Журнал «Юный техник» - Юный техник, 2008 № 01
«С тех пор прошло уже более 45 лет, наш FLIP все еще служит океанографическому сообществу и все так же остается единственным в своем роде», — с гордостью говорит Билл Гейне, руководитель программы по использованию судна.
В рабочем положении FLIP представляет собой отлично стабилизированный морской буй — почти идеальную платформу для изучения океана. Смонтированные в нижней части судна гидрофоны могут выявлять как шум проходящих судов и подлодок, раскаты далеких землетрясений, так и «разговоры» китов и рыб. Недавно исследователи окончательно расстались с поговоркой «Нем, как рыба». Они записали «хор» рыбьей стаи, который по громкости не уступал реву болельщиков на трибунах стадиона.
Другие датчики, спускаемые в морские глубины с помощью специальных стрел и лебедок, позволяют измерять температуру и соленость воды, ее плотность и другие характеристики. А доплеровские сонары дают возможность фиксировать смещения масс воды внутри волн с точностью до 1 см/с на 1 куб. км океана.
Когда это судно выходит из порта, оно похоже на самую обычную баржу. Но вот FLIP приходит в заданную точку океана, и начинается самое интересное. Оператор в определенной последовательности начинает заполнять водой кормовые отсеки-трюмы, и баржа постепенно становится торчком. Теперь над поверхностью воды торчит только ее нос.
На месте FLIP удерживается тремя прочными нейлоновыми канатами и якорями. Суммарная масса якорей — 9 т. Правда, при выполнении некоторых исследовательских работ требуется, чтобы FLIP, напротив, не стоял на месте, а свободно дрейфовал. Так, в одном из экспериментов FLIP прошел в дрейфе 240 км.
У этого аппарата нет собственного движителя, однако на нем смонтирован небольшой маневровый винт с гидравлическим приводом. Он нужен, чтобы поворачивать по мере надобности буй вокруг вертикальной оси, сохраняя стабильную ориентацию в пространстве по азимуту. Кроме того, на судне есть три дизель-генератора, вырабатывающих 340 кВт электроэнергии для работы научной аппаратуры.
Еще одна интересная деталь: все двигатели, якорные лебедки и даже койки в каютах закреплены на специальных поворотных подвесках, так что при трансформации судна могут сохранять постоянное положение относительно горизонта. Когда буй принимает окончательное положение (вертикальное или горизонтальное), все подвижное снаряжение фиксируется специальными шпильками. В каждой каюте по две двери — в стене и в потолке, а в душевой два душа — для вертикального и горизонтального положения.
Переход в горизонтальное положение осуществляется подачей в балластные отсеки 90 000 л сжатого воздуха, который хранится под давлением 18 атм в специальных баллонах. В результате вода постепенно вытесняется через те же заливные отверстия, и судно принимает обычный вид.
Весь переворот занимает менее 30 минут.
Прослуживший почти полвека FLIP постепенно стареет, и на смену ему, по идее, должно прийти новое судно. Один из его вариантов разработал француз Жак Ружери. По своей первоначальной профессии он — архитектор; во многих городах Франции стоят здания, построенные по его проектам. Но в свободное время Ружери в течение вот уже трех десятилетий придумывает какие-то удивительные корабли и аппараты, футуристические базы на морском дне.
Последний проект, показанный архитектором в нации ональном Морском музее Франции, представляет собой гигантское полуподводное судно Sea Orbiter, по своему внешнему виду напоминающее морского конька.
Автор проекта считает традиционные средства для исследования глубин — акваланги, субмарины и батискафы — неудобными. Другое дело — корабль-лаборатория, в котором ученые могут со всеми удобствами изучать и глубины, и поверхность океана.
Высота Sea Orbiter сверху донизу — 51 м; причем 31 м приходится на подводную часть. Ширина судна всего 10 метров.
На этом судне-небоскребе насчитывается около десятка палуб, на которых имеется все, что может понадобиться 18 исследователям и членам экипажа. К примеру, на Sea Orbiter есть наблюдательные площадки с 360-градусным обзором, как над, так и под водой. Предусмотрена и возможность выхода под воду исследователей в аквалангах. Кроме того, на судне будет и подводный робот с дистанционным управлением, способный погружаться на глубину до 600 м.
По словам автора проекта, он уже получил положительные отзывы от многих ученых, включая специалистов NASA. «На Sea Orbiter есть учебная секция, в которой имеются кухня, каюты со спальными местами, где акванавты будут жить, как экипаж космического корабля, — объясняет Ружери. — Кроме того, выход из судна под водой очень похож на шлюзовой модуль для выхода в открытый космос».
Модель Sea Orbiter высотой 3,5 метра уже прошла 6-месячные испытания в норвежском центре Marintek, где находится самый большой в Европе экспериментальный бассейн. Уменьшенная копия корабля устояла на волнах, которые были бы 15-метровыми для полномасштабного образца.
Если финансирование поступит своевременно, то международная научная станция Sea Orbiter может быть построена уже в 2009 году.
ПРЕМИИ
На пути к спинтронике оказалось весьма полезным гигантское сопротивление
В конце 2007 года в столице Швеции были объявлены имена лауреатов Нобелевской премии в области физики. Француз Альбер Фер и немец Петер Грюнберг были удостоены высокой награды за открытие эффекта так называемого гигантского магнитного сопротивления (сокращенно GMR).
Еще в 1857 году английский физик лорд Кельвин обнаружил, что электрическое сопротивление меняется под воздействием магнитного поля. Если поле приложено вдоль проводника, сопротивление минимально и возрастает, если силовые линии магнитного поля направлены перпендикулярно проводнику.
Обнаруженный эффект оказался невелик и практического применения в то время не нашел. Но когда к концу XX века появилась техническая возможность создавать металлические пленки толщиной в миллиардную долю метра, то есть всего в несколько атомов, открытое Кельвином явление вдруг проявило себя совершенно по-новому.
В обычном проводнике, как известно, электрический ток передается электронами. И чем прямее их путь, чем меньше они рассеиваются на загрязняющих примесях и дефектах кристаллической решетки, тем ниже сопротивление.
Если проводник состоит из тончайших слоев, разделенных немагнитной прослойкой, и магнитные поля в соседних слоях направлены в одну сторону, сопротивление такого проводника тоже мало. Однако, если эти магнитные поля направлены противоположно, рассеивание электронов за счет квантовых эффектов на границах слоев резко увеличивается и сопротивление многократно возрастает. В этом и состоит суть эффекта, обнаруженного нынешними лауреатами в 1988 году.
Интересно, что до них в 1985 году аналогичную работу вел Чак Майкржак из Брунхевенской национальной лаборатории. Он заметил в «сэндвиче», состоящем из слоев ферромагнитного гадолиния и немагнитного иттрия, интересное явление.
Когда слой иттрия был толстым, то во всех прослойках гадолиния спины электронов направлены в одну и ту же сторону, то есть параллельны. А в «сэндвичах», где прослойки иттрия были тонкими, направления намагниченности гадолиния чередовались. Если бы Майкржак догадался замерить электрическое сопротивление такой структуры, автором открытия был бы он. Но он ограничился в 1986 году лишь публикацией статьи о замечен ном им эффекте. И честь первооткрывателей досталась нынешним нобелевским лауреатам.
Сначала они работали независимо друг от друга. Но, познакомившись в 1988 году на научной конференции по проблемам магнетизма в Париже, ученые стали информировать друг друга о проделанных исследованиях.
И хотя Фер работал с двухслойными «сэндвичами», а Грюнберг с трехслойными, нобелевский комитет наградил обоих.
Схема, показывающая суть эффекта GMR. Многослойный «сэндвич», состоящий из железа (обозначено зеленым) и хрома (серый цвет), может обладать высоким сопротивлением, если намагниченность слоев не одинакова (рис. А). И сопротивление становится низким, если намагниченность одинакова во всех слоях (рис. Б).
В конце ХХ века потрясающая чувствительность GMR к изменению поля была оценена по достоинству, и в 1997 году IBM создала первую считывающую головку, основанную на этом эффекте. Она получилась весьма компактной, обладала высокой избирательностью, что позволило значительно увеличить емкость носителей как оперативной, так и долговременной памяти в компьютерной технике.
