Юный техник, 2008 № 10

ПУЛКОВСКИЕ СЛЕДОПЫТЫ

Не только на Памире следят за космическим мусором. Сотрудники одной из старейших в нашей стране Пулковской обсерватории недавно разработали уникальную систему слежения за «космическим мусором», позволяющую различать на орбите объекты размерами всего лишь в десятки сантиметров. Чем огорчили американских специалистов, которые надеялись, что в облаках космической «мелочи» им удастся прятать хотя бы некоторые из своих спутников-шпионов.

РАССКАЖИТЕ, ОЧЕНЬ ИНТЕРЕСНО…

Дайте четкую картинку!

Последнее время все больше говорят о переходе российского телевидения на иной стандарт — из аналогового оно превратится в цифровое. Когда это произойдет? Что при этом изменится для телезрителя?

Андрей Чистяков,

г. Тюмень

В декабре 2007 года правительство Российской Федерации приняло Концепцию развития телевещания на 2008–2015 годы. Согласно этому документу вскоре должна быть разработана Федеральная программа, в которой четко и ясно должно быть прописано, когда какой регион нашей страны перейдет на новый стандарт телевещания.

Пока эта программа еще окончательно не готова, но специалисты уже могут прояснить, к чему нам всем предстоит готовиться. Скажем, представители ЗАО «Московский научно-исследовательский телевизионный институт» (МНИТИ) — заместитель генерального директора, кандидат технических наук Борис Олегович Любимов и его сотрудники — пояснили мне, что другого варианта, кроме как введение цифрового телевидения, в стране просто нет.

Во-первых, полностью исчерпан частотный ресурс телеэфира. То есть, говоря проще, в Москве сейчас нет ни одного свободного канала. Выход из положения напрашивается такой: надо помещать в тот же частотный промежуток несколько телеканалов, что возможно только при цифровом способе передачи. А во-вторых, по чисто техническим причинам все новые направления телевидения: HDTV или ТВЧ (телевидение высокой четкости), мобильное телевидение, дополнительные телеуслуги можно осуществить только в цифровом виде.

Сама по себе цифровая передача сигнала уже большой шаг вперед по сравнению с аналоговым способом. Прежде всего, введение дискретного, цифрового сигнала резко повышает помехоустойчивость телесигнала, а значит, и качество приема.

«Радиолюбители издавна знают, что морзянка в эфире намного «дальнобойнее» речевой связи, — стал пояснять мне суть дела сотрудник МНИТИ, инженер Валентин Соколов. — А все потому, что морзянка состоит из дискретных сигналов, а наша речь из аналоговых»…

Как перевести аналоговый сигнал в дискретный, можно понять из рисунка. Аналоговый сигнал (плавная линия графика) при помощи особого устройства делят на ряд дискретных (столбики на рисунке) и затем передают в эфир только их. Такая последовательность очень устойчива к воздействию помех, поскольку в этом случае всегда можно определить, был сигнал или нет, а при необходимости, сравнив его с соседними сигналами, можно даже восстановить его истинную величину.

Этим, кстати, и занимаются частенько устанавливаемые в приемных устройствах цифровых сигналов дискретные фильтры.

Таким образом, можно быть уверенным, что сигнал от телепередатчика до приемника дойдет практически в первозданном виде, как бы мы его ни транслировали — через спутник или множество ретрансляционных станций.

Теперь остается в самом телеприемнике осуществить обратное преобразование цепочки цифровых сигналов в картинку, и вы получите изображение высокого качества. Не случайно такую систему называют ТВЧ — телевидение высокой четкости или HDTV — High Detective Television.

«Размеры экрана такого телевизора могут быть в полстены, и все равно изображение на нем будет четким», — продолжал свой рассказ В. Соколов.

«Однако такой телевизор нужно еще купить, — стал рассуждать я вслух. — А стоят домашние кинотеатры не дешево! Кроме того, у многих людей стоят дома еще вполне работоспособные аналоговые телевизоры. Так что их — на помойку?»

«Именно это соображение и сдерживало долгое время массовое внедрение цифрового телевидения, — ответил на мой вопрос В. Соколов. — Да, конечно, заменить аналоговое оборудование на телецентрах тоже денег стоит, но на эти затраты можно пойти, будучи уверенным, что и новый телесигнал исправно будет приниматься оборудованием, имеющимся у населения. Ведь сила телевидения именно в его массовости». Поэтому переход на новую систему вещания будет происходить постепенно, в несколько этапов. А для того чтобы на первых порах новый сигнал могли принимать старые телевизоры, каждому желающему будут выдавать в аренду специальный адаптер-переходник, позволяющий принимать на аналоговый телевизор цифровое изображение.

Схема перевода аналогового сигнала в цифровой.

Схема системы приема цифрового сигнала на коллективную антенну. Цифровой сигнал телевидения высокой четкости от телецентра или спутника попадает на устройство коллективного приема, а оттуда в дома поступает как цифровой, так и аналоговый сигнал для телевизора.

Можно такой переходник установить и сразу на коллективную антенну — один для всего дома. Причем он будет обеспечивать прием как аналоговых, так и цифровых телеприемников одновременно.

Качество картинки при этом будет хуже цифрового, но со временем, по мере того, как люди будут покупать цифровые телевизоры, в домах, где смотрели раньше 15–20 каналов, появится возможность выбора передач сразу на 100 и более каналах. Причем некоторые из этих каналов, вполне возможно, будут работать в интерактивном режиме. То есть вы сможете по своему желанию заказать трансляцию того или иного фильма, причем в удобное для вас время. Параллельно с телепередачей можно будет так же оперативно получать метеосводки или биржевые новости. Да мало ли что еще придумают телевизионщики, как только у них появится такая возможность!

В. ЧЕТВЕРГОВ

НОВАЯ ЖИЗНЬ СТАРЫХ ИДЕЙ

Бывают ли полезны сквозняки?

Четверть века тому назад в «Юном технике» было опубликовано письмо читателя Николая Анюкова, предлагавшего использовать в качестве дарового источника электричества энергию… сквозняка. Идею отметили на страницах «Патентного бюро», но никто из экспертов не предполагал, что подобное направление может стать основой альтернативной энергетики XXI века.

В начале XXI века американский инженер Энтони Мамо запатентовал свое изобретение и стал в 2004 году основателем компании Cold Energy. Она и стала развивать технологию под названием «Атмосферные холодные мегаватты».

Суть ее заключается вот в чем. Вспомните, как нередко во время показа прогноза погоды на телеэкране появляется карта, исчерченная линиями изобар и огромными буквами «Н» и «L», означающими зоны низкого и высокого давления. Районы эти занимают большие пространства, разделены сотнями километров, они непостоянны, и все же… Как показал внимательный анализ авторов проекта, огромные зоны повышенного и пониженного давления тяготеют к определенным географическим точкам. Во всяком случае, если рассматривать их расположение в течение, скажем, года.

То есть, подобно розе ветров, в каждом регионе существует и типичное распределение атмосферного давления, сохраняющееся достаточно долго. И если соединить соседние районы открытым с двух концов трубопроводом длиной, скажем, километров в 300, то в нем установится постоянный поток воздуха. Остается лишь поставить в трубе турбину и получать даровую энергию.

Буквы Н и L на карте погоды подсказывают, где можно получить практически бесплатную электроэнергию.

Инженеры компании изучали, к примеру, воздушные течения в районе Тусона (Аризона) и убедились, что разница в атмосферном давлении между двумя точками, разделенными расстоянием 170 км, никогда не падала ниже 0,03 атмосферы. «Даже этой ничтожной разницы, — говорит представитель компании Джон Крокер, — достаточно для создания в трубе диаметром 2,5 м потока воздуха со скоростью в 3 с лишним раза выше звуковой!..»

Перетекание же воздуха через трубу на разницу давлений у ее концов практически влиять никак не будет — ведь области атмосферы с различным давлением имеют объем в сотни кубических километров. Так что смело можно прокладывать сеть из 3–4 таких труб длиной по 150–300 км, ставить в них переключаемые заслонки для выбора точки забора и выпуска воздуха, и получать гигаватты энергии.

Что же касается ее цены, то, как посчитали авторы проекта, стоимость сооружения такой системы примерно равна стоимости угольной электростанции той же мощности. Но при этом атмосферная электростанция не требует ни топлива, ни расходов по его добыче, транспортировке и хранению.

Иные же эксплуатационные расходы также должны быть минимальными, поскольку система сравнительно проста. Главное — это верно выбрать точки, между которыми следует прокладывать трубопроводы. В итоге можно будет получать энергию по цене 0,03 — 1 цент за киловатт-час. Это в 5 — 10 раз ниже, чем цена электричества тех же ТЭЦ или АЭС.

По трубе можно гнать не только природный газ, но и воздух.

Установка для получения энергии из атмосферы.

Конечно, на деле такая станция будет несколько сложнее, чем мы описали. Ей еще понадобятся системы, предотвращающие обледенение труб изнутри, контролирующие влажность поступающего воздуха, защитные сетки на входе и выходе и прочие вспомогательные агрегаты. Не забудем и о создании турбин, рассчитанных на около- и сверхзвуковые потоки воздуха, на необходимость принятия мер для снижения уровня шума вблизи трубы, на административные проблемы, связанные с размещением станции на территории нескольких округов (штатов, губерний)…

Но в целом идея выглядит достаточно смелой, чтобы оказаться работоспособной. Если даже фактическая стоимость киловатт-часа будет втрое выше расчетной, атмосферная электростанция все равно окажется одним из самых конкурентоспособных источников энергии, да еще и экологически чистым.

Публикацию подготовил И. ЗВЕРЕВ

У СОРОКИ НА ХВОСТЕ

ПЛАНЕТА ПЕРЕХОДИТ В НОВУЮ ЭПОХУ? Новую эпоху — антропоцен — предлагает обозначить на геохронологической шкале группа британских ученых. Согласно принятой сейчас хронологии, нынешняя эпоха в истории Земли — голоцен — пришла на смену плейстоцену. Она началась после последнего ледникового периода 9600 лет до н. э. и продолжается поныне.

Однако сейчас группа британских ученых выдвинула идею: считать голоцен завершившимся. И начать отсчет новой геологической эпохи — антропоцена, в ходе которой человечество оставляет на Земле явственные отпечатки своей деятельности.

По мнению палеобиолога из Университета Лестера, Марка Уильямса, началом новой геологической эпохи можно считать промышленную революцию, свершившуюся 200 лет назад. И для более точной датировки использовать информацию о повышенном содержании окислов углерода в толщах льда Арктики и Антарктики. Другим свидетельством начала антропоцена могут стать и следы ядерных испытаний.

УЛИКА — РЖАВЧИНА. Отпечатки пальцев сохраняются на металлических поверхностях гораздо дольше, чем было принято считать раньше. К такому заключению пришел Джон Бонд, исследователь из университета города Лестер. Он разработал метод, позволяющий различить отпечатки, даже если их пытались стереть или смыть. Оказывается, того ничтожного количества солей и влаги, что всегда есть на кончиках пальцев, уже достаточно, чтобы вызвать начальную коррозию металла. И ее следы можно выявить, если покрыть поверхность слоем электропроводящего порошка, а потом приложить к металлу сильное электрическое поле.

УГРОЗА ЖИТЕЛЯМ ПОЛЮСОВ. Коренные жители Антарктиды — королевские пингвины — могут исчезнуть из-за глобального потепления климата. К такому выводу пришли канадские и французские исследователи. По их мнению, таяние льдов уже привело к тому, что пингвинам стало труднее охотиться. Если так пойдет и дальше, есть риск, что эти ценные животные погибнут голодной смертью, утверждают ученые. Ведь они охотятся в море, отдыхая на плавающих льдинах. А если льды растают, пингвины вряд ли смогут приспособиться к жизни на суше, где для них нет привычной нищи — рыбы и морских животных.

АЛЛИГАТОРЫ — ЛЕКАРИ?! Как ни странно, но это так. Ученые из Университета Маккинз, штат Луизиана, установили, что кровь аллигаторов содержит набор уникальных химических соединений, способных уничтожать бактерии, перед которыми бессильны современные антибиотики.

Вообще-то такая способность понятна: в грязной воде тропиков, которая кишит разными паразитами, выжить крокодилы могут, лишь обладая мощнейшим иммунитетом. Сейчас исследователи работают над синтезом нового поколения лекарств, названных «аллагасинами».

ПОДРОБНОСТИ ДЛЯ ЛЮБОЗНАТЕЛЬНЫХ

Бассейн и… черная дыра

В бассейнах принято плавать, в них можно испытывать модели кораблей. Наконец, бассейн используют для составления задач: «Через трубу А в бассейн втекает…»

Но недавно бассейнами заинтересовались… астрофизики. В чем же здесь дело?

В астрофизике, напомним, черными дырами называются особые небесные тела, которые обладают столь большим тяготением, что притягивают к себе абсолютно все, даже свет. А поскольку затем оттуда не может вырваться ни один лучик, ни один фотон света, то такие объекты и назвали черными дырами.

Впрочем, в 1974 году известный английский теоретик Стивен Хокинг математически показал, что при некоторых обстоятельствах из черных дыр все же могут вырываться наружу частицы, прежде всего кванты рентгеновского излучения.

Свою теорию профессор Кембриджского университета создал на основе разработок советских ученых Зельдовича и Старобинекого, с которыми состоял в переписке. В результате на свет появилась одна из самых интересных теорий современности, на первый взгляд противоречащая сама себе. Ведь, как уже говорилось, черные дыры потому и получили такое название, что из их поля тяготения не может вырваться ничто. А теперь получается, что в них, по идее, должны существовать некие волны противотока.

Именно в бассейне и попробовали смоделировать эти волны исследователи университетов Сент-Эндрюса (Великобритания) и Ниццы. Стенд представляет собой желоб длиной 31 м, через который вода, как в задаче по арифметике, быстро течет в бассейн, который обычно используют для испытания моделей судов. Генератор волн на конце этой своеобразной трубы способен создавать в жидкости колебания разной частоты. А в стенках конструкции расположены окна для наблюдения.

В результате экспериментов при постепенном изменении параметров водной струи ученым и в самом деле удалось зафиксировать рождение антиволн, направленных против основного потока. Теперь дело осталось за малым — обнаружить такое излучение в космосе. Ведь, что ни говори, между бассейном и настоящей черной дырой сходство невелико. И космический вакуум лишь с большой натяжкой можно представить как физическую субстанцию, аналогичную воде…

С. СЛАВИН

ЧУДАКИ УКРАШАЮТ МИР

Изобретен… мыльный пузырь

Конечно, мыльные пузыри известны давным-давно. Тем не менее, недавно был запатентован мыльный пузырь, отличающийся от обычного тем, что он — цветной.

Нет, это вовсе не тот знакомый нам с детства мыльный пузырь, переливающийся всеми цветами радуги в лучах света. Американский изобретатель Тим Кео десять с лишним лет тому назад задумал создать яркий цветной пузырь, чтобы у каждого желающего был выбор: захотел красный — будет красный, синий — значит, синий. И так вся палитра.

Словом, Тим решил, что он создаст самый прекрасный мыльный пузырь на свете. Точно такой, какой снился ему в детстве. Он добился своего, потратив всего 2 года времени, испортив несколько кухонных столешниц и устроив пару небольших пожаров. Но когда Тим Кео решил продемонстрировать свой пузырь руководству компании, производящей игрушки, пузырь, как и положено, лопнул. Конфуз был вовсе не в этом, а в том, что брызги красящего раствора разлетелись во все стороны, попав на лица и одежду руководства. А кроме того, краситель попал на ковер и стены офиса, повсюду оставив трудно-смываемые следы. И Тиму предложили зайти как-нибудь в следующий раз, когда он придумает цветной пузырь, не оставляющий пятен.

«Если вам вдруг придет в голову идея тоже поэкспериментировать с цветными пузырями, используйте акварельные краски, — советует Тим Кео. — Их, по крайней мере, можно смыть водой…»

Последующие годы Тим потратил на безуспешные эксперименты. Метод проб и ошибок, которым так часто пользовался знаменитый Томас Эдисон, ему не помог. Дело пошло на лад, только когда Тим взял в банке ссуду в полмиллиона долларов и нанял Рэма Сабниса — дипломированного химика, специалиста по красящим веществам. Тот быстро понял, что производители игрушек советовали совместить несовместимое — сделать так, чтобы сами мыльные пузыри были цветными, а вот когда они лопнут, пусть краситель через некоторое время сам бесследно исчезнет… Тем не менее, Рэм Сабнис начал собирать для решения этой задачи научную группу, состоящую из специалистов по химии красящих веществ. Отыскать их было не просто. Оказывается, во всем мире меньше десятка университетов, где можно стать специалистом в области красителей. Причем в США таких учебных заведений нет вовсе — сам Сабнис, например, учился в Бомбее. Так или иначе, группу собрать удалось.