Журнал «Юный техник» - Юный техник, 2009 № 07

По зарубежным источникам публикацию подготовил Г. МАЛЬЦЕВ

ПОЛЕТЫ В… ВОДЕ

В гидробассейне технического университета, что расположен в немецком городе Ахене, можно увидеть странную картину — на буксире под водой раз за разом тянут модель… самолета!

Суть этого занятия, как пояснил один из экспериментаторов, инженер Роберт Шёль, состоит в том, чтобы получше проанализировать поведение самолета в воздушной среде. А поскольку законы аэро- и гидродинамики во многом схожи, удобнее проводить эксперименты не в огромной аэродинамической трубе, а в 60-метровом бассейне.

Для лучшей визуализации потоков исследователи добавили в воду крохотные нейлоновые шарики. Нейлон по плотности близок к воде, и крохотные шарики диаметром всего в 50 мкм не искажают общей картины, зато позволяют хорошо видеть все завихрения в свете лазерных вспышек. После эксперимента полученные данные обрабатываются компьютером, который и выдает необходимые рекомендации для последующих испытаний.

НАД ЧЕМ РАБОТАЮТ УЧЕНЫЕ

Укрощение лунной пыли

Недалек тот день, когда человек снова ступит на поверхность Луны, И уже сейчас специалисты готовятся к решению проблем, которые встретятся космонавтам. Одна из них известна. Это — лунная пыль. Она поистине вездесуща. Принесенная на скафандрах в кабину, пыль вызывает першение и жжение в горле, аллергию, может стать причиной и более серьезных заболеваний. Как с ней бороться?

Еще в 60-е годы XX века, во время полетов к Луне американских космических аппаратов «Сервейор», которые исследовали поверхность Луны, выбирая место для посадок пилотируемых кораблей «Аполлон», ученые обратили внимание на один странный феномен. На фотографиях, переданных из космоса, иногда были заметны пылевые облака, застывшие примерно в метре от лунного грунта.

Позднее свидетелями того же феномена стали астронавты, побывавшие на Луне. Что же заставило подняться клубы пыли? Ведь на Луне нет атмосферы и потому не может быть ветра.

Вскоре возникла догадка, что причина кроется в электростатике. Частицы пыли электризуются на поверхности Луны, а поскольку одинаковые заряды отталкиваются, то пылинки взлетают. Недавно группа физиков из Колорадского университета во главе с Амандой Сикафус подтвердила эту гипотезу в лабораторных условиях. Ученые поместили смесь мельчайших пылинок в небольшую вакуумную камеру. Все было спокойно, пока камеру не облучили жесткими ультрафиолетовыми лучами, и пылинки поднялись вверх. На Земле эти лучи задерживает атмосфера. На Луне же они легко проникают к самой поверхности. Под их действием меняется заряд пылинок. Крупицы цинка, меди или графита — все их можно найти на Луне — теряют в среднем около 50 000 электронов.

Этот результат вполне отвечает теоретическому выводу. Согласно ему, пылинки и твердый грунт под действием ультрафиолетовых лучей приобретают положительный заряд. Между ними возникает отталкивающая сила. Если она превышает силу тяжести, пылинка взлетает. Со временем частички пыли теряют заряд и, став нейтральными, опускаются на поверхность Луны. Подобный пылевой дождь постоянно идет на Луне.

Это открытие имеет практическое значение. Например, в будущем, во время экспедиций на Селену, а также на Марс, астероиды или спутники планет, придется подумать о защите от пыли объективов видеокамер, фотоаппаратов и других приборов.

И все-таки, как уже говорилось, главная проблема не в этом. Лунная пыль ухитряется забиваться повсюду. И специалистам, участвовавшим в обеспечении экспедиции «Аполлон», пришлось даже изобретать специальный малогабаритный пылесос для чистки лунных скафандров.

Более того, ныне НАСА вынуждено организовать специальный отдел, который уже сегодня, до нового полета людей на Луну (а он, напомним, по плану может состояться в 2020 году), должен найти способ провести «генеральную уборку» на Луне.

Занимаются этой проблемой прежде всего Эрик Кардифф и его ассистент Брендон Холл. «Стартовые платформы и места посадки спускаемых аппаратов должны быть чистыми, — рассуждает Кардифф. — В противном случае взлетающие и приземляющиеся капсулы будут поднимать клубы пыли. А из-за того, что на Луне нет атмосферы, эта пыль будет оседать неделями и даже месяцами. Кроме того, мелкие частицы могут повредить ядерный реактор, который мы хотим доставить на Луну для получения там электроэнергии».

Осознав серьезность проблемы, Кардифф и его коллеги из Центра космических полетов НАСА имени Годдарда в штате Мэриленд стали думать, как ее решить. В конце концов, они сконструировали транспортное средство, которое должно будет уничтожать лунную пыль.

Dust Mitigation Vehicle (DMV) — «транспортное средство для снижения запыленности» — сможет расплавлять пыль с помощью солнечного света.

Так выглядит крупинка лунной пыли под микроскопом.

Солнечные лучи будут собираться в пучок с помощью линзы, в фокусе которой пыль будет плавиться, объясняет Кардифф. Покрытием из расплавленной пыли исследователи намерены «замостить» площадки для посадки лунных модулей, дорожки между пунктом посадки модулей и будущей станцией, а также подготовить основания, на которых будут поставлены купола самой станции.

В ходе этих работ устройство будет дистанционно управляться с Земли. Сейчас уже построен опытный экземпляр агрегата, который обрабатывает 13 кв. см поверхности в минуту. Конечно, это очень медленно. Однако не будем забывать, что солнечный свет на лунной поверхности более интенсивен, чем на Земле, — его не ослабляет атмосфера. Кроме того, за оставшиеся до новых лунных стартов 10 лет специалисты надеются существенно улучшить свой агрегат.

Для этого, кстати, им пришлось решить еще одну проблему. «Количество лунного грунта — реголита — на нашей планете довольно ограниченно, — рассказал Кардифф. — Нам же для экспериментов нужны, по крайней мере, центнеры лунной пыли. Так что пришлось синтезировать ее искусственно, используя в качестве эталона те образцы, которые некогда были привезены с Луны».

В. ЧЕТВЕРГОВ

ЗА СТРАНИЦАМИ УЧЕБНИКА

Графит и его сородичи

Углерод в природе, как известно, встречается в трех видах — уголь, графит и алмаз. Однако ученые в последнее время смогли получить на основе графита новые материалы.

Простой карандаш держал в руках каждый. Однако мало кто знает, что в XVI веке попытка контрабандой вывезти графитовый карандаш за пределы Англии могла стоить головы. Единственное на Британских островах месторождение графита было близко к истощению, и последовал строжайший королевский указ: добычу графита сократить до минимума. В итоге карандаши стали цениться чуть ли не на вес золота. Потом графитовые стержни научились делать не из цельного графита, а из смеси графитовой пыли с глиной, и карандаши резко подешевели.

Во второй раз графит стал стратегическим сырьем уже после Второй мировой войны. Графитовые блоки использовались при создании первых атомных котлов, а потому попали, наряду с ураном, в число важнейших полезных ископаемых.

В 60-е годы XX века графит вновь оказался под особой опекой. Дело в том, что в то время в СССР разрабатывался проект под кодовым названием «Бор». Его основу составлял небольшой, всего 6 м в длину, космический аппарат, имеющий размах крыльев не более полутора метров, с фюзеляжем клиновидной формы. На первый взгляд, он совсем не напоминал грозный космический истребитель. У него даже прозвище было совсем не военное — «лапоть». Но он здорово попортил нервы американским разработчикам программы «звездных войн».

Оснащенный ядерной боеголовкой, такой космолет мог быть выведен на околоземную орбиту с помощью ракетоносителя или стратегического бомбардировщика, который, разогнавшись, как из катапульты, выстреливал его в космос, откуда самолет-спутник по сигналу с наземного пульта управления мог произвести атаку.

Сбить его было бы очень трудно — за время с момента старта до поражения цели системы защиты не успели бы среагировать.

В ходе программы испытаний было произведено несколько пробных пусков от «Бора-1» до «Бора-5»…

Первые «Боры» вернулись с орбиты оплавленными, но затем советским специалистам удалось отладить теплозащиту на основе графита, и дорога на орбиту для космолета была открыта.