Помоги проекту - поделись книгой:
— Новый поезд по сравнению с серийной электричкой имеет полностью обновленный экстерьер и интерьер. На нем установлено энергосберегающее электрооборудование, применена новая система кондиционирования, — рассказал Александр Жураков, представитель отдела маркетинга. — Люди с ограниченными возможностями теперь свободно могут попасть в вагон: для этого на электропоезде мы установили аппарели для посадки-высадки, также предусмотрено место для крепления инвалидной коляски и специальный туалет, приспособленный для инвалидов-колясочников. На электропоездах 500-й серии установлен новый пульт машиниста, куда выведены системы пожарной безопасности, охраны и видеонаблюдения. Окраска вагонов произведена составом повышенной коррозионной стойкости. Испытания новинки планируется завершить уже в этом году.
Продолжаются испытания электропоездов «Ласточка», предназначенных в первую очередь для участников Олимпиады в Сочи. Поэтому вагоны разрисовали символикой зимних Олимпийских игр 2014 года, а внутри предусмотрели места для лыж и палок.
Пока электрички нового поколения производят для России в Германии. Однако в 2014 году их производство будет организовано на Урале, где сейчас идет строительство завода. После чего электропоезд, который стоит 10 млн. евро, подешевеет, рассчитывают железнодорожники.
После Олимпиады часть «Ласточек» оставят на Черноморском побережье, а большинство переедет в столицу для обслуживания пассажиров Московского транспортного узла. Пассажиров ожидают кресла, как в «Сапсане», и просторные вагоны. Правда, не обойдется без «побочного эффекта»: сидений в «Ласточке» будет меньше, чем в нынешних пригородных поездах. Так что в электричку поместится столько же пассажиров, но при этом большему количеству людей придется постоять.
Зато доехать до пункта назначения можно будет с ветерком, при этом потратив в полтора раза меньше энергии. «Ласточка» сможет разогнаться до 160 км/ч, в то время как нынешние электрички плетутся со скоростью 40–60 км/ч. Однако, если уж честно, развить максимум «Ласточка» пока сможет лишь на немногих участках нынешних, в большинстве своем уже устаревших пригородных дорог.
В «Ласточках» будет принципиально новая для нашей страны система автоведения — своего рода «автопилот» для электричек, рассказал глава дирекции скоростного сообщения РЖД Дмитрий Пегов. При этом закрывать-открывать двери и экстренно тормозить все равно придется машинисту. Зато поезд лучше защищен от аварий. Особая крэш-система «Ласточки» предотвращает серьезные повреждения при столкновениях и сходах с рельсов: кинетическую энергию поглощают специальные устройства, установленные в торцах вагонов.
ВЕСТИ ИЗ ЛАБОРАТОРИЙ
Время Вселенной измерили до секунды
Чем точнее часы, тем больше они подходят для использования в навигации, средствах связи или вычислительной технике.
Именно поэтому мастера многие тысячелетия совершенствовали измерители времени, пройдя за это время путь от песочных и солнечных часов до часов атомных.
В 50-х годах ХХ века были предложены устройства, которые измеряли частоту перехода электронов из одного энергетического состояния в другое и обратно, испуская при этом излучение строго определенной частоты. Они оказались столь точны, что в 1967 году был принят стандарт секунды, как время, за которое атом цезия-133 совершит 9 192 631 770 таких квантовых переходов.
Первые атомные часы работали с точностью 10-10 с, потом специалисты научились отмерять время с точностью 10-15 с, что дает ошибку в 1 секунду за 30 миллионов лет. Точность же атомных стронциевых часов, которые разработала лет пять тому назад в Университете Токио группа специалистов под руководством Хидетоши Катори, составляет 10-18 с. Для достижения такого результата японским ученым пришлось решить две проблемы.
Прежде всего, специалистам известно, что атомные часы, работающие на изотопе стронция, можно создавать двумя путями: используя колебания отдельно взятого атома или заставить синхронно колебаться сразу несколько атомов.
Преимущество отдельного атома состоит в том, что его несколько проще оградить от внешних электромагнитных воздействий, которые влияют на частоту колебаний. Недостаток же такого подхода — в чрезвычайной трудности измерения высокочастотных вибраций единственной микрочастицы.
Многоатомные часы дают более мощный сигнал, но менее точны из-за помех, создаваемых электромагнитными полями самих атомов.
Так вот, созданные в Токийском университете стронциевые «ходики» объединили преимущества двух подходов — здесь задействовано шесть лазерных лучей, благодаря которым электромагнитные волны атомов оказываются защищены от постороннего влияния. При этом измеряется сигнал каждого из атомов, а затем все показания суммируются. Таким образом, сигнал не только усиливается, но и исключаются ошибки случайных отклонений; ведь в итоге за конечный результат принимается среднее арифметическое многих значений.
Следующий шаг сделали недавно исследователи из NIST (Национального института стандартов и технологий США). В начале лета 2013 года они представили пару наиболее точных часов из всех, когда-либо построенных человечеством. Эти «близнецы» способны измерить возраст Вселенной с точностью до секунды.
Конструкторам не только удалось разместить такие часы в объеме, сравнимом с коробкой для детской обуви, но и решить две проблемы. Первая из них связана с эффектом Доплера, возникающим при малейшем движении атома и вызывающим смещение измеренной частоты. Вторая — с эффектом Штарка, проявляющимся в изменении разницы между энергиями различных состояний атома (а значит, и частоты фотона, излучаемого при переходе) под действием электрического поля.
Чтобы зафиксировать атомы в пространстве и минимизировать влияние эффекта Доплера, в часах была использована оптическая решетка — потенциальные «ячейки» в зоне пересечения стоячих волн, распространяющихся в перпендикулярных направлениях.
Но в присутствии электромагнитного излучения, необходимого для создания лазерной решетки, неизбежно возникает штарковское смещение, о котором говорилось выше. Чтобы оно не оказывало влияния на результаты эксперимента, ученые использовали для измерений атомы иттербия, известного тем, что у него энергетическая разница между различными состояниями электронов одинакова, поэтому смещение легко учитывается и не оказывает влияния на конечный результат измерений. Причем поскольку в оптической решетке можно поместить множество атомов иттербия, исследователи измеряют частоты излучения нескольких из них, чтобы увеличить точность, исключить случайную ошибку.
Для чего нужны такие часы? Понятно, что людям сверхточность в их повседневных делах попросту не нужна. Зато такие суперхронометры могут быть использованы при проверке основополагающих физических теорий, например, для измерения гравитационного замедления времени. Созданные ранее модели часов «ловили» этот эффект при смещении точек измерения, расположенных в гравитационном поле Земли, на многие метры или даже километры по вертикали. Часы, созданные физиками из NIST, способны зафиксировать замедление времени при подъеме или спуске уже на 1 см!
Сейчас специалисты NASA готовятся отправить новые атомные часы в космос. Для начала их поместят на спутник, который будет запущен в 2015 году. В течение 12 месяцев ученые будут изучать их поведение в условиях глубокого вакуума и космических излучений.
С помощью новых суперчасов специалисты NASA надеются повысить точность управления и межпланетными космическими аппаратами. Ныне для этой цели используют атомные часы, находящиеся на Земле. Из центра управления отправляют радиосигнал на космический аппарат, который анализирует сигнал и ретранслирует его обратно на Землю. Используя временные метки на сигнале, ученые определяют, сколько времени требуется для передачи сигнала туда и обратно, что дает возможность определить расстояние до космического аппарата.
Однако, если отправить такой аппарат на окраину Солнечной системы, то с увеличением расстояния задержка прохождения сигнала все увеличивается, а с ней возрастает и ошибка определения координат. Поэтому NASA хочет снабдить межпланетные космические аппараты собственными атомными часами, что позволит уточнить навигационные координаты и уменьшить ошибки траектории.
Пригодятся подобные часы и на Земле. Вот уже несколько десятилетий во многих навигаторах используется Global Positioning System — GPS. Получая сигналы со спутников, любой автолюбитель или даже пешеход с точностью до метра определяет свое местоположение. Однако система GPS прекратит свое функционирование, если навигационные спутники будут повреждены или их сигналы подвергнутся глушению.
Поэтому агентство DARPA с 2001 года ведет разработку программы «Micro-technology for Positioning, Navigation and Timing (MICRO-PNT)». Суть ее заключается в том, что боевые машины, а потом и отдельные солдаты будут снабжаться навигационными устройствами, которые способны функционировать в автономном режиме. Атомный эталон будет занимать в них объем не более 1 куб. см.
КАК СЫН ПЛОТНИКА МОРЕХОДОВ СПАС…
Первые корабли совершали свои походы, придерживаясь берега. В открытом океане они могли и потеряться. Однако древние мореплаватели довольно скоро выяснили: хотя Земля вращается, Полярная звезда всегда остается в одной и той же точке небосвода. Так что, измеряя угол между Полярной звездой и горизонтом особым прибором — секстантом — по ночам или угол между солнцем в зените и горизонтом в полдень, когда тени самые короткие, мореплаватели могли определить широту своего местонахождения. Оставалось научиться вычислять долготу.
Технически это можно выполнить так, рассудил в 1510 году испанец Санта-Крус. Для определения долготы на море необходимо иметь точный хронометр и специальные таблицы. Если вы определили, что солнце ныне взошло в 5.40, в то время как таблицы указывают, что на широте Лондона оно всходит в 6.40, значит, вы находитесь на 15 градусов западнее Лондона, где-то у Канарских островов. Однако, чтобы вести подобные вычисления, необходимо иметь часы, которые показывают точное время, невзирая на бури и шторма. В XVI веке правительства Испании и Нидерландов объявили огромные премии, чтобы привлечь ученых и конструкторов к поискам надежного метода определения долготы в открытом море.
Морские хронометры пытались создать Галилео Галилей, Христиан Гюйгенс и другие великие ученые, не говоря уж о знаменитых часовщиках. Однако всех сумел опередить механик-самоучка, сын плотника Джон Гаррисон. В 1735 году, будучи совсем еще молодым человеком, 21 года от роду, он представил Королевскому Обществу свой морской хронометр, названный H1.
То были огромные часы, которые весили 35 кг и занимали весь стол в каюте капитана. Но они содержали в своей конструкции много уникальных технических решений и уже на первых испытаниях показали неплохие результаты — ошибка счисления составила 75 миль.
Мастер не остановился на этом и 47 лет совершенствовал свои хронометры. В 1761 году для очередного испытания модели Н4 из Англии на Ямайку отправился корабль «Дептфорд». Сопровождал драгоценный прибор уже сын старого Джона, Уильям, так как 68-летний мастер не рискнул выйти в море по состоянию здоровья. Через 161 сутки, когда корабль пришел в Портсмут, ошибка в ходе часов не превышала нескольких секунд, а ошибка счисления — нескольких миль. Таким образом, задача определения географической долготы в открытом море была решена.
ГОРИЗОНТЫ НАУК И И ТЕХНИКИ
Все мы — инопланетяне?
Исследователи давно уже пытаются понять, как возникла жизнь на Земле. Некоторые расчеты показывают: для образования органических соединений из неорганики путем случайного перебора комбинаций атомов и молекул нужно больше времени, чем существует наша планета.
В экспериментах получали органические молекулы, имитируя вулканическое тепло и молнии, но они были простыми и неустойчивыми. К тому же никто ведь в точности не знает, какие природные условия были на нашей планете миллиарды лет тому назад. Поэтому в настоящее время все большую популярность приобретают гипотезы, гласящие, что жизнь появилась раньше, чем наша планета.
Биологи в наши дни все смелее применяют в своей практике компьютерные технологии, в том числе математическое моделирование. Например, в электронике давно известен закон Мура, согласно которому каждые два года количество транзисторов, размещаемых на единице площади интегральной микросхемы, увеличивается вдвое.
Недавно два генетика попробовали применить закон Мура к комплексному развитию жизни на Земле. В итоге у них получилось, что сложность жизни на Земле удваивается каждые 376 млн. лет. А значит, первые органические соединения должны были появиться задолго до рождения самой Земли, возраст которой ныне оценивают примерно в 4,5 млрд. лет.
Логика рассуждений Алексея Шарова из Национального института старения в Балтиморе и Ричарда Гордона из Лаборатории морских разновидностей во Флориде такова. В законе Мура они заменили транзисторы нуклеотидами (строительными блоками ДНК и РНК) и биоцепочками с генетическим материалом, а затем провели в обратном порядке все нужные расчеты. В итоге получилось, что органическая жизнь во Вселенной появилась приблизительно 10 млрд. лет назад. Остается предположить, что органика попала на нашу планету, как только та немного остыла, из космоса, на «борту» метеоритов и кометных ядер.
О том, что такое теоретически возможно, исследователи говорят в рамках теории «панспермии» уже более ста лет. В пользу этой теории свидетельствуют, например, остатки микроорганизмов, которые обнаруживаются на тех же метеоритах. Однако противники панспермии полагают, что эти микроорганизмы проникли в метеориты уже после того, как они упали на Землю.
Новая компьютерная модель показала: существует достаточно высокая вероятность того, что планетарные системы обмениваются организмами с помощью скалистых пород. «Несколько миллиардов лет назад Солнце с планетарной системой в своей звездной группе подвергалось тяжелой метеоритной бомбардировке, — утверждает астрофизик из Центра астробиологии Амая Моро-Мартин. — С ними и прилетели первые зародыши жизни на нашу планету»…
Оппоненты возражают: при метеоритной бомбардировке микроорганизмы, попадая вместе с метеоритами в плотные слои атмосферы, должны были непременно погибнуть. Ведь метеориты раскаляются докрасна.
Этого могло не случиться по двум причинам. Во-первых, биологические частицы могло сдуть с метеорита уже в верхних слоях атмосферы, еще до того, как «небесный камень» раскалился. Затем микробы уже самостоятельно «десантировались» на поверхность планеты в целости и сохранности.
Во-вторых, математик из Принстона Эдвард Белбруно и его коллеги рассчитали на компьютере, что метеоры и кометы не всегда обязаны иметь вторую космическую скорость — 11 км/с. Математические модели показывают, что, путешествуя от планеты к планете и используя так называемый «эффект пращи», позволяющий наращивать скорость постепенно, небесные посланцы могли двигаться относительно медленно. Кроме того, не следует забывать о возможных столкновениях астероидов между собой, в результате которых образовавшиеся осколки могут получить самые неожиданные траектории и скорости движения.
Так что органические соединения имели шансы уцелеть, особенно если располагались во внутренних полостях «небесных камней».
Поделиться книгой: