Юный техник, 2009 № 10

Таким образом, в ходе эксперимента можно на практике проверить, насколько устойчивы в космическом пространстве летательные аппараты такого типа, можно ли стабилизировать их полет с помощью гироскопического эффекта. Полученные данные и видеопленка переданы на Землю.

КУРЬЕР «ЮТ»

Валюта будущего будет храниться в банке на Луне

Такой вывод можно сделать, ознакомившись с работами участников Международной молодежной деловой игры «Саммит ШОС-2039», которая в начале лета состоялась в Уральском государственном экономическом университете (г. Екатеринбург).

Сегодня много разговоров о том, какая валюта со временем сменит в мире доллар. И каждая команда предложила свой вариант. Так, ребята из Киргизии предложили использовать для международных расчетов «руань». Через 30 лет, в 2039 году, самыми сильными среди стран UIOC станут экономики Китая и России, считают они. А значит — валюты этих государств и будут доминирующими. Из названий российского рубля и китайского юаня они и получили название валюты будущего — «руань».

Команда России посчитала, что в будущем распространение будут иметь не бумажные, а электронные деньги. Для них и придумали оригинальное название — «шуруб», т. е. «штриховой рубль». Как объяснили россияне, в будущем на запястье каждого человека будет наноситься пожизненный штрих-код. По нему всегда можно будет распознать не только, кто именно перед вами, но и какие средства он имеет на своем счете. Причем такой код нельзя будет ни украсть, ни потерять…

Ну, а чтобы ни у кого не было соблазна совершить налет на Всемирный банк, ребята из команды Узбекистана предложили разместить его на… Луне, считая, что туда грабителям добраться будет затруднительно… Беда только в том, что электронные деньги хакеры уже сегодня похищают из банков, расположенных на другом краю света, не вставая с кресла перед собственным компьютером.

Тем не менее, по мнению президента Евразийского экономического клуба ученых Серика Нугербекова, прошедшая встреча — не просто игра. Проанализировав ее результаты, специалисты надеются почерпнуть оригинальные идеи, которые можно будет пустить в ход, не дожидаясь 2039 года.

К сказанному остается добавить, что в Международной молодежной деловой игре «Саммит ШОС-2039» приняли участие более 150 студентов, аспирантов, молодых ученых из стран ШОС, в числе которых — Россия, Узбекистан, Таджикистан, Казахстан, Киргизия, Китай. К ним примкнула также молодежь из государств, входящих в орбиту ШОС — Армении и Монголии.

И.ЗВЕРЕВ

СЛЕДИМ ЗА СОБЫТИЯМИ

Вокруг света на солнцелете

Летом 2009 года в Швейцарии был публично продемонстрирован Solar Impulse («Солнечный импульс») — уникальный самолет, работа над которым была начата еще 6 лет тому назад. Именно на таком солнцелете команда под руководством потомственного исследователя и искателя приключений Бертрана Пикара, совершившего в 1999 году беспосадочное кругосветное путешествие на гибридном гелиево-тепловом аэростате Breitling Orbiter, собирается осуществить еще одну кругосветку.

Идея длительного полета без использования топлива владеет умами конструкторов летательных аппаратов уже не первое десятилетие. С начала 70-х годов XX века во всем мире строят пилотируемые и беспилотные солнцелеты — летательные аппараты, энергию для движения которым дают фотоэлементы, которыми обклеивается практически вся поверхность такого самолета (см. «Подробности для любознательных).

Первые испытания летательного аппарата Solar Impulse запланированы на 2009 год. Экспериментальные полеты намечены на ближайшие 3 года.

«Мы собираемся лететь вокруг земного шара в направлении с запада на восток (потому что так ночь короче и ветры попутные), — рассказал журналистам на прессконференции Бертран Пикар. — Максимальная скорость летательного аппарата — около 70 км/ч, размах крыла — 61 м, масса — 1600 кг, причем четверть веса приходится на солнечные батареи из монокристаллического кремния толщиной 130 мкм и общей площадью 250 кв. м.»…

Внешний вид «Солнечного импульса».

Для начала «Солнечный импульс» должен облететь нашу планету по тропику Рака с пятью посадками. Схема полета примерно такая. Днем пилот набирает максимальную высоту, заряжая попутно литиевые аккумуляторы в крыльях общей массой в 450 кг. Ночью накопленная энергия будет питать двигатели суммарной мощностью всего 12 л.с., совсем как у первого самолета братьев Райт. Более мощным движкам просто не хватит энергии, вырабатываемой «солнцечувствительным» крылом. И то до утра самолет останется в воздухе лишь в том случае, если треть темного времени сумеет неспешно планировать на выключенных моторах, теряя высоту с 8,5 до 3 км.

Кстати, установление рекордов — это у Пикаров семейное дело. Дед Бертрана, Огюст Пикар, был первым человеком, поднявшимся в стратосферу в собственного изобретения герметичной гондоле воздушного шара в 1931 (на 15 780 м) и в 1932 (на 16 201 м) годах. Сын Огюста и отец Бертрана, Жак, первым побывал на дне Марианской впадины. Сам Бертран уже облетел вокруг света на аэростате за 19 дней.

Промежуточные посадки обусловлены необходимостью смены пилотов, каждый из которых может находиться в полете не больше четырех-пяти суток подряд. При этом каждому придется спать 15–20 минут каждый час, доверив управление самолетом автопилоту, рассказал пилот Андре Боршерг.

Построенный самолет команда Пикара предполагает использовать только для тренировок. После накопления необходимого опыта будет построен второй самолет, возможно, больших размеров — с размахом крыла более 80 м. Вот на нем швейцарцы и планируют осуществить кругосветку, возможно, даже без промежуточных посадок.

Разработки российских авиаконструкторов пока на рекорды не претендуют. Причина нашего отставания банальна — нет денег, соответствующих материалов и оборудования. Ведь на сооружение «Солнечного импульса» ушло около 70 млн. евро, были использованы самые современные материалы.

В. ЧЕРНОВ

Подробности для любознательных

ПЕРВЫЕ «ПТЕНЦЫ»

Самый первый в мире беспилотный летательный аппарат (БПЛА) с солнечной энергоустановкой Sunrise I, разработанный конструктором Р. Боушером из компании Astro Flight по контракту с Пентагоном, поднялся в воздух 4 ноября 1974 года на полигоне Байсикл-Лейк военной базы Форт-Ирвин в Калифорнии.

Крылья Sunrise I несли 4096 фотоэлементов, дававших суммарную мощность 450 Вт. Этого оказалось достаточно, чтобы аппарат с размахом крыла 9,75 м и массой 12 кг достиг высоты 6100 м.

Спустя год в воздух поднялся Sunrise II, имевший 4480 фотоэлементов, дававших мощность 600 Вт. Но весила данная модель, благодаря использованию новейших композиционных материалов, всего 1,8 кг. Конструкторы надеялись, что аппарат поднимется на высоту 23 000 м, однако проблемы с управлением так и не позволили достичь этого.

Следующим «птенцом» солнечной авиации стал Gossamer Penguin, построенный в 1980 году конструкторами американской фирмы AeroVironment при поддержке корпорации Dupont. По идее этот пилотируемый самолет должен был перелететь через пролив Ла-Манш из Франции в Великобританию. Однако «птенец» оказался хрупким и летал плохо. Пришлось его в значительной степени усовершенствовать.

Второй вариант — Solar Challenger — весил 90 кг, а его крылья, размахом 14,3 м, были покрыты 16 128 солнечными элементами общей мощностью 2600 Вт. В июле 1981 года он стал первым в истории самолетом, который пролетел 262 км от Парижа до британского Мэнстона, используя исключительно солнечную энергию.

Успех, достигнутый Solar Challenger, подогрел интерес к созданию еще более совершенных солнцелетов. Так, сотрудники корпорации AeroVironment начали работу над проектом «Высотного солнечного беспилотного самолета» (High Altitude Solar, или HALSOL). Он представлял собой очень легкое и прочное крыло размахом 30 м, изготовленное из углепластика, кевлара, полистирола и обтянутое пленкой из майлара.

Разработка проекта HALSOL проходила в режиме строгой секретности. А потому, когда летом 1983 года самолет начал летать в районе военной базы Грум-Лейк в штате Невада, то наряду с самолетом-«невидимкой» F-117 добавил несколько новых фактов в летопись НЛО.

Впрочем, после десятка полетов испытания пришлось прервать. Дело в том, что поначалу для HALSOL не нашлось фотоэлементов достаточной эффективности и для полетов использовали бортовые аккумуляторы. А их тяжесть и громоздкость не позволила выявить аэродинамические характеристики аппарата в полной мере.

Прошло более 10 лет, прежде чем проект вернули к жизни специалисты NASA. Они поставили на аппарат космические фотоэлементы, и 11 сентября 1995 года солнцелет Pathfinder достиг рекордной высоты 15 400 м.

А спустя еще 3 года новая модификация Pathfinder Plus — с удлиненным крылом — поставила новый рекорд, достигнув 6 августа 1998 года высоты 24 445 м.

Впрочем, специалистов интересовал не столько сам рекорд, сколько эффективность нового поколения фотоэлементов, которые предполагалось использовать при разработке самолета Centurion с практическим потолком в 30 000 м.

Благодаря сотрудникам калифорнийской фирмы SunPower, сумевших повысить КПД фотоэлементов до 19 %, удалось увеличить и мощность моторов с 7500 до 12 500 Вт. А когда еще и размах крыла увеличили с 30 до 63 м, стало понятно, что Centurion представляет собой беспилотный самолет, пригодный для практической работы.

В 1999 году Centurion переименовали в Helios, по имени греческого бога солнца, модифицировали его еще раз, увеличив крыло до 75 м (больше, чем у Boeing 7471) и разместив на нем 62 120 фотоэлементов. В итоге получился аппарат, который официально назвали «самолет для исследований окружающей среды» или ERAST (Environmental Research Aircraft and Sensor Technology).

На самом деле Helios готовили для разведывательной работы, а потому он должен был летать не только днем, но и ночью. С этой целью его оснастили еще и топливными элементами, питавшими моторы в ночное время суток. Кроме того, такой БПЛА мог бы также выступать в роли радиоретранслятора, заменяя спутники связи, использоваться для наблюдений за погодой и многим другим.

Однако всем этим планам не суждено было сбыться.

Правда, 13 августа 2001 года Helios поставил неофициальный рекорд высоты для самолетов без реактивных двигателей, достигнув высоты 29 523 м. Однако спустя две недели, 26 июня 2003 года, во время очередного испытательного полета на Helios вышла из строя система управления, и он рухнул в океан в районе Гавайев.

После гибели аппарата Helios NASA стало разрабатывать проект беспилотника Vulture («Гриф»), который, по идее, будет способен оставаться в воздухе в течение 5 лет. Как будут продвигаться работы над этим проектом, мы вам еще расскажем. Пока же можем добавить, что согласно техническому заданию Vulture должен довольствоваться 5 кВт энергии, непрерывно работать в течение 5 лет и поднимать в стратосферу оборудование массой до 500 кг. По плану летательный аппарат должен быть принят на вооружение к 2015 году. Причем для большей надежности конструкцию Vulture сделают модульной, предполагающей быструю замену целых блоков резервных топливных элементов прямо в ходе полета.

Такие разведчики, по мнению экспертов, могут пригодиться не только на Земле, но и, скажем, на Марсе.

Несколько проектов марсианских самолетов NASA уже обнародовало. Не дремлют и европейцы. Так, сверхлегкий (2,5 кг) Sky Sailor разрабатывается сотрудниками университета ЕТН в Цюрихе.

РАССКАЖИТЕ, ОЧЕНЬ ИНТЕРЕСНО…

Небоскреб для… редиски?

В «ЮТ» № 5 за 2007 г. вы рассказали о проекте российских специалистов, которые предлагают строить высотные оранжереи. Как обстоят дела с этим проектом? Есть ли сдвиги?..

Иван Переверзев, г. Калининград

Коротко напомним суть дела. Во времена «холодной войны» перед лучшими умами российской оборонной промышленности была поставлена задача: создать сельскохозяйственные комплексы, которые бы помогли людям выжить после атомной войны. Зараженная радиацией почва, резкое похолодание из-за туч пыли, поднятой высоко в атмосферу вследствие ядерных взрывов, лежащие в развалинах города — все это могло обернуться тем, что оставшиеся в живых люди погибли бы от холода и голода.

Одним из решений проблемы стал проект «Экватор», который сейчас рассекречен и предлагается к повсеместному внедрению корпорацией «Союз технологий», президентом которой является известный космонавт Валерий Кубасов.

Внешне это диковинное сооружение похоже на древнеегипетскую пирамиду, только из стекла. По мнению одного из разработчиков проекта, Анатолия Подосинникова, ничего необычного в таком конструкторском решении нет.

«Около 80 процентов территории России относятся к так называемой зоне рискованного земледелия, — рассказал он. — Это значит, что, начиная по весне сельскохозяйственные работы, осенью можно не дождаться урожая. Так что не случайно в нашей стране все шире развивается система земледелия на закрытом грунте, позволяющая получать гарантированные урожаи в любое время года, независимо от погоды…»

Оранжереи XXI века имеют пирамидальную форму, поскольку на их стенах не держится снег, с них быстро скатывается дождевая вода. Облицованы они вакуумированными стеклопакетами, которые позволяют в 1,5 раза сократить потери тепла по сравнению с обычными окнами.

Кроме того, каждый модуль-пирамида имеет гелиоконцентраторы нового поколения на основе двухсторонних кремниевых панелей. Между панелями циркулирует вода, которая даже в условиях средней полосы нагревается до температуры кипения, что позволяет получить КПД установки около 80 %. Снабжены оранжереи и фотоэлементами с КПД около 20 % вместо обычных 5 — 10 %.

Таким образом, каждый модуль способен самостоятельно обеспечивать себя энергией круглый год. А системы кондиционирования следят за тем, чтобы внутри комплекса всегда была нужная атмосфера.

Каждая пирамида поделена на несколько этажей-ярусов. И здесь сказывается преимущество ее формы — на каждый ярус через стеклянные стены попадает достаточное количество солнечного света.

На самом нижнем ярусе располагаются пруды для разведения ценных пород рыб. Каждый модуль, к примеру, способен давать в год до 180 т осетра или до 600 кг сома с каждого кубометра пруда.

На втором и третьем ярусах комплекса — оранжереи для выращивания цветов, зелени, овощей. Все стадии процесса выращивания растений в автоматизированном режиме уже отработаны в ходе многолетних исследований по проекту «Космические оранжереи» лаборатории «Природа» Института имени Курчатова. Нашим специалистам удалось увеличить КПД фотосинтеза с обычных для природы 0,4 % до 16 %, используя поляризованное освещение в сочетании со сбалансированным питанием растений и созданием соответствующего микроклимата.

Сельдерей, петрушка, укроп в гидропонных установках «Светокультура» дают гарантированные еженедельные урожаи до 10 кг с 1 кв. м площади. Урожаи салатов, редиски — до 12 кг в месяц. Томаты, баклажаны и другие овощи можно снимать до 6 раз в год, причем на каждом квадратном метре вырастает около 20 кг плодов.

Центр городского сельского хозяйства — уникальное сочетание жилого здания, бизнес-центра и колхоза. Существует, к сожалению, пока только на бумаге.

По подсчетам экономистов, при стоимости проекта около 7,5 млн. рублей уже через 5 лет общая прибыль составит порядка 22 млн. рублей. При этом конфигурация оранжерей может меняться в зависимости от потребностей и возможностей заказчика.

После нашей публикации в редакцию несколько раз звонили заинтересованные люди, спрашивали, как найти создателей этого уникального проекта. Дело как будто двинулось с мертвой точки.

Подобные работы ведут и за рубежом. «Людей на нашей планете становится все больше, а свободных земель под выращивание сельскохозяйственных культур — все меньше», — рассуждает профессор Колумбийского университета Диксон Депомье, если не приступить к строительству на окраинах городов-миллионников небоскребов-оранжерей или вертикальных ферм, как называет их автор идеи, то будущее человечество все же ждет голод.

На каждом земледельческом этаже такой фермы может быть размещено несколько уровней «земли», на которой растут столь необходимые нам картошка, лук и редиска. На других этажах можно расположить животноводческие хозяйства и даже сады. По оценке Депомье, продукции одной такой фермы достаточно, чтобы в течение года кормить и поить 50 тысяч человек, причем все необходимые технологии для организации такого производства уже существуют.

Городские фермы удобны не только тем, что максимально упрощают доставку продуктов и сокращают необходимость в складских площадях. Они также могут перерабатывать в электричество органические отходы, которых в любом крупном городе предостаточно. Кроме того, для орошения можно использовать очищенную воду канализационных стоков.

Схема очистки выглядит следующим образом: сначала вода проходит через систему фильтров, главная задача которых — задержать осадок. Затем происходит вторая фильтрация с помощью растений, которые не предполагается употреблять в пищу. И, наконец, в финале к делу приступают речные дрейссены — моллюски, хорошо известные владельцам аквариумов своими «очищающими» качествами.

Идея вертикального земледелия посетила Депомье еще восемь лет назад. Четыре года у него ушло на детальную разработку и оформление проекта. Однако ни одной вертикальной фермы пока еще не построено. На Западе тоже, оказывается, умеют откладывать перспективные идеи в долгий ящик.

Тем не менее, в начале 2009 года стало известно, что работами Депомье заинтересовались инвесторы из Лас-Вегаса. По их оценке, стоимость и прибыльность вертикальной фермы сравнима с… казино. При стоимости строительства 200 млн. долларов ожидается ежегодная прибыль в 25 млн. долларов. Плюс еще 15 миллионов долларов первые год-два принесут туристы, желающие посетить чудо-ферму.

Сооружение аналогичного агронебоскреба планирует начать и нью-йорский магнат Скотт Стрингер. Он уже открыл финансирование строительства агрокомплекса, который будет стоить около 30 млн. долларов.

Вполне возможно, интерес Стрингера стал следствием экономического кризиса. Многие фирмы резко сократили площади своих офисов, перевели своих сотрудников на домашний режим работы. А потому строительство ферм-небоскребов обещает стать выгоднее строительства офисных центров или жилых домов.

В. ЧЕТВЕРГОВ

ВОЗВРАЩАЯСЬ К НАПЕЧАТАННОМУ

Робот строит дом