В середине прошлого века, когда самолеты начали штурм звукового барьера, в судостроении произошла своя революция — появились первые корабли на подводных крыльях. Их создатели, и в первую очередь наш замечательный конструктор В.И. Левков, решили задачу резкого ускорения надводных кораблей следующим образом. «Раз вода создает излишнее сопротивление движению, — рассудили они, — давайте вытолкнем корпус судна из нее в среду, в 800 раз менее плотную. А именно — в воздух»… И теперь такие суда буквально летают над водой, развивая скорость около 100 км/ч. Опираются они лишь на подводные крылья, которые и создают подъемную силу.

Примерно в то же время нашелся в нашей стране и человек, который аналогичным образом решил задачу ускорения движения и подводных лодок. Михаил Меркулов, специалист из Института гидродинамики в Киеве, предположил, что решение проблемы скорости любого подводного объекта лежит в феномене, называемом кавитацией. Термин этот дословно переводится как «формирование пустот». Обозначают же им в данном случае вот какое явление.

Тщательные гидродинамические исследования, проведенные Меркуловым и его предшественниками, показали: при быстром движении тела сквозь жидкость давление ее в различных точках тела становится… меньше. Причем, чем большую скорость набирает тело, тем ниже становится давление. Потому что в данных условиях жидкость по существу перестает быть жидкостью. Молекулы воды при скоростном движении объекта настолько взбудораживаются им, что образуют бесчисленное количество микроскопических пузырьков водяного пара.

Поначалу к кавитации относились как к явлению, безусловно, вредному: пузырьки, бесконтрольно образовывающиеся в насосах, турбинах и пропеллерах подводных аппаратов, нарушают схему движения потока и снижают КПД двигателя. Более того, иногда они создают ударные волны, способные покалечить корпус корабля или подлодки.

Однако в изобретательском деле давно известен принцип: если не можешь избавиться от какого-то вредного явления, попробуй обратить его на пользу. В данном случае кавитацию постарались превратить в… сверхкавитацию. Оказалось, что при определенных условиях можно из множества маленьких пузырьков получить один огромный пузырь. То есть создать газовую полость, в которой может поместиться весь движущийся объект.

Впервые подобный феномен был описан еще Исааком Ньютоном в 1687 году. Однако реально создавать условия сверхкавитации по своему усмотрению исследователи научились лишь в XX веке. Оказалось, для этого подводный объект должен двигаться со скоростью не менее 80 км/ч. При этом поверхностное трение жидкости почти исчезнет, поскольку аппарат практически полностью окутывает газовая рубашка.

Таинственный «Шквал»

Впрочем, одно дело получить эффект в лаборатории, изучить его, так сказать, под микроскопом, и совсем другое — применить на практике. Первыми это, как уже сказано, удалось сделать Михаилу Меркулову и его коллегам. Советские конструкторы использовали сверхкавитацию прежде всего при создании супербыстрых торпед. Хотя сами по себе торпеды намного меньше подлодок, а движутся быстрее субмарин, пришлось немало потрудиться, прежде чем грозные снаряды начали передвигаться под водой на больших скоростях (см. подробности в «ЮТ» № 1 за 2002 г.).

В данном случае инженеры, во-первых, должны были решить проблему подводного движителя. Обычные винты здесь не работают, так как в воду погружен только нос объекта. В конце концов, конструкторы догадались установить на подводные аппараты… ракетные двигатели. Они ведь обычно работают в вакууме, так что отсутствие воды для них благо, а не помеха в работе.

Во-вторых, нужно было подобрать или даже создать сверхпрочные материалы, которые бы могли предотвратить деформацию носа объекта под воздействием очень высоких давлений.

В-третьих, когда аппарат достигал предельной скорости, образуемая воздушная полость уже не могла охватить всю торпеду — «пузырь» как бы не поспевал за ней; в итоге появились проблемы с устойчивостью. Пришлось пойти на хитрость и создать впереди дополнительную полость, выводя часть выхлопных газов подводной ракеты через нос.

В итоге к 1977 году наши конструкторы создали торпеду «Шквал», способную развивать скорость до 500 км/ч. Слухи о ее существовании просочились за рубеж. Но западные эксперты долгое время не верили им, пока в 1995 году британский военный журнал «Интернейшенл Дефенс Ревю» не подтвердил авторитетно: уникальная разработка существует. А через месяц-другой Москва продемонстрировала один из прототипов «Шквала» на выставке оружия в Абу-Даби.

Было показано, как торпеда выстреливается из подводной лодки с помощью специальной механической катапульты. Это придает ей мощный первоначальный толчок, позволяющий образовать сверхкавитационную полость и включить ракетный двигатель.

Тем не менее, технология создания торпед типа «Шквал», некоторые конструктивные особенности ее до сих пор держатся в секрете.

Выглядит «Шквал», быть может, и неказисто, зато обладает огромной скоростью.

«Подводные пули»

Спохватившиеся американцы, в свою очередь, стали интенсивно разрабатывать подобные аппараты. Говорят, несколько лет назад им удалось разогнать небольшое подводное тело до скорости 5400 км/ч! Однако зарубежным специалистам явно не хватает опыта, накопленного российскими инженерами. Поэтому не случайно вокруг «Шквала» все время идет какая-то подозрительная возня: разведслужбы норовят похитить секреты ракеты-торпеды. Нашумевший судебный процесс над Эдмондом Поупом — лишнее тому свидетельство.

Тем не менее, сегодня некоторые зарубежные источники утверждают, что достижения русских превзойдены. Американцы сосредоточили свое внимание на «подводных пулях» — особых снарядах, которые могут передвигаться в воде вообще без двигателей.

Так в 1997 году исследователи из Центра военно-морского подводного вооружения в Чайна-Лейк, Калифорния, объявили о создании новой сверхзвуковой системы обезвреживания мин. Снаряд без двигателя, с тщательно спроектированным плоским носом, выстреливается из подводного орудия и переходит звуковой барьер, заставляя детонировать окрестные мины.

Очевидно, здесь есть свои хитрости. Ведь если выстрелить в воду обычным снарядом из артиллерийского орудия, то сила торможения воды остановит его через считаные десятки метров.

Впрочем, отсутствие двигателя все же сокращает дальность полета американского снаряда. Тем не менее, данная технология, по словам ее создателей, позволяет достичь скорости 2500 м/с, что является рекордом даже для самолетов.

Полет на алюминии?

Инженеры убеждены: фундаментальных причин, мешающих создать подводные аппараты, которые смогут двигаться быстрее пули, не существует. Нужно лишь решить ряд технических проблем.

Прежде всего, необходима мощная и компактная двигательная установка, приспособленная для данных конкретных условий. Многие специалисты полагают, что большие перспективы тут имеет ракетный двигатель, использующий в качестве топлива… алюминиевый порошок. Правда, как мы уже писали в «ЮТ» № 1 за 1999 год, до недавних пор попытки его создания особого успеха не принесли. Очередная же обещает стать удачнее хотя бы потому, что алюминиевая пудра будет применена не в двигателе внутреннего сгорания и не для выработки электричества, а в качестве топлива ракетного двигателя. Причем в качестве окислителя тогда может быть использована забортная вода, так что резервуары с кислородом уже не понадобятся.

Однако поверхность алюминия быстро окисляется. Это предохраняет алюминиевые изделия от дальнейшей коррозии и обычно считается полезным свойством данного металла. Но окисная пленка мешает горению алюминия, поэтому приходится принимать специальные меры. Например, порошок алюминия вводят непосредственно в водоворот воды, где и происходит горение.

Согласитесь, пламя в воде — не такое уж обычное явление, его придется детально исследовать. Кроме того, необходимо подумать и о том, как удалять из двигателя расплавленный алюминий, образующийся в качестве побочного продукта реакции.

Впрочем, ракеты на горящем алюминии хороши только для коротких расстояний. А для дальних подводных путешествий, видимо, придется использовать ядерный реактор. Говорят, с его помощью сверхзвуковая субмарина сможет пересечь Атлантику менее чем за час. Если, конечно, не наткнется на какое-то препятствие по дороге.

Дело в том, что пока сверх кавитационные объекты плохо поддаются управлению. Специалисты полагают, что подобные трудности — явление временное. И в будущем им удастся создать не только сверхскоростные, но и высокоманевренные подлодки.

Виктор ЧЕТВЕРГОВ

… Для начала мне дали порулить самой что ни на есть современной атомной подводной лодкой. Сделать это оказалось не так уж сложно. В руке моей оказалась рукоятка, весьма похожая на джойстик компьютерной «стрелялки», а на дисплее стали высвечиваться результаты моей «самодеятельности». А чтобы я нечаянно не загнал ситуацию в тупик, компьютер услужливо прогнозировал, что произойдет с лодкой через несколько минут, если я буду упорствовать в выполнении тех или иных своих действий.

«Не надо забывать, что современный подводный корабль — это огромная махина длиной более сотни метров и водоизмещением в десятки тысяч тонн, прокомментировала ситуацию внимательно следившая за моими действиями С.К. Данилова, завсектором компьютерного обучения подводников Института проблем управления Российской академии наук. — Это все же не истребитель, и результат воздействия на рукоятку управления становится очевиден далеко не сразу»…

Почему моим наставником оказалась милейшая Светлана Константиновна, а не контр-адмирал или, по крайней мере, капитан первого ранга? Да потому, что, во-первых, никто и ни под каким видом не допустит новичка сразу за штурвал настоящего корабля. И меня посадили за тренажер. А во-вторых, мой собеседник оказался как раз тем человеком, который обучает и офицеров высшего ранга азам управления самыми новейшими кораблями. Даже теми, которые пока существуют лишь на листах ватмана да в памяти компьютера.

Об авиационных и космических тренажерах вы, наверное, уже наслышаны. Пи одного пилота, ни единого космонавта, как известно, не выпускают в полет прежде, чем он не выполнит десятки тренировок на земле в тренажерных комплексах. Теперь эту хорошую традицию перенесли и на море.

Первыми из моряков, кстати, свои действия в кризисных ситуациях стали отрабатывать на тренажерах операторы корабельных атомных реакторов. Теперь очередь дошла и до судоводителей…

Пока я вам все это рассказывал, подлодка под моим управлением худо-бедно научилась следовать по прямой. Опускать ее на заданную глубину, всплывать наилучшим образом, а также швартовать к причалу эту махину я решил поучиться как-нибудь в другой раз. И так на лбу почему-то появилась испарина, хотя в зале было не жарко…

А потому я оставил рукоятку управления в покое и попросил Светлану Константиновну рассказать, как математики и кибернетики из Института проблем управления оказались в роли учителей экипажей подплава.

«Все судостроители помнят тот конфуз, что произошел когда-то со шведским парусником «Ваза», — сказала она. — Спущенный в 1678 году со стапелей корабль тут же перевернулся и ушел на дно на глазах у публики. А дело в том, что поначалу даже у специалистов не было достаточного опыта, чтобы еще на стадии чертежей проверять остойчивость корабля. Кстати, наши российские корабелы избежали подобных ошибок потому, что сразу же завели хороший обычай. Прежде чем строить настоящий корабль, делали его уменьшенную копию и спускали на воду»…

С годами, конечно, кораблестроители набрались опыта, научились рассчитывать основные характеристики будущего судна. Однако это вовсе не значит, что они перестали допускать ошибки. Вспомните, например, что случилось со знаменитым «Титаником». В первом же плавании напоролся на ледяную глыбу и тут же пошел ко дну.

А ведь создателей этого корабля предупреждали. Российский инженер Владимир Костенко даже указал, как можно исправить дефекты конструкции. Но его не захотели слушать. Возможно, реакция была бы совершенно иной, если бы в то время имелась возможность наглядно показать, что произойдет с «Титаником» в том или ином случае.

Сейчас такая возможность появилась. Компьютерное моделирование позволяет создавать своего рода мультики, которые, хотите в реальном масштабе времени, хотите в ускоренном, показывают последствия той или иной ошибки, стечения разных обстоятельств. Чтобы компьютер имел возможность рисовать подобные мультики, в его память закладывается математическая модель корабля. Причем вполне конкретного.

Чтобы подобная модель отличалась реализмом, математикам пришлось объединиться не только с кибернетиками, но и с кораблестроителями и моряками. Каждый видит будущий корабль со своей точки зрения, и получается цельная картина.

«Ох, и намучились мы с этими моделями! — откровенно сказал мне еще один участник исследований, старший научный сотрудник Военно-морской академии имени Н.Г.Кузнецова, кандидат технических наук Андрей Борисович Скобелев. — Во-первых, нужно было учесть все возможные погодные условия, в которых может оказаться тот или иной корабль. Во-вторых, вспомнить, методично перечислить и описать все возможные аварии и поломки, которые могут произойти с тем или иным агрегатом, механизмом, устройством, машиной.

Провернуть в уме и в компьютере всевозможные комбинации всех этих поломок, аварий в самых вероятных и невероятных сочетаниях, оценить последствия и выработать оптимальные алгоритмы выхода из той или иной ситуации. Проверить, нет ли ошибок в рекомендациях, не пропустили ли чего»…

Но самым сложным оказалось даже не это. «Самая большая головоломка — учет так называемого человеческого фактора, — продолжал свой рассказ Андрей Борисович. — Вспомните хотя бы: взрыв в Чернобыле оказался возможен потому, что операторы четвертого блока ухитрились нарушить практически все правила и инструкции по эксплуатации атомной установки»…

Но поскольку без людей пока во многих случаях не обойтись, приходится думать и о том, какие ошибки они могут совершить в состоянии стресса, паники, недостаточной выучки. Даже диверсии и боевые действия с противоположной стороны приходится учитывать.

В общем, факторов оказалось столько, что Андрей Борисович потратил 10 лет своей жизни только на то, чтобы учесть около полутора тысяч факторов, влияющих на живучесть корабля. И он все еще не уверен, что учтено абсолютно все — данные будут пополняться по мере накопления дополнительной информации, из практического опыта. Пока же первые эксперименты на тренажерах показали: математическая модель показывает развитие событий в основном правильно. А значит, у моряков появляется больше шансов спасти свой корабль и собственные жизни в той или иной ситуации.

Однако жизнь есть жизнь. А это значит, что как бы ни совершенствовали корабелы свои творения, как бы ни боролся экипаж за живучесть того или иного корабля, может наступить такой момент, когда становится понятно: спасти его уже невозможно. Пора спасаться самим.

Опыт того же «Комсомольска», а потом и «Курска» показал: спасательные средства на современных подлодках недостаточно эффективны. Их нужно совершенствовать. И над этим тоже работают ныне специалисты. Вот, например, какие методы и средства предлагают сотрудники Государственного НИИ аварийно-спасательного дела, водолазных и глубоководных работ Минобороны России.

Предположим, авария уже произошла. Лодка залегла на грунт, и экипажу теперь приходится думать о том, как выбраться на поверхность моря. Что нужно для этого сделать?

По словам сотрудника ГосНИИ аварийно-спасательного дела Виктора Николаевича Илюхина, прежде всего экипаж облачается в спасательные костюмы. Эти скафандры способны поддерживать внутри давление порядка 3 атм. И это не случайно. Дело в том, что, как правило, экипаж далеко не сразу покидает пострадавшую подлодку. Сначала моряки делают все от них зависящее, чтобы спасти свой корабль.

Программная система MKИП позволяет моделировать всевозможные ситуации на подводных лодках и надводных кораблях разных типов.

А пока они занимаются спасательными работами, давление внутри подлодки заметно повышается. Частью это происходит из-за того, что сочащаяся из-за борта вода понемногу сдавливает воздух внутри лодки, уменьшая его объем; отчасти из-за того, что давление внутри поднимают сами подводники, стремясь противодействовать забортному давлению. Наконец, оно может повышаться и в аварийном порядке: скажем, из-за того, что вышли из строя поглотители углекислого газа, выдыхаемого людьми, а кислород из аварийных баллонов понемногу продолжает поступать внутрь лодки.

Так или иначе, повышенное давление внутри лодки приводит к тому, что давление газов становится повышенным и внутри организма. И если человек вдруг попадет в нормальные условия, кровь в его организме может как бы вскипеть — начнут выходить растворенные в ней пузырьки азота: человек может погибнуть или заболеть так называемой кессонной болезнью.

Повышенное же давление, которое поддерживается внутри спасательного костюма, позволяет избежать кессонки. Человек может сначала покинуть лодку, всплыть на поверхность, а уже потом, в шлюзовой камере спасательного корабля, будет постепенно стравливать давление в организме до нормального. Причем за тем, как именно снижается давление, следит специальное устройство, разработанное сотрудниками того же ГосНИИ В.Н.Илюхиным, А.И.Смирновым, В.А.Сухих и их коллегами.

Однако прежде чем всплыть, подлодку нужно покинуть. Для этого служит специальная шлюзовая камера с двумя люками. С одной стороны в нее по очереди входят подводники из лодки, с другой — периодически открывается люк в открытое море.

Чтобы ускорить эту операцию, в ГосНИИ аварийно-спасательного дела разработан своеобразный лифт, позволяющий быстро перемещать подводников от одного люка к другому и заметно ускоряющий операцию спасения. Оказавшись в воде, подводник должен выбрать один из трех вариантов подъема на поверхность. Если глубина небольшая и человек пробыл в подлодке сравнительно недолго, при нормальном давлении он может всплыть быстро. Если же глубина относительно велика, давление в лодке было повышено, то всплывать лучше медленно, с остановками, чтобы сбросить давление азота в собственной крови.

И наконец, в последнее время разработан способ экстренного всплытия с больших глубин с подводными парашютами. Поскольку запас воздуха в спасательном костюме, как правило, ограничен, подводник должен оказаться на поверхности раньше, чем воздух у него кончится. Но всплывать быстрее нельзя, чтобы не заработать кессонку. Что делать?

Для таких случаев подводники воспользовались опытом парашютистов. С больших высот те, как правило, совершают затяжные прыжки. То есть человек сначала падает свободно и, лишь пролетев большую часть пути, на конечном этапе раскрывает парашют, замедляющий падение. Теперь подобные парашюты есть и у подводников. Сначала моряк всплывает быстро. А перед поверхностью раскрывает парашют, который замедляет подъем, позволяет хоть как-то адаптироваться к изменяющимся условиям окружающей среды.

Правильно выбрать способ подъема подводникам помогает специальное устройство, на табло которого в зависимости от конкретной обстановки загорается тот или иной разрешающий сигнал. И сразу становится понятно, каким именно образом надо спасаться в данном случае.

Так художник представил себе подводника с подводным парашютом.

Так может выглядеть в полете новая «летающая тарелка».

ПОТЕПЛЕНИЕ НА ПЛУТОНЕ. Планета Плутон, как и Земля, переживает глобальное потепление. К такому выводу пришла группа американских ученых, возглавляемая профессором астрономии планет Массачусетского технологического института Джеймсом Эллиотом. Сопоставляя данные, полученные при прохождении Плутона на фоне звезд в 1988 году и сейчас, ученые пришли к выводу, что за последние полтора десятка лет плотность атмосферы этой планеты, а, следовательно, и температура на ней повысились. Однако ничего общего в причинах этого процесса на Земле и на Плутоне нет.

Если на Земле виновником потепления некоторые исследователи считают промышленность, то за изменения на Плутоне — самой далекой и маленькой планете Солнечной системы — уж точно ответственна природа. Несущийся по сильно вытянутой эллиптической орбите Плутон в 1989 году миновал точку, когда он находился максимально близко к Солнцу. Это было относительно недавно, поскольку полный виток вокруг Солнца он совершает за 250 земных лет. Лучи светила разогрели планету, повысив температуру ее поверхности на 2 градуса.

…Лиловое лохматое чудище заполонило небо. Горожане бежали по домам, нервно поглядывая вверх: грозовая туча, недовольно урча и погромыхивая, надвигалась на солнце. Того и гляди, полоснет по городу проливнем.

Спешил и академический профессор физики Вильгельм-Георг Рихман, поторапливал своего спутника — гравировальных дел мастера Ивана Соколова. Профессор намеревался до начала грозы привести в готовность «громовую машину» и «электрический указатель грозовой материи». Соколову же надлежало присутствовать при опытах профессора, с тем чтобы зарисовать приборы в действии и затем отгравировать рисунки для печати в «Комментариях» Санкт-Петербургской академии.

Рихман вбежал в двери дома, не снимая парадного мундира, прошел в дальний конец коридора, где на столике стоял указатель. По дороге проверил, надежно ли отняты от земли железные цепи и тонкий провод мачты «грозовой машины»: эксперимент должен проходить без малейшей утечки грозового электричества в грунт.

Трагический конец опыта, начавшегося душным полуднем 26 июля 1753 года, вам, вероятно, известен. Иван Соколов оставил гравюру, изобразившую смерть Рихмана. «Красно-вишневое пятно видно на лбу, а вышла из него громовая Елестрическая сила из ног в доски. Ноги и пальцы сини, башмак разорван, а не прожжен» — так описывал смерть своего соратника М. В. Ломоносов.

Профессор лежал на полу, а за окном лил дождь, «с грохотом и шипеньем гроза катила земной шар сквозь рваные дымящиеся облака»…

Последняя цитата взята мною из книжки доктора физико-математических наук, заведующего лабораторией Главной геофизической обсерватории имени А. И. Воейкова Ильи Моисеевича Имянитова. Практически всю свою жизнь он посвятил изучению шаровой молнии и знал о ней практически все. Он-то и рассказал мне когда-то, что случилось дальше.

Трагедия с Рихманом надолго отбила охоту у других исследователей проводить эксперименты с «небесным электричеством». И дело, в конце концов, дошло уж до того, что многие вообще перестали верить в существование феномена шаровой молнии как такового.

И профессору Имянитову пришлось десятилетиями копить факты, чтобы с ними в руках доказать: шаровая молния действительно существует. Хорошо еще, что у него были единомышленники и предшественники.

Одним из них был, кстати, тоже ленинградец, известный писатель фантаст Александр Беляев. В 1939 году он написал почти забытую сейчас повесть «Замок ведьм». Сюжет ее незамысловат. Где-то в Судетах, на территории захваченной нацистами Чехословакии, в заброшенном замке работает некая секретная лаборатория. И вот однажды ночью местный житель Иосиф Ганка видит, как «в окне показался ослепительно яркий огненный шар величиною с крупное яблоко».

Шар вылетел из окна, пролетел несколько десятков метров и ударил в одиноко стоявшую сосну. Та раскололась и тотчас запылала. «Из окна в башне раздался торжествующий крик и показалась голова старика со взлохмаченными седыми волосами, освещенная красным пламенем горящей сосны»…

В общем, некий профессор Губерман не только создавал искусственные шаровые молнии, но и пытался управлять их движением, чтобы превратить «небесный огонь» в надежное оружие.

Гитлеровцы действительно пытались вести опыты с электричеством. Это, в свою очередь, послужило отправным толчком к серии экспериментов с искусственной шаровой молнией, которые затеял в своей лаборатории ленинградский профессор Г.И. Бабат. Причем работы казались настолько важными, что продолжались даже в кольце осады.

В 1942 году научно-популярный журнал писал: «Медные полудуги многослойным кольцом охватили основание громадного стеклянного баллона. Постукивает вакуум-насос. Из баллона откачивается воздух. У приборов доктор технических наук Г.И. Бабат и его молодые помощники Игорь Капралов, Наум Айзенберг и Григорий Левенец.

— Включить высокую частоту! — командует Г.И. Бабат. Щелкает рубильник, и в баллоне возникает багрово-огненное кольцо. — Повысить давление! — В баллон с легким шипением начинает поступать воздух. Багровое кольцо по мере повышения давления стягивается в шар. Цвет его изменяется от фиолетового до зеленого. Давление приближается к атмосферному. В баллоне уже пульсирует ослепительно белый шар. С его поверхности вырываются языки пламени»…

Правда, громоздкость лабораторной установки, большое энергопотребление лишали возможности хоть как-то использовать модель Бабата на практике. Но начало работам по укрощению шаровой молнии было положено.

Уже после окончания войны, в 1965 году, академик П.Л. Капица подсчитал, что собственных запасов энергии в шаровой молнии должно хватить на ее существование в течение… сотых долей секунды. Шаровая же молния в природе существует иногда несколько минут, причем довольно часто кончает свое существование взрывом значительной силы. Откуда берется на это энергия?

«Если в природе не существует источников энергии, еще нам неизвестных, — писал по этому поводу Капица, — то на основании закона сохранения энергии приходится принять, что во время свечения к шаровой молнии непрерывно подводится энергия, и мы вынуждены искать этот источник вне объема шаровой молнии».

И он нашел такой источник. Академик Капица теоретически показал, что шаровая молния, наблюдаемая в природе, представляет собой высокотемпературную плазму, существующую довольно длительное время в результате резонансного поглощения или интенсивного поступления энергии в виде радиоволнового излучения.

Он высказал мысль, что искусственная шаровая молния может быть создана с помощью мощного потока радиоволн, сфокусированного в небольшой области пространства. Естественная шаровая молния представляет собой шар диаметром около 20 см, что соответствует длине волны около 70 см.

А лет двадцать тому назад в одной из лабораторий НИИ механики МГУ под руководством Л.М. Хазена была создана еще одна теория огненного шара, которая органично соединила в себе достоинства предыдущих. Исследования показали, что в грозовую погоду природа не только мечет молнии, в это время в атмосфере проносятся невидимые энергетические волны. В грозу под действием разности потенциалов в атмосфере начинается направленный дрейф электронов, их перетекание из облака в землю. При этом электроны то и дело сталкиваются с атомами воздуха. Причем данные столкновения происходят, казалось бы, вопреки здравому смыслу: чем выше скорость электронов, тем реже они сталкиваются с атомами. Это приводит к тому, что отдельные атомы, достигшие некой критической скорости, скатываются вниз, словно бы с горки.

Такой «эффект горки» перестраивает войско заряженных частиц. Они начинают скатываться не беспорядочной толпой, а шеренгами, подобно тому, как накатываются волны морского прибоя. Только «прибой» в данном случае обладает колоссальной скоростью — 1000 км/с! Энергии этих волн, как показали расчеты, вполне достаточно, чтобы, настигая плазменный шар, подпитывать его, поддерживать в нем электромагнитные колебания.

Таким образом, ученым была создана еще одна интересная теория одного из самых загадочных явлений природы. Насколько она верна? Ответить на этот вопрос может лишь эксперимент.

Почему до сих пор такой эксперимент не поставлен? Прежде всего на проведение эксперимента необходимо большое количество энергии. И если брать ее из электросети, то при нынешней дороговизне это обойдется в копеечку… Так что, наверное, имеет смысл прежде поискать энергетический источник для такого эксперимента в природе. Ведь существуют же природные шаровые молнии без всяких электростанций.

Еще одна причина, по которой не имеет смысла торопиться с экспериментом, заключается в опасности этих самых опытов. Судьба Рихмана еще не забыта, и никому бы не хотелось повторения истории с участием собственной персоны. На это же, кстати, указывал и Беляев. Профессор Губерман в повести понес заслуженное наказание. Вышедшая из-под его контроля шаровая молния погубила своего создателя.

И все-таки опыты по приручению шаровой молнии продолжаются. Вот что, к примеру, происходит в Петербургском институте ядерной физики РАН, где работают кандидат физико-математических наук А.И. Егоров и его ассистент Геннадий Шабанов.

«Антон Ильич, давайте стрельнем!» — такую несколько необычную фразу нередко можно услышать в отделе нейтронной физики. Егоров дает добро, и Геннадий Шабанов делает вид, что взмахивает волшебной палочкой. Раздается резкий хлопок, и в воздухе возникает оранжевый шар. Примерно через секунду он исчезает, как будто лопается мыльный пузырь…

— Для физика-экспериментатора шаровая молния — это прежде всего проявление крайне редкого состояния вещества — гидратированной плазмы, — пояснил Егоров. Физики практически ее не изучали. Она возникает в тех редких случаях, когда в водяной нар или вообще во влажный воздух попадают вместе положительные и отрицательные ионы.

Самый простой способ получить гидратированную плазму — пропустить через тонкий слой воды импульсный разряд. Поэтому главным элементом прибора является батарея мощных конденсаторов. Далее на дно обычной полиэтиленовой чашки диаметром 20 см наливается вода, в которую помещается кольцевой медный электрод, соединенный с положительным полюсом батареи. Отрицательный полюс соединяется с концом центрального электрода, выступающего над поверхностью воды. При замыкании электрической цепи вылетает плазменная струя, порождающая плазмоид.

В своих попытках петербургские ученые получают плазмоиды диаметром 12–18 сантиметров. В воздух они вырываются со скоростью примерно 0,6–0,8 метра в секунду.

С. СЛАВИН, научный обозреватель «ЮТ»

НАШ ЧИТАТЕЛЬ ПРЕДЛАГАЕТ…

Наш читатель Максимов из города Камень-на-Оби Алтайского края не указал, к сожалению, своего имени. Досадно, но его предложения не стали от этого менее интересны. Часть из них мы сегодня рассмотрим.

«Для подводной лодки главное — безопасная глубина погружения и ее живучесть, — пишет юный изобретатель. — И для увеличения глубины погружения и повышения живучести подводных лодок предлагаю изготавливать прочный корпус подводных лодок не в виде цилиндра, разделенного на герметичные отсеки, а в виде сфер, соединенных люками-переходами…»

Такое разделение общего корпуса лодки на несколько самостоятельных автономных отсеков не только способствует повышению живучести, но и увеличивает допустимую глубину погружения — ведь сфера сопротивляется внешнему давлению успешнее, чем цилиндр.

Как считает автор, возникновение аварийной ситуации в одном из отсеков-сфер не будет опасно для обитателей остальных сфер, если они загерметизируют переходные люки. А еще для повышения безопасности и автономности предлагается общую винтомоторную установку разделить на несколько и разместить винты в выносных блоках по бокам корпуса.

Размещение нескольких винтомоторных групп по бокам лодки повышает ее живучесть. Даже при отказе одной или двух винтомоторных групп лодка сможет продолжать двигаться и маневрировать. А для более эффективного использования тяги винтов винтомоторные блоки могут поворачиваться, а тяга винтов может быть направлена в любое почти направление.

Чисто теоретически размещение нескольких винтомоторных групп таким образом может позволить лодке вращаться на одном месте или даже переворачиваться в вертикальной плоскости. Такие «кувырки» на обычной подводной лодке просто невозможны.

Найти в предложении нашего читателя слабые стороны нетрудно, особенно если подходить с точки зрения требований к боевым подводным лодкам. Здесь и повышенное гидравлическое сопротивление из-за вынесенных в стороны винтомоторных блоков, и необходимость дублирования практически всех систем для обеспечения автономности отсеков-сфер, и трудности управления автономными отсеками, и затруднения в размещении вооружения. Но с другой стороны, для изучения глубин Мирового океана нужны ведь надежные подводные лодки-лаборатории, обладающие большими возможностями и высокой живучестью.

Вокруг сфер можно установить легкий обтекатель, а пространство между прочным корпусом и обтекателем использовать для различных вспомогательных устройств и размещения запасов пресной воды. Наш читатель считает это важным: заполнение пространства между корпусами пресной, а не морской водой должно ко всему прочему снизить коррозию металла.

Кроме того, предлагается избавиться от перископа, а для наблюдения за поверхностью океана использовать видеокамеру. Причем она может быть не только всплывающей, но даже взлетающей — если подвесить видеокамеру к метеорологическому зонду, то обзор значительно расширяется.

На рисунке, где изображена подобная подводная лодка (вид сверху) так, как это представляет себе наш читатель Максимов, показаны три сферы, объединенные общим обтекателем, хотя отсеков может быть больше.

Используя подобный подход, вполне можно создать подводный корабль с автономными блоками, которые можно отстыковывать от общего корпуса и некоторое время использовать самостоятельно для экспедиций или экскурсий.

Некоторые другие предложения нашего читателя Максимова из города Камень-на-Оби связаны с авиацией и космосом. Одно из них возникло, как пишет сам автор, из наблюдения картины садящегося реактивного самолета. «Когда самолет касается колесами бетонной поверхности аэродрома, появляется много дыма, и я подумал, что это горит резина колес, не успевших завертеться». Поэтому для увеличения срока службы резиновых покрышек колес шасси самолетов изобретатель предлагает установить электродвигатели в ступицах всех колес самолетного шасси и принудительно раскручивать колеса при посадке.

Для тяжелого самолета касаться посадочной полосы неподвижными колесами опасно не столь из-за повышенного износа покрышек, сколько из-за опасности неконтролируемого движения. Поэтому колеса, особенно у тяжелых самолетов, при посадке принудительно раскручивают, хотя не обязательно до тех оборотов, которые возникнут при посадке. А для этого не обязательно устанавливать электродвигатели в ступицах колес, достаточно на колесном диске разместить лопасти, и набегающий поток воздуха раскрутит колеса сам. А избежать большого износа покрышек колесных пар шасси все равно не удастся. Этот износ вызван интенсивным торможением быстро движущегося самолета, и даже реверс двигателей снижает его незначительно.

Следующее предложение родилось у нашего читателя при наблюдении по телевизору процесса посадки многоразового космического корабля. Сильный нагрев корпуса, покрытого специальными теплозащитными плитками, навел Максимова на мысль о необходимости снижения скорости корабля при посадке.

Метод снижения скорости движения космического корабля наш читатель выбрал традиционный — разворот корабля на орбите и включение маршевого двигателя на торможение. Решение правильное, но снизить скорость многоразового космического корабля ниже скорости аэродинамической посадки нельзя, иначе он просто упадет.

Космические многоразовые корабли (и «Буран», и «Шаттл») садятся при высокой посадочной скорости, обусловленной малой площадью крыльев, а перед этим планируют в разреженных слоях атмосферы тоже на высокой скорости — отсюда и нагрев обшивки, и необходимость теплозащиты. Практика длительной эксплуатации многоразовых кораблей типа «Шаттл» показывает, что композиционная теплозащита кораблей достаточно надежна. Кстати, обшивка тяжелых сверхзвуковых самолетов тоже нагревается очень сильно, особенно в носовой части фюзеляжа.

Это, как сказано, лишь часть предложений, присланных в редакцию нашим пытливым читателем из города Камень-на-Оби Алтайского края. Как видите, предложенные им решения технических задач достаточно хорошо продуманы и не лишены практического смысла, хотя иногда оказываются известными.

Выпуск ПБ подготовил М. МИХАЙЛОВ

Да, правительством нашей страны принято решение о переходе на более качественный, цифровой, стандарт телевещания. При этом во многих местах резко возрастет количество каналов — вместо обычных 4–6 можно будет принимать около двух десятков, причем даже на комнатную антенну. Резко повысится качество приема даже в телеприемниках, установленных в автобусах и автомобилях.

Однако при этом вовсе не надо будет выбрасывать на свалку свои, еще вполне работоспособные телевизоры. Достаточно будет купить специальный декодер, переводящий цифровой сигнал в аналоговый, и смотреть телепередачи, как и прежде. А новый телевизор вы купите лишь после того, как старый окончательно выйдет из строя.

Наши традиционные три вопроса:

Правильные ответы на вопросы

«ЮТ» № 6 — 2004 г.

1. Связь между попетом самолета Зенгера и игрой «выпекание блинчиков» на воде плоскими камешками есть. И камень, и самолет отскакивают от упругой поверхности воды или воздуха.

2. Если внутрь баллона пневматической игрушечной ракеты добавить немного воды, то, безусловно, ракета полетит дальше, поскольку вода увеличивает отбрасываемую массу, а значит, и отдачу. Но важно не переусердствовать — большая масса воды уменьшит скорость истечения смеси. А это отрицательно скажется на дальности полета.

3. Температура, конечно же, влияет на движение китайских уточек. Если внутри игрушки закипает эфир при температуре +38°, она перестанет кланяться.

* * *

Поздравляем с победой Николая Кузнецова из г. Ноябрьска! Правильно и обстоятельно ответив на вопросы нашего конкурса «ЮТ» № 6 — 2004 г., он выигрывает приз — ФЛЕШ ПАМЯТЬ USB 64 МБ.

* * *

_{А почему? Существовал ли на самом деле легендарный король Артур? Как воинское искусство фехтования стало популярным видом спорта? Кто и когда изобрел нотное письмо? На эти и многие другие вопросы ответит очередной выпуск «А почему?».}

_{Школьник Тим и всезнайка из компьютера Бит, постоянные герои «Нашего мультика», на этот раз встретятся с великим российским полководцем Александром Васильевичем Суворовым. А читателей журнала наш специальный корреспондент пригласит в романтичный и похожий на сказки Андерсена город Копенгаген, столицу Дании.}

_{Разумеется, будут в номере вести «Со всего света», «100 тысяч «почему?», встреча с Настенькой и Данилой, «Игротека» и другие наши рубрики.}

_{ЛЕВША — Любителей механики в рубрике «Полигон» ждет рассказ о том, как сделать модель транспортного средства, способного проехать в условиях самого сложного дорожного рельефа. При максимальном угле наклона кузов сохраняет горизонтальное положение, а конструкция — устойчивость даже на двух колесах.}

_{— В конкурсе «Хотите стать изобретателем» — оригинальные решения «вечной» проблемы получения энергии. Ищем новые ответы и анализируем старые.}

_{— Эффекты «эха» и «объемного звука» создаст простое устройство для обработки звука и речи. Любители электроники смогут собрать ревербератор, который «оживит» вашу фонограмму и послужит основой для самодельного усилителя-караоке.}

* * *