Помоги проекту - поделись книгой:
Скажем, подводные танкеры в Арктике куда надежнее обычных, надводных — ведь подо льдами не бывают штормов, да и сами ледовые поля и айсберги не страшны…
В этом стремлении поддерживают своих коллег и сотрудники знаменитого нижегородского СКВ «Лазурит».
Здесь создан оригинальный проект использования подводных лодок в мирных целях. По словам инженера-конструктора С. В. Чураева, подводные технологии ныне становятся необходимыми в результате того, что добыча газоконденсата и нефти все больше переходит с суши на море.
Большие разведанные запасы газоконденсата находятся ныне в труднодоступных районах, например, в Карском море, где 11 месяцев в году тяжелые ледовые условия. Поэтому действовать обычными методами — то есть бурить с поверхности моря — невозможно, ледовые поля способны снести и вышку, и понтон, на котором она находится.
Поэтому специалисты и предлагают перейти к чисто подводным технологиям — то есть бурение будет производиться из-подо льда. Точно так же — подо льдом — будет затем проходить добыча полезных ископаемых.
Сердцем комплекса станет подводное буровое судно, которое будет бурить сразу целый куст скважин непрерывно и круглый год. Если месторождение оказывается перспективным, то здесь же по соседству установят подводный модуль для обслуживающего персонала, хранилище для добытого газоконденсата, подводный блок очистки и сжижения добытого газа и причальное устройство для загрузки подводных танкеров…
Конструкторы предусматривают два варианта исполнения проекта. В нем могут быть задействованы как корабли с атомными энергетическими установками, так и с обычными — дизель-электрическими.
Уже в начале XXI века они начнут работать на глубинах до 400 м. А там, возможно, дойдет очередь и до реализации на современном уровне давней идеи Дреббеля — организовать подводные прогулки в наиболее интересные районы Мирового океана, в том числе и к Северному полюсу. Возит же, к примеру, ныне атомный ледокол «Ямал» туристов в матросских каютах без всяких удобств. Цена билета на рейс к Северному полюсу — 35 тыс. долларов. И от желающих нет отбоя!
Петербургский конструктор В.М. Сквирский предлагает использовать для таких прогулок созданный им подводный катамаран. Две атомные субмарины, соединенные параллельна превращаются в огромное судно, способное вместить единовременно до 1000 человек! Причем каждый из них не только получит каюту со всеми удобствами, но и сможет во время рейса воспользоваться услугами спортивного манежа, где есть место даже для игры в футбол, культурно-массового комплекса, где будут показывать кино, устраивать танцы или спектакли, многочисленных ресторанов и даже бассейна. Говорят, в таком огромном корабле найдется место даже для дворца бракосочетания и церкви.
А что, свадьба под водой — до этого не додумался даже Жюль Верн со своим капитаном Немо!..
РАЗРАБОТАНО В РОССИИ
Шунгит-камень: на все руки мастер
Я впервые увидел эти черно-серые, будто бы покрытые пылью, образца породы в Институте минерального сырья им. Н.М.Федоровского (ВИМС).
— Что, не впечатляет? — улыбнулся главный инженер института Владимир Ильич Исаев. — А если бы я сказал, что это алмазы?
Впрочем, как выяснилось, шунгит все же не алмаз. Минерал, получивший свое название от поселка Шуяга, что в Карелии, представляет собой особую разновидность углерода. Благодаря особым условиям залегания пластов в данной местности древесина, пролежав в земле миллиарды лет в условиях большого давления и больших температур, не стала ни углем, ни графитом, ни даже алмазом, а получила совершенно уникальную структуру. В его тонкодисперсной углеродной матрице равномерно распределены силикатные (кремниевые) частицы. В зависимости от того, сколько в породе одного и другого, меняются свойства шунгита…
Несмотря на внешнее сходство с каменным углем, шунгит совершенно не горюч, даже жаростоек. Металлурги делают из него тигли для электропечей, которые выдерживают расплав с температурой в 1500 °C!
Добавив его в краску, можно получить уникальное негорючее покрытие, например, для кафеля, которое, если пропускать через него электрический ток, позволяет обойтись без батарей отопления.
Кроме того, как показали недавние эксперименты, шунгитовое покрытие обеспечивает хорошее экранирование электромагнитного излучения, например, от работающей ЭВМ.
Необычные свойства шунгита обратили на себя внимание еще наших прапрадедов в середине XVII века. Поначалу они просто пользовались лечебной водой из Марциального водяного источника. А потом заинтересовались: откуда у обычной воды такие свойства?
Исследования показали: чистейшая вода из источника обладает лечебными свойствами прежде всего потому, что фильтруется сквозь шунгитовую породу. И сегодня работники здешних медицинских учреждений настаивают воду на крошке из шунгита, после чего полученная настойка используется как антисептик, способствует скорейшему заживлению ран.
Следующей ступенькой познания оказалось открытие, что шунгит является выдающимся адсорбентом — наделен способностью поглощать всяческие растворенные в воде загрязнения.
— Шунгитовые породы, раздробленные в порошок, обладают очень большой площадью открытых пор, и это позволяет им поглощать из воды загрязняющие компоненты, в особенности нефтесодержащие примеси, — говорит Исаев. — Причем после того, как шунгитовая порода восприняла и отделила от воды эти загрязнения, она может быть подвергнута регенерации. Восстановленный шунгит чистит воду даже лучше, чем свежеприготовленный. Регенерируют же его продувкой паром, а потом снова пускают в дело. Цикл можно повторять до 30 раз!..
Раньше для подобных целей использовался активированный уголь. Площадь пор у него больше, чем у шунгнита, но и изготовить его дороже. А кроме того, он хуже регенерируется.
Уникальные способности шунгита уже используются на практике. Компания «Ландшафтная архитектура», например, уже использует этот сорбционный материал для создания систем очистки вблизи Московской кольцевой автодороги.
Фильтрация ведется практически без участия людей. Вода, загрязненная нефтепродуктами, стекает в отстойники, устроенные ниже уровня австострады.
Затем воду процеживают через фильтры, наполненные шунгитовой крошкой, и все… ее уже можно сливать в реку без опасности загрязнения окружающей среды.
Используют ныне шунгит и в качестве наполнителя «тяжелой» резины для производства шин и автомобильных ковриков. Такая резина не накапливает в себе электростатическое напряжение, приобретает дополнительную механическую стойкость, требует для своего производства меньшего числа компонентов…
Из Института искусственных кож, что находится в Твери, пришло сообщение об окончании испытаний искусственной кожи, покрытой краской на шунгитовой основе. Новое покрытие не электризуется, водители теперь могут не опасаться электрических разрядов.
Точно так же перестают электризоваться и пластиковые трубы с покрытием из шунгита или с добавкой минерала прямо в состав пластмассы…
— Так что в скором будущем можно надеяться — шунгитовые фильтры для воды, пластики, системы отопления появятся во многих домах, — подвел итоги нашего разговора В.И.Исаев. — Запасов шунгита в Карелии хватит для всех.
ВЕСТИ ИЗ ЛАБОРАТОРИЙ
Так ли постоянна гравитационная константа?
Мир, как считали древние, держится на мифических китах. Сегодня, перефразируя утверждение, можно сказать, что он держится на физических константах. Некоторые постоянные известны до 12 знака после запятой. Однако, как это ни удивительно, до сих пор недостаточно точно измерена одна из знаменитейших и самых важных констант — гравитационная постоянная, та самая, что входит в ньютоновский закон всемирного тяготения. Уже третий знак после запятой вызывает у ученых сегодня споры: то ли 6,67, то ли 6,68, умноженное на 10-11… О том, как решается старая проблема современной физикой, мы и поговорим сегодня.
Место действия — физическая лаборатория в подвале Вефертальского университета, ФРГ. Прецизионный двигатель перемещает взад-вперед по рельсам две полутонные гири. Между ними подвешены два маленьких маятника. Цель эксперимента — измерить отклонения маятников, вызванные притяжением гирь.
Поскольку сами по себе силы гравитации крайне незначительны, физикам приходится оперировать при измерениях величинами того же порядка, что и при измерении диаметра атомов. При этом, конечно, точность эксперимента требует, чтобы величина измеряемого отклонения вызывалась лишь самими гирями, а не какими-то посторонними силами.
Профессор Генрих Майер поясняет:
— Если бы измерение производилось в тот момент, когда мы находимся рядом с гирями, то на его результаты полагаться было бы нельзя. Ведь люди тоже обладают массой. Пусть это всего лишь 70–80 кг, но они создают силу притяжения, которая может исказить результаты эксперимента.
Впрочем, не только сами экспериментаторы могут вносить погрешность в эксперимент.
Скажем, когда сходные измерения недавно проводились в США, исследователи долгое время не могли понять, почему по утрам показания приборов были иными, чем, скажем, вечером. И лишь спустя несколько недель кто-то из сотрудников обратил внимание, что как раз в это время на соседнем газоне включается поливальный автомат. А влажная почва имеет иной удельный вес, нежели сухая; отсюда и изменение окружающего лабораторию гравитационного поля, а стало быть, искажение результатов измерений.
Началась же эта увлекательная погоня за точным значением гравитационной постоянной более 200 лет назад. Первый шаг в нужном направлении в 1789 году сделал крупнейший английский физик Генри Кавендиш.
Для экспериментальной проверки закона всемирного тяготения и измерения гравитационной постоянной ученый решил использовать изобретенные пятью годами раньше крутильные весы.
Они представляют собой уравновешенный рычаг, подвешенный на упругой нити и предназначенный для измерения малых сил. Кавендиш поместил возле концов рычага гири, в результате чего рычаг стал поворачиваться в горизонтальной плоскости и остановился, лишь когда силы тяготения оказались уравновешены силой упругости закрученной нити. По углу отклонения английский ученый и определил величину гравитационной постоянной, а заодно вычислил среднюю плотность и массу земного шара.
С тех пор ученые разных стран не раз и не два повторяли эксперимент Кавендиша в своих лабораториях. Например, в 1982 году американские физики провели эксперимент с небывалой точностью. В результате международная комиссия признала полученные результаты окончательным значением гравитационной постоянной.
Однако несколько лет спустя выяснилось, что решение было принято поспешно. В вычисления американцев вкралась ошибка. А во всем виновата оказалась металлическая нить новых крутильных весов.
— Нить состоит из атомов, расположенных в определенном порядке, — поясняет профессор Майер. — При этом образуется правильная кристаллическая структура. Однако когда нить под действием внешних сил перекручивается, кристаллы слегка смещаются, а когда она возвращается в исходное положение, кристаллы не попадают точно в те места, которые они занимали ранее — сказывается остаточная деформация металла. Это и приводит к погрешности измерений…
Проблема сама по себе вполне решаемая. Дефект можно учесть математически. Просто раньше на него никто не обратил внимание, отсюда и ошибка. Однако, чтобы скорректировать результаты, американским физикам нужна была именно та самая нить, с которой проводились измерения, а установка к тому времени была уже разобрана, и где та самая нить, никто уже не помнил.
Теперь, видимо, придется все делать заново. Ведь без точного значения гравитационной постоянной не обойтись ни в физике атомных частиц, ни в космонавтике, ни в астрономии…
Недавно за дело взялась одна из известнейших в мире прецизионных лабораторий — Федеральная физико-техническая лаборатория в Броунилейне, ФРГ.
Лаборатория провела эксперимент, который вызвал повышенное внимание в ученом мире. Исследователи, наученные горьким опытом, на сей раз предпочли вообще обойтись без нити, заменив ее ртутной опорой. Кроме того, было использовано множество хитроумных технических решений, чтобы свести погрешность если не к нулю, то хотя бы к минимуму.
Оказалось, полученное в результате эксперимента значение гравитационной постоянной столь заметно отличается от прежде установленного, что это вызвало серьезную обеспокоенность исследователей: «Где ошибка — в прежних измерениях или в новых?»
Результаты германских коллег решила проверить группа новозеландских физиков. Но и их результаты не разрешили сомнений: их значение легло по другую сторону от общепризнанного. Получилось, что Земля за последние 200 лет существенно потяжелела…
Самые свежие данные, касающиеся измерения гравитационной постоянной, поступили совсем недавно из американского штата Колорадо. Первую серию экспериментов физики провели там в 1997 году, а спустя два года повторили их. Однако и они не смогли добиться воспроизводимости прежних результатов.
— Видимо, в ходе эксперимента опять не учли какой-то фактор, — полагает профессор Майер.
— Но что именно?
В общем, пока американские экспериментаторы теряются в догадках. Тем временем к концу 1999 года новозеландцы обнаружили ошибку в своих расчетах и ввели соответствующую поправку. В результате их данные стали весьма близки к результатам, полученным в Германии, и тому значению, что занесено во все физические справочники мира: гравитационная постоянная
G = 6,6720(41)х10-11 Нм2∙кг-2.
Но судя по всему, ей уже недолго оставаться таковою: международная комиссия, устанавливающая величины мировых констант, решила в этом году попытаться еще раз проанализировать результаты всех экспериментов и прийти если не к окончательному выводу, то, по крайней мере, утвердить на определенный период времени значение гравитационной постоянной, которым бы воспользовались исключительно все ученые в своих расчетах. Тогда хоть не будет разнобоя.
ОКНО В НЕВЕДОМОЕ
Секреты под микроскопом
О том, что тропические ящерицы гекконы умеют бегать по стенам и потолку, известно давно. Но лишь сравнительно недавно исследователи поняли, на чем основано это умение. Когда на лапки ящериц взглянули через микроскоп, то обнаружили, что они словно бы ходят в кроссовках; на подошвах пальцев есть специальные роговые наросты, которые образуют словно бы протекторы-присоски. Благодаря им гекконы и могут удержаться на гладкой поверхности.
И не одни они такие хитрые. Некоторые насекомые, например самцы желто-огненных африканских жучков, тоже имеют на лапках присоски, позволяющие им удерживаться даже на стекле. А кроме того — обратите внимание, — лапка снабжена своеобразным якорем, позволяющим при необходимости цепляться за малейшие неровности.
В общем, если бы исследователи почаще обращали внимание на патенты природы, многие полезные изобретения были бы сделаны людьми значительно раньше.
Ныне этим занимаются бионики. Они рассматривают, каким образом устроены те или иные приспособления в природе, и пытаются сделать нечто подобное и в технике…
ВОЗВРАЩАЯСЬ К НАПЕЧАТАННОМУ
Левитация против гравитации
Увидел в газете фотографию то ли летящего, то ли просто висящего в воздухе человека. Неужто ученые разгадали секрет Ариэля? Могут ли действительно люди летать наяву, словно во сне?
Игорь Самохин,
г. Тверь
Такую фотографию при желании может изготовить даже начинающий фотолюбитель, не говоря уже об асах фотографии, вооруженных современными компьютерами. Достаточно впечатать в фотографию с чистым участком неба фигуру отдельно снятого на белом фоне человека, и вот он уже как бы повис в воздухе. Левитирует…
Однако заметьте, даже всемирно известный фокусник Дэвид Копперфильд не утверждает, что летает на самом деле, как это можно себе представить, побывав на его выступлении. Его полеты — не более, чем ловкий фокус, основанный на знании и умелом применении законов физики.
Как именно такой артист выполняет фокус, он никому не рассказывает. Однако можно предположить, что тут не обошлось либо без тончайших, невидимых издали нитей подвеса, либо — что еще более впечатляет — магнитной левитации.
Буквальное значение слова «левитация» — подъем. В Британской энциклопедии так определяется возможность подъема какого-либо тела (в том числе и человеческого) без контакта с чем бы то ни было.
В технический же обиход оно вошло сравнительно недавно, в связи с попытками создания транспорта на магнитной подушке. Суть такой «подушки» можно понять из наглядного опыта, часто демонстрируемого в школе: два кольцевых постоянных магнита надевают на стеклянную палочку, поставленную вертикально. Верхний из магнитов повисает в воздухе.
Однако такая система неустойчива. Стоит убрать палочку — и верхний магнит упадет. Инженерам также приходится прилагать немало усилий, чтобы стабилизировать магнитную подушку, заставляя «парить» железнодорожный вагон или — если речь идет о фокуснике — его магнитный жилет.
О таком фокусе, а также о левитирующем волчке, который принес в редакцию изобретатель А.Кушелев, мы уже рассказывали (см. «ЮТ» № 11 за 1997 год). И сегодня неспроста возвращаемся к теме. В том же номере «ЮТ», если помните, рассказывалось о впечатляющих экспериментах российского физика Евгения Подклетнова и его коллег, вроде бы заставивших левитировать немагнитные предметы и даже живые существа, включая подопытную лягушку.
С той поры прошло полтора года. И вот недавно мы узнали, что Национальное агентство по освоению космического пространства США (НАСА) выделило 600 тыс. долларов на создание защитного экрана от силы земного притяжения. В основу работ положены идеи российского физика Евгения Подклетного, переехавшего по такому случаю из финского города Тампере, где он начинал свои опыты, за океан, в Центр космических полетов имени Маршалла в Хантсвилле, штат Алабама.
Более того, авторитетнейший научный журнал «Нью сайентист» сообщает, что НАСА намерено действительно проверить спорные опыты русского ученого, который заявил, что открыл вещество, уменьшающее силу тяготения.
— Давайте и мы попробуем разобраться, что к чему.
Поделиться книгой: