Дэвид Джоунс - Изобретения Дедала

New Scientist, February 5, 1981

Могут ли микробы существовать в полимерной оболочке? По-видимому, да, если верить работе С. Апдайка, Д. Харриса и Е. Шраго (Nature, 224, 1969, р. 11–22). Эти авторы помещали Tetrahymena pyriformis и Escherichia coli в растворы акриламида и под действием излучения производили полимеризацию мономера. Несчастные Tetrahymena pyriformis после этого еще долго бились в своих тесных клетках. Они продолжали жить в течение нескольких дней (не более пяти), хотя вряд ли могли питаться полиакриламндом. В тонких проницаемых оболочках микробам было бы, наверное, гораздо легче выжить. Будет ли полимерная оболочка достаточно проницаемой для воды, кислорода, продуктов жизнедеятельности и т. п.? Допустим, что мы имеем дело с кишечной палочкой Escherichia coli, имеющей диаметр, скажем, 3 мкм (радиус 1,5×10-6 м) — Тогда площадь ее поверхности равна А = 4πr2 = 2,8×10-11 м2, а объем V = 4πr3/3 = = 1,4×10-17 м3. Полиэтиленовая пленка толщиной 25 мкм обладает по отношению к водяному пару проницаемостью, равной 2×10-7 кг/м2с, когда значения относительной влажности по разные стороны пленки отличаются на 75%. Можно ожидать, что проницаемость пленки толщиной 1 мкм будет примерно в 25 раз выше и такая пленка, сможет пропускать k = 25×2×10-7 кг/м-с, или 5×10-9 м3 воды на 1 м2 поверхности за секунду. Тогда кишечная палочка в полиэтиленовом «плаще» толщиной 1 мкм сможет прокачивать сквозь оболочку объем воды, равный ее собственному объему, за время t = V/kA = 1,4×10-17/(5×10-9 × 2,8×10-11) = 100 с. Для молекул более крупных, чем молекулы воды, интенсивность обмена окажется ниже. Однако совершенно ясно, что с проницаемостью проблем не возникнет: всегда можно модифицировать полимер и сделать его проницаемым для инсулина и других белковых молекул.

Какие вещества могут производиться бактериями, введенными в организм, с наибольшей пользой? Прежде всего, конечно, лекарства, которые вводятся в малых дозах на протяжении длительного курса лечения: инсулин, гормональные препараты, транквилизаторы. Кроме того, витамины — они не вырабатываются в нашем организме, и было бы очень удобно, если бы их постоянно производили бактерии. (Для выработки ощутимого количества алкоголя микроорганизмов потребовалось бы слишком много.) Еще идея: заставить бактерии вырабатывать пенициллин. Этот антибиотик опасен для бактерий только при их размножении. А пока микроб остается в своей оболочке, он неуязвим. Когда же оболочка разрушится и бактерия получит возможность делиться, ее убьет выработанный ею же пенициллин.

Креслодин

Побывав как-то на нескончаемо длинной и скучной научной лекции и вдоволь настрадавшись от долгого сидения в неудобном современном кресле, Дедал приступил к разработке динамической теории комфорта, которая, по его мнению, призвана произвести революцию в области конструирования мебели. Как считает Дедал, человек, сидя долго даже на самом удобном стуле, утомляется из-за длительного однообразия ощущений. Нервы и мускулы требуют разнообразия, а статическая нагрузка, как бы равномерно она ни была распределена, не может долго создавать ощущение комфорта. Ерзая на стуле, мы пытаемся разнообразить нагрузки — но безуспешно. Поэтому Дедал разрабатывает динамическое кресло, сиденье, спинка и подлокотники которого состоят из большого числа независимых элементов, совершающих медленные нерегулярные движения, что разнообразит нагрузки на соприкасающиеся с креслом части тела. Изменяется даже фактура сиденья, ибо оно изготовлено из большого числа тонких трубочек, покрытых различными материалами и периодически накачиваемых воздухом. Наконец-то удастся совместить достойную позу и комфорт!

Фирма КОШМАР рассчитывает на большой сбыт своей новинки школам, конференц-залам, авиакомпаниям под лозунгом «креслодин — стул, который ерзает за вас». Аналогичным образом можно обеспечить комфорт и другим частям человеческого тела. Как известно, солдатам часто приходится стоять по стойке смирно довольно длительное время. Специально для них фирма КОШМАР разработала модель сапог с автоматически изменяющейся высотой каблука, в которых ноги избавлены от длительного действия статической нагрузки и хорошо отдыхают. Нижнее белье, сконструированное по такому принципу, спасет человека от ощущения зуда и неудобства при продолжительном сидении в напряженной позе, скажем, во время деловых бесед или в парикмахерской. А человек, спящий на кровати фирмы КОШМАР, не будет совершать во сне беспорядочных движений, а погрузится в глубокий безмятежный сон.

New Scientist, December 16, 1971

В очередной раз фирма КОШМАР выступила с идеей, которой позднее воспользовались другие. Различные конструкции динамических кроватей были впоследствии разработаны и запатентованы (немало таких конструкций описано в колонке «Рудименты мудрости» журнала Observer Magazine, May 4, 1975). А в печатном издании фирмы «Дюпон» Elastomers Notebook за декабрь 1978 г. об использовании эластичного полиэфирного материала «хайтрел» говорится следующее:

Пульсирующее сиденье уменьшает усталость водителей, обеспечивая нормальную циркуляцию крови в ягодицах и ногах. Подушка «Пульсейр», разработанная фирмой «Г. Кох эид саис» для летчиков ВВС США, была продемонстрирована в школе космической медицины ВВС в Бруксе. Недавно эту подушку стали использовать водители грузовиков. Подушка представляет собой тонкую оболочку из полиэфирного эластомера «хайтрел» фирмы «Дюпон», внутри которой имеется множество воздушных камер, наполняемых воздухом в течение 2 с с интервалом 6 с. Этим создается едва ощутимое волнообразное движение, которое мягко массирует мускулы и стимулирует кровообращение. При помощи реле времени подушка приводится в действие на 10 мин каждый час.

Американцы скопировали даже пневматический механизм моего креслоднна.

Но фирма КОШМАР, как всегда, шагает впереди. Я пришел к выводу, что произвольная стимуляция недостаточна и что в динамическом кресле следует использовать принцип обратной связи. В кресле необходимо установить датчики, регистрирующие локальное подрагивание мускулов, которое свидетельствует об их утомлении. Тогда кресло начинает трансформироваться в поисках такой конфигурации, при которой подрагивание мускулов прекращается. Такое кресло поистине ерзает за вас.

Антипарник

До сих пор все попытки использовать солнечную энергию основывались на улавливании солнечных лучей. Дедал считает этот подход естественным, но довольно наивным. Для получения энергии требуется не только тепло, но и холод: в энергию преобразуется поток тепла, идущий от горячего тела к холодному. Поэтому во всяком тепловом двигателе можно найти не только «котел», но и «холодильник».

Хорошо известно, что кпд теплового двигателя зависит от разности температур между нагревателем и холодильником. Поэтому Дедал подыскивает хороший холодильник для солнечного теплового двигателя. Лучшим холодильником, конечно, является ночное небо: оно абсолютно черное и его радиационная температура близка к абсолютному нулю. Дедал планирует поместить конденсатор теплового двигателя в фокусе большого вогнутого зеркала, чтобы ночью в нем «собирался» весь холод ночного неба. Если изолировать конденсатор от воздуха вакуумной теплоизоляцией, прозрачной для тепловых лучей, то за счет радиационного охлаждения его температура может опуститься почти до абсолютного нуля. Такой холодильник можно использовать для сжижения воздуха и в качестве конденсатора теплового двигателя, нагреватель которого имеет нормальную температуру приземного слоя атмосферы. В такой конструкции не нужна ни сложная оптика, обычно используемая в гелиоустановках, ни следящая система, поскольку даже не слишком правильное вогнутое зеркало будет отражать ночное небо на охлаждаемый объект. В этой установке нагревателем служит сама Земля, а Солнце только греет Землю.

А чтобы эта система могла функционировать днем, Дедал изобрел еще антипарник. Это камера, изготовленная из черного полиэтилена или, скажем, из теллурида кадмия. Названные вещества непрозрачны для излучения видимого диапазона спектра, но пропускают длинноволновую радиацию, испускаемую объектами при нормальной земной температуре. Такой антипарник не пропускает внутрь солнечные лучи, но выпускает наружу тепловое излучение; в результате помещенные в него объекты охлаждаются. Радиационная температура дневного неба также низка, поэтому объект, помещенный в антипарник, будет охлаждаться и днем, и ночью, т. е. холод в антипарнике будет вырабатываться постоянно.

New Scientist, March 3, 1966