34 400 километров от Земли. Казалось бы, дистанция приличная, и совсем непонятно, почему этот астероид получил зловещее имя Апофис, которым древние греки называли египетского бога хаоса Апепа. Апофис попал в поле зрения ученых около четырех лет назад, и именно тогда появились первые неприятные прогнозы о том, что астероид массой 100 миллионов тонн может столкнуться с Землей. Нет нужды говорить о том, что такая «встреча» представляет серьезнейшую опасность для нашей планеты. Изучая потенциального «гостя», ученые пришли к выводу, что в 2029 году он с Землей все же не столкнется. Впрочем, единого мнения по этому поводу нет: некоторые специалисты попрежнему допускают, что речь идет о «лотерее» и оценивают вероятность столкновения Апофиса с Землей как 0,0001. Но даже если пессимисты ошибаются, астероид принесет некоторые неприятности – он, например, может

столкнуться со спутниками, которые используются для навигации, трансляции телевизионного сигнала, обеспечивают связь. Но куда опаснее другое. Проходя на столь небольшом, с космической точки зрения, расстоянии от Земли, Апофис неизбежно попадет под влияние ее гравитационного поля, в результате чего может несколько изменить свою обычную траекторию. Увы, предприняв попытки предсказать, какими будут эти изменения, ученые пришли к неутешительному выводу: есть вероятность, что в 2036 году Апофис вернется. На этот раз для того, чтобы столкнуться с Землей. Сейчас степень точности прогнозов невелика, слишком

велики погрешности в расчетах; некоторые уточнения можно будет сделать лишь в 2013 году, и уже тогда будет обсуждаться вопрос о том, какие меры следует предпринять. Кроме того, в американском космическом агентстве планируют в 2014 году направить к астероиду управляемый корабль, экипаж которого проведет ряд экспериментов, результат которых прольет свет на непростую ситуацию. Даже при самом неблагоприятном развитии событий, у землян останется достаточно времени для того, чтобы рискнуть и попытаться изменить траекторию этого опасного небесного тела. 2010 • апрель

новости

Начались опыты с гигантским роботом-младенцем В отличие от настоящего младенца Diego-san не может даже ползать, не говоря уже о том, чтобы самостоятельно стоять или ходить.

Наделенный огромной детской головой, андроид построен для университета Калифорнии в Сан-Диего (UCSD). Diegosan – так на японский манер зовут робота, поскольку изготовлен он в Стране восходящего солнца. Рост андроида составляет 130 см, вес – 30 кг. Инициатива, для которой понадобился «соответствующий» младенцу робот, называется Project One, и «единица» тут – возраст «ребенка». «Цель состоит в обретении лучшего научного понимания задач, с которыми сталкиваются дети в начале взаимодействия с окружающим миром, а также решений проблем, которые малыши беспрепятственно находят в течение первого года жизни». Национальный научный фонд США (NSF) выделил на это дело $3 миллиона. Во главе проекта стоят Хавьер Мовеллан (Javier R. Movellan) из лаборатории машинного восприятия UCSD (MPLab) и Дэниел Мессинджер (Daniel S. Messinger) из университета Майами. А в числе консультантов присутствуют хорошо известная нам Синтия Бризил (Cynthia Breazeal) из Массачусетского технологического и японский профессор Хироси Исигуро (Hiroshi Ishiguro), тот самый, что сделал себе роботадвойника. 6

апрель • 2010

Собственно, японцы дали толчок Project One: созданный ими летом 2007-го страшный робот-ребенок CB2 так понравился американцам, что они заказали изготовителю андроида, компании Kokoro, сходный экземпляр для себя. В конце 2009 года робот прибыл в Штаты. Напоследок заметим, что роботы-младенцы уже не первый год используются, к примеру, в Великобритании. Но эти машины, как и андроиды-дети от Vstone, разумеется, не способны учиться и развиваться, как того ждет от них человек. Вырастить именно такого роботаребенка – давняя мечта японцев и не только. Все еще неосуществимая.

NASA поможет каждому передвигаться по воздуху Во многих фантастических фильмах мы можем видеть летающие машины, дающие возможность людям передвигаться по воздуху, словно по земле. Но пока что машины такой конструкции существуют исключительно в фантазии сценаристов и режиссеров. Результативных опытов по поднятию обычных машин в воздух отмечено не было. Но NASA на днях представило концепцию индивидуального летающего транспортного средства. Возможно, будущее транспорта именно за ним. Оказывается, специалисты NASA уже давно работают над созданием индивидуальных летающих транспортных средств. Но раньше все разработки были исключительно военными, а потому засекреченными. Теперь же Национальное Аэрокосмическое Агентство рассекретило свои наработки для их использования в гражданской промышленности. Транспортное средство, разработанное инженерами NASA и названное ими Puffin, представляет собой что-то среднее между вертолетом и самолетом. Для взлета ему необходима

всего лишь небольшая ровная площадка диаметров 3,7 метра. Puffin взлетает вертикально за счет двух винтов, но на некоторой высоте начинает выравниваться и дальше летит уже как самолет. Максимальная скорость, которую, по проекту, может развить это необычное транспортное средство, равна 480ти километрам в час. Но ожидается, что его крейсерская скорость будет составлять 240 км/ч. Будет это достигаться за счет двух двигателей по 60 лошадиных сил каждый. Питаться Puffin будет от фосфат-литиевых аккумуляторов. Пока что именно батареи являются тем фактором, который мешает воплощению этой смелой идеи инженеров NASA. Ведь нынешние фосфат-ионные батареи позволят этому транспортному средству летать не более 20 минут.

Но зато, когда батареи будут модернизированы до нужной емкости, человечество получит пусть и не очень дешевое, зато быстрое и полностью экологичное (нет двигателя внутреннего сгорания, только электродвигатель) индивидуальное летающее транспортное средство. Фантастика, которая становится реальностью! 2010 • апрель

новости

Новый принтер обходится без чернил и бумаги Любой сторонник защиты окружающей среды примет новинку на ура, поскольку она позволит заметно сократить вырубку деревьев.

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

Никаких чернил, тонера и любых типов сменных картриджей (барабанов и так далее) не требуется настольному принтеру PrePeat RP-3100 II от японской компании Sanwa Newtec. Также он не нуждается и в обычной офисной бумаге. Вместо бумаги PrePeat использует очень тонкие и гибкие листы специально разработанного пластика. Прецизионная печатающая головка нагревает пластиковый лист в нужных точках, что проявляется в изменении цвета. 8

апрель • 2010

Самое интересное: когда отпечатанный документ становится ненужным, его можно снова заправить в лоток данного принтера. Простой нагрев пластика до другого значения температуры возвращает этой «бумаге» прежний вид, и потому на старом исписанном листике можно буквально в одно движение немедленно напечатать новое изображение. Нельзя сказать, что японский чудо-принтер сэкономит своим владельцам такие уж большие средства за счет от-

каза от чернил и бумаги, поскольку сам по себе этот экоаппарат стоит более $5500, а каждый пластиковый листок формата A4 для него – $3,3 (и продаются они в пачке по тысяче штук). Но, с другой стороны, один этот лист может быть повторно использован примерно тысячу раз, уверяют японские инженеры! Нетрудно догадаться, что принтер, совершенно не нуждающийся в каких-либо расходных материалах, просто согреет душу менеджера компании, у которой имеется действительно мощный оборот «промежуточных» бумажных документов, живущих считанные дни, а то и часы. Тут уже высокая цена прибора не будет иметь особого значения.

Разработан мобильник на кока-коле Пока ученые ищут необычные замены традиционным батареям, дизайнеры рисуют будущее с такими диковинными приборами.

Лондонский дизайнер китайского происхождения Дайцзы Чжэн придумал телефонный аппарат, который следует заправлять кока-колой и другими напитками, содержащими сахар. После ряда изысканий Чжэн решил, что наилучшим источником питания для «зеленого» мобильника (с намеком на широкие возможности финской фирмы он назвал его Nokia green phone) будет биологический топливный элемент на основе ферментов (опыты с такими устройствами ученые проводили еще несколько лет назад). По оценке новатора, заправленная колой Nokia проработает в три-четыре раза дольше, чем традиционный аппарат с литиевым аккумулятором, и притом без всякого загрязнения окружающей среды (ассоциируемым прежде всего с выпуском и утилизацией литиевых батарей). Правда, для должного эффекта китаец превратил мобильник в прозрачную колбу приличного размера, в которую поместится большая порция напитка из стандартной баночки.

После того, как топливный элемент переварит весь сахар в коле, крышку аппарата следует отвернуть, вылить отработанный напиток и заменить свежим. 2010 • апрель

дело техники

техника, механизмы, электроника

Пентагон заказал инженерам умного четырехнога

«Ходячая система поддержки команды» (Legged Squad Support Systems – LS3) – так будет называться боевой робот, способный переносить крупный груз по пересеченной местности. $32 миллиона на его постройку получила от агентства по передовым оборонным исследованиям DARPA компания Boston Dynamics.

Новый аппарат должен развить давнюю концепцию «электронномеханической собакиносильщика».

http://www.youtube.com/watch?v=k-AGWq0k_Mo&feature

Как нетрудно догадаться, LS3 является наследником нашумевшего во всех смыслах «Большого пса» (BigDog), поражающего умением не просто ходить, но держать равновесие даже при сильных ударах в бок. Однако LS3 дол-

апрель • 2010

жен быть крупнее, сильнее, выносливее и умнее предшественника. Так, если BigDog нес 55 килограммов полезного груза, то LS3 рассчитан уже на 181 кг. Запас его хода на одной заправке должен пре-

вышать 32 километра. Робот будет способен оставаться на ходу до 24 часов кряду. Новичку не потребуется дистанционное управление – благодаря машинному зрению LS3 сможет следовать за человеком-лидером. Также машину оснастят GPS и научат путешествовать в одиночку к указанной точке. Бортовой генератор робота заодно сможет поставлять питание для зарядки батарей различных приборов и систем связи, переносимых солдатами или морскими пехотинцами. Boston Dynamics сообщает, что для реализации проекта собрала достойную команду инженеров, включая специалистов из компании Bell Helicopter, университета Карнеги-Меллона (Carnegie Mellon University) и Лаборатории реактивного движения (Jet Propulsion Laboratory). Свои первые шаги LS3 должен сделать в 2012 году.

Заметим, что Boston Dynamics известна также своим ходячим андроидом для испытаний костюмов,

маленьким роботом, который прыгает через высокие заборы, и толпой цифровых парней.

Предшественник LS3 – BigDog – показал умение передвигаться по пересеченной местности, но его наследник должен не просто быть проворнее, а еще и уметь ориентироваться в сложной обстановке. 2010 • апрель

дело техники

техника, механизмы, электроника

В Шотландии прошли испытания рейсового автобусаамфибии

Обычно амфибии принято использовать в туристических целях, но представители транспортной компании считают, что это необычное плавсредство, рассчитанное на 50 человек, будет весьма популярно и окупит затраты, в отличие от обычного парома.

http://www.youtube.com/watch?v=OuXe7qIz-0o&feature

Автобус-амфибия Amfibus, построенный голландской фирмой Dutch Amfibious Transport Vehicles (DATV) по заказу шотландской транспортной компании Stagecoach group, успешно преодолел водную преграду при испытани-

апрель • 2010

ях на реке Клайд. Удалось это, правда, лишь со второй попытки – во время первой Amfibus едва не стал подлодкой. «Плавучий голландец», как за глаза называют желтого красавца, предназначен для того, чтобы в ближайшем будущем

техника, механизмы, электроника

заменить собой обычный автобус и паром одновременно. Дело в том, что сообщение между районами Глазго Ренфру и Йокер на данный момент обеспечивается автобусами и паромом через реку Клайд, однако из-за слишком высокой себестоимости в марте паром прекратит работать. Потому местные жители, много лет пользующиеся этим маршрутом, необычную инициативу Stagecoach встретили с радостью. Новый аппарат обеспечит «бесшовное» путешествие между автобусными остановками, включая участок по воде. По земле Amfibus перемещается при помощи обычного мотора и четырех колес (машина построена на шасси марки Volvo), на воде же он держится за счет ряда воздушных полостей. Два водомета помогают ему развивать скорость до 8 узлов (15 км/ч), а на земле же он способен разгоняться до 97 км/ч. Во время пробного заезда в результате некорректно сработавшего воздушного «мешка» машина приобрела дифферент на корму, в двигатель попала вода, и уникальный автобус врезался в пандус, пытаясь причалить к берегу. Уже следующий заплыв после ликвидации неисправности прошел вполне успешно. Дополнительные подробности можно узнать в пресс-релизе Stagecoach.

Директор Stagecoach Брайан Саутер (Brian Souter) (на фото справа), несмотря на шероховатое начало, говорит, что компания в ближайшее время продолжит обкатывать Amfibus, который, к слову, стоит 700 тысяч фунтов ($1,1 миллион). 2010 • апрель

дело техники

техника, механизмы, электроника

Второй Robonaut принял эстафету в надежде заменить человека

«Работая бок о бок с людьми или отправляясь туда, где риск для людей слишком велик, такие машины, как «Робонавт», расширят наши возможности для строительства и открытий», – заявил на днях директор космического центра Джонсона Майк Котс (Mike Coats). Парадоксально, однако, что второе поколение астронавта-робота явилось плодом сотрудничества инженеров космических и – автомобильных.

«Робонавт» нового поколения накачивает мышцы, рассчитывая на хорошее выступление. Но пока ему светят только тренировки.

http://www.youtube.com/watch?v=Yadj3asTyc0&feature

апрель • 2010

Предприятие, стартовавшее 10 лет назад в сотрудничестве с оборонным исследовательским агентством DARPA, вступило в новую фазу. В начале февраля 2010 года перед публикой предстал Robonaut 2 (или просто R2) – новейшее детище проекта «Робонавт» (Robonaut). Базирующийся в космическом центре Джонсона, он ныне объединил специалистов NASA и General Motors. Участие автомобильного гиганта в космическом проекте лишь на первый взгляд – странное. Дело в том, что исследования, идущие в рамках проекта Robonaut, открывают дорогу к появлению и на Земле андроидов, предназначенных для работы не «вместо», а рядом с человеком. Речь о машинах, вовсе не похожих на угловатые промышленные манипуляторы, а использующих «человеческие» же инструменты. И это означает роботов, обладающих анатомически сходными с нашими руками. «Для GM речь идет о безопасных автомобилях и безопасных заводах, – объясняет интерес корпорации Алан Тауб (Alan Taub), вице-президент GM по глобальным исследованиям и развитию. – Когда мы говорим о будущем автомобилей, достижения в области систем управления, датчиков и технологий машинного зрения могут быть использованы для разработки новейших систем безопасности.

техника, механизмы, электроника

Ног у «Робонавта» нет, но в невесомости они и не нужны – машина должна пользоваться станционной рукойманипулятором как транспортом. В случае земного применения аппарата его нетрудно снабдить любым шасси, хоть колесным, хоть гусеничным, хоть «на лапах», либо устроить для машины на месте ее работы какой-либо монорельс.

Наше партнерство заключается в изучении передовых роботов, работающих в гармонии с людьми ради строительства лучших

автомобилей, а также более безопасного производства, с более конкурентоспособной обстановкой».

В будущих космических полетах астронавты-роботы должны составить достойную компанию различным пауко образным электронным созданиям (предназначенным для передвижения по внешней обшивке орбитального дома). 2010 • апрель

дело техники

В условиях земли «Робонавт-2» способен поднять груз весом 9,07 килограмма как удерживая его вблизи туловища, так и на вытянутой руке. NASA пишет, что это примерно вчетверо больше, чем у других «ловких» роботов, очевидно, подразумевая манипуляторы, пятипалые кисти которых смоделированы по образу и подобию человеческих.

Для NASA же, очевидно, основная цель проекта – появление в космосе «железных» напарников астронавтов, умеющих пользоваться любыми ручными инструментами, подавать и придерживать предметы, закручивать болты и так далее. Это должно разгрузить исследователей Вселенной от некоторых рутинных операций, связанных с ремонтом и обслуживанием станции или корабля. Представленный недавно «Робонавт-2» (созданный при участии инженеров из Oceaneering Space Systems) – более быстрый, интеллектуальный и сильный, чем его предшественник. О первом «Робонавте» и общей идее всего проекта мы уже детально рассказывали. Позднее инженеры построили 16

апрель • 2010

его версию с подвижной ногой и научили робота лазать по поручням, предназначенным для человеческих рук. В 2005-м было объявлено о предстоящем запуске «Робонавта» на МКС, но не сложилось. Далее «Робонавта-1» и вовсе водрузили на четырехколесную самоходную тележку и забросили в каменистую пустыню, чтобы проверить его приспособленность к планетарным миссиям. Другому экземпляру «подарили» двухколесную самобалансирующую Segway Robotic Mobility Platform. В общем, вре-

Как и его предшественнику, второму «Робонавту» предстоит еще отладить и натренировать множество своих органов чувств, чтобы не просто выполнять записанные в программе операции, но и мгновенно реагировать на нештатное развитие ситуации. И хотя космические челноки (на врезке одна из стратегий использования на них «Робонавта») уже уходят на покой, в будущем этому или похожему роботу вполне может найтись место на других космических кораблях.

техника, механизмы, электроника

Robonaut 1: удивительная подвижность этой машины вместе с её умением ориентироваться в окружающей среде и аккуратно действовать, избегая травм напарника-человека, обещала ей широкое поле для приложения сил не только на орбите. Теперь же весь опыт, полученный от первого «Робонавта», партнёры по проекту вложили во второе поколение андроида, улучшив его практически по всем направлениям.

мя и силы участников проекта не были потрачены зря. И все-таки даже о запуске на орбиту улучшенной модели «Робонавта» с индексом II никто еще не говорит. Может, идея была неверной по своей сути? Да вроде нет – те же мысли ведь приходили в голову не только специалистам NASA. К примеру, у Европейского космического агентства (ESA) имеется сходный по концепции «рукастой помощи астронавтам» проект Eurobot. Правда, эта машина не обладает гуманоидным обликом, но она тоже предназначена для перемещения снаружи станции и выполнения разнообразных операций с внешним ее оборудованием и инструментами. Пока Eurobot в различных вариациях тестируют на Земле. А когда он появится на орбите – неизвестно. Хотя идея заманчива. Проект предусматривает два режима для «Евробота»: «интерактивная автономия» и «телеуправление» при помощи системы, фиксирующей движения всей руки и кисти человека-оператора (то есть астронавт использует манипулятор робота, словно собственную конечность). Легко представить, что такие машины в некоторых случаях могут исключить для людей необходимость выхода в космос. Но тут следует вспомнить потенциального коллегу «Робонавта» – робота Special Purpose Dexterous Manipulator 2010 • апрель

дело техники (SPDM или Dextre) от компании MacDonald Dettwiler Space and Advanced Robotics и канадского космического агентства (Canadian Space Agency). Этой весьма способной двурукой машине когда-то прочили стать героем беспилотной миссии по спасению орбитального телескопа Hubble (в конце концов отремонтированного людьми). А в 2008-м Dextre отвезли на МКС. Эпизодическое использование этого робота (он способен закрепляться на конце станционной руки или в ряде других разъемов на модулях МКС) показало его «верткость» и полезность в решении ряда задач, но о полноценной и окончательной замене им выходящих в космос людей – и речи никогда не шло. Почему так? Возможно, для таких машин настоящий звездный час просто еще не наступил. Несмотря на всю электронную начинку, сенсоры и даже некий уровень «интеллекта», роботы с «человеческими» руками в большей степени остаются сложными манипуляторами. Им еще нельзя по-приятельски сказать: «Пойди, глянь, что там у нас с внешней антенной приключилось», рассчитывая, что все остальное робот додумает сам. В реальных работах вне станции и корабля астронавтам и космонавтам нередко приходится полагаться на творческое озарение (и это несмотря на 18

апрель • 2010

Eurobot на испытательных стендах в ESA (вверху) и Dextre за работой на МКС.

жесткий и заранее составленный перечень действий) и интуицию. В случае с «Робонавтами» любое творчество, которое они проявят в ходе выполнения задания, может быть только творчеством сидящих у пульта управления людей. А это значит, что экономии рабочего времени, о которой любят рассуждать сторонники такого рода проектов, не случится. Остается утешиться, что по сво-

ей инициативе Robonaut вряд ли совершит нелепую ошибку, вроде потери в космосе сумки с инструментами. С другой стороны, невозможно достичь желаемой цели, не начав путь. Развитие проекта Robonaut вызывает оптимизм – может быть, третья итерация электронно-механического помощника астронавтов еще сильнее будет приближена по «трудовым» способностям к человеку.

техника, механизмы, электроника

Крис Ирке (Chris Ihrke), инженер GM, работает над «Робонавтом-2» в центре Джонсона.

Ну а пока нам остается любоваться трюками второй модели на Земле. Полетит ли она в космос и когда – NASA не говорит. Вверху: GM не раз доводилось работать в области робототехники. Самый свежий пример – компания принимала участие в проектировании и постройке автомобиля-робота Boss, выигравшего гонку DARPA Urban Challenge 2007 года. Внизу: сотрудничество General Motors и NASA в области передовых технологий ведет свой отсчет с 1960-х. Так, GM проектировала навигационную систему для «Аполлонов», а кроме того, принимала участие в создании «лунных автомобилей» (Lunar Roving Vehicle – LRV), колесивших по Селене в последних трех лунных миссиях. На снимках: инженеры тестируют LRV в Аризоне, Юджин Сернан (Eugene A. Cernan) ведет LRV в ходе экспедиции Apollo 17. 2010 • апрель

дело техники

техника, механизмы, электроника

Канадец готовится пересечь Тихий океан на педальной лодке

Кроме мирового рекорда у Грега (на фото) есть еще одна, благородная цель: посредством своего предприятия он намерен собрать деньги в благотворительный фонд Kimberlee's Bikes for Kids, раздающий велосипеды детям в целях приобщения их к физкультуре и спорту.

Впервые в мире на педальной лодке и в одиночку преодолеть 4500 километров от Ванкувера до Гавайев намерен спортсмен и искатель приключений Грег Колодейчик (Greg Kolodziejzyk).

http://www.youtube.com/watch?v=z9SrCzIZa2k&feature

В проект Pedal the Ocean Колодейчик вложил весь свой опыт предыдущих рекордных предприятий и также неудавшихся начинаний. Воплощение

апрель • 2010

его прошлого замысла – пересечения Атлантики на педальной лодке – неоднократно переносилось, да так и не случилось по ряду причин.

техника, механизмы, электроника

Для штурма Тихого океана Колодейчик подготовил совершенно новый аппарат, который, впрочем, называется точно так же, как и предыдущий – WiTHiN. Первый вариант Грег считает прототипом, показавшим в ряде натурных испытаний работоспособность идеи. Новая лодка WiTHiN разработана крупным специалистом по катамаранам, катерам и яхтам – австралийцем Стюартом Блумфилдом (Stuart Bloomfield) соместно с главным инженером проекта Pedal the Ocean Риком Уиллоуби (Rick Willoughby). Она несколько крупнее и просторнее внутри, чем прототип. И превосходно оснащена. Солнечные батареи, ветрогенератор и аккумуляторы слу-

жат для питания радиостанции, спутниковых навигатора и телефона, трюмного насоса, навигационных огней, компьютера, опреснительной установки и прочего оборудования лодки. Но за движение вперед отвечает простая пара велосипедных педалей, связанных с гребным винтом. Создатели WiTHiN называют ее самой энергетически эффективной лодкой на мускульной тяге из тех, что способны на пересечение океана. При частоте вращения педалей 80 оборотов в минуту и энергетических затратах спортсмена в 150 ватт эта лодка (на гладкой воде) развивает 9 км/ч (4,86 узла). Крейсерская скорость WiTHiN на маршруте должна

составить примерно 7-7,4 км/ч (3,8-4 узла), что заметно больше крейсерской скорости океанских весельных лодок (всего 1,5-2 узла), на которых люди не раз преодолевали огромные расстояния. Грег также пишет, что до сих пор в открытом океане 4 узла развивали только лодки, в которых одновременно на весла налегали шесть гребцов, да при попутном ветре к тому же. Комментарии излишни. Более того, Грег намерен в полной мере воспользоваться выгодами закрытой кабины. В весельных лодках гребцы страдают от солнца, ветра и соленых брызг, потоков воды, что повышает их усталость. Любая непогода способна сильно затормозить продвижение такой

2010 • апрель

дело техники лодки. И еще остается риск в шторм попросту «выпасть из седла». Колодейчик же будет наслаждаться относительным комфортом в закрытом коконе и даже в плохих условиях сможет продолжать двигаться вперед. Так что у него есть шанс поставить рекорд темпа пересечения океана на мускульной тяге. На момент опубликования нашей новости Грег сидит внутри WiTHiN в сухом доке. Он намеревается провести в своей лодке 24 часа безвылазно, чтобы опробовать – насколько она будет удобна в многонедельном походе. Судя по записям в его блоге, Колодейчик крутит педали, получает питьевую воду в опреснителе, готовит кофе и яичницу, а также связывается с друзьями и родственниками через Интернет – все так, словно он уже посреди морской глади, – тест есть тест. Штурм Тихого океана намечен на июнь 2010 года. По оценке Грега, на прохождение всей дистанции ему потребуется от 40 до 80 дней. Впрочем, продовольствия и разных припасов канадец возьмет с собой с запасом – из расчета на 100 дней. А пока грандиозный поход не начался, увидеть ходовые испытания WiTHiN и познакомиться с ее интерьером можно в видеоролике.

«Спальня» в хвосте и «кокпит» для пилотирования разделены перегородкой с люком. Также лодка оснащена рядом закрывающихся складских отсеков. Обилие открывающихся иллюминаторов обеспечивает хороший обзор во все стороны.

апрель • 2010

дело техники

Если при словах «солнечная энергия» пред вашим взором предстают бескрайние поля фотоэлектрических панелей, вы видите только половину картины. Не менее интересные вещи происходят сейчас на противоположном краю шкалы. Простое масштабирование существующих систем не годится, когда речь заходит об изделиях с поперечником в считанные миллиметры, а иной раз и доли миллиметра.

техника, механизмы, электроника

Ультракомпактные солнечные ячейки открыли новые горизонты техники

Экспериментальный сенсор-микрочип из Мичигана в тысячу раз меньше, чем его коммерческие аналоги. Не последнюю роль в этом достижении сыграла ультракомпактная солнечная батарейка.

Ученым, создающим микроскопические солнечные батареи, приходится «рисовать» такие системы с нуля, подбирая оригинальный дизайн и материалы. Незаметный на глаз «слоеный пирог» из полупроводников в малых масштабах работает несколько иначе – добиться хорошей эффективности тут непросто, а ведь еще нужно подумать

и о возможности недорогого серийного выпуска новинки. Тем интереснее разработки, в которых исследователи пытаются по-новому взглянуть на строение фотоэлектрических преобразователей и, что еще важнее, – на возможные стратегии их применения. В последнее время такие проекты растут как грибы после дождя. И самый свежий 2010 • апрель

дело техники из них – «Миллиметровый и почти вечный сенсорный чип» (Millimeter-Scale Nearly Perpetual Sensor System) от лаборатории автоматизации университета Мичигана (Design Automation Lab). Размеры новинки составляют 2,5 х 3,5 х 1 миллиметр. И в этом пространстве создатели приборчика ухитрились поместить процессор, аккумулятор и солнечную батарею. Последняя – вариация тонкопленочной технологии от компании Cymbet. Главная идея экспериментального прибора: он большую часть времени спит, просыпаясь на мгновение каждые несколько минут, чтобы произвести замеры и записать их в память чипа. Маленький расход электричества тут – ключ к успеху. В той же Design Automation Lab ранее был создан микрочип Phoenix с феноменально низким энергопотреблением, однако от опытного образца до серии – дистанция огромная. В нынешнем же проекте ученые пошли иным путем – свой прибор они создали на базе ARM Cortex-M3 – крошечного и экономичного серийного процессора, нашедшего применение в самых разнообразных системах – от автомобильной электроники, беспроводных систем связи и до контроллеров промышленного оборудования. 24

апрель • 2010

Этот крошечный чип питает себя сам, для чего его достаточно иногда выставлять на свет, пусть даже в помещении. Теоретически он может работать почти вечно, не требуя внимания человека.

Как объясняют исследователи в пресс-релизе университета, секрет «вечности» этой схемы – в управлении питанием. Солнечная батарейка выдает напряжение 4 вольта, тогда как процессору нужно всего 0,5. Вместо того чтобы ставить преобразователь напряжения (сам по себе

съедающий большую мощность), ученые из Мичигана придумали, как управлять «сердцебиением» процессора. Специальный алгоритм как регулирует такты чипа, так и меняет периоды его активности и сна. А результат – среднее энергопотребление составляет менее одного нановатта.

техника, механизмы, электроника

Для выработки тока определенные участки этого чипа пришлось «сдобрить» металлическими наночастицами и молекулами пигмента. Детали должны быть раскрыты в статье, которая выйдет в ACS Nano.

Неудивительно, что для энергетической автономии этой схемы ей достаточно такой маленькой солнечной батарейки да столь же крошечного аккумулятора, запасающего электричество в периоды сна. Срок службы такой схемы фактически ограничен только деградацией аккумулятора, но и его должно хватить на многие годы, – утверждает один из авторов устройства Дэвид Блаау (David Blaauw). На основе же этой разработки можно создать автономные датчики окружающей среды, миниатюрные сенсоры состояния мостов и сооружений и даже медицинские имплантаты, регулярно посылающие медикам информацию о состоянии организма. Сейчас сотрудники университета работают над коммерциализацией технологии.

Тем временем другие ученые куда дальше зашли по пути миниатюризации солнечных преобразователей. Доун Боннелл (Dawn Bonnell) и ее коллеги из университета Пенсильвании сообщили на днях о создании первой в мире микросхемы, питающейся светом. Титул «первая» тут достаточно спорен, однако в отличие от других похожих разработок здесь нет отдельных электронной схемы и солнечной ячейки, соединенных позднее в одном устройстве: здесь сама поверхность микросхемы обработана так, что является и солнечной батареей. Доун вовсе не намеревается вытеснить со своей «самоподдерживаемой» схемой обычную электронику, зато в специфических областях такие чипы могут оказаться очень полезными. Как и в предыдущем случае, они могут послужить основой микроскопических автономных датчиков. Но это не все. Научив такой чип еще и излучать свет, да на разных частотах, вы получите готовый кирпичик для построения оптического компьютера, способного работать с высокими скоростями или, к примеру, моделировать на уровне не софта, но железа нейронные схемы мозга. Лучи света, связывающие такие чипы между

собой, заменяли бы в таком случае нейромедиаторы, а сами чипы – единичные нейроны.

Солнечная батарейка от Semprius сама по себе насчитывает в поперечнике всего-то 0,6 миллиметра (черный квадратик). Она установлена на керамической подложке, снабженной с двух сторон электрическими контактами.

Для превращения этой схемы в готовый к употреблению продукт потребуются еще годы работы, так что пока достижение Боннелл представляет больше академический интерес. Зато оно наглядно показывает, насколько необычными могут быть фотоэлектрические преобразователи и как порой «простое» изменение их масштаба способно привести к появлению новых возможностей для техники. О роли масштаба рассуждает и американская компания Semprius, разработавшая оригинальную технологию микропечати солнечных батарей. Идея, которую продвигает Semprius, в общем виде не нова: компания считает, что 2010 • апрель

дело техники наиболее эффективные (в том числе по соотношению мощность/стоимость) фотоэлектрические преобразователи можно получить, применяя в них концентраторы света, сводящие большой поток к миниатюрным солнечным зайчикам. Такие приборы могут сочетать низкий расход сырья для изготовления с относительно высоким КПД, достигаемым именно в концентрированном световом потоке. Но во весь рост встает проблема организации теплоотвода: как линзы и изогнутые зеркала способны нагревать материалы – все прекрасно знают. Появляются вентиляторы и радиаторы – стоимость системы растет. Находка Semprius заключается в том, что при уменьшении размера отдельных солнечных ячеек проблема перегрева сначала нарастает, но потом вдруг просто перестает существовать. По объяснению специалистов фирмы, у фотоэлектрических панелей меньше миллиметра в поперечнике очень большая доля тепла начинает уходить через боковые грани, в сравнении с плоскими солнечными батареями традиционного размера, так что субмиллиметровые панели нагреваются при освещенности в тысячу «солнц» примерно так же, как обычные солнечные батареи при освещении 26

апрель • 2010

Опытный солнечный модуль от Semprius: десятки недорогих линз собирают свет в ряд ярких «точек», в которых установлены микроскопические солнечные батареи.

неконцентрированным солнечным светом. Это доказывают солнечные батареи, созданные в Semprius. В них имеется три полупроводниковых слоя на основе арсенида галлия, каждый из которых впитывает свою полосу спектра (что повышает КПД). Изготовлены эти панели комбинацией химического травления и печати, при которой очень мало сырья уходит в отбросы. Технологический процесс, разработанный профессором Джоном Роджерсом (John Rogers) из университета Иллинойса, таков, что из стандартной четырехдюймовой пластины полупроводника можно получить 36 тысяч субмиллиметровых ячеек. Секрет не только в замене расточительного распиливания

травлением, но и в том, что при создании каждой порции фотопреобразователей снимается очень тонкий слой с пластины, которая затем отправляется на новый круг. По данным независимых тестов, КПД этих ячеек колеб лется от 25% до 35%. Компания посчитала, что они могут поставлять электричество по цене порядка 10 центов за киловатт-час. А стоимость самой установки составит $2-3 за ватт выходной мощности. Массовый выпуск солнечных модулей с концентраторамилинзами и субмиллиметровыми солнечными батареями внутри Semprius намерена начать в 2013 году. А пока она заключила соглашение с Siemens Industry о совместной разработке и создании большой демонстраци-

техника, механизмы, электроника

онной системы, призванной показать все достоинства технологии. Микроскопические солнечные батареи, да и обычные тоже, смогут получить куда большее распространение, если ученым удастся изготавливать их из более дешевых материалов. И в этом плане как по заказу явилась работа группы ученых под руководством Дэвида Мици (David Mitzi) из IBM Research. Она построила миниатюрную солнечную батарею с КПД 9,6%. Не впечатляет это значение, только пока не узнаешь, из чего «испечена» ячейка: из меди, цинка, олова и серы – очень распространенных и недорогих веществ, плюс хотя и более редкого, но тоже не слишком дорогого элемента селена (получился материал CZTS). Ученые предполагают, что данный тип батарей сможет успешно конкурировать с тонкопленочными солнечными ячейками, в которых сегодня часто применяют теллур, – его запасы на Земле весьма скромны. Также CZTS может потеснить активно развивающийся ныне вариант солнечных батарей на основе селенида меди-индия-галлия (CIGS), поскольку индий и галлий в десять раз дороже селена. Отметим, достижение Дэвида и коллег состоит не в вы-

боре материала (с CZTS ученые ставили опыты и раньше), а в разработке технологии, позволившей на этой базе построить столь эффективные ячейки. Обычно для создания финального полупроводникового композита ученые применяют растворение определенных составов в нужных растворителях, однако соединения цинка были нерастворимы. Чтобы обойти эту проблему, исследователи использовали комбинацию из растворенных смесей и взвеси крошечных твердых частиц, создав своего рода чернила, которые можно было распылять на подложке. Нагрев последней приводил к формированию финального материала. Сейчас авторы этой технологии работают над улучшением своих батарей. Они поставили целью поднять КПД до 12%, что гарантировало бы удовлетворительный 10процентный КПД для аналогичных ячеек, выработанных не в лаборатории, а на заводе. Кроме того, Мици и его соратники стремятся снизить содержание селена в этих ячейках, в идеале чтобы они практически полностью состояли из доступных и дешевых элементов. В текущей версии CZTS селена, к слову, вдвое меньше, чем было в предыдущих образцах.

Этот путь, как и оригинальные идеи, воплощенные в других родственных проектах, ведет нас к эпохе, когда недорогие и действительно миниатюрные солнечные батареи начнут в массовом порядке встраивать в самую разнообразную технику – сенсоры и датчики, медицинские имплантаты и карманную электронику...

CZTS-ячейка, установившая рекорд для фотоэлектрических батарей данного типа.

А на другом краю шкалы уже виднеются те самые огромные поля солнечных батарей, только уже новых – более дешевых. Тут тоже масштаб играет большую роль – экономия в центы, полученная на «миллиметровых» образцах, в промышленном варианте означает экономию в миллионы, а следовательно, подлинный взлет солнечной энергетики. 2010 • апрель

дело техники

техника, механизмы, электроника

Эксаваттный лазер взломает секреты природы за фемтосекунду

Фрагмент техасской лазерной установки, являющейся самой мощной из работающих на данный момент. Гипотетический лазер-монстр в целом должен выглядеть аналогично и занимать не сильно больше места.

апрель • 2010

Физики планируют построить лазер, от луча которого у материи, фигурально выражаясь, снесет крышу. Чтобы представить его мощность в лазерных указках, нужно оперировать секстиллионами. Сосредоточенный в доле миллиметра поток высветит новые тайны природы. Жаль, увидеть эту вспышку человек не сможет – она будет столь коротка, что моргание на ее фоне покажется вечностью.

техника, механизмы, электроника

В нынешнем году исполняется 50 лет лазеру, история появления которого богата на интересные повороты. Руку к этому направлению науки приложили немало ученых по обе стороны океана. А в 1964 году за фундаментальные работы по квантовой электронике, приведшие к рождению мазеров и лазеров, Нобелевку по физике получили сразу трое исследователей из СССР и США. Юбилей же связан вот с чем: самый первый функциональный лазер был построен в лабораториях Хьюза (Hughes Research Laboratories), в Малибу, в 1960 году. Ныне о разновидностях и применении лазеров можно писать не то что статьи – целые книги. Самые маленькие

Лазер называют одним из самых значимых изобретений XX века. От первых физических экспериментов до проникновения во множество сторон деятельности человека лазеры прошли гигантский путь. В массы лазерные технологии вывели CD и проигрыватели для них (созданные в конце 1970-х). Но именно у физиков всегда оставались самые крупные, самые необычные и оригинальные лазерные системы.

Физик Теодор Мейман (Theodore Maiman) из Hughes Research Laboratories и созданный им первый в мире лазер, который первый раз был включён 16 мая 1960 года.

лазеры нужно разглядывать под микроскопом, самые крупные установки занимают огромные залы и даже здания размером со стадион. Наимощнейшие лазеры непрерывного действия добрались до отметки в мегаватт, а самые короткоимпульсные – до

масштаба времени в несколько аттосекунд. Лазеры завоевали связь и индустрию развлечений, они нашли работу в медицине и в отраслях промышленности, крупным мобильным установкам прочат карьеру в военной отрасли, крошеч2010 • апрель

дело техники ным лазерным чипам – успех в электронике... Но самые внушительные системы – это, конечно, «игрушки ученых»: импульсные лазеры, способные на триллионные доли секунды производить самые мощные и яркие лучи на Земле. Именно они позволяют физикам заглядывать в глубины материи, подвергая ее концентрированному световому удару и заставляя переходить в необычное состояние или, допустим, запускать реакции ядерного синтеза. Тут важны ключевые параметры установок: мощность излучения, количество энергии в импульсе (одно с другим связано, очевидно, через продолжительность вспышки), а еще интенсивность потока –

Тодд – директор научной группы лазеров высокой интенсивности университета Техаса.

апрель • 2010

Общая схема лаборатории Техасского университета с петаваттным лазером. Здесь же смонтирован еще один лазер, меньшей мощности и с куда большей длительностью импульсов аж в несколько наносекунд. Пара этих похожих установок занимает один зал, где на столах закреплено различное оборудование. В отдельной комнате, куда идут лучи, происходит воздействие лазеров на образцы. Это помещение окружено лучевой защитой (радиация возникает при облучении целей мощными световыми вспышками). Еще в одной комнате расположен контрольный пульт, и в отдельном помещении – шкафы с суперконденсаторами, питающими чудовищный импульс.

мощность, приходящаяся на единицу площади создаваемого лучом светового зайчика. Не обязательно система, лидирующая по одному показателю, будет рекордсменом в другом, но в целом их параметры выглядят впечатляюще. В основном речь идет о сотнях тераватт в луче. Благодаря установкам такого типа ученые нагревают

вещество до температуры центра Солнца, «заглядывают» в сердцевину планет-гигантов, изучают поведение алмаза при экстремальных условиях, просвечивают взрывающиеся белки и заставляют золото твердеть при скоростном нагреве, да и просто ставят рекорды темпа нагрева (миллиард миллиардов градусов в секунду, между прочим).

техника, механизмы, электроника

Какие фокусы с веществом способен проделывать «тераваттный свет» – можно рассуждать долго. Но что тогда говорить о росте мощности лазеров еще на несколько порядков? Такой поток излучения способен открыть

перед экспериментаторами совершенно новые грани материи. Именно об этом мечтает профессор Тодд Дитмайр (Todd Ditmire). Мечтает вполне обоснованно. Как раз в его лаборатории сейчас работает

Элементы оптической системы петаваттного лазера из Техаса внешне выглядят очень скромно – обычное оборудование лазерной лаборатории.

самый мощный лазер на планете – Texas Petawatt Laser, развивающий 1,1 петаватта (1100 тераватт или 1,1 х 1015 ватт)! Для сравнения: суммарная мощность всех электростанций мира в настоящее время составляет чуть больше двух тераватт (данные источников немного разнятся), то есть в 530-540 раз меньше. Texas Petawatt Laser, конечно, не разрезает планеты пополам и не обесточивает всю Землю во время работы, ведь его импульс несет всего 186 джоулей. Секрет же высокой мощности в том, что эту скромную порцию энергии лазер успевает обрушить на маленькую цель за 167 фемтосекунд. Такой миг выглядит исчезающе кратким лишь по меркам человека – в мире атомов и молекул за это время может многое произойти. Так что этот лазер позволяет проводить интересные эксперименты над материей. Интенсивность света в луче нынешней техасской установки достигает 10 х 1021 Вт/см2, или 10 миллиардов триллионов ватт на квадратный сантиметр, что является одним из лучших показателей в мире. (Мы рассказывали, как другой американский лазер, несколько меньшей мощности, за счет концентрации пучка «в точку» выдал рекордную интенсивность света в 20 х 1021 Вт/см2.) 2010 • апрель

дело техники От таких чисел захватывает дух, но Тодд утверждает, что людям вполне по силам создать установку мощностью в один эксаватт! Это уже тысяча петаватт – в 500 тысяч раз больше всей энергосистемы Земли. Разумеется, эту колоссальную мощность новый лазер будет выдавать в течение считанных фемтосекунд или еще быстрее. Даже петаваттные лучи позволяют наблюдать за поведением материи при давлениях в несколько гигабар, напряженности электрического поля в десятки миллиардов вольт на сантиметр и релятивистских скоростях электронов в образце. Поднятие мощности еще на три порядка – как прыжок в неизведанное. Если длительность эксаваттной вспышки удастся сократить до 10 аттосекунд, к примеру, станет возможным создание таких экзотических образований, как атомы без ядра. Самое удивительное – для создания такой системы не потребуется изобретать что-то невиданное. Профессор из Техаса утверждает, что достаточно скомбинировать уже существующие лазерные технологии да поэкспериментировать с новыми материалами для лазерных усилителей – как и в других лазерах большой мощности, они нуж32

апрель • 2010

Схема усиления чирпированных импульсов. Внизу – отдельная схема «растяжителя» светового пучка во времени. «Компрессор» работает похожим образом.

ны для повышения энергии в луче, изначально запускаемом в установку относительно маломощным лазером. И тут есть одна любопытная тонкость. Напрямую усиливать до петаваттного уровня чрезвычайно короткий импульс – не получается. Изза нелинейных оптических эффектов в усилителях будут возникать повреждения. Однако есть изящный выход. Необычайно короткий, но маломощный импульс (к тому же – широкополосный) физики направляют в набор из зеркал, линз и дифрак-

ционных решеток, который за счет разной длины пути для волн разной частоты растягивает импульс во времени в 10 тысяч раз. Такой пучок спокойно позволяет пропустить себя через усилитель, «отъедается» до отвала джоулями, а потом его переправляют в еще один набор из зеркал и дифракционных решеток, который сжимает импульс во времени обратно. Так вот, этот принцип, известный как «усиление чирпированных импульсов» (Chirped pulse amplification), по мнению Дитмайра, пре-

техника, механизмы, электроника

красно подойдет и для создания лазера мощностью в эксаватт. Фактически разработчикам нового «чудища» потребуется расширить и скорректировать дизайн нынешнего петаваттного рекордсмена. Цель Дитмайра и его команды на ближайшее будущее – доводка существующей в университете системы до уровня, когда она будет способна генерировать импульс в 200 джоулей длительностью 150 фемтосекунд (мощность в ее луче тогда составит 1,333 петаватта). Ну а реализация «эксаваттной мечты», считает физик, может занять 10 лет. Видимо, американец нацелился поставить рекорд аккурат к 60-летнему юбилею лазера.

Для празднования полувекового юбилея лазера Американское физическое общество (American Physical Society) и ряд других научных организаций запустили годовой проект LaserFest, в рамках которого по всему миру пройдут мероприятия, служащие популяризации истории лазера, его воздействия на общество и современных инноваций в данной области.

2010 • апрель

дело техники

техника, механизмы, электроника

Построен автомобильробот для рекордного штурма горы

Электронные «мозги» Шелли заняли весь багажник белоснежной Audi.

апрель • 2010

Американские ученые создали автомо биль-робот, призванный посрамить опытных пилотов-людей в скоростном восхождении на Пайкс-Пик (Pikes Peak). Новейшие технологии искусственного интеллекта утрамбовали в премиумный немецкий спорткар специалисты автомобильного исследовательского центра Стэнфордского университета (Center for Automotive Research at Stanford – CARS).

http://www.youtube.com/watch?v=exdUD02JryI&feature

Американские ученые создали автомобиль-робот, призванный посрамить опытных пилотов-людей в скоростном восхождении на Пайкс-Пик (Pikes Peak). Новейшие техноло-

гии искусственного интеллекта утрамбовали в премиумный немецкий спорткар специалисты автомобильного исследовательского центра Стэнфордского университета (Center for

техника, механизмы, электроника

Automotive Research at Stanford – CARS). 156 поворотов при суммарном подъеме 20-километровой трассы на 1440 метров – такова гонка на вершину Пайкс-Пик. CARS создал автомобиль, который должен подняться на эту гору в автономном режиме без водителя и любого дистанционного управления. Причем

подняться – в очень высоком темпе. Новинку роботостроения назвали Shelley, как объясняют исследователи в пресс-релизе университета, в честь Мишель Мутон (Michele Mouton) – первой женщины, ставшей победи-

телем гонки на Пайкс-Пик. Автономный автомобиль построен на основе Audi TTS, так что изначально обладает хорошими спортивными задатками. Но главное, конечно, это электроника, которая позволяет машине самостоятельно передвигаться по заданному маршруту. В отличие от прежних проектов автомобилей-роботов, в

полагается исключительно на спутниковую навигацию. Но это особо точная версия GPS (так называемая дифференциальная), показывающая положение автомобиля на планете с ошибкой не более двух сантиметров! Именно это, плюс точная карта трассы, позволяет стэнфордскому аппарату аккуратно вписываться в виражи. Более

Кроме нескольких антенн на крыше ничто не выдает в этом TT полностью автономный беспилотный автомобиль.

которых ведущую роль в ориентации в пространстве играли стереокамеры, лидары и другие средства восприятия окружающей действительности, Shelley от старта и до финиша

того, компьютеры (а в багажнике TTS их пришлось поместить несколько штук) были обучены выбирать оптимальную траекторию входа в поворот и выхода из него. В этом 2010 • апрель

дело техники программе-водителю помогает информация с датчика скорости, а также ряда сенсоров – различных акселерометров и гироскопов, рассказывающих об изменении в положении автомобиля по разным осям. Электронный мозг Shelley собирает все эти данные и сравнивает текущее положение машины с цифровой картой трассы, прогнозируя, куда автомобиль попадет в следующий миг с учетом всех действующих сил. Далее компьютер дает команду сервоприводам, управляющим рулевым колесом, педалью газа, переключением скоростей и тормозными механизмами. Особое внимание при этом робот уделяет сохранению стабильности. Единственная дистанционная команда, которую наблюдатели-люди могут послать на борт робота, – «аварийная остановка», если что-то пойдет не так. Во всем осталь-

апрель • 2010

ном Shelley – «самостоятельная личность». Надо отметить, что другие исследовательские команды уже проходили эту же дистанцию со своими автомобилямироботами (а впервые такое примечательное событие произошло в 2006 году), однако на скоростях, намного меньших, чем те, которые развивают гонщики-люди во время знаменитого международного состязания. Центр CARS же поставил перед собой амбициозную цель: научить беспилотный автомобиль преодолевать этот путь с настоящей «гоночной» скоростью и даже, если получится, побить все существующие рекорды по времени подъема на Пайкс-Пик не только для роботов, но и для людей. В этом, по словам руководителя проекта Криса Джердеса (Chris Gerdes), машине-роботу поможет отсутствие инстинкта

самосохранения, поскольку она попытается пройти весь путь с максимально возможной скоростью, в том числе на тех участках, где живые пилоты просто неосознанно поднимают ногу с педали газа, опасаясь сорваться вниз. «Мы хотим подняться на скорости, с которой никто из обычных водителей никогда и не будет пытаться», – заявил Крис. Можно предположить, что цель американцев будет достигнута, ведь Shelley создала та же команда ученых и инженеров, чей автомобиль-робот Junior занял второе место в городской гонке DARPA Urban Challenge в 2007 году и чей шедевр Stanley в аналогичной гонке по пустыне завоевал первый приз в 2005-м. Данный проект, полагают его инициаторы, станет не только важным и любопытным техническим достижением сам по себе, но поспособствует развитию технологий «электронной безопасности» для обычных дорожных машин, которые уже сейчас понемногу учатся страховать ошибки водителя. Рекордный заезд Shelley на Пайкс-Пик намечен на сентябрь (в день восхождения на трассе никого не будет), а пока автомобиль тестируют в различных условиях. Так, в ходе испытаний на соляном озере Бонневиль Shelley показала удивительную для автомобиля без водителя скорость 209,2 км/ч.

дело техники

Учеными из российского НИИ электрификации в данный момент разрабатывается проект, согласно которому машины смогут передвигаться благодаря заряду энергии, который будет поступать непосредственно из-под дорожного покрытия в приемное устройство, вмонтированное в днище автомобиля.

Согласно предположениям разработчиков ноу-хау, заряда одинаковой мощности должно хватать как для передвижения легковых автомобилей, так и для тяжелых транспортных средств, перевозящих различные грузы: стройматериалы, технику, рояли, древесину и т.д. Для того чтобы воплотить этот проект в жизнь, в дорожное полотно необходимо будет «вживить» излучающий провод. При этом магистраль необходимо настроить на взаимодействие автомобиля и всех узлов механики с остальным механизмом. Таким образом, автомобиль сможет заряжаться от дороги и передвигаться с абсолютно такой же скоростью, что и на газовом или бензиновом двигателе.

техника, механизмы, электроника

В России разрабатывают автомобили без бензина

Ученые не сомневаются в том, что с помощью подобных технологий в обозримом будущем станет возможным запуск самолетов в воздух. Для этого, как предполагают специалисты, понадобится всего лишь один провод, который таким же бесконтактным способом будет заряжать огромные аккумуляторы авиалайнеров. Российские разработчики уже запатентовали свое уникальное изобретение, но, к большому сожалению, эта уникальная инновация пока лежит на полке, так как отечественных инвесторов, способных отдать на реализацию перспективного проекта огромные средства, пока не нашлось. В НИИ электрификации часто приезжают делегации из США,

Вполне вероятно, что в скором будущем автомобили перестанут ездить на бензине.

Индии, Китая, Южной Кореи и других стран, в надежде приобрести эту разработку будущего, но все же ученые надеются, что первые автомобили, работающие на электрической энергии, появятся именно на российских дорогах. При этом, например, при перевозке грузов (таких как мебель, бытовая техника или даже рояль) на дальние расстояния не возникнет посреди дороги проблем с тем, что кончился бензин. 2010 • апрель

наука

природа, космос, общество

Насекомые могут быть практически столь же умны, как крупные животные. Об этом говорит исследование, проведенное специалистами из Лондонского университета королевы Марии (Queen Mary, University of London) и Кембриджа (University of Cambridge).

Интеллект и сознание насекомых недооценивались

Маленький шедевр природы: мозг пчелы объемом всего 1 мм3 содержит зрительные доли (участки LA, ME и LO), обладающие схемами для опознания цвета, детекции движения, определения граней и фиксации поляризации, грибовидное тело (MB), отвечающее за обучение и память, чашечки (Ca), включающие нейроны, необходимые для восприятия механических воздействий, антеннальные доли (AL) и ряд других специализированных отделов.

апрель • 2010

Один миллиграмм веса и менее миллиона нервных клеток – таков мозг пчелы. Сложно представить, что на этой базе можно «выстроить» сколь-нибудь развитый ум. Для сравнения: у взрослого человека мозг весит примерно 1,3 килограмма и содержит 85 миллиардов нейронов. Однако британцы полагают – размеры решают далеко не все. Они составили компьютерные модели на основе информации об анатомии и физиологии нерв-

ных систем насекомых с главным упором на пчел, а также учли в своей работе сведения о нескольких десятках умений данных созданий, их сложном поведении и обучении. Смоделировав работу нейронных цепей, авторы работы высчитали, что для способности к простому счету животному достаточно нескольких сотен нервных клеток. А для того чтобы обладать сознанием, нужно несколько тысяч клеток, добавляет Mail Online.

Тут, правда, следует сделать оговорку, что сам термин «сознание» – довольно широкий и нечеткий, особенно если говорить о его философском аспекте. Но будем считать, что речь идет в первую очередь о познавательной деятельности. Также авторы исследования провели параллели между насекомыми (на примере все тех же пчел) и крупными позвоночными. Сформировалась следующая картина: способности к обучению, категоризации, ассоциативным воспоминаниям присущи и пчелам, и большим животным, хотя и в разной степени. Когда эту разницу биологи попробовали определить численно, получилось, что перечень выполняемых сложных последовательностей действий у млекопитающих лишь втрое длиннее, чем у пчел. При том что разница в числе нейронов – в десятки тысяч раз. Такую избыточность и «переразмеренный» мозг у крупных животных авторы объясняют не столько большим интеллектом (хотя и этот фактор присутствует), сколько более развитой сенсорной системой и рядом физиологических ограничений. Например, большее число светорецепторов в зрительной системе приводит к существенному росту числа нейронов в зрительной коре, что просто необходимо для обработки информации. Получается большее разрешение зрения, большая четкость, большая способность идентифициро-

Собиратели нектара умеют считать и различать лица людей. А вот с известными пчелиными танцами все оказалось сложнее, чем представлялось. В то же время колоссальных излишков клеток для исполнения массы отличных действий у них нет. Неудивительно, что пчелам приходится перестраивать мозг под разные миссии внутри улья.

вать объекты и движение, лучшее различение оттенков и тому подобные усовершенствования. Или, к примеру, моторные отделы мозга. Существенно большее число нейронов в них необходимо для тонкого управления большим числом мышц (а также – для управления большей массой мышц, что требует определенной энергетики). Есть и другие примеры, когда увеличенный по массе и сложности строения мозг дает живому существу преимущества, напрямую с интеллектом не связанные (число распознаваемых запахов, скажем). Потому-то, рассуждают британцы, на несколько порядков большее количество нервных клеток у крупных животных по сравнению с насекомыми вовсе не приводит к такому же по масштабу росту ума, способности к хранению воспоминаний и так далее. «Животные с большим мозгом не обязательно умнее, – говорит Ларс Читтка из университета королевы Марии, опубликовавший

в Current Biology совместно с Джереми Нивеном из Кембриджа результаты данного исследования. – В большом мозге мы часто находим не большую сложность, но просто бесконечное повторение одних и тех же нейронных цепей. Это может добавить подробности воспоминаниям, изображениям или звукам, но не добавляет степени сложности. Если использовать аналогию с компьютером, большие мозги могут во многих случаях означать больше жестких дисков, но не обязательно лучшие процессоры». Далее исследователи поясняют, что для уровня интеллекта, по всей видимости, куда большее значение имеет не число нейронов в мозге, а их «продуманные» взаимосвязи, модульность мозга. Грубо говоря, пчелы выжимают все возможное из тех крох нейронов, что у них есть, в то время как большие животные могут позволить себе роскошь избыточности. А отсюда становятся понятными удивительные данные об интеллекте пчел. 2010 • апрель

секрет фирмы

бизнес, люди и деньги

Honda открыла необычную солнечную водородную заправку

Заправочная станция нового типа заработала 27 января на территории Honda R&D Americas – исследовательского центра японской компании в Лос-Анджелесе.

Новинка являет собой следующий шаг после домашней водородной заправки от Honda, основанной на риформере природного газа.

Пока это только первый образец, но Honda считает, что такие установки окажутся хорошим выбором для частных владельцев водородных автомобилей. Ведь набор компактных, «высокоинтегрированных» устройств (генератор водорода и собственно заправочная колонка) хорошо вписывается в пространство гаража и перед ним, а энергией эта система

апрель • 2010

питается от солнечных панелей (в данном случае от набора общей мощностью 6 киловатт, тоже марки Honda). Идея выработки водорода для авто непосредственно на месте заправки – из воды и за счет энергии солнечного света – не нова. Она давно уже реализована во многих местах. Японцы, однако, утверждают, что их свежий вариант такой

станции – самый компактный из всех аналогов в мире. И при этом еще обладающий самым высоким КПД. Секрет в том, что прежние солнечные заправки нуждались сразу в двух сложных и дорогих частях – электролизере и компрессоре. «Хонде» удалось избавиться от второго. Она создала электролизер высокого давления, в котором получается сразу сжатый водород. При этом с новой установкой нет нужды в хранении H2 внутри заправки (что несло бы определенную опасность). Стратегия использования новой солнечной водородной станции такова: днем она запасает энергию, а ночью владелец авто подключает его к заправке. Вырабатываемый водород сразу поступает в баллон автомобиля. За 8 ночных часов, сообщает компания в своем пресс-релизе, аппарат выдает полкило водорода (высокой степени чистоты), которых должно хватить для типичной дневной поездки по городу. О чем речь? На рекламных фотографиях заправки видна стильная и прогрессивная, но пока, увы, мелкосерийная модель Honda FCX Clarity – это высокоэффективный автомобиль на топливных элементах. Японцы отдают этот седан в лизинг на три года за $600 в месяц. Так вот, для него упомянутые 0,5 кг водорода означают дополнительные 49 километров пробега.

Новая заправка совместима с технологией «умной сети», то есть на ярком солнце, когда появляются излишки энергии, она способна не только питать свой электролизер, но и поставлять электричество внешним потребителям. Японцы полагают, что новая заправочная станция, в качестве домашней, окажется важным дополнением к общественным водородным заправкам, развертывание которых давно идет в тех же США, Европе и Японии. 2010 • апрель

секрет фирмы

бизнес, люди и деньги

Миниатюрный радиоуправляемый робот-велосипедист, работающий от двух AA-батареек Panasonic EVOLTA, за сутки преодолел дистанцию в 23,726 км на всемирно известной гоночной трассе в Ле-Мане (Франция).

Батарейки EVOLTA ставят новый рекорд

Батарейки Panasonic EVOLTA во второй раз попали на страницы книги рекордов Гиннеса.

апрель • 2010

Ле-Ман – Мекка мирового автоспорта. Именно здесь ежегодно проходит самая знаменитая в Европе автомобильная гонка на выносливость «24 часа Ле-Мана» (24 Heures du Mans). Ее правила просты: победителем здесь считается тот экипаж, которые преодолел за

24 часа наибольшее расстояние (соблюдя ряд ограничивающих условий по дозаправке, техобслуживанию и т.д.). 6 августа 2009 года компания Panasonic использовала трассу Ле-Мана и уникального роботавелосипедиста для того, чтобы в очередной раз подтвердить не-

превзойденную выносливость своих AA-батареек EVOLTA. Радиоуправляемого робота (работающий от двух AA-батареек) специально для Panasonic создал Томотака Такахаши, основатель института Киото, всемирно известный дизайнер электронных гуманоидов. Размеры робота – 30 х 20 х 20 см. Внешне «гонщик» напоминает одетого в скафандр космонавта, оседлавшего оригинальный футуристический трехколесный велосипед, На всем протяжении испытательного заезда робот самоотверженно крутил педали своего транспортного средства, чтобы поспеть за движущейся впереди машиной, которая специальным инфракрасным сигналом помогала электронному спортсмену ориентироваться на трассе. Кроме того, на ведущем авто было установлено специальное табло, на котором отображался весь хронометраж «гонки». Результаты заезда оказались следующими: за 24 часа робот-велосипедист преодолел 5,6 кругов (по 4,2 км каждый) гоночной трассы Ле-Ман, в общей сумме проехав 23, 726 км и, тем самым, установив новый мировой рекорд в своем классе. Книга Рекордов Гиннеса так классифицировала данное достижение: «Самая большая дистанция, преодоленная радиоуправляемой колесной моделью, работающей от батареек. Рекорд был поставлен с использованием элементов питания Panasonic EVOLTA».

Важно отметить, что для EVOLTА это уже второе (отмеченное Книгой Рекордов Гиннеса) достижение подобного рода. Некоторое время тому назад робот-альпинист Panasonic (также работающий от двух пальчиковых батареек EVOLTA) покорил склон Гранд Каньона, преодолев вертикаль в 530,4 метра (по сброшенной с вершины пропасти стропе) за 6 часов 46 минут. Соответственно в январе 2008 года Книга Рекордов Гиннеса признала элементы питания EVOLTA типа AA «самыми долгоживущими алкалиновыми батарейками в мире». Помимо своей «энергичности» и выносливости батарейки Panasonic EVOLTA обладают еще одним важным качеством – срок хранения данных элементов питания составляет 10 лет. С момента своего появления (в апреле 2008 года) в мире было продано порядка 180 мил-

лионов штук батареек EVOLTA. К концу 2009 года Pаnasonic планирует продать 300 миллионов батареек EVOLTA. Название описываемых элементов питания происходит от сочетания двух англоязычных слов: Evolution (эволюция) и Voltage (электрическое напряжение). Компания Panasonic выпускает батарейки EVOLTA самых различных модификаций: AA, AAA, С, D – их можно использовать как в маломощных устройствах (например телевизионных дистанционных пультах), так и более «прожорливых» бытовых приборах (фонарях, плеерах, цифровых фотоаппаратах…). В октябре прошлого года компания Panasonic выпустила на японский рынок перезаряжаемые аккумуляторы EVOLTA типов A и AAA, уже завоевавшие себе значительную популярность.

2010 • апрель

секрет дело техники фирмы

бизнес, люди и деньги

Питье по нужде: проблема нехватки воды решается помаленькому

Правда ли, что космонавты пьют в полете свою очищенную мочу? Возможно ли, что из-за дефицита воды то же самое придется делать и многим жителям планеты? Как устроен космический туалет американцев, а как наш? Кое-какие ответы – в этой статье.

Что это: образец для анализа или основа напитков будущего?

Сначала новости нерадостные – дела наши плохи. Во всем мире, дамы и господа, нехватка воды, причем ситуация усугуб ляется по нарастающей. Но доблестные ученые, слава тебе,

апрель • 2010

Господи, знают, что делать – надо воду использовать повторно. Короче говоря, наши пот и моча не должны пропадать даром – скоро будем и то, и другое пить. Ого?

Если вы не проспали все школьные уроки природоведения, то, может быть, помните, что за штука круговорот воды в природе. Недостаточно он кругл, что ли, этот круговорот. Рециркуляции недостаточно. Большое человеческое спасибо ABC News за потрясающую новость. Мы уже как-то писали о безотходной жизнедеятельности. Речь шла о мыслях Европейского космического агентства (ESA) по поводу пищевой цепочки на космической станции, да такой, чтоб в ход шли все продукты жизнедеятельности, включая испражнения покорителей космоса. Теперь цитируем: «утоление жажды тем, что обычно попадает в туалет, может показаться отталкивающим, но эта идея, которая начинает завоевывать популярность здесь, на Земле». Одна из самых главных проблем, которыми лидеры стран занимаются на этой неделе во время Международного саммита в Йоханнесбурге – нехватка воды. Согласно недавнему сообщению ООН, в настоящее время 31 страна (около 8% населения мира) сталкивается с недостатком водных ресурсов. К году 2025 году водная проблематика коснется 48 стран (35% населения Земли). «Я думаю, что повторное использование – это одно из множества решений проблемы нехватки воды во всем мире»,

Через 23 года воды будет не хватать уже трети населения Земли. Экономьте воду, а то придётся пить собственные отходы жизнедеятельности.

– рассказывает Пейэл Сэмпэт (Payal Sampat), изучающий водные проблемы в институте Worldwatch. По его мнению, вместо того, чтобы пугать народ перспективой питья собственной мочи, лучше шире использовать переработанные канализационные стоки, к примеру, для полива сельхозугодий. Так делают во многих странах. Но инженеры NASA и чиновники, по меньшей мере, одного из американских муниципалитетов не намерены ограничиваться орошением полей. Да-да, одни подумывают об утолении жажды астронавтов, другие думают напоить землян. «Если вы выйдете на улицу и спросите любого, хотел бы он в будущем пить собственную

мочу, он ответит «нет», – справедливо полагает шеф водного округа Orange County в Калифорнии Рон Уайлдермат (Ron Wildermuth). – Но мы объясняем людям, что качество переработанных канализационных стоков гораздо выше по сравнению с водой, которую они обычно пьют». Господин Уайлдермат потратил пять лет, популяризируя среди жителей своего округа рециркуляцию канализации с получением питьевой воды. Тамошний муниципалитет активно сотрудничает с санитарными службами, чтобы совместными усилиями построить систему очистки сточных вод за $600 миллионов. Когда ее возведут, лет через 20, система будет са2010 • апрель

секрет фирмы мым крупным сооружением своего типа в мире. Другое дело космос. Точнее, дело там то же самое, но проблема несколько иная: «На космическом челноке важен каждый лишний фунт, а вода, знаете ли, тяжеловата, – делится проблемами исследователь NASA из космического центра Джонсон в Хьюстоне (NASA's Johnson Space Center in Houston) Карен Пикеринг (Karen Pickering). – Именно поэтому мы сейчас работаем над системами, которые будут перерабатывать воду, остающуюся от мытья рук, душа, а также мочу и пот. В настоящее время система на борту МКС, разработанная российскими специалистами, перерабатывает приблизительно 50% всего, что собирает влагопоглотитель, включая «продукты» дыхания и пот. Но не мочу. А Пикеринг с коллегами разрабатывает новую систему на ближайшие годы, которая переработает до 99% процентов воды на станции. Включая мочу. Кто еще мечтает стать космонавтом? Моча, пот и другие жидкие отходы, собранные влагопоглотителем, будут пропущены через некий водный процессор (water processor), содержащий специальные бактерии. Эти бактерии будут уничтожать все загрязняющие вещества в воде, производя при этом углеродистый диоксид и какое-то твердое вещество. 46

апрель • 2010

Последствия водного дефицита: доставка пресной воды по соленой. В этом мешке (Waterbag) 30 тысяч тонн воды.

Отфильтрованная вода после этого пропускается через пластмассовые мембраны, которые очищают ее методом обратного осмоса, удаляя до 98% содержащихся в воде ионов и приблизительно 99% других загрязняющих примесей. В результате получается очень даже чистая вода безо всяких там привкусов. Теперь отвлечемся от нашей неприглядной перспективы в плане напитков и посмотрим, как обстоят дела с туалетом в космосе вообще. Тут как раз под руку подвернулась статья Карла Крушельницки (Karl S. Kruszelnicki) под названием «Space Toilet». «Сходить в туалет на Земле легко, потому что гравитация сносит ваши твердые и жидкие отходы далеко от вас, но в условиях невесомости отходы имеют неприятную привычку плавать вокруг. Именно поэтому NASA потратило $23,4 миллиона на проектирование туалета для космического челнока. В аэрокосмическом агентстве задачу устройства деликатно

называют «устранением последствий пищеварения» («digestive elimination»). Самый первый космический туалет был сделан по простецкому принципу «делайте это в вашем костюме» («do it in your suit» version). Томас Вольф (Thomas Wolfe) описал то, что случилось с этим костюмом и его хозяином в своей книге «The Right Stuff». Первый американский космический полет в 1961 году был, скорее, 15-минутным перелетом вверх-вниз (hopup-and-straight-down-again), чем орбитальным рейсом вокруг Земли. Тогда никто даже не задумывался о туалете для астронавта: потерпит 15 минут – обойдется. Однако возникла серьезная проблема при запуске. Алан Шепард младший (Alan B. Shepard Jr.) был прикреплен в своем скафандре внутри космической капсулы в течение многих часов под неумолимым и пристальным взглядом телекамер. Через какое-то время ему захотелось в туалет, но покинуть капсулу и поставить под

Подгузник, который разработало NASA после истории с Шепардом младшим.

бизнес, люди и деньги

угрозу запуск, да еще и в прямом телеэфире он не мог. Пришлось бедолаге сделать свои дела по принципу «do it in your suit». Тем временем, центр управления полетом контролировал состояние здоровья астронавта, получая данные от электродов на его груди. Когда теплая волна добралась до этих самых электродов, мониторы в ЦУПе посходили с ума. Все же корабль Freedom 7 был запущен в космос, так что первый американский астронавт совершил полет в мокром скафандре. Кстати, согласно легенде, Юрий Гагарин, направляясь в автобусе, уже будучи в скафандре, на стартовую площадку, захотел того же, что и Шепардмладший. Он вышел из автобуса и помочился прямо на одно из его колес. С тех пор все космонавты – мужчины и женщины – придерживаются этой традиции, которую чтят так же, как просмотр «Белого солнца пустыни» и другие околокосмические суеверия. Об этом и CNN сообщало. Нынешний американский космический туалет, называемый WCS (Waste Collection System) является объединенной мультифункциональной системой. Он смывает воздухом, а не водой. WCS расположен в отдельной крошечной комнате (всего 75 см в ширину). Астронавты прикрепляют себя специальной перекладиной на уровне

Космический туалет с корабля «Союз».

бедер. Есть резервная система крепления – набор из четырех «набедренных» ремней Velcro. Писсуар годится и для мужчин, и для женщин. Это, по сути, трубка, прикрепленная к гибкому шлангу. Моча плавно вытягивается воздухом. Смесь жидкости и воздуха из писсуара попадает во вращающуюся камеру. Центробежная сила прижимает жидкость к стенкам, а затем она попадает в резервуар для сточных вод. Сборщик твердых отходов имеет отверстие приблизительно 10 см в диаметре. Когда туалетом пользуются, непрерывный поток воздуха со скоростью 850 литров в минуту затягивает выбросы в пористый мешок, который сделан из многослойного материала. Мешок улавливает твердые отходы, а воздух проходит сквозь него.

Как только астронавты заканчивают пользоваться WCS, все твердые отходы немедленно высушиваются замораживанием. В конце концов, твердые отходы возвращаются на Землю для анализа, а жидкость из резервуара время от времени выбрасывается за борт. Один из астронавтов заметил: «нет ничего столь же прекрасного, как свалка мочи на закате».

Астронавт Карл Хениз (Karl Henize) пьет Pepsi из специально разработанного стакана на борту шаттла Challenger в 1985 году. А потом он захочет в туалет... 2010 • апрель

секрет фирмы Вот какие истории рассказывает Карл Крушельницки. Мы же позволим себе и вам еще интересную цитату. Равиль Зарипов в своей статье пишет про устройство российского космического туалета: «Для первых космонавтов создавались персональные туалеты. Над этим работало несколько научноисследовательских институтов. Тщательно вымерялись размеры «пятой точки» готовившихся к полету. До сих пор в одном из НИИ сохранен «бронзовый зад» Валентины Терешковой, который был создан по индивидуальному слепку с тела женщины-космонавта. Делалось все это с особой тщательностью, чтобы создать полностью прилегаемое к телу устройство и исключить возможность попадания в воздушную среду мочи и других остатков человеческой жизнедеятельности. Сегодня космические туалеты не подбирают с прежним усердием под каждого члена

WCS (Waste Collection System), использующаяся на шаттлах и поныне.

апрель • 2010

экипажа. Но полностью сохранен принцип работы космического «гальюна» – принцип пылесоса. После всасывания урину расщепляют на кислород и воду, эти составляющие мочи запускают в замкнутый цикл станции. А твердые остатки закладываются в специальный контейнер. Иногда космонавты шутки ради снабжали такие боксы соответствующими надписями. Вот, например, одна из них: «Принимай, Земля, подарок от лихого казака». Контейнер с экскрементами выбрасывался в открытый космос и, постепенно спускаясь, благополучно достигал родной планеты. И то, что романтичным землянам представлялось сгорающим метеоритом, вполне могло оказаться контейнером с отходами космической жизнедеятельности». Как видите, космические туалеты у нас с американцами одинаковые, только у них «свалка мочи на закате», а у нас – «замкнутый цикл станции», у них твердые отходы возвращаются вместе с астронавтами, а у нас – своим ходом и в одиночестве .

Туалет на МКС.

А вот что ответили члены экипажа станции «Мир» на вопрос «А как вы ходите в туалет?»: «В туалет мы ходим, вернее, летаем, как все люди, а вот чтобы там не летало, устроен специальный космический туалет с подсосом». Возвращаясь в заключение к первоначальной теме, шутки ради приведем вот что: на одном из форумов состоялся такой диалог: – А я слышал где-то, что моча космонавтов, проходя через фильтры разные, очищается от примесей и используется как питьевая вода... Это правда? – Правда. Только тс-с-с... Космонавты этого знать не должны!

В отдельных районах мегаполиса, особенно загруженных транспортными потоками, места для велосипедных дорожек нет. А между тем и «безвыхлопным» велосипедистам нужно как-то передвигаться. Один предприимчивый болгарский архитектор предложил свой малозатратный способ решения проблемы – вынести сети велосипедных дорожек в воздушное пространство.

техника, механизмы, электроника эврика изобретения, открытия, гипотезы

Болгарин развесил велодорожки на столбах

Выглядит одновременно впечатляюще и пугающе. Так стоит ли чувство полета того?

Велосипеды хороши для любого крупного населенного пункта, не зря Европа так стремится увеличить их количество на своих улицах. Пересаженные на двухколесных железных коней и крутящие педали жители улучшают свое здоровье и заодно хотя бы от-

части освобождают город от автомобильных пробок. Жаль только, не во всякое время года, да и не в любом месте можно спокойно разъезжать на велосипеде. Оставим в покое экстремалов, готовых поспорить с капризами природы, и вспомним о том, 2010 • апрель

эврика

Городская среда одновременно облегчает и ограничивает свободу передвижения любителей покрутить педали. Разветвленная сеть ровных дорог удобна. Но до тех пор, пока по ним будут ездить автомобили, люди с разными железными конями вряд ли найдут общий язык.

что где-то еще надо взять дополнительное пространство для велодорожек. Почти во всех мегаполисах идет ожесточенная борьба за квадратные метры. Именно для таких городов болгарский дизайнер Мартин Ангелов (Martin Angelov) предлагает свое концептуальное решение, которое он назвал Kolelinia, что по-болгарски означает просто «Велосипедная линия» (от слов «колело» – колесо, или велосипед, и «линия»). Чтобы объяснить, откуда взялось такое название, скажем для начала несколько слов о появлении и раз50

апрель • 2010

витии самой идеи подвесной велосипедной трассы. Летом 2008 года Ангелов решил принять участие в состязании архитекторов под названием Line of Site в категории City Transportation Interchange. Все желающие могли предложить свои проекты по разгрузке автострад и изменению сложившегося представления о передвижении по городу в целом. С каким проектом было бы не стыдно претендовать на главный приз? – спросил сам себя Мартин. И первой сумасшедшей идеей, пришедшей на ум архитектора, была именно система «летающих» велосипедных дорожек. Назвал он ее просто – «Line of Bike» (по аналогии с названием конкурса «Line of Site»).

«Если уж мы не можем почувствовать себя в городе «белыми людьми», давайте воспарим над этим бренным миром», – предлагает человек с весьма соответствующей предложению фамилией. Надпись гласит: «Пожалуйста, закрепите ваш велосипед, пристегните ремни и приготовьтесь к полету».

изобретения, открытия, гипотезы

Видимо, среди организаторов конкурса и жюри тоже было мало придирчивых механиков и инженеров, потому «Line of Bike» почти сразу прошла в финал, который проводился в Лондоне в феврале 2009 года. Результат – победа в своей категории.

Нигде не упоминается, чем наградили победителей «Line of Site», но, судя по этой фотографии, Мартину (он справа) достался как минимум MacBook. Отметим, что у Ангелова масса других интересных работ.

Первоначальные наброски Ангелова.

Создав на скорую руку карандашный набросок концепта, Ангелов отправил его на конкурс, конечно же, даже не удосужившись подумать, будет ли работать его «све-

жая» идея. Справедливости ради стоит отметить, что мало кто из таких же «художников» пытается ограничить свою фантазию рамками законов физики.

Вдохновленный достижением дизайнер осенью 2009го принялся разрабатывать идею дальше. И почти сразу получил приглашение представить свою работу на конференции TEDxBG в Софии. Тут уж пришлось поразмыслить более тщательно, и Мартин взялся за создание детальной презентации своего проекта. (Правда, не совсем ясно, что было первично, приглашение или попытки усовершенствовать систему Kolelinia. Может, привирает болгарин.) Ангелов сменил множество первоначальных принципов на более реальные. 2010 • апрель

эврика И параллельно переименовал свой проект на болгарский манер. Конечно, идея сама по себе не совсем оригинальна. Нечто подобное мы уже видели. Однако в этот раз восточноевропейский дизайнер решил

Пока систему «воздушных велосипедных дорожек» решено обозначать вот так. Кстати, проследить за дальнейшим развитием проекта, а также поучаствовать в его обсуждении можно как на официальном сайте, так и при помощи сервиса Twitter.

не просто в прямом смысле «поднять средство транспорта на новый уровень», а достичь при этом цели минимальными средствами. Мартин предложил оборудовать подвесными велосипедными дорожками лишь самые загруженные места в центре городов. Конечно, вытеснить обычных (асфальтовых) собратьев проекту Kolelinia не удастся, но помочь в проблемных зонах – пожалуйста! Болгарский дизайнер решил соорудить систему из 52

апрель • 2010

По мнению Мартина, основное количество вредных выбросов на некоторой высоте в воздухе чувствуется меньше, чем возле самих автострад близ земли, а потому отдельных очистительных или защитных систем высотным «байкерам» не понадобится.

стальных столбов и проводов по образу (но не подобию) горнолыжных подъемников. Kolelinia могла бы работать по

противоположному принципу: провода бы не двигались, да и электричество им не к чему.

изобретения, открытия, гипотезы

Параметры желоба.

В начале «подвесного моста» велосипедист заезжает в U-образный желоб. Колея

не позволяет колесу уходить вправо-влево. Поначалу дизайнер хотел обезопасить ве-

лик от падения при помощи специальной железной балки, которая крепится при помощи бегунка к идущему вверху проводу, а также под сиденьем (и к ней же пристегнуть пояс безопасности седока). Однако потом Мартин передумал. И поместил крепление, обеспечивающее равновесие велосипеду и наезднику, на уровне рукоятки. Туда же теперь предложено при помощи карабина цеплять страховочный трос. Человек передвигается по желобу точно так же, как по тротуару. В конце «моста» он отсоединяется от системы безопасности и продолжает свое движение как обычно. На первый взгляд, все просто. Но существует ряд проблем, решение которым пока так и не придумано. Первое, что приходит в голову: ширина расположения рукояток велосипеда и их высота. Конечно, в большинстве своем городские велики более или менее идентичны, по крайней мере все в той же Европе. Да и высоту бокового крепежа можно варьировать (если приглядеться, это можно увидеть на иллюстрациях). Однако систему все равно нельзя назвать универсальной. Никак. Не расставлять же везде автоматы велопроката? Второе слабое место – безопасность. Хоть и продумал ее Мартин, доверия она пока 2010 • апрель

дело техники

На высотной ветке «летунам», несомненно, понадобится устройство личной безопасности. Вот как представляет его себе Мартин. В рукоятку железного коня вставляется специальная деталь, с одной стороны представляющая собой трилистник. Она закрепляется на боковом проводе-периле. При прохождении опоры «трилистник» проворачивается, не доставляя наезднику никаких неудобств. Справа в верху: вариант со страховочной «сетью», предложенный одной из посетительниц сайта Kolelinia.

апрель • 2010

вызывает мало. Gizmodo даже сравнивает подобные поездки с выступлениями акробатов в цирке. Кроме того, далеко не все велосипедисты готовы каждый раз при выезде из дома надевать специальное, почти альпинистское снаряжение. Впрочем, на обычной дороге бок о бок с грузовиками и внедорожниками ездить не безопаснее. Далее. Что делать, если «повстречаешься» на одноколейной полосе с медлительным/ленивым/глазеющим по сторонам велосипедистом? Обгон здесь невозможен по определению. А что если ктото все же умудрится навернуться и повиснет-таки над головами радостных зевак? Или если велосипед поломается на одном из таких «перегонов»? Всякое ведь бывает, и хорошо

техника, механизмы, электроника

если при этом найдутся пути объезда по земле. Еще один пункт – упоминавшаяся ранее погода. Последнее время она не радует даже согретых Гольфстримом европейцев, что уж говорить о странах вроде нашей. Ка-

Велосипедные дорожки Бонна расположены прямо на набережной Рейна. Но столь везучие «спортсмены» не спешат делиться и во всю шипят на случайно забредших на их территорию прохожих. Новая система будет лишена подобного недостатка. Вряд ли кто-то помешает велосипедистам любоваться окрестностями на такой высоте. Разве что более медлительные собратья.

ково будет передвигаться по системе Kolelinia в дождь? А в снег? А что если трубу забьет выпавшими или, еще того хуже, замерзшими осадками? Все эти и массу других вопросов Мартину теперь задают люди со всех уголков мира.

Kolelinia может быть использована и в других целях, отмечает Мартин, например в качестве туристических маршрутов, которые позволят взглянуть на достопримечательности или природу с совершенно иной точки зрения.

Ангелов думает и сам пока не знает, чем закончится вся эта затея. Но он все же мечтает

учесть все нюансы и довести идею до реального воплощения.

Как разойтись двум «воздушным акробатам» на однополосной колее? Орлин Тенчев (Orlin Tenchev) предлагает решать проблему обгона следующим образом – помочь медлительному впереди идущему. Для этого надо подцепиться к бегунку на его заднем колесе и создать своеобразный тандем. Мол, вместо того чтобы злиться, лучше помочь. 2010 • апрель

эврика

изобретения, открытия, гипотезы

Левитирующий снежок в аду вывернул токамак наизнанку

«Снежок в аду» – так охарактеризовал эту установку один из ее создателей. Представьте 600-килограммовый «бублик», охлажденный до минус 269 по Цельсию. Он парит, ни к чему не прикасаясь, будучи окружен со всех сторон плазмой, которая нагрета до 10 миллионов градусов. По мнению физиков, это прообраз устройства для получения практически неограниченной чистой энергии.

Окошко в вакуумной камере позволяет пронаблюдать за плазменным коконом. Его удерживает парящее устройство, охлажденное жидким гелием.

http://www.youtube.com/watch?v=4BVt2gKHNBA&feature

Управляемый ядерный синтез сулит миру кучу выгод: топливо из морской воды и бездна энергии без вредных выбросов. Осталось решить один вопрос – как лучше всего удерживать горячую плазму. Наряду с «лазерным обстрелом» зарядов-мишеней надежды физиков связаны с огромными магнитными ловушками – токамаками и

апрель • 2010

стеллараторами. Увы, несмотря на десятилетия исследований и опытов, во всех трех случаях ученым еще далеко до безоговорочной победы. Очень сложно оказалось достичь нужных параметров плазмы. Из-за ее капризов установки постепенно вырастают в размерах, массе и, что важнее, становятся все сложнее. Многотонные маг-

ниты формируют поля сложной формы, настраиваемые к тому же с невероятной точностью. Но управляемый синтез, словно жар-птица, не дается физикам в руки, хотя перьев из ее хвоста в последние годы повыдергивали немало. Альтернативный путь предлагает «Эксперимент с левитирующим диполем» (Levitated Dipole Experiment – LDX) – совместный проект центра изучения плазмы и синтеза

Массачусетского технологического института (MIT Plasma Science & Fusion Center), где находится сама эта установка, и Колумбийского университе-

Корпус экзотической установки – вакуумная камера диаметром 5 метров и высотой 3 м, выполненная из немагнитной нержавеющей стали. Она весит 11,5 тонны и оснащена несколькими портами и окнами для доступа аппаратуры и для наблюдений.

та (Columbia University). Самые последние опыты с ней обнадежили физиков. В данном случае исследователи научились удерживать

горячий газ простым по конфигурации магнитным диполем, схожим по архитектуре с магнитным полем Земли или, к примеру, Сатурна. Правда, 2010 • апрель

эврика чтобы такой принцип заработал, дипольный магнит пришлось подвесить без опоры

внутри облака плазмы. Тем самым принцип токамаков и стеллараторов был вывернут

Перед началом работы «снежок» располагается в нижней (узкой) части установки, где покоится на специальном держателе – «тарелке». Здесь происходит сразу несколько важных предпусковых фаз.

апрель • 2010

наизнанку – в тех горячий газ удерживают внутри магнитной системы. Летающий бублик – тот самый «снежок в аду» – это сверхпроводящий магнит. Во время опыта (а он может длиться до шести часов) магнит ни к чему не подключен, но спокойно продолжает генерировать мощное поле, что возможно, конечно, благодаря незатухающему току в его обмотке. А вот как этот тор попадает в центр камеры, мы сейчас разберем. В нижней части LDX имеется стационарный криогенный магнит, охлаждаемый жидким гелием. С его запуска начинается цикл. Через полчаса, когда ток в нем достигает почти 4,4 мегаампера, поле – 5 тесла, а сохраненная энергия – 12 мегаджоулей, начинается охлаждение левитирующего магнита (через теплообменник). На это уходит 2,5 часа. Теперь стационарная катушка разряжается и отдает свою энергию подвижной. И уже в ней начинает течь огромный ток – до 1,5 мегаампера. Низкая температура этого главного магнита сохраняется благодаря собственному запасу (1,5 кг) жидкого гелия, который омывает обмотку магнита, а от внешнего теплового воздействия «бублик» защищается двойными, как у термоса, стенками, обе-

изобретения, открытия, гипотезы

Подъем замороженного магнитного «бублика», включение левитации и уход лифта вниз. Удерживающий электромагнит управляется быстродействующим компьютером, следящим за положением главного «бублика» по всем осям и по углу наклона при помощи набора из восьми лазеров и ряда других детекторов.

спечивающими теплопотерю меньше 1 ватта. После того как магнитснежок вышел на рабочий режим, его поднимает в центр рабочей камеры механический лифт, увенчанный той самой «тарелкой». По достижении магнитом заданной высоты ученые включат систему левитации – это еще один мощный электромагнит (на высокотемпературных теперь уже сверхпроводниках), который расположен снаружи камеры, на ее крыше. Он своим полем удерживает главный магнит от падения, когда «лифт-тарелка» уже в одиночестве опускается вниз, чтобы оказаться вне зоны, где будет господствовать плазма. Следующий шаг – разогрев газа в камере при помощи микроволнового излучателя. В этот момент вокруг «ледяного бублика» формируется слой чрезвычайно горячей плазмы, научные данные о поведении которой и есть главная продукция установки. Горячая фаза эксперимента длится секунды, зато ее в течение нескольких часов кряду можно повторять каждые пять минут (они необходимы для подстройки тех или иных параметров полей в поисках лучшего соотношения). Пик же температуры и плотности плазмы держится в каждом таком «выстреле» в 2010 • апрель

эврика течение сотых долей секунды, но этого вполне достаточно для целей физиков, тем более что перед нами лишь первая экспериментальная установка, призванная обкатать принцип «снежка в аду» на практике. В конце работы все происходит в обратном порядке: лифт поднимается вверх, магнитную систему левитации отключают, «тарелка» забирает «бублик» и опускает его вниз. Здесь «бублик» передает свою энергию стационарной катушке, после чего ему можно позволить медленно «оттаять» – нагреться до температуры выше точки перехода в сверхпроводимость (это обеспечивает теплообменник, по которому запускают более теплый гелий). Интересно также, что находящаяся в главной фазе под облачком плазмы «тарелка» подъемника (она подпружинена) служит страховкой, на случай если управляющая левитацией система «собьется с курса». Тогда магнитный тор упадет не слишком низко и ударится не слишком сильно (а такое уже произошло пару раз). Левитация главного магнита очень важна для контроля за плазмой. Ей не мешают никакие подпорки, способные повлиять на поток заряженных частиц или на удерживающее поле. Более того, в 60

апрель • 2010

Основная фаза работы установки – генерация и удержание горячей плазмы. В этот момент сверхпроводящий летающий «бублик» напоминает планету в миниатюре, с магнитосферой, поймавшей в плен быстрые заряженные частицы.

ходе ряда опытов создатели установки выявили интересную ее особенность – случайные турбулентные потоки в плазме, которые в токамаках снижают ее плотность, тут, напротив, только приводят к росту плотности газа. (Детали достижения раскрывает статья в Nature Physics). Такое противоинтуитивное явление в лабораторных условиях наблюдается впервые. Но не в космосе. Джей Кеснер (Jay Kesner) из Массачусетского технологического, один из руководителей проекта, поясняет в прессрелизе института, что идея LDX во многом была вдохновлена наблюдениями за магнитосферами планет. А в

них турбулентность в потоках заряженных частиц нередко приводит к концентрации плазмы. Такая аналогия в процессах, по мнению ученых, открывает любопытную дорогу к созданию относительно простых систем управляемого ядерного синтеза. Если в токамаках, где плазму стараются удержать, подталкивая целым набором полей извне, случайные колебания действуют против этого полезного усилия, то в LDX уплотнение горячей плазмы происходит естественным образом. При этом летающий тороидальный магнит плазму не толкает, а словно притягивает. Разница – примерно

изобретения, открытия, гипотезы

Катушки (кольца) Гельмгольца (показаны золотистым), расположенные вне стенок герметичной камеры, служат для коррекции силовых линий (голубой цвет) поля сверхпроводящего левитирующего магнита (показан зеленым). Для этого меняют силу тока в кольцах. Такая настройка позволяет экспериментаторам изучать, как на поведение горячей плазмы влияет наличие в системе силовых линий, пересекающих стенки сосуда.

такая, как между системами с неустойчивым и устойчивым равновесием. А всего-то надо было вывернуть токамак наизнанку.

Кстати, данному проекту, считая от самого замысла, уже больше 10 лет. Первые опыты на этой установке физики начали в 2004 году, но

левитирующий магнит еще не был левитирующим – он был подвешен на распорках. В 2008-м впервые были проведены опыты с левитацией главного магнита. Ну а теперь получены практические результаты, которые позволяют осторожно говорить о работоспособности метода. Конечно, не все еще ясно. Предстоит улучшить регистрирующую аппаратуру и, скорее всего, построить более крупный и мощный экземпляр LDX. Но ведь и у токамаков история эволюции – просто длиннющая. И никто их не списывает со счетов. Если открытый в LDX эффект концентрации частиц от случайных флуктуаций удастся воспроизвести в большем масштабе, повысив еще и температуру плазмы, новая техника может оказаться куда более привлекательной еще по одной важной причине. В то время как в токамаках ученые сосредоточены на запуске реакции дейтерия с тритием (она менее требовательна к параметрам плазмы), «снежок в аду», по словам его создателей, оптимален для куда более капризной реакции типа дейтерий-дейтерий. В чем разница? Отличий много (в нейтронном излучении, к примеру), но главное – одно: тритий еще нужно производить, а дейтерия – полнымполно в природе. 2010 • апрель

эврика

изобретения, открытия, гипотезы

Солнечный навес научился сжимать даровое освещение

Новая система, по оценке ее создателей, способна сократить затраты энергии на освещение коммерческих зданий на четверть, полностью заменяя собою электрические светильники, по меньшей мере, на 6 часов в течение солнечного дня. 62

апрель • 2010

Запертые в многоэтажных ульяхофисах, мы нередко включаем лампы даже днем, потому что свет из окон с трудом добирается внутрь большого строения. Между тем над нашими головами сияет самый что ни на есть бесплатный источник лучей. Использовать его «по-умному» вполне реально. Надо только придать новое измерение понятию «естественный свет».

http://vimeo.com/8035184

В этом уверена канадская компания SunCentral, подготавливающая к выходу на рынок оригинальную систему «искусственного естественного освещения». Фирма была создана в прошлом году для коммерциализации одной любопытной разработки лаборатории физики структурированной поверхности университета Британской Колумбии (Structured Surface Physics Laboratory – SSP). Последняя специализируется на создании и тестировании новых материалов, способных по-разному отражать, поглощать и преломлять свет. Иначе говоря, конек лаборатории – световоды и зеркала, экзотические по составу и строению линзы, а также различные технические устройства на базе таких элементов. Один из самых ярких проектов лаборатории – система «Солнечный тент» (Solar Canopy). В ее основе лежит рама с набором небольших

Иногда мы делаем то же самое, что и загорающий в «солярии на солнечной энергии» человечек, – считают в SunCentral, – ставим на крыши солнечные батареи, они вырабатывают ток, который идет на освещение внутри зданий, работающее и днем. КПД такого двойного преобразования ужасающе низок.

легких зеркал, которые при помощи крошечных актуато-

ров (управляемых дешевой электронной схемой) от-

Собирающая свет решетка. Подвижные зеркала в наборе соединены между собой струнами, так что синхронно смещаются силой всего нескольких небольших приводов. Слева вверху показано одно из дополнительных собирающих зеркал. 2010 • апрель

эврика Внутри короба также монтируются лампы дневного света для освещения ночью или в пасмурную погоду. Ведь система Solar Canopy занимает на фальшпотолке офиса место традиционных светильников. При этом авто-

Схема системы и масштабный макет «ловушки».

клоняются по горизонтали и вертикали, чтобы следить за солнцем. Эти зеркала направляют свет на две пары параболических зеркал, которые сжимают световой поток и отбрасывают его в жерло светового короба, покрытого изнутри зеркальной пленкой. Нижняя часть короба оснащена тонким призматическим рассеивателем, который эффективно переправляет свет, бегущий по коробу вниз, в комнату. В видеоролике (ссылка в начале статьи) представитель 64

апрель • 2010

компании объясняет принцип работы системы на примере масштабной модели.

По информации компании, система способна доставлять солнечный свет на расстояние более 20 метров от внешней стены здания без существенных потерь.

изобретения, открытия, гипотезы

Набор улавливающих свет линз на крыше и пучки оптоволокна – еще один возможный способ транспортировки «солнца» во внутренние помещения. Главный недостаток – высокая цена.

матика оперативно подстраивает число включенных «трубок» в обратной зависимости от естественного светового потока, поддерживая суммарное освещение на одном уровне. Канадские специалисты полагают, что такое сложное, на первый взгляд, решение, может оказаться выгоднее других методов решения поставленной задачи. А ведь наличие следящих приводов и системы зеркал вроде бы делает конструкцию дороже. Может, есть более привлекательные альтернативы? При сравнительно коротких расстояниях транспор-

Не первый раз ученые придумывают оригинальные способы доставки естественного света в затененную глубину офисов. Так, стеклянные стены небоскреба The New York Times Building оснащены мириадами белоснежных керамических трубок. Они, с одной стороны, блокируют прямые солнечные лучи, сокращая затраты на кондиционирование, а с другой, благодаря нескольким отражениям дают мягкий и рассеянный белый свет, проникающий весьма далеко от окон. Таким образом сокращаются расходы на освещение внутренних частей здания. Об этой системе мы рассказывали, еще когда она была лишь проектом. 2010 • апрель

дело техники

Первый образец Solar Canopy смонтировали на контейнере, внутри которого воспроизвели офисную обстановку, раздвинув ее при помощи зеркал на стенах.

тировки солнечного света может пригодиться простая система вроде «солнечного трубопровода». Но если лучи нужно перебрасывать метров 66

апрель • 2010

на 10 и больше, следует подумать о других вариантах. Множество компаний из разных стран уже предлагают на рынке разного рода «транс-

портировщики лучей», но все они наряду с очевидными достоинствами обладают и недостатками. К одним есть вопросы относительно границ применения, вторые просто дороги, третьи не слишком эффективны. А ведь, казалось бы, что может быть проще? Даже людям, далеким от техники, ясно, что свет внутрь дома вполне может направлять самая банальная система зеркал. Но почему-то такие установки распространения так и не получили. SunCentral объясняет, в чем тут дело. Применяющиеся в подобных случаях недорогие материалы обладают не самой лучшей отражающей способностью – 90–95%. Это значит, что при каждом отражении теряется 10% светового потока. После нескольких же поворотов внутри системы пучок весьма заметно слабеет – установка оказывается неэффективной. Основой же для Solar Canopy послужили исследования канадской лаборатории в области покрытий с отражающей способностью в 99%, причем разработанные SSP материалы оставались совсем недорогими – это важное условие для применения их в довольно протяженных световых «трубах». Первый рабочий прототип зеркальной ловушки SSP построила на территории так

техника, механизмы, электроника

называемого Great Northern Way Campus – объединенного кампуса трех университетов и одного института, базирующихся в Ванкувере. В том числе – университета Британской Колумбии, родителя Solar Canopy, и технологического института Британской Колумбии (BCIT) – партнера по данному проекту. А в 2008 году SSP смонтировала пять своих светоулавливающих установок на третьем этаже одного из зданий BCIT в Бернаби (Burnaby). Эксперимент показал, что в ясный полдень освещенность от «солнечной ловушки» в глубине помещения может быть сопоставима со степенью освещения от полностью включенных потолочных люминесцентных ламп. Сейчас SunCentral занимается доводкой и шлифовкой технологии. В планах на ближайшее время значится монтаж Solar Canopy еще на шести зданиях. Причем это будут строения разного дизайна. Одна из задач тестов – разработать новые модификации установки, позволяющие встраивать себя не столь заметно, как получилось в случае с BCIT, то есть в толщу стен. После такой масштабной проверки можно будет подумать и о начале серийного производства модулей-ловушек и их широкой продаже. Но никаких сроков канадцы не называют.

Первая проба «Солнечного тента» на реальном здании, корпусе BCIT. Внизу: было – стало. 2010 • апрель

эврика

изобретения, открытия, гипотезы

Универсальный нанопринтер печатает картины ДНКчернилами

Витрувианский человек (Vitruvian Man), воспроизведенный на миллиметровой картинке с субмикрометровой точностью – пример филигранной техники исполнения нового типа принтера.

апрель • 2010

Манипулировать элементами электронных схем, выкладывать в нужном порядке живые клетки или выращивать детали микромеханических устройств – соблазнительные задачи для нанопринтера. Однако до нынешнего момента камнями преткновения подобных разработок были разрешение и необходимость одинаково легко управляться со столь разными «чернилами».

Биотехнологическая ипостась струйной печати – одно из самых перспективных направлений развития техники. Общая идея: печать клетками вместо чернильных капель, позволяющая выкладывать из них слой за слоем кусочки живых тканей, а в конечном счете – и целые органы. Ранние опыты по струйной печати клетками показали, что метод работает, однако предельное разрешение и способность принтера к тонкой манипуляции с биологическим материалом – оставляли желать. И понятно почему: в качестве основы для первых струйных биологических принтеров брались принтеры обычные. Далее технология развивалась, и все же добраться до печати отдельными клетками не удавалось. Не зря даже самый свежий биопринтер использует в качестве капелек чернил конгломераты из сотен и тысяч клеток (это, впрочем, все равно дает великолепные результаты). Наши новые герои придумали, как действительно рисовать едва ли не единичными клетками, и более того – скоплениями ДНК. Вернее, они разработали способ универсальной нанопечати, умеющей работать почти с любым исходным материалом – живым и нет, проводящим и изолирующим. Столь яркое достижение продемонстрировали на днях Джон Роджерс (John Rogers), из-

Сложное изображение (портрет Аполлона), напечатанное комбинацией положительных и отрицательных заряженных «наночернил». a – оптическая микрофотография, b – скетч статуи с разметкой полос, c – трехмерный снимок участка, отмеченного на рисунке a красным со шкалой зарядов, d – снимок сканирующего электронного микроскопа, показывающий распределение заряженных частиц.

вестный нам по бионическому глазу и нанотрубочному транзистору, совместно со своими коллегами из университета Иллинойса, национальной лаборатории Аргонн (Argonne National Laboratory) и корейского университета Ханяна (Hanyang University). Их разработка называется электрогидродинамический струйный принтер (e-jet printer). В первом своем варианте он появился еще в 2007 году (о чем экспериментаторы отчитывались в статье в Nature Materials). Потому сперва стоит разобраться с базовыми принципами его работы.

Вместо того чтобы пытаться еще сильнее уменьшить диаметр сопла для краски, физики решили сокращать поперечник непосредственно струи. А для этого выбрали необычный метод формирования потока материала. Они приложили напряжение между наконечником принтера и «бумагой». Сильное электрическое поле вызвало в жидком составе перераспределение зарядов, «краска» сформировала на конце сопла мениск, который вытянулся конусом в сторону подложки. Конус этот в свою очередь обратился очень узкой 2010 • апрель

эврика

Электрический потенциал между широким (слева) и узким (справа) наконечником принтера и подложкой (она расположена внизу). В обоих случаях «бумага» заземлена, а к наконечникам приложено одинаковое напряжение.

струйкой вещества, которая и оставила на поверхности крошечный след. Так было достигнуто разрешение меньше микрометра, а главное – в роли чернил теперь могли выступать самые различные материалы, взвешенные в воде или иной жидкости. Правда, обнаружилась и проблема: каждая капля такой краски уносила к «бумаге» электрический заряд, в результате чего заряжалось конечное изделие, равно как формировался дисбаланс зарядов в «краске». Теперь ученые нашли выход из положения. Они показали, что управляющий принтером компьютер может на лету мгновенно менять полярность напряжения между основой и чернилами. И этим достигаются сразу два эффекта. Во-первых, общий заряд компенсируется. А во-вторых, появляется возможность с высокой точностью наносить на «бумагу» рисунки с чередованием по-разному заряженных линий и точек. Если затем на такую 70

апрель • 2010

Специалисты из США и Южной Кореи показали, что технология e-jet (на рисунке показан общий ее принцип) пригодна для печати проводящими и изолирующими полимерами, кремниевыми наночастицами и стержнями, углеродными нанотрубками и так далее.

поверхность нанести взвеси заряженных частиц, они сами соберутся в предопределенном порядке. А это почти готовая технология монтажа различных схем с нанометровыми элементами. Точно так же данный принцип позволит манипулировать клетками, уверен Роджерс. В новых опытах в качестве краски ученые попеременно использовали полимеры, су-

спензии наночастиц серебра и нанопроводки, и даже растворы ДНК. Из них экспериментаторы составляли линии и точки, формирующие различные картины. Мелкие детали таких изображений варьировались в поперечнике от нескольких микрометров до 100 нанометров (детали исследования изложены в статье в Nano Letters). Кроме того, авторы системы показали на опыте, что могут настраивать свойства транзисторов на кремниевой мембране, рисуя на ней картинки из положительных и отрицательных зарядов. И вдобавок они установили, что размер точек изображения можно менять, корректируя электрический потенциал и давление воздуха в системе. Ученые отмечают, что идея e-jet напоминает принцип электрографических копировальных аппаратов (ксероксов). Но последние не могут похвастать таким разрешением (техника e-jet фактически готова двинуться в нанометровый диапазон), к тому же ксерокопировальная технология накладывает ограничения на материал тонера и бумаги, в то время как e-jet лоялен и к первому, и ко второму – в их роли может выступать почти что угодно. «Это открытие может быть полезным для непрямой манипуляции клетками», – радуется достижению Владимир Миронов из медицинского университета Южной Каролины, в данной

изобретения, открытия, гипотезы

работе участие не принимавший. Владимир знает, о чем говорит, – он не один год занимается похожими экспериментами, в частности нам он известен по проекту выращивания искусственного мяса, а также исследованиям в области все тех же струйных биопринтеров. Положительную оценку опыты Роджерса со товарищи получили и от профессора Хейко Джейкобса (Heiko Jacobs)

Портрет, напечатанный новым способом еще пару лет назад. В роли чернил – взвесь однослойных углеродных нанотрубок с набором добавок, облегчающих соединение с подложкой. Диаметр отдельных точек изображения – 2 микрометра.

Витрувианский человек – оригинальный рисунок великого Леонардо да Винчи и его миниатюрная копия, созданная недавно при помощи e-jet (отмечено распределение положительных и отрицательных зарядов). В роли краски в данном случае выступал полиуретан, но авторы технологии особо подчеркивают широчайший список материалов, пригодных для такого «рисования».

из университета Миннесоты, который сам работает в области фабрикации микро- и наноразмерных устройств: «С помощью этого метода можно в разных областях создавать слои зарядов с хорошим пространственным разрешением, а затем изучать, как эти заряды воздействуют на окружающую среду. Метод может быть применен к чему угодно – от культур клеток до интегральных схем». 2010 • апрель

здоровый интерес

медицина, здоровье, образ жизни

Зуб IntelliDrug раздает лекарства во рту

Таким представляют себе конечный продукт его создатели. Слева – пульт управления. 72

апрель • 2010

Практически каждому человеку хоть раз в жизни приходилось принимать какиелибо лекарства три раза в сутки каждый день в течение, положим, двух недель. А кому-то такие средства приходится глотать чуть ли не всю жизнь, причем и по ночам тоже. Для этих людей, а также для тех, кто постоянно забывает принять таблетку вовремя, ученые придумали искусственный зуб-дозатор.

Уникальное изобретение под названием IntelliDrug – плод многолетней работы ученых из Германии, Польши, Италии, Испании, Швейцарии и Израиля. «Новинка хороша тем, что предоставляет альтернативу классическим методам лечения, когда необходимо потреблять большое количество лекарств или даже делать болезненные уколы», – говорит Энди Вольфф (Andy Wolff), один из основателей немецкой компании Saliwell. Она была организована на основе сети медицинских центров в Тель-Авиве (Assuta Medical Centers), где и начиналось создание IntelliDrug. Вольфф и Бен Бейски (Ben Beiski), исполнительный директор Saliwell, запатентовали эту технологию и в скором времени собираются внедрить ее в массовое производство. Однако не будем опережать события и продолжим рассказ о необычном устройстве. Как же происходит «употребление» лекарств, если искусственный зуб уже установлен во рту? Электронная начинка новинки, сделанной из нержавеющей стали и полимеров, включает в себя емкость для лекарства, клапан, пару сенсоров и батарейки. Лекарство загружается доктором в специальный резервуар внутри зуба в твердом виде. Затем слюна проникает через особую мембрану во

Искусственный зуб сам определяет дозу лекарства и время его «выдачи».

входное отверстие резервуара, растворяет лекарство, и давление в резервуаре повышается. Микроконтроллер на другой стороне «зуба» открывает клапан и через тонкий капилляр выпускает раствор в ротовую полость с заданными (запрограммированными) интервалами. Один сенсор контролирует поток растворенного лекарства. Другой – его концентрацию, проверяя, не заканчивается ли оно. В противном случае датчик подает сигнал на внешнее устройство.

Оно похоже на небольшой инфракрасный пульт управления, вроде телевизионного. Пульт будет не только принимать сигналы от «зуба», но и сможет следить за его работой. Правда, пока не ясно, надо ли будет постоянно носить его с собой. Тем временем программное обеспечение IntelliDrug уже сейчас позволяет врачу очень точно контролировать дозировку и время подачи лекарства. Кроме того, в любой момент медик может просмотреть историю введения снадобья.

Первый прототип IntelliDrug. Любопытно, что это не первый зуб с электронной начинкой, о котором пишут в СМИ. Вот только нашумевший в свое время зуб-имплантат с телефоном оказался шуткой. 2010 • апрель

здоровый интерес В некоторых случаях точность устройства помогает даже проводить лечение лекарствами, которые эффективны в малых количествах и токсичны для организма в больших. Новинку, конечно, трудно назвать универсальной, ведь вряд ли кто-то станет жертвовать здоровым зубом, даже если ему действительно необходимо принимать препараты постоянно. Но все же человек может на это решиться, особенно если он страдает от какойлибо хронической болезни или наркотической (алкогольной) зависимости. Несомненный плюс изобретения – не надо пить таблетки вообще. Лекарства попадают в организм сами, и в большинстве случаев человек даже не замечает этого. По словам создателей, имплантат не мешает человеку ни разговаривать, ни есть. Само собой, большое количество медикаментов в одном зубе не поместится, но, по утверждениям разработчиков,

Чип имплантата IntelliDrug.

апрель • 2010

Внешний вид и схема работы датчика скорости потока. Она определяется по разности показаний двух сенсоров температуры, расположенных в потоке лекарства, между которыми стоит нагреватель.

даже такого скромного объема вполне хватит на пару недель. После чего надо будет прийти к доктору пополнить запас лекарства и заряд батареи. Продолжим. Одно выходное отверстие нового устройства находится со стороны языка, другое – со стороны щеки. Такое расположение способствует быстрому проникновению лекарства через слизистую оболочку щеки и подъязычных тканей в кровь (у слизистых хорошая «пропускная способность», к тому же в них много поверхностных кровеносных сосудов). А так как препарат почти сразу попадает в кровь, он значительно быстрее и лучше всасывается. Благодаря такому способу доставки лекарство минует кишечник и печень, не разрушаясь и не нарушая их работу. Соответственно, доза лекарства, которая необходима для эффективной реабилитации, значительно ниже. А это, в свою

очередь, сказывается на стоимости лечения и выраженности побочных эффектов. Вольфф в ближайшем будущем намерен предложить новинку и детям (почти все они не любят глотать лекарства, особенно если последние горькие). Для них закрепить резервуар можно, например, на ортодонтической назубной скобе (или, проще говоря, на брекетах). Вариации существуют и для взрослых. Отделение с лекарством и прочая начинка искусственного зуба могут перекочевать в зубной мост, капу или вставную челюсть. Кроме того, устройство необязательно устанавливать во рту на всю оставшуюся жизнь, оно может быть и съемным. Хотя пожилым людям и особенно пациентам с болезнью Альц геймера медики рекомендуют все же поставить постоянный имплантат. В ходе клинических испытаний на свиньях исследо-

медицина, здоровье, образ жизни

ватели вводили подопытным животным препараты налтрексон (используется для лечения алкогольной зависимости) и галантамин (применяют подкожно в терапии различных заболеваний). Выяснилось, что в случае глотания таблеток пиковая концентрация лекарства достигается в крови примерно через полтора часа. При этом она растет достаточно быстро и также быстро падает, в то время как использование IntelliDrug позволяет поддерживать ее примерно на одном уровне в течение всего дня. Позднее было проведено испытание зуба-дозатора на людях, и ученые остались довольны результатом. О реакции пациентов же пока ничего не говорится. Сейчас команда специалистов разрабатывает вариант управления IntelliDrug с помощью технологии, сходной с устройством RFID-чипов (чипов

Клинические испытания на свиньях показали, что при использовании IntelliDrug дозировка лекарства поддерживается на более постоянном уровне, нежели при введении его в организм стандартными способами. По вертикали тут отложена концентрация лекарства в крови (в миллиграммах на миллилитр), по горизонтали – время суток (часы). Синий график – прием таблеток, оранжевый – работа «зуба».

радиочастотной идентификации) или мобильников (как именно – не уточняется). Если им это удастся, то сотовые телефоны (благо они сейчас распространены повсеместно) позволят и врачу, и пациенту получать информацию о текущем состоянии «зуба» практически мгновенно. Компания Saliwell предрекает появление новинки на рынке уже в 2010 году, но при

этом отмечает, что для этого необходимо достаточное финансирование. Добавим, что немало времени учеными было затрачено на испытание устройства в нестандартных ситуациях, когда оно может сломаться. Ведь IntelliDrug ни при каких условиях не должен угрожать здоровью и жизни пациента. Впрочем, широкомасштабные тесты еще впереди.

Расположение выходных сопел «зуба». 2010 • апрель

здоровый интерес

медицина, здоровье, образ жизни

Многообещающая новость: исследователи сумели получить осмысленные ответы на свои вопросы от человека, по всем клиническим признакам давно являющегося «овощем». «На мой взгляд, эта работа представляет собой прорыв в когнитивной науке и неврологии, и она, возможно, будет основой для более открытой дискуссии о том, что значат бодрствование, настороженность и человек».

Ученые наладили связь с пациентом в вегетативном состоянии Да

Нет

«Это первый случай, но, по крайней мере, он показывает, что технология ныне оспаривает существующие границы клинического обследования», – так говорит о сенсации один из ее творцов.

Так прокомментировал достижение коллег американский невролог Аллан Роппер (Allan Ropper). Он говорит о только что опубликованной статье в New England Journal of Medicine. В ней группа исследователей опрокидывает

апрель • 2010

привычные представления о том, по каким критериям можно определять наличие или отсутствие осведомленности у пациента, внешне не проявляющего совершенно никаких признаков сознания.

Эта работа является сенсационным развитием давнего исследования, начатого неврологом Эдрианом Оуэном (Adrian Owen) из Кембриджа и рядом его коллег из Великобритании и Бельгии. В 2006 году при помощи магниторезонансного сканирования они показали, что «растительная» пациентка отвечает на голосовые команды изменением деятельности мозга и даже демонстрирует «мысленный теннис», оставаясь тем не менее в коме. Теперь международная группа исследователей по-

Уже несколько лет назад Оуэн со товарищи подняли вопросы о корректности текущих методов определения наличия или отсутствия «самого пациента в его черепной коробке», о пересмотре шансов таких людей вернуться в сознательное состояние (что косвенно подкреплялось и удивительными историями выхода из длительной комы.

До эксперимента врачи не могли установить какой-либо вид связи с этим человеком (некоторые больные способны хотя бы мигать), так что выходит – пациент понимает обращенные к нему слова, но не может произвести никакого видимого ответа. И только сканер мозга позволяет вскрыть истинное положение вещей. На рисунке – сравнение выполнения различных типов команд пациентом в коме (A, C) и здоровым человеком (B, D). Справа – графики мозговой активности (время в секундах, отмечены зоны выполнения задачи и расслабления).

шла еще дальше. Она проверила 54 пациентов, каждому из которых ранее был поставлен диагноз либо «состояние минимального сознания» (minimally conscious state), либо «вегетативное состояние» (vegetative state).

Им было предложено представить себе, что они играют в теннис (задача на двигательную активность), либо мысленно пройтись по улицам города или комнатам их дома (задача на пространственную ориентацию). 2010 • апрель

здоровый интерес У здоровых людей каждая из этих задач активизирует характерную часть мозга, позволяя только по сканированию определить, какую из двух ситуаций воображает себе человек. Тест также говорил о наличии когнитивных способностей: больной должен понимать команды, помнить о них во время испытания и проводить желаемую визуализацию. Оказалось, 5 из 54 пациентов, предположительно находящихся в вегетативном состоянии, смогли намеренно контролировать деятельность своего мозга. Получалось, что случай 2006 года – не единичное исключение. Но еще больше неврологи удивились, когда смогли при помощи такого теста наладить двустороннее общение с одним из этих пятерых пациентов – 22-летним мужчиной, пять лет назад попавшим в автомобильную аварию. Ему было предложено представлять себе игру в теннис, если ответ на вопрос – «да», и собственный дом, если ответ – «нет». Важно, что правильные ответы на вопросы из прошлого пациента (для чистоты опыта) не знали и сами экспериментаторы – верность ответов позже была подтверждена матерью подопытного. Всего вопросов было шесть, и человек ответил на 78

апрель • 2010

Пример ответов на вопросы у пациента в коме (слева) и здорового человека (контроль, справа), прошедшего аналогичную процедуру для сравнения. Вверху ответы «да», внизу – «нет».

пять из них (все правильно). На шестой никакого ответа не последовало (не было видно ни мозговой деятельности «теннис», ни «дом»). Ученые могли только гадать – пациент заснул, потерял сознание

либо просто решил не отвечать. «Я убежден, что мы должны адаптировать наши стандарты заботы о пациентах и наши этические и правовые нормы с учетом этой новой

медицина, здоровье, образ жизни

технологии», – заявил один из авторов эксперимента Стивен Лаурейс (Steven Laureys) из университета Льежа. Авторы опыта поясняют, что некоторые из таких больных, вероятно, в состоянии участвовать в принятии решений относительно их медицинского обслуживания. В недавнем тесте ученые не спрашивали пациента, к примеру, испытывает ли он боль: все вопросы были подобраны так, чтобы ответы можно было потом подтвердить. «Прежде чем решать важные вопросы, такие как боль, лечение, конец жизни и так далее, есть много вещей, которые мы должны обсудить в медицинском сообществе», – добавляет Стивен. Еще один соавтор исследования, Мартин Монти (Martin Monti) из Кембриджа, предостерегает также от поспешных выводов в отношении «запертых» в своей черепной коробке несчастных «растительных людей»: «Даже если они могут ответить «да» или «нет» на один простой вопрос, мы не знаем, достаточно ли у них когнитивных способностей, чтобы реагировать на более сложные вопросы». Интересно, однако, что все пятеро пострадавших, мысленно игравших в теннис по просьбам экспериментаторов, получили повреж-

дения мозга в результате травмы головы, а не лишения кислорода, что привело специалистов к выводу – именно у таких пациентов больше вероятность выздоровления. Кстати, с остальными четырьмя подавшими признаки сознания пациентами «игру» в ответы и вопросы не затевали только потому, что магниторезонансное сканирование – сложная и дорогостоящая процедура. Быть может, в дальнейшем появится возможность налаживать канал связи с такими пациентами при помощи менее дорогой и сложной техники. А это уже означает рост надежды для многих больных.

Кстати, только прошлой осенью другая группа ученых показала, что хотя бы некоторые пациенты в коме способны на примитивный уровень обучения, то есть в ответ на раздражители в их мозге включаются определенные ассоциативные цепи, причем внешне кажется, что перед нами «люди-растения». Такая «тренировка» связей в мозге означает и потенциальную возможность последующего восстановления, рассуждают медики. Разговор же с 22-летним пострадавшим в аварии лишь укрепляет ученых в мысли, что с вегетативным состоянием не все так просто, как казалось ранее.

2010 • апрель

оружие

военные технологии, техника

Бомба Deep Digger простреливает себе в бетоне тоннель 7-ствольной пушкой

В арсенале американских военных имеется немало антибункерных бомб, но они все-таки считают, что кое-чего не хватает.

апрель • 2010

Американская армия строит бомбу. Да не простую. Бомба эта должна в скальной породе или железобетоне пробивать себе тоннель длиной несколько метров. И только потом взрываться, уничтожая, например, бункер или склад оружия. Причем прокладывать себе дорогу бомба умеет очень интересным способом.

Раньше в ходу была идея относительно применения тактического ядерного оружия для уничтожения подземных сооружений противника. Во время холодной войны всерьез обсуждался, например, взрыв баллистической ракеты с ядерной боеголовкой над советским бункером.

К счастью, вояки давно одумались (о сомнении американцев по части антибункерных ядерных бомб мы однажды рассказывали) и нашли, как им кажется, лучшие пути решения проблемы разрушения глубоко похороненных целей. Нынешнее оружие для атаки «твердых» объектов

преимущественно является кинетическим, то есть, оно полагается на собственные вес и высокую скорость, чтобы прорваться сквозь скалу и бетон, прежде чем взорваться. К таковым, например, относится 907-килограммовая бомба BLU-109. А вот бомба под названием Deep Digger, которая создается под началом центра армии США ARDEC (Armament Research Development and Engineering Center), действует совсем не так. Она вообще не зависит от кинетической энергии, да и весит всего-то килограммов 90. Но проникает в бетон на 50% глубже, чем BLU-113, сегодняшний рекордсмен. Разработка этой системы силами армейских специалистов и компаний-подрядчиков началась в середине 1990-х. В мае прошлого году прототип был достроен и испытан. Во время демонстрации бомба «вгрызлась» в скалу на глубину 10 метров. Взрывать ее не стали, по понятным причинам. Итак, что же это такое. В отличие от своих «сородичей», Deep Digger спускается на землю аккуратно, на парашюте. Причем вместе с «треножником» – платформой (или штативом), которая будет удерживать бомбу вертикально, когда она только начнет погружаться в скалу.

«Молния» в левом верхнем углу означает выброску с парашютом. Из двух бомб на «треножниках» одна уже направилась к цели – бункеру. Справа: схема расположения основных элементов бомбы.

Это погружение, пожалуй, и есть наиболее любопытная деталь данной системы. Deep Digger не занимается бурением или выжиганием – она с высокой скоростью расстреливает камень под собой из семи стволов специальными снарядами. Эти снаряды начинены PAX-11, бризантным взрывчатым веществом, изготовленным по особому рецепту ARDEC. По семь штук снаряды упакованы в картриджи, которые в магазине на семь пушек по мере расходования меняет подающий механизм. Каков суммарный боекомплект «бомбы-снарядомета» – не сообщается. Образующиеся во время стрельбы газы выталкивают

Вот так снаряды бомбы разрушают породу и «убирают за собой». 2010 • апрель

оружие может пройти в железобетоне расстояние больше своей длины, помноженной на четыре. Длина прототипа Deep Digger, на глазок, метра три.

А – магазин. B – снаряд. C – подающий механизм. D – прототип пушки. E – картридж с семью снарядами.

частички расколотой породы наверх (по другой версии, разрушающие выстрелы чередуются с «убирающими» щебень). А гильзы у снарядов сгорают полностью, таким образом, не создавая лишних проблем. Так Deep Digger неуклонно движется к цели. Если на участок сбросить несколько таких бомб, то их «усилия» можно скоординировать, чтобы все они взорвались одновременно, создав объединенную ударную взрывную волну. Вообще же, надо сказать, что о Deep Digger известно совсем немного. Знающие люди говорят, что эта информация, уже устарела, и бомба уже представляет собой несколько иную, более совершенную модель. И потенциально может пробивать 50-метровый тоннель. 82

апрель • 2010

Между тем, Роберт Нельсон (Robert W. Nelson) из Принстона (Princeton University), опубликовавший в 2001 году развернутый анализ возможностей проникающего сквозь землю оружия, пришел к выводу, что никакое оружие не

Тоннель, который в скале пробила для себя бомба Deep Digger. Если приглядеться к его стенкам, можно увидеть по краям следы работы пушек. Выемок шесть. Очевидно, седьмой ствол бьет по центру.

Ранние испытания прототипа Deep Digger.

военные технологии оружие

Трудно представить, что несущийся на всех парах водоизмещающий корабль, пусть и не очень крупный, способен, словно призрак, не оставлять за собой кильватерного следа на воде. Однако американские военные получили именно такую экспериментальную машину.

Американская компания M Ship Co., по контракту и на деньги американского ВМФ и Департамента перевооружения (Office of Force Transformation) американского Минобороны,

построила необычный военный корабль – «М80 Стилет» (M80 Stiletto). Новый корабль предназначен для быстрой и скрытной (по возможности) переправки

военные технологии, техника

Призрачный стилет переносит десант без следов на воде

Это не съемочная площадка Голливуда: необычное транспортное средство построено для Пентагона. 2010 • апрель

оружие небольшого боевого отряда в прибрежной морской зоне и высадки его на необорудованный берег. Stiletto может перевозить несколько тонн груза. Это, среди прочего: команда из трех человек, 12 коммандос или морпехов со всем возможным стрелковым вооружением, съестными и боеприпасами, средствами связи и другим необходимым снаряжением, 11-метровый моторный катер с жестким днищем и ряд небольших беспилотных летательных аппаратов. Данный корабль во многом уникален. Это наибольшее в мире военное судно, корпус которого полностью выполнен из углеродных композитов и различных видов пластмасс. Длина Stiletto составляет 24,4 метра, а ширина – 12,1 метра. Но главное отличие Stiletto от предшественников заключается в том, что он очень устойчив и легко способен нестись по водной глади на максимальной скорости более 50 узлов (то есть более 93 километров в час), не создавая за собой почти никакого кильватерного следа. Точнее – он должен быть необычайно слаб для водоизмещающего корабля такого размера, идущего на такой огромной скорости. Зачем это нужно? Например, для большей скрытности. Когда в последние 10–20 лет стали множиться проекты больших и малых судов с низ84

апрель • 2010

Темный провал на корме Stiletto – это док для 11-метрового катера.

ким уровнем заметности для радаров, многие специалисты сразу заметили: если от плоских стенок их корпусов лучи уходят в сторону, то бурный след за кормой остается превосходно видимым не только глазами, но и радарами (особенно с самолета). Визуальная заметность следа, к слову, тоже важна. Когда противник выслеживает вас с высоты.

Таким образом, сократив «пенность» и «игривость» волны, авторы корабля снизили его заметность (а верх корпуса Stiletto тоже выполнен малозаметным – он широк и низок, его борта наклонены и так далее). Но как же Stiletto гасит кильватерную волну? Любопытно, что началась эта история – с погибающей Венецией. Там волны от прогулочных «речных трамвайчиков»

Граненые формы корпуса Stiletto намекают на сравнительно низкую заметность в радиодиапазоне.

военные технологии, техника

разрушают основания зданий. И именно для Венеции американская фирма придумала в 1999 году днище типа M-hull. А яхтостроительная верфь в СанДиего (где расположена и сама M Ship Co.) построила образец такого небольшого судна. Работает M-hull так: волна, поднимаемая центральной частью корпуса, очень плавно закручивается в двух профилированных каналах, ограниченных боковыми корпусами. При этом поток создает на корпусе дополнительную подъемную силу (как газ на выгнутых лопатках турбины). А потом вода эта опускается вниз и сталкивается с той, которую пронзают боковые «лезвия». Одновременно эти крученые потоки захватывают воздух, что также способствует выходу корпуса из воды. В результате – низкое сопротивление движению (и никакого «горба» так называемого волнового сопротивления на графике мощности – на всем диапазоне скоростей от нуля до максимальной), да еще – минимальный кильватерный след. Таким образом, высокая скорость корабля при умеренной мощности двигателей (а значит – экономичность) – это второй плюс технологии M-hull. Интересно, что для Stiletto компания разработала еще более необычное днище – «двойной M-hull». Со сложным профилем, как в поперечном, так и в

Принцип одинарного M-hull: закрученные потоки воды создают подъемную силу. На врезке слева: профиль «двойной M-hull» у Stiletto. Справа: разница в следе за кормой обычного катера и равного по размеру, но оснащенного днищем «одинарный M-hull», видна сразу.

продольном сечении. Добавим, что, как подобает современному кораблю, Stiletto насыщен электроникой. Stiletto только-только изготовлен, и сейчас $6-миллионному углепластиковому чуду предстоят годовые испытания, призванные дока-

зать, что просчитанный на компьютере корпус работает именно так, как задумано. Если машина себя оправдает – она станет прототипом новых легких и высокоскоростных десантных кораблей для морпехов США и вообще – для разнообразного спецназа.

В этом ракурсе прекрасно видна сложная форма днища.

2010 • апрель

наука

природа, космос, общество

Америка отказалась возвращать человека на Луну

Несколько дней в Сети силами инсайдеров накалялись страсти: президент США прикончил программу «Созвездие», призванную вернуть людей на Луну. Наконец, 1 февраля Белый дом официально выпустил бюджетный запрос, в котором расставлены все точки над i. Плану Буша конец. «Да! Теперь – решено. Без возврата». Но, как это ни парадоксально, Барак Обама и глава NASA Чарльз Болден оптимистично рассуждают о новой эре в освоении Солнечной системы.

«Вместо установления целей как пунктов назначения и точных сроков мы теперь будем ставить цели как возможности», – так витиевато охарактеризовал смену курса заместитель директора NASA Лори Гарвер (Lori Garver). В переводе на обычный язык это означает – о высадке людей на Луне на много лет придется забыть. 86

апрель • 2010

В январе 2004 года Джордж Буш выступил с речью, в которой обозначил новый космический курс Америки – на Луну. Вернуться на нее предполагалось к 2020 году. То выступление сравнивали со специальным посланием Конгрессу президента Кеннеди 25 мая 1961 года, в котором тот объявил о плане высадки на Луне. Вот и в 2004-м казалось, что впервые за много лет у пилотируемой космонавтики и в целом – человечества (будем смотреть на вещи шире) появился шанс вновь выйти за пределы околоземной орбиты. Ради реализации плана Буша была создана программа «Созвездие» (Constellation), в рамках которой закипела работа над новыми ракетами серии Ares и кораблем Orion, а также другой техникой. На горизонте замаячила лунная база, в пустыне уже приступили к обкатке многофункционального и очень интересного по конструкции лунохода-дома... Теперь Обама заявил, что «Созвездие» слишком дорогостоящее, отстает от графика и отвлекает ресурсы от других направлений деятельности агентства (а на свою лунную программу Америка уже потратила $9 миллиардов, и, вот ирония, еще $2,5 миллиарда за следующие два года уйдут на ее свертывание). Но чем тратиться дальше, полагает президент США, лучше

Прощаемся: носители Ares I и V, корабль Orion, лунный модуль Altair.

вовремя остановиться и пересмотреть приоритеты. Основания для этого у Обамы, конечно, были, спорить нечего. Но ведь и о положительных результатах забывать нельзя. Да, весь план высадки

на Луне в 2020 году во многом напоминал программу Apollo (а Orion критики именовали «Аполло на стероидах»), но в нем было и немало существенных отличий. К тому же опора на проверенные решения (об2010 • апрель

наука

«Сегодня мы запускаем смелую и амбициозную новую космическую инициативу, призванную дать нам возможность исследовать новые миры, развивать инновационные технологии, новые отрасли промышленности, пополнить знания о Земле, расширить наше присутствие в Солнечной системе и вдохновить следующее поколение исследователей», – заявил шеф NASA Чарльз Болден (Charles F. Bolden) 1 февраля 2010 года.

В рамках создания лунной техники уже было проведено множество испытаний и построено немало прототипов, различных образцов, отдельных узлов и систем. Остается надеяться, что полученный задел теперь не пропадет совсем, а в той или иной мере будет использован в последующих программах Штатов.

щий дизайн корабля или, к примеру, элементы системы Space Shuttle как основы для новых ракет-носителей) означала сокращение рисков и сроков реализации замысла Буша. И пусть сроки эти постоянно находились под угрозой, технические проблемы досаж88

апрель • 2010

дали, а затраты регулярно росли (обычное дело, так было и с программой Apollo и тем более с программой Space Shuttle) – «Созвездие» со скрипом, но все же двигалось вперед. Теперь получается, отброшено то многое, что уже успели сделать агентство и его партне-

ры, просто потому, что оно было «в корне неверным»? Такой смелый ход обескураживает. А что же тогда «верный курс» в представлении Обамы и Болдена? Прежде всего следует подчеркнуть, что пересмотр космической парадигмы Обама (равно как и Болден) рассматривают как возможность для нового рывка вперед. Вот и Джим Коленбергер (Jim Kohlenberger), глава штаба по науке и технической политике Белого дома (OSTP), успокаивает: «Хотя мы отменили «Созвездие», мы не отменили наши амбиции». В подтверждение – новые цифры. Бюджет агентства вовсе не трещит по швам (как можно

природа, космос, общество

было бы представить, исходя из печального краха лунной программы), – напротив, Обама предложил увеличить его еще на $6 миллиардов (в целом на следующие пять лет в сумме он составит $100 млрд, из них $19 млрд – на 2011 год). Просто средства будут направлены на другое. В частности, президент США намерен продлить-таки срок жизни МКС по меньшей мере до 2020 года. Станция получит дополнительные вливания: те, кто несколько лет назад опасался, что США в условиях кризиса вообще забросят этот форпост цивилизации в космосе, могут вздохнуть свободно. Большее внимание будет уделяться изучению нашего родного дома со спутников, в частности агентство намерено еще детальнее разобраться, как глобальное потепление влияет на Землю (для чего будет запущен новый аппарат). «Денежный дождик» прольется и на сферу автоматических миссий к другим планетам Солнечной системы. NASA также активно будет развивать исследования в области авиации следующего поколения – более эффективной и «зеленой». В общем – цели самые благородные. Жаль только, что ради них решено принести в жертву самый амбициозный и самый эмоциональный космический проект. Однако американский президент и глава NASA убеждают сво-

Аэронавтика, МКС, изучение Солнечной системы при помощи роботов, мониторинг Земли, перспективные технологии, образовательные программы – главные интересы агентства на следующие несколько лет.

их критиков, что и с развитием на перспективу – все будет в порядке. Пилотируемая программа, мол, вовсе не отменена. Есть даже яркие мечты вроде многократно обсуждавшейся высадки

на астероид, а возможно, еще и посещения точек Лагранжа. Но если раньше в том же «астероидном плане» спецы рассчитывали на Orion, то теперь предположить, что появится у

Отказавшись от высадки на Луне «по Бушу», американцы намерены больше денег направить на изучение Солнца и внешних планет, комет и астероидов. 2010 • апрель

наука самого NASA «на руках» завтра – затруднительно. Ни описаний, ни, главное, сроков создания новых ракет и кораблей в плане нет. Разве что упомянут абстрактный перспективный тяжелый носитель (но не убитый ныне Ares V), который будет, конечно, полностью инновационным. Что ж, зато $7,8 миллиарда на пять лет задумано выделить на развитие критических технологий, которые помогут людям в дальнейшем завоевать пространство. Среди них – замкнутые системы жизнеобеспечения, надувные космические модули (привет мистеру Бигелоу), автоматическая дозаправка на орбите и создание крупных орбитальных «бензоколонок». Последнее, по замыслу авторов новой программы, позволит сократить размер ракет, которые в будущем понадобятся для подъема на орбиту миссий на Луну (в некой туманной перспективе от нее, мол, никто и не думал отказываться) и Марс. И все же на чем будут летать в космос американские астронавты (не считая безотказного «таксиСоюза»)? Шаттлы уже выставлены на продажу, «Ориона» – не будет. Ответ – на стремительно поднимающихся частниках. На их подкормку только в 2011 году будет выделено $500 миллионов, а всего на пять лет – $6 миллиардов. Среди счастливчиков – Blue Origin, занимающаяся своим маленьким проектом уже много лет, 90

апрель • 2010

Концепция больших орбитальных заправок родилась не вчера, но именно теперь NASA объявило, что собирается вплотную заняться такими проектами.

Orbital Sciences с ее грузовиком и, конечно, SpaceX, готовящаяся к запуску своей тяжелой ракеты с прототипом пилотируемой капсулы уже в нынешнем году. Идея в том, что коммерческие извозчики активно сейчас развивают свои оригинальные аппараты, а NASA, мол, следит за «стандартами» (особенно в части безопасности) и потом с удовольствием воспользуется услугами небольших фирм. В ближайшие годы – для доставки «наверх» только грузов, а примерно с 2016-го – и людей. Решение, мягко говоря, странное. Если «Созвездие», в котором многое по части техники было «подсмотрено» у «Аполлонов» и шаттлов, критики плана Буша объявляют шагом назад, то что говорить о коммерческих проектах. Они в некотором роде являются самостоятельным по-

втором того, что государственные махины проходили на заре отрасли в 1960-х. Но почему тогда все так стройно пели осанну частным извозчикам (и мы тоже, причем мы непременно продолжим делать это и дальше)? Да все просто: эти молодые компании действительно делают просто гениальные вещи, причем удивительно небольшими силами и средствами и тем самым открывают новую грань в развитии всей отрасли. Появление фирм, способных в одиночку выводить на орбиту спутники и, в перспективе, пилотируемые корабли, просто трудно переоценить. Но все это прекрасно ровно до тех пор, пока частники выступают параллельно собственной пилотируемой программе NASA, то есть обогащают ее. Пусть цветут сто цветов, как сказал

природа, космос, общество

штатов, промышленность которых была наиболее сильно задействована в «Созвездии». Они поклялись бороться с решением президента. Понятно – резкий поворот руля означает для многих подрядчиков потерю миллиардных инвестиций и вынужденное сокращение тысяч рабочих мест. А какой политик это потерпит? «Конгресс не может и не будет сидеть сложа руки и наблюдать, как безрассудно оставлены рациональные принципы, проверенный послужной список, устойчивый путь к успеху и как разрушается наша пилотируемая космическая отрасль», – подытожил точку зрения скептиков Ричард Шелби (Richard Shelby), сенатор от Алабамы. Он прямо назвал смену курса, предпринятую Обамой, «маршем смерти будущей пилотируемой программы США». Зеленая улица коммерческим космическим программам, в особенности связанным с полетами на МКС, а в перспективе с изучением Луны – один из важнейших приоритетов нового космического плана Обамы и Болдена.

великий кормчий. А вот когда вся ставка в рулетке делается на один цветок… Об этом важном моменте говорят те, кто считает решение Барака Обамы ошибкой. Среди критиков есть и специалисты по космической отрасли. В частности, бывший глава NASA Майкл Гриффин (Michael Griffin): «Сегодня у нас на орбите $75миллиардная Международная космическая станция, продукт-

сокровище, усилие 15 государств. А президент рекомендует, чтобы мы отказались от ее пользы в будущем, отдали само ее существование в заложники судьбы, в заложники надежды на то, что в настоящее время не существующие еще коммерческие космические полеты станут реальностью после выхода шаттлов на пенсию». А еще в бой рвутся политики из Алабамы, Флориды и Техаса –

Победит ли в итоге та или иная точка зрения – не столь важно. Уже ясно, что ни в 2020-м, ни в последующие лет десять нога человека на поверхность Селены не ступит. Вероятно, это событие все же произойдет, но куда позднее. 2010 • апрель

технофетиш

технологические предметы роскоши

Samsung заинтересовался летающим отелем на водороде

«Медленно это новое быстро», – говорят авторы этого необычного транспортного средства. Роскошный дирижабльнебоскреб видится им антитезой авиалайнерам, альтернативой суетливой погоне за скоростью, величественным объектом, возвращающим понятию «дальнее путешествие» прежний вкус, который человечество успело подрастерять за последние лет семьдесят.

В высоту этот пирамидальный дирижабль должен насчитывать 265 метров – небоскребов выше этой отметки на планете не так уж и много.

http://www.youtube.com/watch?v=bP15Vgt55Gk&feature

Вернуть на новом витке истории межконтинентальные рейсы огромных цеппелинов (Zeppelin) мечтает лондонская дизайнерская компания Seymourpowell. Ее проект Aircruise, однако, снабжен пояснением «отель в небе», что подчеркивает «люксовость» аппарата.

апрель • 2010

Ключевая идея замысла – путешествовать, отдыхая и расслабляясь. Отсюда небольшое число пассажиров при очень внушительных размерах сооружения. Максимальное количество людей, находящихся на борту нового дирижабля, – 100, но в обычном рейсе их будет куда меньше. Ведь Aircruise дол-

жен содержать четыре двухэтажных номера, пентхаус и пять обычных номеров. Обслуживать гостей призван персонал отеля числом 14, и еще шесть душ составит экипаж, занимающийся собственно небесным кораблем (в том числе – два бортинженера). В отличие от классических дирижаблей-сигар корпус этого аппарата вытянут по вертикали, словно поплавок. Сопротивление такой конструкции воздушному потоку должно быть солидным, потому летающему отелю-парусу придется в большей степени полагаться не на двигатели, а на попутные высотные воздушные течения. Сами британцы сравнивают свое творение с клипером. Тем не менее по проекту круизная скорость Aircruise – 145 км/ч. Он должен доставлять своих постояльцев из Лондона в Нью-Йорк за 37 часов, а, к

Стеклянный пол на нижней палубе – развлечение для пассажиров, не страдающих боязнью высоты.

Разбросанные по ряду городов планеты причальные станции должны обеспечить туристам доступ к крупнейшим туристическим и деловым центрам Земли.

примеру, из Лос-Анджелеса в Шанхай примерно за четыре дня. В сравнении с реактивными самолетами – вечность, но, по мнению британцев, за такой «ленивый» перелет немало состоятельных людей с радостью отдадут круглую сумму. Горстке счастливчиков будут предоставлены необычайно просторные прогулочные палубы с великолепными видами на облака и проплывающую внизу землю. Им откроют бары, а едва

ли не самая лакомая деталь судна – круглое окно в самом низу колосса, снабженное большим и прочным стеклом. Авторы проекта пишут, что максимальная высота полета Aircruise составит 3,66 километра, но над какими-нибудь достопримечательностями отель может снижаться до высоты в считанные десятки метров. Не до конца ясно, как авторы концепта предлагают регулировать плавучесть огромно2010 • апрель

технофетиш го судна, хотя известно, что по конструкции это должен быть аппарат полужесткого типа с прочными рамами, поддерживающими подъемные емкости с эластичными упругими стенками. Кроме того, из полного взлетного веса отеля (это около 300 тонн) 20 т составят расходные материалы, вода и некий балласт. Расчетный вес непосредственно конструкции, к слову, равен 270 тоннам – примерно как у пустого авиалайнерагиганта A380. И тут пора сказать, как эта гора поднимется в воздух. Колосс от Seymourpowell должен полагаться на водород. Этот газ обеспечивает вблизи земли силу Архимеда примерно в 1,2 килограмма на каждый кубометр. Общая емкость баллонов супердирижабля должна составить 330 тысяч кубов, что приводит к грузоподъемности с хорошим запасом – 396 тонн. Огнеопасность H2, однако, заставляет задуматься – чем обусловлен такой выбор британской компании? Ведь, к примеру, схожий по замыслу концепт огромного летающего клуба Strato Cruiser предусматривал в качестве подъемного газа безопасный гелий. На него же рассчитывали и мечтатели, рисовавшие ранее двухбаллонный летающий отель WATG, небесный отель Aeroscraft и дирижабль-офис. Водород, по мнению Seymourpowell, – основа эко94

апрель • 2010

Гонконг и Дубай, другие крупные и красивые города планеты, должны стать для Aircruise постоянным источником богатых туристов и деловых людей, желающих пересечь океан пусть несколько медленнее, чем на самолете, но зато с комфортом, присущим только океанским судам.

логически чистого полета без какого-либо выброса загрязняющих веществ. Дело в том, что энергию отелю должны поставлять солнечные батареи (немного) и, главным образом, водородные топливные элементы (они же в качестве «выхлопа» сгенерируют питьевую воду). Для их работы летающему отелю потребуется забрать из баллонов совсем небольшую толику легкого газа, которую

позднее можно будет восполнить в «порту». Что до опасности пожара, то снизить риск призваны передовые технологии (куда же без них), а также сам дизайн оболочки. По замыслу лондонских умельцев, отель будут держать в небе четыре отдельные ромбовидные «дольки», каждая из которых должна состоять из множества изолированных секций, выполненных из само-

технологические предметы роскоши

затягивающегося (при повреждении) материала. Выполнимость смелой фантазии британцев – вопрос открытый. Но, что интересно, ранний вариант концепта привлек внимание корпорации Samsung Construction and Trading, сыгравшей ключевую роль в возведении самого высокого небоскреба планеты Burj Khalifa, а также построившей некогда здания, занимающие вторую и третью строчки в этом рейтинге – Taipei 101 и Petronas Towers. Она и заказала британцам более детальную проработку концепции и создание анимации, раскрывающей всю прелесть замысла (ссылку на видеоролик в начале материала). Связь между передовыми строительными технологиями и дирижаблем-отелем неочевидна. Но стоит вспомнить силовой каркас летающего сооружения, к которому должны быть снаружи подвешены те самые баллоны с водородом, а изнутри – палубы-этажи «небоскреба». Эти несущие системы очень напоминают те, что применяются в современных высотных зданиях или, к примеру, мостах (которые также входят в сферу интересов Samsung C&T).

Несущая конструкция отеля – восемь изогнутых ажурных «колонн», сделанных из композитных материалов.

Интерьеры летающего отеля отличают светлые теплые тона отделки, а также обилие открытых пространств и огромных окон. 2010 • апрель

факты

10 новых идей

по улучшению климата на Земле

Недавно в английском городе Манчестер ученые со всего мира дискутировали на тему изменения климата и того, как можно исправить непростую ситуацию. Место проведения конференции было выбрано неслучайно: история города помнит и начало научно-технического прогресса, и стремительное развитие промышленности, которая с одной стороны – благо, а с другой –

Профессор Стивен Сальтер из Университета Эдинбурга предлагает увеличить количество густых белых облаков, отражающих солнечные лучи. Для этой цели, говорит специалист, можно использовать флот из кораблей на дистанционном управлении, которые будут «впрыскивать» в атмосферу водяную пыль из морской воды. И если вы не уверены в том, что эта идея может сработать, примите во внимание: ее автор в 70-е годы был в числе ученых, нашедших способ накопления и использования энергии волн.

причина загрязнения окружающей среды. В итоге совещания, специалисты определили ТОП-10 перспективных идей, за которые каждый может отдать свой голос. Есть среди них как ожидаемые идеи, касающиеся ставших уже привычными источников альтернативной энергии (Солнца, например), так и весьма неожиданные... Вот – некоторые из представленных на конференции идей. производить метан, который впоследствии можно будет использовать для энергетических целей.

Питер Скотт представил сверхэкономичную кухонную плиту для той огромной части человечества, что и сегодня обогревает дома и готовит

Тим Крюгер считает, что в океане недостаточно извести. Если еще больше насытить им море, оно будет способно абсорбировать больше углекислого газа. Кроме того, снизится уровень неблагоприятной кислотности, накопившейся за годы загрязнения окружающей среды.

Марк Кэпрон Морской инженер Марк Кэпрон считает, что позитивный эффект можно обеспечить путем выращивания водорослей и «сбрасывания» их под поверхность земли – в огромные геотермальные «заводы-желудки», где водоросли, перевариваясь в буквальном смысле этого слова, будут одновременно избавлять мир от излишка СО2 и 96

апрель • 2010

с помощью древесины, разного рода отходов и других материалов. Вряд ли старомодные печи можно назвать главными загрязнителями атмосферы, но и они прибавляют СО2. Разработка Скотта отличается также высоким КПД.

Майк Мэйсон Ученый по имени Майк Мэйсон обещает, что уже в следующем году британцы смогут устанавливать в своих домах «керамические

ТВЭЛ (тепловыделяющие элементы)» размером не больше посудомоечной машины. ТВЭЛ обеспечат их необходимым количеством энергии для подогрева воды и освещения. Оборудование

торий, отличающийся большим потенциалом заключенной в нем энергии.

И еще одно предложение И еще одно предложение, касающееся абсорбции СО2. Не выбрасывать углекислый газ в воздух, а «прятать» его под землей, например, в более не эксплуатируемых нефтяных скважинах. По словам геологов, места в недрах предостаточно для того, чтобы вместить весь СО2,

отличается эффективностью и низким уровнем выбросов. Предположительная цена устройства – 3 тысячи фунтов стерлингов.

Розмари Рэндэлл Психотерапевт из Кэмбриджа Розмари Рэндэлл создала цикл из шести «Разговоров об углероде». Посетители ее небольших курсов сразу же после завершения лекций значительно сокращают потребление энергии, при этом не ограничивая себя в чем-либо, а просто эффективнее используя ресурсы. Кроме того, участники «Разговоров» всерьез задумались о приобретении энергосберегающих устройств. Совсем уже простую, но при этом действенную форму вывел Энрю Симмс: потребляйте меньше, – говорит он. И это вполне может быть начало рецепта счастья. Кроме того, сегодня особенно остро стоит проблема не только распространения знаний об эффективном использовании ресурсов, но и вопрос умного планирования семьи, говорит Луиза Карвер.

выработанный за миллионы лет. Основная проблема данного проекта в высокой стоимости его реализации.

Biochar Biochar (от сочетания «биологический уголь») – это тип древесного угля, вырабатываемого путем пирогенизации (нагревания в специальных камерах без доступа кислорода) отходов сельскохозяйственных культур, дерева или биомассы. В основном, «биочар» состоит из углерода, накопленного сжигаемыми

Тони Лавэлл Фермер из Автралии Тони Лавэлл продемонстрировал фотографии сухих истощавших земель параллельно с изображениями буйной растительности. Фермер с зеленого участка заставил свой скот уподобиться миграционным настроениям стад гну, в которых природа заложила инстинкт не только самосохранения, но и толерантного отношения к окружающей среде.

Многие ученые высказывают мнение, что атомные станции можно сделать гораздо безопаснее и эффективнее, если вместо урана использовать

растениями. Если удобрить им почву, он не станет загрязнять мир углекислым газом, и при этом сделает доброе дело: поможет расти и развиваться новым растениям. 2010 • апрель

интересно

Пузырьковый календарь

Пузыри обычно используются при производстве упаковки, чтобы избежать повреждения продукта. Но, как известно, эти пузырьки также хорошая игрушка. Идея заключается в представлении календаря в виде набора пузырьков с напечатанными на них датой. Помните, что вы можете щелкать только один пузырь в сутки.

Скамья Вольфганга:

сядь на клавиатуру и опубликуй то, что получилось. Это, может быть, не самый удобный стул в мире, но вам придется признать, что концепция выглядит очень здорово. Wolfgang Keyboard Bench от дизайнера Нолана Хербута (Nolan Herbut), который уже успел поэкспериментировать с напольной лампой, сделанной из техже элементов, собрано из клавиш нескольких клавиатур. Это кресло могло бы послужить очень забавным симулятором печатной машинки, когда вам уже наскучит набирать тексты стандартным способом.

Летающая тарелка –

руками не трогать! Ребята из Air Hogs на днях представили летающую тарелку – Vectron Wave Flying Saucer, которая благодаря своим сенсорным датчикам не сталкивается с препятствием, а как бы «зависает» перед ним в воздухе. Дети могут спокойно играть: если ребенок не успеет поймать тарелку – она остановится прямо перед любимой маминой хрустальной вазой. А играть можно до тех пор, пока не сядет батарея. Вернее, 6 батареек типа АА. Фактически чадо наслаждается игрой, не дотрагиваясь до самой игрушки: помахал перед ней рукой – она и полетела. Просто, а самое главное – весело! Есть, правда, минус. В комментариях покупатели серьезно расходятся во мнении: у одних тарелка летает всего 2–3 минуты, у других – полчаса. Будем надеяться, что дело тут в батарейках. Стоит игрушка 25 долларов. 98

апрель • 2010

Интересный журнал для души! Новинка! Выписывайте на почте! ïîäïèñíûå 37733, 37886 èíäåêñû

¥¸ ¢¦µ ° ¬µ Ü ÁÐÕÅ ØÆ ÃÐÍÊ½È ÁÈ

ÅÊÏÂÍÂÎÊ

Подписной Подписной ии нн д д ее кк сс

37733

½ÌÍÂÈÙ

¤¥ ¤¡ ËÇÅ Ê»ÇÁÅ ÇÈÔ ¨Ç½¾ÄÁË¾ÊÕ ÇÄÌÐÁË¾

¡ È

ÑÎÂÅÒÛ ÏÎ ÓÕÎÄÓ ÇÀ ÔÈÀËÊÎÉ

¿½Ç¾

¾Æ À¹ Ã¹ ¼ÉÁ» ÈÁÊÕÅÇ ÃÇ»¹ÆÆÇ¾ ÇÈÌºÄÁ

ÏÐÀÂÈËÜÍÛÉ ÓÕÎÄ ÇÀ ÔËÎÊÑÀÌÈ

¯»¾ËÇÃ Å¾ÊØÏ

Ìíîãîëèêèé ÔÈÊÓÑ

¥È ÈÛ ÎÏÍ ÅÍ Ë¿ ½Ê ÊØ

ª ¤ ¦´¢ § ¡ ¦ ¤£§¦

Â Î Ë¿ ÂÏØ Å ÁÂ Å

ÎÂ ÇÍ ÂÏØ ÎË ¿Î ÂÆ

°Ç Í½ ÅÊ Ø

, о г о ор Нед сиво, кра ресно е инт

покупайте на лотках,

там же, где приобрели «Интересную механику» ! 2010 • апрель

открытие!

Читайте в следующем номере:

Обнаружено новое влияние материнского поведения на мозг Специалисты Бристольского университета, исследующие привлекательность человеческих лиц, пришли к выводу, что вроде бы вполне очевидное свойство кожи ранее ускользало от внимания «оценщиков».

Обнаружен важный фактор привлека тельности

Уход за молодняком увеличивает количество нейронов в мозге женских особей, при этом самке вовсе не обязательно самой рожать потомство.

сенсорное покрытие с квантовой начинкой

Электроэнергию будут передавать с орбиты Американская компания Solaren предложила свой способ получения электроэнергии. Она намерена запустить его уже к 2016 году.

А также Подписной

Ин декс

Люди Идеи Технологии

100 страниц

Британская компания Peratech совместно с Samsung Electronics объявили о скором появлении сенсорного экрана нового типа. Его поверхность, созданная из уникального композитного материала, сверхчувствительна к силе нажатия – для надежной фиксации прикосновения достаточно ее смещения всего лишь на 2 микрометра.

ля Покупайте c 15 апре на лотках прессы и вы узнаете, как это работает…

3Стои7мост8ь подп6иски4– 9.90 грн в месяц

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