Помоги проекту - поделись книгой:
КСТАТИ…
«Кукурузник» еще полетает…
Знаменитый советский «кукурузник» — биплан Ан-2, широко применявшийся на местных авиалиниях, а также в сельском хозяйстве — снова будут выпускать на Московском авиационно-ремонтном заводе в подмосковной Балашихе. Спустя 42 года, после того как «кукурузник» был снят с производства, появилась вторая волна спроса на него со стороны региональных авиакомпаний и структур МЧС.
Таким образом, у модернизированного Ан-2 (Ан-2МС) — самолета, который и так входит в Книгу рекордов Гиннесса как авиадолгожитель планеты, — есть шанс побить собственный рекорд.
«Этот самолет должен занять в воздушном транспорте примерно то место, которое занимает полуторка в транспорте наземном», — говорил генеральный конструктор Олег Антонов, показывая опытный образец машины в 1947 году. Сам Антонов называл свое детище «везделетом» за рекордные способности садиться и взлетать с площадок малого размера.
Непритязательный Ан-2 опылял колхозные поля и тушил лесные пожары, контролировал состояние нефте- и газопроводов, использовался для аэрофотосъемки и геологоразведки, а также как «летающая маршрутка» и небесная «скорая помощь», развозившая своих здоровых и больных пассажиров по местным авиалиниям всей страны, от Заполярья до монгольских степей.
Кстати, практичные китайцы и по сей день серийно выпускают свой вариант «Аннушки». Они только заменили двигатель и поставили современную авионику. У нас же производство самолета было прекращено в 70-х годах ХХ века, хотя по стране и ныне летает около 1500 «везделетов» — завидная долговечность техники.
— Новый самолет Ан-2МС получился красивым во всех смыслах, — делится впечатлениями Михаил Ковалев, главный инженер по новой технике Московского авиационно-ремонтного завода ДОСААФ (МАРЗ), где и будет происходить серийная модернизация «Аннушек». — Опытный образец, разработанный СибНИА имени С.А. Чаплыгина, приземлился на нашем заводском аэродроме осенью прошлого года. Никто даже не услышал, как он подлетел и зашел на посадку.
Уровень шума заметно снизился за счет главного нововведения — турбовинтового американского двигателя TPE331-12U фирмы Honeywell, который заменил поршневой отечественный АШ-62ИР. При этом в 1,6 раза увеличилась дальность полета (до 1400 км), на 10 % снизился расход топлива (причем теперь это не дорогой авиабензин, а вполне доступный керосин ТС-1). В результате себестоимость летного часа сократилась почти впятеро: с 24 до 5 тысяч рублей.
Кроме того, благодаря установленному на борту дизель-генератору для автономного заряда бортовых аккумуляторов наземная обслуга теперь самолету при старте не нужна. А реверс мотора при посадке позволяет приземлиться даже на «пятачок» размерами чуть больше футбольного поля.
Узнав про новый-старый самолет, за ним тут же выстроились в очередь заказчики. У завода уже есть портфель заказов на 63 Ан-2МС. Всего же, по словам директора СибНИА имени С.А. Чаплыгина Владимира Барсука, местным авиалиниям России нужны примерно 600 обновленных «везделетов». Кроме того, около 200 машин намерен заказать Казахстан, ведутся переговоры с другими бывшими союзными республиками. И даже китайцы, прослышав, что Ан-2МС лучше их варианта, готовы поставить на модернизацию около 700 своих самолетов.
Так что «Аннушка» еще полетает. Недаром специалисты полушутя-полувсерьез называют Ан-2 «вечным самолетом».
УДИВИТЕЛЬНО, НО ФАКТ!
Изменяющиеся константы
Мы привыкли к тому, что, если в нашем мире и есть что-то постоянное, так это физические и химические константы.
Однако исследования последних лет показали, что все это время ученые, и мы вместе с ними, добросовестно заблуждались.
«Учитель в школе, возможно, говорил вам, что массы элементов из периодической системы — величины постоянные. Однако теперь мы уверены, что это утверждение далеко от истины, — рассказывает директор Рестоновской лаборатории стабильных изотопов (США) Тайлер Коплен. — Мы убедились, что атомный вес по крайней мере некоторых элементов зависит от того, в какой именно точке земного шара вы находитесь».
Ученый пояснил свою мысль таким образом. Большая часть атомной массы приходится на ядро атома, где расположены протоны и нейтроны. При этом количество протонов в ядре всегда постоянно для данного элемента; скажем, у ядра углерода их всегда шесть, у кислорода — восемь, и так далее. Однако исследователи не случайно говорят об изотопах многих элементов. А вот они-то даже у одного и того же химического элемента могут иметь разное количество нейтронов.
Большая часть изотопов нестабильна, поэтому в периодической таблице указывались атомные массы того изотопа, который не распадается дольше всех.
Однако ряд элементов все же имеет больше одного стабильного изотопа. Скажем, у брома таких два, причем их распространенность на планете Земля примерно одинакова: 79Br — 50,56 %, 81Br — 49,44 %. И тут появляется проблема: какую именно атомную массу указывать в таблице Менделеева? Конечно, можно обойтись «средним арифметическим», но тогда будет казаться, что в природе доминирует искусственно получаемый нестабильный бром-80, атомный вес которого как раз соответствует нашему среднеарифметическому показателю. Непорядок…
Тем более что недавно выяснилось: в морской воде и в солях изотоп 81Br более распространен, чем в живых организмах. То есть в тканях омуля из озера Байкал доминирует бром 79Br, а в тканях мурен в Красном море больше изотопа 81Br. А у магния стабильных изотопов уже три, их распространенность тоже меняется в разных средах…
Более того, какой бы из изотопов мы ни выбрали в качестве «основного», выбор будет весьма условным — ныне известно, что на других планетах Солнечной системы, а также на самом Солнце распределение стабильных изотопов отличается от земного. Тем более оно может быть другим в иных звездных системах.
Все это заставило Международный союз теоретической и прикладной химии (ИЮПАК) заявить, что в случае атомных масс брома и магния лучше использовать интервалы, чем точные цифры. Так что атомная масса брома теперь не 79,904, а 79,901 — 79,907, или иначе [79,901, 79,907], а магния — не 24,3050, а 24,304 — 24,307 [24,304, 24,307].
Заменив «четкие» атомные массы интервалами у десяти элементов, включая самые распространенные — водород и углерод, ИЮПАК то же самое проделал еще с тремя элементами — германием, индием и ртутью.
Тайлер Коплен уверен, что в будущем, по мере роста чувствительности приборов, которые позволяют оценить доли различных изотопов в тех или иных регионах Земли, та же история повторится с другими элементами, имеющими более одного стабильного изотопа.
И это еще не все. Недавно международная группа астрофизиков обнаружила, что меняются не только массы химических элементов, но даже фундаментальные законы природы. «По мере старения Вселенной придется признать устаревшими и некоторые константы, — говорят они. — Это поразительное открытие может привести к радикальному изменению современных физических представлений о характере всего мироздания».
Началось же с того, что исследователи с помощью самых крупных телескопов занялись изучением поведения атомов металла и лучей света в газовых облаках, расположенных на расстоянии 12 миллиардов световых лет от Земли. Световые лучи, как известно, только теоретически распространяются строго по прямой. На практике притяжение небесных тел может более или менее их искривлять. Так вот, наблюдения привели к обнаружению такой картины распространения световых лучей, которую исследователи смогли объяснить только тем, что сила притяжения в наблюдаемых атомах со временем может меняться.
Если эти предположения подтвердятся, то придется признать, что и другие константы, считавшиеся до сих пор неизменными, как, например, скорость света, тоже меняются с течением времени.
Впрочем, и сами авторы открытия относятся пока к нему с осторожностью. Так, доктор Уэбб, говоря о возможных его следствиях, замечает, что законы физики, вероятно, несколько эволюционируют со временем, и что если это действительно так, то полученные результаты — самое крупное научное достижение для него и его коллег.
Доктор Роберт Колб, астрофизик из Национальной лаборатории имени Ферми, оценивая эту работу, сказал, что она не только может заставить нас пересмотреть космологические представления о происхождении и эволюции Вселенной, но и подтвердить не доказанную еще физическую теорию — так называемую теорию струн, предсказывающую существование дополнительных измерений. «В общем, последствия открытия, если оно подтвердится, будут грандиозны», — добавил он.
Особую же, если так можно выразиться, симпатию многие физики испытывают к тем константам, вокруг которых давно ведутся споры на тему их постоянства. Именно такой величиной является постоянная тонкой структуры «альфа», возможную вариацию которой пытаются выявить австралийские исследователи во главе с Майклом Мерфи.
Постоянная «альфа» была введена в 1916 году физиком-теоретиком Арнольдом Зоммерфе льдом для более точного описания строения атомов. Научная значимость
этой постоянной состоит прежде всего в том, что она описывает электромагнитное взаимодействие. А оно, в свою очередь, характеризует силу, с которой атом поглощает фотоны.
Это касается всех нас. Так, мы видим исключительно потому, что фотоны, попадая в наш глаз, взаимодействуют со светочувствительными молекулами его сетчатки. Во время разговора по мобильному телефону электромагнитные волны разносят наши голоса по эфиру. И даже к растворению соли в супе или сахара в чае имеют непосредственное отношение электромагнитные силы.
Физики отдают предпочтение «альфе» еще и потому, что она является безразмерной величиной — это «голое» число, равное 0,0072973506. Им очень удобно пользоваться в разного рода расчетах, что является ценным преимуществом при поиске изменений мировых констант. Если вариация будет найдена, можно не сомневаться, что она касается самой константы, а не масштаба, в котором она измеряется. А ведь за многие миллиарды лет длина метра или длительность секунды тоже могли измениться.
А что может произойти, если какие-то константы в самом деле значительно изменятся? Теория струн, например, может приспособиться к изменениям величин, которые, с точки зрения общепринятых физических величин, считаются неизменными. «Создатели этой теории заранее считают, что изменения во Вселенной, скажем, ее расширение, могут изменять значения таких величин, как постоянная тонкой структуры «альфа», — говорит физик из Принстонского университета Пол Стейнхард.
На практике же, если, скажем, увеличится гравитационная постоянная, дела могут обстоять куда хуже. Возросшая сила тяготения приведет к сжатию Земли. Наша планета начнет вращаться вокруг Солнца по меньшей орбите, что приведет к повышению температуры; вокруг нас станет настолько жарко, что все моря испарятся.
Под воздействием возросших гравитационных сил произойдет также сжатие Солнца, в результате чего возрастет интенсивность процессов, в которых оно черпает свою энергию. Из-за увеличения «тепловой мощности» раскаленный огненный шар уже на раннем этапе эволюции достигнет максимальной интенсивности свечения и вскоре израсходует все свое топливо.
Столь же драматические перемены произойдут, если постоянная «альфа» будет иметь значение, превышающее нынешнее хотя бы на четыре процента. Внутри звезд, например, полностью прекратится синтез углерода, поскольку процессы, в ходе которых из легких атомов — водорода и гелия — синтезируются более тяжелые химические элементы, особо чувствительны к вариациям «альфы». Без углерода же — основы строения живой материи — не будет ни белков, ни ДНК, ни вообще жизни в том ее виде, в каком мы ее знаем.
При снижении значения «альфы» силы, удерживающие атомы в молекулах, напротив, уменьшатся. В результате возникнет абсолютно иная химия; в частности, связи между атомами будут разрушаться при более низких температурах, нежели сегодня. Мир станет куда менее прочным.
С аномальными эффектами нам пришлось бы столкнуться и в том случае, если бы скорость света составляла не 300 000 км/с, а, допустим, лишь 40 км/ч. Если бы мы в такой Вселенной, сидя на велосипеде, с ветерком прокатились по улице, то уличные фонари, к которым бы мы приближались, встречали бы нас ярко-синим светом, а те, от которых бы мы удалялись, согласно эффекту Доплера, светили нам вслед медленно гаснущими красноватыми огнями. Но это было бы еще полбеды. Хуже другое: медленное распространение лучей света не позволило бы нам видеть быстро движущиеся предметы. Скажем, грузовик на скорости 60 км/ч стал бы для нас невидимым, и столкнуться с ним было бы проще простого.
Мысленные эксперименты подобного рода показывают, насколько тонко отрегулирована Вселенная. Но это же вселяет и некоторую тревогу: а вдруг выяснится, что постоянные и в самом деле меняются?.. «Хорошо уже то, что изменения эти если и происходят, то столь медленно, что у человечества практически нет шансов их заметить в сколько-нибудь обозримом будущем», — сказал нобелевский лауреат Шелдон Глашоу. Как говорится, и на том спасибо.
ВЕСТИ ИЗ ЛАБОРАТОРИИ
Муравьи в подземелье
Известно, что муравьи ухитряются ориентироваться по солнцу, а также по запаху. Но как они ориентируются в темноте под землей, где света нет? Этот вопрос давно интересует отечественных и зарубежных исследователей. Ведь роботы будущего должны уметь многое.
Ученые Томского НИИ биологии начали изучать способности муравьев еще в середине прошлого века. Заказчиками исследований были, как ни странно, военные. Их интересовала способность насекомых безошибочно находить в темноте дорогу к муравейнику.
Довольно скоро специалисты по насекомым — мирмекологи — выяснили: муравьи, чтобы не заблудиться, тянут за собой этакую невидимую «нить Ариадны». Из брюшной полости выделяются особые ферменты, концентрация которых столь велика, что муравьям приходится «разбавлять» их в пропорции 1:100, прежде чем нанести на поверхность земли.
Таким образом, муравьи-разведчики, которые идут впереди, первыми помечают ферментами путь для остальных. А затем каждый из тех, кто идет за первопроходцами, обновляет пахучий след.
К подобным же выводам пришли и зарубежные исследователи. Химики Дэвид Морган и Нейл Олдхам из Кильского университета в ФРГ и зоолог Йохан Биллей из Католического университета в Бельгии — проанализировали фермент, выделяемый муравьями. В нем было обнаружено химическое соединение под названием метилантранилат, которое в нашей жизни используется как синтетическая пищевая добавка. Кроме того, существует и другой компонент секрета железы муравья — это метилникотиназа. Однако пока доподлинно неизвестно, зачем муравьям понадобилась система из двух ферментов, а не одного, как у всех остальных насекомых. Возможно, для большей надежности. Кроме того, запах помогает муравьям-стражникам определять, кто свой, а кто чужой. Незваных гостей в муравейник не пускают.
Впрочем, как выяснили томичи, муравьи способны ориентироваться ночью не только по пахучим следам. Оказывается, кроме всего прочего, большие муравьиные глаза служат и своеобразными «приборами ночного видения». Даже в темноте они видят и запоминают на поверхности характерные очертания окружающих муравейник кустов и деревьев. Выводы наших исследователей затем были подтверждены коллегами в Германии и Финляндии. Вероятно, и под землей у муравьев тоже есть особые приметы, облегчающие ориентировку в бесчисленных ходах и тоннелях.
Группу специалистов из Технологического института Джорджии (США) заинтересовал вопрос, как перемещаются по тоннелям муравьи вида Solenopsis invicta — они же огненные красные муравьи. По словам ученых, эти муравьи сталкиваются со всеми теми проблемами, что и создатели роботов, которые передвигаются в стесненных условиях. Исследователи предлагали пойманным муравьям рыть тоннели в почве различного состава и влажности. Прозрачные пластины позволили сделать видеозаписи перемещения насекомых по тоннелям. Ученые установили, что внутри тоннелей муравьи бегают примерно с той же скоростью, что и на поверхности, — 9 длин тела в секунду.
Использовав рентгеновскую томографию, исследователи также определили строение тоннелей. Выяснилось, что вне зависимости от состава грунта или влажности почвы диаметр хода остается неизменным и примерно равным длине тела муравья — 3,5 мм. Правда, технология прокладки ходов в зависимости от почвы несколько меняется. В сухих почвах, буквально прогрызая ходы, муравьи вытаскивают крошки отработанного материала на поверхность. А вот влажную почву пытаются трамбовать…
Наконец, вот вам еще один факт из жизни муравьиного сообщества. Оказывается, древесные муравьи предпочитают строить муравейники над активными разломами и трещинами земной коры, сообщила Габриэла Берберих, исследователь из Университета Дуйсбург-Эссена в Германии. Почему? Пока неизвестно. Но факты таковы.
В течение трех лет Берберих и ее коллеги круглосуточно следили за муравьями при помощи видеокамер, фиксируя все изменения в их поведении. За время наблюдений, с 2009 по 2012 год, в округе, где расположено более 15 000 муравейников, произошло 10 землетрясений силой от 2,0 до 3,2 баллов, а также множество мелких сейсмических толчков.
При этом муравьи четко определяли, когда будут более-менее сильные толчки, и тут же перестраивали свое поведение. Накануне землетрясений более двух баллов они не укладывались ночью спать внутри муравейника, как обычно, а оставались снаружи, причем иной раз эвакуировали из своего жилища даже яйца и муравьиху-матку. «В нормальный ритм входила жизнь муравьев лишь на следующий день после окончания землетрясения», — рассказала Габриэла Берберих.
Как же муравьи узнают о приближении землетрясения? Берберих предполагает, что насекомые улавливают химические изменения в выбросах парниковых газов или ориентируются по локальным изменениям в магнитном поле Земли.
«Красные древесные муравьи обладают «хеморецепцией», способностью к восприятию изменений концентрации диоксида углерода и других геогенных газов, а также «магниторецепцией» — восприимчивостью к изменению электромагнитных полей, — говорит исследовательница. — Однако до конца мы в том не уверены, а потому планируем исследовать более сейсмоопасные районы, чтобы пронаблюдать, как муравьи будут реагировать на мощные землетрясения. Кроме того, мы намерены выяснить, какими органами муравьи реагируют на изменения геомагнитного поля, могут ли они использовать это поле для ориентировки, имеют ли в своем распоряжении встроенные биокомпасы».
Согласитесь, такие знания весьма пригодятся и людям для создания роботов, приборов — предвестников землетрясений, а также для навигации в подземельях.
С ПОЛКИ АРХИВАРИУСА
Родоначальник полупроводниковой эры
Он стал знаменитым в 20 лет. Но если бы кто-то тогда сказал ему, что он «родоначальник», да еще целой эры, он бы попросту рассмеялся. Между тем бывший юный техник Олег Лосев обессмертил свое имя двумя открытиями: он первый в мире показал, что полупроводниковый кристалл может усиливать и генерировать высокочастотные радиосигналы, а также открыл электролюминесценцию полупроводников, то есть испускание ими света при протекании электрического тока. Благодаря физику
Родился будущий физик 110 лет тому назад, в 1903 году в Твери. Отец его был конторским служащим, мать — домохозяйкой. Заинтересовал же физикой Олега его школьный учитель Вадим Леонидович Лёвшин — впоследствии академик. В 13 лет Олег услышал одну из первых лекций нового начальника Тверской радиостанции, штабс-капитана Владимира Лещинского. Тогда же он познакомился и с его помощником — поручиком Михаилом Бонч-Бруевичем. Вскоре школьник стал частым гостем на радиостанции, где сотрудники показывали и рассказывали все, что он хотел узнать.
Со временем при радиостанции образовалась лаборатория, в которой началась разработка радиоламп под руководством М.А. Бонч-Бруевича, будущего профессора. На станцию нередко приезжал из Москвы профессор В. К. Лебединский. Опытный педагог, разглядев способности Лосева, стал всячески поощрять его любознательность.
События Первой мировой, а потом и гражданской войн нарушили нормальный ритм работы лаборатории. И в 1918 году Наркомат почт и телеграфов (предшественник Министерства связи) решил перевести лабораторию в Нижний Новгород. Основу коллектива сотрудников Нижегородской радиолаборатории (НРЛ) составила тверская группа во главе с М.А. Бонч-Бруевичем.
Именно в городе на Волге осенью того же 1918 года под руководством М.А. Бонч-Бруевича была завершена разработка первой серийной приемно-усилительной радиолампы ПР-1 (их тогда называли «пустотными реле»). Другое направление работ возглавил приехавший из Петрограда профессор В.П. Вологдин, создатель установок высокой частоты. Профессор В.К. Лебединский организовал выпуск двух журналов по радиоделу — научный назывался «Телеграфия и телефония без проводов», а популярный — «Радиотехник». В итоге Нижегородская лаборатория фактически стала первым в стране научно-исследовательским институтом радиотехники и электроники.
Олег Лосев в 1920 году закончил школу в Твери. Сначала он отправился в столицу поступать в Московский институт связи. Провалившись на вступительных экзаменах, поехал в Нижний Новгород к старым знакомым. Его приняли в лабораторию на должность служителя, то есть лаборанта. И он под руководством В.К. Лебединского чуть ли не круглые сутки стал отдавать любимой радиотехнике.
Вскоре он разработал конструкции детектора-генератора и детектора-усилителя. Статья об этой разработке была напечатана в журнале «Телеграфия и телефония без проводов» в июне 1922 года. Это была первая научная публикация Олега Лосева. В ту пору ему было 19 лет.
В последующих статьях Олег подробно описал методику поиска активных точек на поверхности кристаллов, дал рецепты обработки самих кристаллов и предложил ряд практических схем радиоприемников.
Разработанный им детекторный приемник-гетеродин в 1923 году получил звучное название — кристадин (кристалл + гетеродин). Массовым тиражом была выпущена брошюра с таким же названием, и очень скоро, используя детекторы-генераторы и детекторы-усилители, радиолюбители по всей стране стали строить любительские радиостанции, получать призы на российских и международных выставках.
Поделиться книгой: