Помоги проекту - поделись книгой:
И ЗЕМЛЯ «ПРОСВЕЧИВАЕТСЯ» ВЕТРОМ
Исследователи из Института физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН и Института экологических проблем Севера УрО РАН при поддержке РФФИ разработали способ сейсмического зондирования не только зданий, но и земной коры с помощью ветра.
Как ветер может проникнуть под землю? Оказывается, с помощью естественных сооружений, возвышающихся над поверхностью — высоких зданий, мачт, подъемных кранов…
Порывы ветра, налетающие с частотой от десятков часов до нескольких секунд, возбуждают в высотном объекте колебания. Эти ветровые пульсации передаются сооружением на основание, превращая его в своеобразный «камертон» — сейсмический источник, излучающий монохроматические (на одной длине волны) сигналы. Они проникают глубоко в недра и, отражаясь от различных слоев земной толщи, возвращаются назад, на поверхность почвы, где их улавливают специальные датчики.
СЕКРЕТЫ НАШИХ УДОБСТВ
Дисплей, а не экран?
Вскоре, наверное, такого же и большего размера плоские телеэкраны будут так же доступны, как тот, которым когда-то пользовались в школах. Об этом, в частности, говорилось недавно в Сиэтле (США) на Международной конференции по компьютерным мониторам. Форум констатировал: мы становимся свидетелями воистину революционных изменений в данной области.
«На наших глазах не только жидкокристаллические плоские экраны вытесняют с рынка громоздкие дисплеи с электронно-лучевыми трубками. Появляется новое поколение мониторов, которые в отличие от их предшественников можно свернуть в трубку, — сказал в своем выступлении профессор Грег Кроффорд, представитель университета Брауна из г. Провидент. — Например, в повседневной жизни многим преподавателям весьма пригодился бы экран, который можно вытащить из ручки или карандаша, развернуть и использовать для объяснения студентам. Да и сами учащиеся, наверное, вовсе не прочь иметь под рукой карманный компьютер, экран которого достаточно велик, чтобы на нем можно было отчетливо видеть изображение»…
Как устроен новый пленочный дисплей? Его основу составляют органические светодиоды (ОСД). Поскольку они сами излучают свет, то и требуют значительно меньших затрат энергии, чем дисплеи на жидких кристаллах.
Для получения четкого изображения микроскопические светодиоды трех основных цветов наносятся тонкими слоями на стекло, гибкий пластик или металлическую фольгу. Причем, если толщина стекла не превышает 30 микрометров, его можно сворачивать в трубку, не боясь, что оно треснет. Впрочем, для безопасности такое стекло дополнительно закатывают между двумя слоями прозрачного прочного пластика.
Получившаяся в итоге многослойная пленка и есть дисплей в первом приближении.
Его можно использовать как карту, на которой военачальник сможет в режиме реального времени увидеть, как меняется боевая обстановка. Можно разместить такое устройство перед пилотом или космонавтом, и один дисплей заменит сразу всю приборную доску.
Можно использовать как учебное пособие в аудитории для демонстрации всевозможных графиков, формул или даже учебных фильмов на заданную тему. А можно и просто наклеить в своей комнате на стену, чтобы смотреть телевидение или DVD.
Интересна и технология изготовления самого экрана. Если обычно для целей микроэлектроники используют фотополиграфию, химическое травление и еще десяток трудоемких и экологически вредных операций, то для цветных экранов из полимерных светодиодов предпочтение отдается струйной печати. Высокоточные струйные принтеры с полимерными чернилами способны распечатывать цветовые элементы с точностью до 5 мкм. Это дает четкость изображения выше, чем у обычных телеэкранов, а стоит такая операция в десятки раз дешевле традиционной технологии.
Сами же экраны теперь можно делать настолько маленькими, что их стали встраивать в шлемы военных летчиков и любителей трехмерных компьютерных игр.
Единственный недостаток органических светодиодов — срок их службы пока меньше, чем у традиционных. Тем не менее, 2–3 года они вполне вам прослужат. Стоимость же их такова, что ОСД-дисплей, встроенный в шариковую ручку, поднимет ее стоимость при массовом производстве разве что вдвое. А кто из нас ныне особо трясется над шариковыми ручками?..
ПРЫЖКИ ЧЕРЕЗ ПОТЕНЦИАЛЬНЫЙ БАРЬЕР
История светодиодов ведет свое начало с 1962 года, когда Ник Холоняк, выходец из семьи польских эмигрантов, переехавших в США, изобрел полупроводники, которые нашли применение в качестве крошечных источников красного света в калькуляторах и часах.
Вскоре появились также зеленые и желтые светодиоды. А когда в 90-х годах XX века были созданы полупроводниковые источники синего света, на небоскребах и футбольных табло появились первые огромные цветные экраны, собранные из сотен тысяч светодиодов.
Последнее время наряду с обычными материалами для производства полупроводников (в том числе и светодиодов) стали использовать и органические соединения. При этом повышается КПД микросхем. И обычные, и органические светодиоды представляют собой полупроводники с особыми свойствами. Важнейшее свойство полупроводниковых материалов — наличие небольшого энергетического барьера между свободными электронами, переносящими электричество, и электронами, которые удерживаются на атомных орбитах. Чтобы последние могли преодолеть барьер и поддержать электрический ток, им необходимо сообщить дополнительное количество энергии, приложив к полупроводнику электрическое напряжение.
Проводимость полупроводника можно увеличить, если внедрить в него атомы примеси с меньшим числом электронов — так появляются положительно заряженные «дырки», свойственные полупроводникам так называемого
При этом излучается фотон, длина волны которого зависит от величины энергетического барьера эмиттера, то есть той зоны полупроводника, откуда исходят электроны.
Для получения видимого света величина барьера между наименьшей и наибольшей проводимостями материала должна лежать в промежутке от 1 до 3 электрон-вольт. Регулируя эту величину, и удается получать светодиоды разного цвета.
Обычно различают два вида органических светодиодов. Первый из них, так называемого
В результате дополнительных исследований родилась так называемая структура Kodak-типа. Изготовляют ее так. На стеклянную подложку осаждением в вакууме наносится несколько тончайших слоев из разных материалов. В результате получается многослойная структура толщиной от 100 до 150 нанометров (это в 100 раз тоньше человеческого волоса), способная светиться при подаче электрического сигнала.
Ныне выпускаются светодиоды красного, синего и зеленого света. Причем некоторые из них светятся столь ярко, что их вполне можно использовать для освещения вместо обычных ламп накаливания.
Второй разновидностью органических источников света стали светоизлучающие крупномолекулярные полимеры, известные как полимерные светодиоды. Они были изобретены в 1990 году Джереми Берроузом и его коллегами из Кембриджского университета. Тонкий слой полимера наносится на подложку. Затем ее раскручивают до скорости 1200–1500 об/мин, и под действием центробежной силы полимер равномерно по ней растекается. Остается подогреть подложку, чтобы испарить растворитель и завершить полимеризацию. Такой способ производства пленок более экономичен, чем метод термического испарения, описанный выше.
Хотя современные органические полупроводники потребляют совсем мало энергии, их продолжают совершенствовать. В то же время модернизируют и технологию производства самих дисплеев.
Наряду с органическими светодиодами для дисплеев необходимы и тонкопленочные транзисторы, чтобы с их помощью управлять «картинкой». Однако технология их производства подразумевает очень высокие температуры — до 650 °C. Конечно, при таких температурах полимерные светодиоды мгновенно расплавятся. Поэтому уже готовые транзисторы впечатывают, то есть как бы вклеивают, в органическую светодиодную пленку.
ПО СЛЕДАМ СЕНСАЦИЙ
На встречу с кометой
Все мы были свидетелями, как 4 июля космический аппарат Deep Impact атаковал комету Темпеля-1, нанеся ей эффектный удар. Следующая встреча посланца человечества с кометой — европейского космического аппарата «Розетта» запланирована на май 2014 года.
Судьба этого уникального проекта, в разработке которого принимали участие ученые 12 европейских стран, а также США, Канады и Австралии, складывалась очень непросто.
Поначалу «Розетта» должна была отправиться в путь в январе 2003 года. Однако за месяц до намеченного срока при пробном запуске ракета «Ариан-5» взорвалась почти сразу же после старта. Риск потери дорогого космического аппарата вынудил руководителей проекта отложить запуск, чтобы дать время разработчикам ракеты довести ее до ума. Однако это означало, что зонд отправится в путь по новому маршруту, который пришлось рассчитывать вновь. И вместо кометы Виртанена, как предполагалось вначале, целью экспедиции стала высадка на комету Чурюмова — Герасименко.
1 — излучатель антенны масс-спектрометра; 2 — антенна масс-спектрометра; 3 — солнечная батарея: 4 — маневровый двигатель; 5 — крышка; 6 — блок теле- фотоаппаратуры; 7 — объективы; 8 — бур; 9 — манипулятор; 10 — буровая колонка; 11 — одна их трех посадочных опор; 12 — якорь посадочной опоры; 13 — антенна радара; 14 — один из 8 посадочных двигателей; 15 — лазерно-газовый анализатор; 16 — один из 8 двигателей причаливания; 17 — панель термоохлаждения хроматографов; 18 — хроматографы.
Однако и нынешний старт чуть было не сорвался. Обратный отсчет приходилось прерывать дважды. Сначала причиной тому стал сильный ветер в верхних слоях атмосферы в районе старта. Потом обнаружились дефекты в термоизоляции ракеты-носителя. В конце концов, все уладилось, и старт прошел благополучно.
Пока позади лишь самая первая стадия долгой сложной экспедиции. Ведь одним запуском «Розетты» ученые надеются решить сразу несколько научных проблем.
Сначала зонд должен посетить пояс астероидов, расположенный между орбитами Марса и Юпитера. При этом он передаст на Землю данные о телах, составляющих этот пояс.
Далее зонд направится непосредственно к комете. Если все пойдет по плану, то в мае 2014 года начнется первое в истории человечества свидание рукотворного аппарата с ядром кометы.
Здесь нужно, наверное, пояснить, что кометы являются весьма загадочными объектами Солнечной системы. Как полагают, их ядра представляют собой относительно небольшие тела, состоящие в основном из льда и пыли. Не случайно кометы иногда называют «грязными снежками».
Когда комета приближается к Солнцу на расстояние, меньшее 4–5 астрономических единиц (за 1 а.е. принимается среднее расстояние от Земли до Солнца, равное 149,6 млн. км), ядро начинает прогреваться, выделяя газы и пыль. У кометы появляется хвост, который под давлением солнечного света всегда повернут в противоположную от светила сторону.
Кометы считаются современницами образования Солнечной системы. Например, профессор Берн Фойербахер, заведующий кафедрой экспериментальной физики Рурского университета в Бохуме, по совместительству являющийся еще и директором Института космического моделирования при Немецком центре аэрокосмических исследований в Кельне, по инициативе которого и был разработан проект «Розетта», полагает: «В том газопылевом облаке, из которого затем и образовалась наша планетная система, кометы представляли собой обломки строительного материала, отходы былого строительства. И они остались практически такими же, как и в самом начале. Таким образом, изучив строение и состав комет, мы сможем многое понять и узнать о самом начальном этапе создания нашей Солнечной системы».
Большинство комет ныне находятся за орбитой Плутона, в так называемом облаке Оорта. Температуры там не превышают 20К, так что условия для сохранения материи в первозданном виде, можно сказать, идеальные.
За последние 4,5 млрд. лет с кометами не произошло практически никаких изменений, полагают исследователи. В этом и состоит основная причина, почему они открыли сезон охоты на «небесных странниц».
Пока же относительно комет существует больше предположений, чем строго доказанных фактов. Например, непонятно, почему кометы время от времени покидают свои орбиты и отправляются бродить по Солнечной системе. Размышляют ученые и о том, действительно ли именно кометы, падая на поверхность Земли, принесли с собой воду, без которой не могла развиться жизнь на нашей планете. Нет пока доказательств и того, что именно в ядрах комет содержались некие органические вещества, из которых затем зародилась жизнь на Земле.
Правда, в 1985–1986 годах целая флотилия из пяти межпланетных зондов — двух советских, двух японских и одного европейского — произвела с близкого расстояния изучение кометы Галлея во время ее очередного пролета вблизи с Землей.
Анализ химических частиц показал, что кометы состоят в основном из четырех химических элементов водорода, углерода, азота и кислорода. Это укрепило ученых в предположении, что именно кометы являются носителями жизни в нашей планетной системе. Эксперт Европейского космического агентства Фред Готмен даже сказал по этому поводу: «С некоторой натяжкой можно считать, что и мы с вами в некотором роде являемся родственниками кометы. Ведь и люди в основном состоят из органических соединений, в состав которых входят те же водород, углерод, азот и кислород…»
И если сейчас удастся доказать, что ядра комет действительно содержат в себе подобные органические соединения, это будет значительным шагом вперед в поисках жизни вне пределов нашей планеты.
Поделиться книгой: