ДАЖЕ ШКОЛЬНИКАМ ИЗВЕСТНО: чтобы химическая реакция шла быстрее, надо при прочих равных условиях повысить поверхность соприкосновения реагирующих веществ. Попросту говоря, измельчить вступающие в реакцию вещества. С такой справки начала свой рассказ генеральный директор научно-производственной компании «Нанобиохим» Елена Михайловна Егорова.

В последние годы в науке и медицине успешно применяются ультрамалые металлические частицы наноразмеров (напомним, что приставка «нано» означает одну миллиардную долю). Как оказалось, наночастицы служат весьма эффективными катализаторами в химических и фотографических процессах, в фильтрах для очистки питьевой воды, при создании металлополимерных материалов…

Однако измельчить металл до наноразмеров не такая уж простая задача: обычные мельницы для этого не годятся — «помол» получается чересчур грубым. Вот тогда химики и призвали на помощь биологически активные вещества — растительные пигменты из группы флаваноидов, образующие специфические соединения с ионами металлов. То есть, говоря проще, химики решили не измельчать далее металлический порошок, а, напротив, получать наночастицы путем выращивания их из растворимых солей различных металлов — серебра, цинка, меди, железа…

При этом, как выяснилось, достигается не только научная, но и практическая польза. Скажем, когда в обычную водоэмульсионную краску добавили малую толику наночастиц серебра, она, кроме всего прочего, приобрела повышенную бактерицидную активность. Если покрасить ею стены и потолок в операционной, то стерильность помещения сохраняется в течение нескольких месяцев, а то и лет.

Эдисон, выступая в конгрессе с перечнем достоинств своего любимца, ссылался также и на его большую гуманность — менее мучительную смерть жертвы электрического стула. В качестве рекламы своей компании Эдисон подключил к специальной, высокостабильной аккумуляторной батарее одну, тщательно изготовленную лампу накаливания и выставил ее на всеобщее обозрение. Она непрерывно горела десятки лет и вышла из строя уже после смерти изобретателя в 1931 году. Конкуренты днем и ночью бдительно контролировали ее свечение — малейший перерыв в работе (подмена, ремонт) грозил эдисоновской фирме огромными убытками и потерей престижа.

И тем не менее «победить» переменный ток — основу радио, телевидения не удалось, и ныне оба вида электроэнергии мирно соседствуют, дополняя друг друга: большая ее часть вырабатывается на переменном, а потребляется (до 80 %), наоборот, на постоянном токе (транспорт, электролиз, привод).

Почему же возникло такое различие в подходах. Машины постоянного тока имеют великолепные рабочие характеристики: благоприятные зависимости момента, оборотов от нагрузки, простую и плавную регулировку скорости, удобный пуск.

Именно это требуется для транспорта и мощного электропривода. Однако любой агрегат постоянного тока имеет один крупный и принципиальный недостаток, имя ему — коллектор. Так называют механический переключатель тока из изолированных друг от друга медных пластин, вращающихся вместе с якорем. Создавать двигатель постоянного тока, лишенный коллектора со щетками, нельзя, хотя изобретатели, недостаточно осведомленные в электротехнике, вот уже сто лет не перестают этим заниматься, уподобляясь «творцам» вечных двигателей.

Поэтому электроэнергия на ТЭС, ГЭС, АЭС вырабатывается с помощью бесколлекторных, в сотни мегаватт, машин переменного тока, который потом уже у потребителя при необходимости выпрямляют.

Другим недостатком постоянного тока является невозможность простого и экономного изменения его напряжения с помощью трансформаторов, как это делается в сетях переменного тока. Общая мощность этих многочисленных простых аппаратов в десятки раз больше, чем у генераторов всех электростанций. К примеру, в вашей квартире вы пользуетесь напряжением 220 В, а к Москве от волжских ГЭС приходит 500 000 В. И много трансформаторных ступенек надо преодолеть току, чтобы попасть в вашу лампочку.

Тем не менее до открытий Доливо-Добровольского и Теслы для транспорта, воленс-ноленс, использовался постоянный ток. Первая такая ЛЭП была построена в 1874 году русским инженером Ф. Пироцким и имела длину всего один километр. В 1882 году француз М. Депре осуществил передачу от динамо-машины примерно двух киловатт при напряжении 1500–2000 В на расстояние 57 км. Однако после появления переменного тока и трансформаторов для передачи энергии стал, понятно, использоваться исключительно переменный ток.

На рисунке 1 изображена обычная блок-схема такой передачи.

Здесь генераторы 1 на электростанции, вращаемые паровыми или гидравлическими турбинами Т, выдают электроэнергию напряжением порядка 15–20 кВ, которое повышается трансформатором 2 до 100–500 кВ с соответствующим уменьшением тока, затем по линии 3 оно попадает на понижающий трансформатор 4 и распределяется потребителям 5. Но по мере роста протяженности воздушных и кабельных сетей, увеличения передаваемой мощности проявились и негативные стороны таких простых передач. Индуктивность проводов существенно увеличивала падение напряжения в воздушных линиях, их максимальная мощность стала определяться пределами устойчивости синхронной работы генератора и двигателей потребителя; огромные зарядные (паразитные) токи снижали эффективность кабельных линий, в их изоляции росли диэлектрические потери.

Всех этих негативных явлений принципиально не может быть при передаче энергии постоянным током. Поэтому с середины века вернулись к разработкам и сооружению передач постоянного тока (ППТ). Их принципиальная блок-схема представлена на рисунке 2.

Как видим, она отличается от рассмотренной выше тем, что повышенное трансформатором 2 напряжение выпрямляется преобразователем 3 и полученный постоянный ток, пройдя по линии 4, преобразуется в переменный в преобразователе (инверторе) 5 и после понижающего трансформатора 6 поступает в приемную энергосистему 7. При таком способе можно не считаться с индуктивностью проводов линии 4, а характерные для переменного тока пределы устойчивой работы передачи отсутствуют.

При использовании кабеля исчезают диэлектрические потери в его изоляции и паразитные зарядные токи — ведь полярность напряжения постоянна, а не меняется сто раз в секунду, как в ЛЭП переменного тока.

Однако эти великолепные достоинства, как и любые иные, даром не даются. Необходимы довольно дорогие и сложные преобразователи. Первая промышленная кабельная ППТ была сооружена между Швецией и о. Готланд (100 км, 100 кВ, 20 МВт) в 1954 году (рис. 3).

Кабель, проложенный по дну моря, соединял выпрямительную и инверторную подстанции, а обратным проводом служило море. Заземлитель на материке постоянно работал в режиме анода, т. е. ток стекал с него в море. Он был выполнен из магнетитовых стержней, заложенных в пористые глиняные трубы для защиты от механических повреждений и опущенных в специальный бассейн, отгороженный от открытого моря особой дамбой, обеспечивающей свободный водообмен. (Так, между прочим, защищается и рыба, которая обычно «притягивается» положительным электродом и глушится при номинальном токе в 200 А уже на расстоянии двух метров от электрода.)

Расход магнетита на 1000 ампер-часов составляет 40 г. Электроды на другом полюсе все время работают в режиме катода, и их материал не расходуется. Они выполнены из двух параллельных медных шин сечением по 120 мм² каждая. Поле же катода на рыб не влияет.

В настоящее время в мире работает свыше 30 кабельных и воздушных ППТ общей мощностью более 20 000 МВт и длиной свыше 12 000 км. Многие из них реверсивные, т. е. могут менять направление транспортируемой энергии. Для России, где 85 % энергоресурсов расположено за Уралом, а 80 % населения проживает в европейской части, проблема транспорта электроэнергии очень актуальна. Одна из реверсивных ППТ построена между Волжской ГЭС и украинским поселком Михайловка, недалеко от города Кадиевка (720 МВт, 800 кВ, около 500 км). На рисунке 4 показана двухпроводная опора этой линии.

Рис. 4

В качестве преобразователей (рис. 2 и 3) в ней применены комплексы мощных тиристоров. Эти полупроводниковые управляемые выпрямители имеют вид «таблеток», торцы которых являются анодом и катодом, между которыми расположен управляющий электрод. Из таких «таблеток», соединенных последовательно между собой, собираются преобразовательные мосты, обеспечивающие выпрямление и инвертирование большого тока высокого напряжения.

Объяснять, как работает выпрямитель, не надо — это знают все. Другое дело — инвертор, реализующий обратную операцию. Вот грубая аналогия этого процесса.

Вообразим, что через длинный туннель (аналог линии) в загон (аналог трехфазного трансформатора) через три выхода (аналоги трех тиристорных блоков) непрерывно вливается стадо баранов (аналог постоянного тока), задние напирают и остановить этот поток невозможно. Сначала открывают первый вход — тиристорный блок фазы «А», и животные (ток) идут в него. Но вот рядом открывают второй вход — тиристорный блок фазы «В», а в первом входе появляется пес, лающий на баранов (аналог полуволны синусоиды, направленной против тока), и, естественно, весь поток переходит во вторую дверь — в тиристорный блок, соединенный с фазой «В», а первая дверь — тиристорный блок фазы «А» — закрывается.

Вскоре таким же образом ток переходит на фазу «С», и далее процесс повторяется. Таким образом, ток в линии не меняется, остается постоянным, а в фазах трансформатора возникает переменный, инвертированный. Весь этот сложный процесс (имеются в виду не бараны, а электроны) управляется и регулируется сложной электронной аппаратурой, выполняющей и функции защиты.

В электропередачах невозможно «складировать» электроэнергию, она должна потребляться в момент ее производства. При нарушении этого баланса возникают опасные для оборудования режимы, поэтому регулирование и защита ППТ должны действовать с большой быстротой.

На рисунках 5 и 6 представлены плечи преобразовательных мостов ППТ Волгоград — Донбасс собранные из тиристорных модулей. Каждый мост рассчитан на 100 кВ выходного напряжения. Те из них, которые находятся на повышенном потенциале относительно земли (рис. 6), изолированы дополнительными изоляторами. Охлаждаются тиристоры преобразователей деионизированной водой — на фото видны полиэтиленовые трубопроводы для ее подачи на высокий потенциал, а также желтые блочки управления тиристорными ячейками, находящимися внутри модуля, делители напряжения, вспомогательные реакторы и другое оборудование. Модульная конструкция тиристорных блоков позволяет существенно упростить их эксплуатацию и ремонт.

Эта ППТ должна была стать прообразом будущих сверхмощных передач Экибастуз — Центр, Ачинск — Урал и других, но перестройки и реформы нарушили эти грандиозные планы, надолго затормозив развитие прогрессивных технологий. После преодоления кризисных явлений в экономике нам придется догонять промышленные страны в области ППТ. Возможно, некоторые из нынешних читателей «ЮТ» заинтересуются в будущем решением этих проблем.

Рис. 5

Рис. 6

А теперь вопросы для внимательных читателей:

· Куда денется энергия падающей воды, поступающей в турбину, если на другом конце ЛЭП неожиданно вырубят нагрузку?

· Меняется ли направление тока и полярность проводов в передаче постоянного тока при ее реверсе?

Ждем ответов.

Георгий ЧЕРНИКОВ

• НОТЫ И… БОРЩ. Но, пожалуй, настоящим гением синестезии был московской репортер Леонид Шерешевский. В восприятии окружающего мира у него участвовали все чувства сразу. В этом убедился психолог Александр Лурия, написавший по сему поводу «Маленькую книжку о большой памяти». Однажды он пожаловался исследователю: шум мешает ему сосредоточиться. Он превращается в его сознании в клубы пара, заслоняющие таблицы, что предложил ему ученый. И это мешает рассмотреть их хорошенько, а стало быть, и запомнить.

А надо сказать, что в тишине Шерешевский мог затвердить практически неограниченное количество таблиц с чисто случайными рядами цифр и букв, да так крепко, что без ошибок воспроизводил их и много лет спустя.

«Какой у вас желтый и рассыпчатый голос», — заметил он как-то при знакомстве психологу Выгодскому. А когда при нем брали музыкальные ноты на пианино, он видел их то в виде серебряной полосы, то желтой, то коричневой… Иногда зрительное ощущение дополнялось и вкусовым — коричневая нота вызывала вкус кисло-сладкого борща. Один из музыкальных тонов навевал Шерешевскому образ молнии, раскалывающей небо пополам. А резкий звук произвел на него впечатление иглы, вонзившейся в спину. Гласные буквы были для него фигурами, согласные — брызгами, а цифры представлялись некими башнями.

«Я вспоминаю, — пишет Лурия, — как однажды мы с Шерешевским шли из института.

— Не забудьте дорогу, — Предупредил я его, запамятав, с кем имею дело.

— Нет, что вы, — ответил он. — Разве можно забыть? Ведь этот забор, он такой соленый на вкус и такой шершавый, и у него такой пронзительный звук…»

МАСТЕРСКАЯ КАМЕННОГО ВЕКА. Группа археологов обнаружила в Рифтовой долине на севере Кении мастерскую по изготовлению каменных орудий труда. По мнению ученых, первобытное предприятие, возраст которого оценивается в 234 млн. лет, доказывает, что предки современного человека обладали более развитыми, чем считалось до сих пор, техническими навыками. На месте раскопок обнаружено свыше 2 тыс. заостренных каменных пластин. Найдено множество костей рыб и млекопитающих, для разделки которых употреблялись орудия. Встречается и яичная скорлупа, что свидетельствует о весьма широких гастрономических пристрастиях.

Прежде чем взяться за работу, камень предварительно испытывали. Если кусок породы плохо подходил для обработки, его браковали. Отобранные камни заостряли. При этом древние мастера делали сколы таким образом, чтобы в будущем необработанную сторону также можно было заострить.

«Наши находки оказались более сложными и лучше обработанными для того времени, чем считалось ранее, — заявила английскому журналу «Нейчур» участник археологической группы Элен Роше. — Очевидно, что древние люди подходили к обработке орудий вполне разумно, а не просто использовали первый подвернувшийся камень».

PAST PLUPERFECT[1]

Прошедшее — в ту ночь как визит тети Дженни: мы счастливы ей угодить,

но надо ж кода-то, при всем уваженье, понять, что пора уходить.

МЫСЛИ И ВЕЩИ

Капнув чернилами в миску с водой, в лиловый узор я ушел с головой.

Мысли отличны от прочих вещей в них углубляться гораздо трудней.

КРУГОЗОР

Вот пастор по святым делам идет, потупив взор,

и нимбом вкруг его чела означен кругозор.

МЫ ДЕЛАЕМ ВСЁ ВОЗМОЖНОЕ

Но так ли это?

Говорят, человек изменился, и очень:

он теперь может делать то, что он хочет.

Но, увы, и поныне — мы видим все то же:

человек хочет делать то, что он может.

МОЯ ВЕРА В ДОКТОРОВ

Я верю докторам вполне, и лишь одно мешает мне:

их отработанный прием: быть компетентными во всем

ЛЕКАРСТВА ОТ ЛЕКАРСТВ

Есть пилюли от болезней; если примешь целый куль,

то узнаешь, что полезны и пилюли от пилюль.

О ТРУДНОСТЯХ

Сколько планов постигла судьба-небылиц,

сколько замков воздушных смешалось с песком

из-за нами же вычерченных границ,

о которые мы спотыкались потом.

Около 25 % времени трамвай движется в режиме замедления. В этот момент электродвигатель начинает работать в режиме генератора и кинетическая энергия трамвая превращается в электрическую и посылается на хранение в конденсаторы. Отметим, что подобный режим работы, его называют рекуперативным торможением, используется и в обычных трамваях. При этом они отдают энергию торможения в контактную сеть. Но ввиду огромных потерь энергии в ней польза невелика.

В комбинированной силовой установке МАМИ удается сохранить до 80 % энергии, обычно теряемой при торможении.

И вот первый практический результат. Построена модель. Это вагонетка массой в одну тонну, оснащенная электродвигателем мощностью 5 кВт. Энергию вырабатывала серийная отечественная двигатель-генераторная установка АБ-1, развивавшая электрическую мощность один киловатт. В качестве накопителей энергии применялись конденсаторы К50-17 при работе на напряжении около 300 В или молекулярные накопители, работавшие при напряжении 60 В. Масса конденсаторов составляла 50 кг.

Несмотря на малую мощность генератора, вагонетка с шестью пассажирами набирала скорость 60 км/ч за 5 секунд. Расход топлива при движении вагонетки по городскому циклу составлял 1–1,2 кг на 100 км.

Сравнимый по массе и вместимости даже очень хороший автомобиль расходует топлива в 5–7 раз больше.

Предлагается на первых порах оснастить подобными силовыми установками все существующие трамваи. Это позволит отказаться от контактных сетей, расходы на обслуживание которых составляют 80 % стоимости эксплуатации трамвайного парка. Не следует забывать и про стоимость контактного провода, масса которого в Москве составляет 500 тонн.

Один из аргументов противников трамвая — грохот его колес. Но это связано с тем, что выполнены они целиком стальными, поскольку служат для передачи электричества через рельсы. В 30-е годы знаменитый испанский дизайнер Бугатти спроектировал для германского правительства поезд, имевший бесшумные колеса, состоявшие из стального обода с деревянной сердцевиной. Они выдерживали скорость до 200 км/ч. Нечто подобное можно было бы поставить и на новый трамвай.

В.ХОРТОВ

Рисунки А. ИЛЬИНА

Новое из… старого

Уже в конце этого года в Москве появятся новые фирменные трамваи «ТРМП-1». Самое интересное, что их будут делать из… старых.

В городе насчитывается около 500 трамвайных вагонов, которые уже отъездили по 15–18 лет по улицам столицы, превысив запланированные сроки эксплуатации в полтора-два раза. Ну а поскольку просто закупить новые трамваи, да тем более за рубежом, как это делалось раньше, — слишком дорогое удовольствие (на это потребуется свыше 300 000 долларов), то на столичном трамвайно-ремонтном заводе решили провести коренную модернизацию старых.

Совместно с фондом экологизации транспорта «Мосэкотранс» и Техническим центром городского электротранспорта заводчане разработали уникальную технологию восстановления и уже опробовали ее на трех опытных образцах.

Суть технологии такова.

На прежнюю, еще вполне прочную раму крепится новая облицовка вагона, изготовленная из очень прочного стеклопластика в соответствии с требованиями международных стандартов безопасности. Кабина водителя оснащена по последнему слову техники, даже сферические зеркала заднего вида снабжены электроподогревом. В салоне — 26 мест для сидения плюс 100 стоячих. Масса пустого вагона — 17 тонн, скорость — 80 км/ч. Срок службы еще не менее 15 лет.

ПЛАНЕТА, КОТОРАЯ ВРАЩАЕТСЯ вокруг двух солнц, обнаружена международной группой астрономов с помощью телескопа обсерватории в Маунт-Стромло (Австралия). Сравнимая по размерам с нашим Юпитером, она вращается в системе двойной звезды, сразу вокруг двух светил. Феномен удалось заметить, когда летом 1999 года звезды и планета выстроились в одну линию относительно наземных наблюдателей.

Уже стемнело, когда геликоптер, управляемый Кураевым, доставил их на место, в блин из дальних безлюдных хуторов.

— Это там, — взглянув на адрес, Кураев указал на возвышавшийся на отшибе дом.

— Вы чувствуете, что здесь какая-то особая атмосфера? — спросил профессор.

— У вас на голове волосы шевелятся, — заметил Кураев.

— И у вас. В воздухе скопилось статическое электричество, хотя небо ясное, — задумчиво произнес Скарабеев.

— Наш индикатор аномальности пришел в неистовство! Думаю, мы правильно взяли след.

— Без сомнения, — отозвался профессор, когда они шли в сторону зловещего дома, чернеющего на фоне звезд. Это было обшарпанное трехэтажное здание. На всем лежал отпечаток ветхости и запустения, светилось только одно окно верхнего этажа. Огромная тарелка спутниковой антенны, установленная на крыше, испускала бледное синеватое сияние, растворявшееся в воздухе.

— Огни Святого Эльма, — пояснил профессор. — Тлеющие атмосферные разряды. Они иногда бывают на кладбищах…

Кураев невольно поежился…

У подъезда профессор остановился.

— Внимание, — сказал он, достав из сумки портативный компьютер в виде небольшого блокнота и выдвинув антенну внешнего подключения к компьютерной сети. — Моя задача состоит в том, чтобы привести нас к преступнику, а ваша — чтобы его схватить.

— Ну, это я быстро, — отозвался Кураев, расстегну в куртку, из-под которой показалась кобура.

— Тише, — остановил его профессор. — Подобраться к нашему клиенту будет труднее, чем вы думаете.

— Вы полагаете, мы можем не справиться?

— Не отходите от меня ни на шаг. Возможно, он попытается запутать нас в искажениях. Не требуйте пока объяснений, просто будьте наготове.

Профессор набрал что-то на клавиатуре, нажал ввод и, распахнув дверь, вошел в подъезд…

С пространством стало происходить что-то странное: потолок оказался слишком высоко, словно в древнегреческом портике или готическом соборе. Лампочка, освещающая подъезд, стала огромной и тусклой, как Луна.

— Начинается, — Скарабеев забегал по клавишам своего мини-компьютера.

Кураеву стало казаться, что он находится сразу в двух реальностях: в нормальной и искаженной, которые были наложены друг на друга и мельтешили, сменяя одна другую, то тая, то появляясь снова. Он протер глаза.

— Это не поможет, — заметил профессор. — Мир двоится не у вас в глазах, а наяву. Жаль, что мощность моего компьютера невелика. Единственное, что мне удается, — это на некоторое время возвращать правильное соотношение масштабов в той области, где мы непосредственно находимся. В этот момент мы должны совершать перебежки…

— Пора, — скомандовал он, когда искажение на несколько секунд полностью вытеснил ось.

Сыщики успели пробежать несколько метров, как вдруг едва не ударились о нижнюю ступеньку каменной лестницы, внезапно нависшей отвесным уступом.

— Он направленно сжимает пространство и делает из нас карликов, — заключил Скарабеев. — Так мы никогда до него не доберемся.

— Как же он это делает? — недоумевал оперуполномоченный.

— Отслеживает наши координаты и с помощью своего компьютера создает в этой области искажения пространства.

— Но как он определяет наше присутствие?

— Вблизи гиперпрокола пространство очень чувствительно к самым малым помехам. Уверяю вас, он уже давно знает о нашем появлении, и его власть над пространством, а значит, и над нами увеличивается по мере приближения к нему. Не удивлюсь, если он регистрирует, что мы говорим друг другу.

— Что же нам делать?

— Предложим переговоры, — сказал Скарабеев. — Андрей Михайлович Хлопов! Вы меня слышите?

— Слышу вас хорошо! — раздался громкий голос.

— Пропустите нас к себе, мне кажется, нам есть что сказать друг другу.

— Не вздумайте приближаться!

— Вы понимаете, что разрушаете Вселенную, делаете ее нестабильной? Она может рухнуть как карточный домик.

— Вовсе нет, — ответил Хлопов. — Я просто навожу в ней порядок, устраняя, так сказать, упущения Создателя. — Послышался отрывистый смех.

— Гибель грозит всем, в том числе и вам, — заметил Скарабеев.

— Ни мне, ни вам нечего бояться, если вы немедленно перейдете на мою сторону. Раз вы вычислили меня, вы человек способный, а способные помощники мне нужны. Будете моим… великим визирем или, — усмехнулся он, — архангелом, если хотите. Моя власть над пространством и временем достаточна для создания островка стабильности в катастрофический период перестройки Вселенной.

— Но человеческая цивилизация погибнет! — воскликнул профессор.

— Что ж, это неизбежно, — вздохнул Хлопов. — Цивилизация, отвергнувшая меня, не заслуживает иной участи. Старый мир, подточенный противоречиями, давно уже созрел для полного разрушения. Настал Судный день! Судьба поставила меня у штурвала Мироздания…

— Вы себе не представляете, как я вас понимаю, — сказал Скарабеев. — Я тоже когда-то пытался сказать свое слово в науке, поспорить с Эйнштейном и другими корифеями, но кончил тем, что сумел убедить себя в оптимальности если не всех, то основных их принципов…

— Тогда вы просто сноб. Вы поддались мелким чувствам, вы бесстыжий наймит ортодоксов от науки. Но были и такие, кто не смирился, кто познал горечь полного поругания!

— Вы заговариваетесь! — воскликнул Скарабеев.

— А Галилей? А Джордано Бруно? А Семен Александрович Кривошеин, мой великий учитель? Он спился и умер, не дождавшись заслуженной славы. Но палачи и весь мир, который его отверг, тоже понесут наказание! Око за око! Жизнь за жизнь!

— Ну, знаете ли, — опешил Скарабеев.

Голос Хлопова перешел в неясное и исступленное бормотание:

— Процесс пошел… Не пытайтесь мне помешать… Кровь мучеников… Чиновники от науки… Они поплатятся…

Скарабеев безнадежно пожат плечами:

— Он невменяем.

Подозвав Кураева поближе, профессор шепнул ему несколько слов.

Тот кивнул. Как бы смирившись, что взять Хлопова не удастся, сыщики поя его презрительные выкрики направились к выходу.

Но едва выйдя из двери подъезда, Кураев быстро повернулся и сделал несколько выстрелов вверх, в пространство над спутниковой антенной, после чего оба сыщика бросились на землю… Послышался далекий вопль, который туг же был покрыт чудовищным раскатом грома…

Мощный разряд потряс дом.

Сыщики кинулись обратно в дом и взбежали вверх по ступенькам, где должен был находиться кабинет Хлопова. Все вокруг было зыбким и прозрачным, подернутым радужными переливами… Но искажения уже не мешали продвигаться вперед. Отворив дверь, они увидели невысокого человечка на вращающейся табуретке перед пультом компьютера. В комнате слышался запах гари, а на лице Хлопова застыли ужас и замешательство… Он лихорадочно бил по клавишам, а с экрана приходили все новые сообщения о сбоях в системе.

Кураев бросился было к Хлопову, но профессор ухватил его за рукав.

— Не подходите! Вас засосет в пространственную воронку! Смотрите!

Хлопов становился каким-то радужным, прозрачным, подернутым сиянием типа огней Святого Эльма, контур его начал терять очертания, стал пунктирным… Вокруг него бушевали какие-то световые вихри, веяло то жаром, то холодом.

Наконец Хлопова завертело на вращающейся табуретке, и он исчез в гудящем и светящемся вихре со словами песни: «Вы жертвою пали в борьбе роковой…»

Цветовые гаммы стали линять, пространственные вихри — успокаиваться… Профессор выхватил свой портативный компьютер и начал быстро набирать какие-то символы. Нажав ввод, он кинул компьютер в редеющий вихрь, только что засосавший Хлопова… Раздался новый удар грома, потрясший лом до основания. Стены зашатались с грозным гулом.

— Бежим! — крикнул профессор, увлекая за собой Кураева, застывшего, как в столбняке…

Вскоре на месте дома осталась только груда развалин, увенчанная дымным столбом.

— Нам нужно скорее выбираться отсюда: сейчас разразится буря.

Добравшись до геликоптера, они с трудом подняли машину в небо: порывистый ветер бросал ее из стороны в сторону, тьму то и дело разрывай и электрические разряды.

— Посмотрите на индикатор аномалий! — закричат профессор, преодолевая голосом рев ветра за бортом.

— Все в порядке, искажений нет! — крикнул в ответ Кураев: его глаза блестели восторгом. — Это самая обычная гроза.

— Когда вы стреляли поверх спутниковой антенны, вы спровоцировали мощный атмосферный разряд как раз в области гиперпрокола.

Разряд повредил компьютер Хлопова, через который осуществлялась связь с параллельной Вселенной, канат связи стал неустойчивым и неуправляемым. Хлопов был в эпицентре гиперпрокола и при его разрушении был затянут в тот самый параллельный мир, который он пытайся здесь утвердить. С помощью моею компьютера я послал команду на отмену всех сделанных Хлоповым изменений.

Вариант противоспутниковой обороны, предложенный Андреем Нетелевым из Воткинска.

Огромным интересом не только среди ребят, но и взрослых пользовались приборы для тестирования и аутотренинга.

Каждый мог проверить координацию движений на простейших электронных приборах.

Вот таким видят марсоход ребята из Курска.

ПОДНЯТЬ ПАРУСА!

Всем знакома эта команда. На Земле ее отдавали капитаны при выходе парусного корабля в море. А какой же смысл имеет она в космосе? Оказывается, самое непосредственное. Школьник Виктор Дорошенко, член ставропольской Малой академии наук, считает, что скоро подобная команда в космосе обретет «второе дыхание».

На море ветер надувает паруса, и они тянут корабль вперед. В космосе, кто не знает, движение воздушных масс отсутствует. Но паруса космического аппарата наполнит… солнечный свет. Невелика его движущая сила — всего 9 граммов на сотню квадратных метров, — но и этого давления оказывается вполне достаточно, чтобы без затрат дорогостоящего ракетного топлива переместить многотонный корабль или станцию на другую орбиту, подкорректировать их траекторию. А если смотреть дальше, то в будущем на космических парусниках станут возможными челночные рейсы по маршрутам орбитальных поселений, разбросанных между Землей, Луной, Марсом, Венерой…

«А ведь идея не нова», — отметят знатоки. Они правы.

Множество конструкций в этой области придумали изобретатели и инженеры. Условно их можно распределить по двум классам. К первым относятся паруса, где силовые нагрузки принимает на себя жесткий каркас. В другом варианте обходятся без жестких элементов. И этот путь считается наиболее перспективным. Здесь используются паруса-баллоны, оболочка которых из полимерных пленок наполняется газом. Его давление и обеспечивает жесткость. А паруса-гелиороторы выполнены в виде пленочных дисков. Они вращаются относительно центра подобно пропеллеру самолета, и центробежная сила придает конструкции необходимую прочность.

Но и в том, и в другом случае камнем преткновения служит пленка, срок жизни которой в космосе всегда ограничен. Вакуум, ультрафиолетовые лучи, космическая пыль и частицы уже через несколько месяцев повредят ее настолько, что останутся лишь одни лохмотья. Вот Дорошенко и предлагает: отказаться от пленки в привычном для всех понимании, заменяя ее материалом, сотканным из мельчайших металлических частиц. Причем соединенных между собой без клея, химических связей или сварки.

Включим свое воображение и представим: выйдя на траекторию, космический корабль заглушает двигатель и выбрасывает частички железа — ни много ни мало около 10²³, каждая размером не более 10^-5 мм (рис. 1).

Их облако, подчиняясь магнитным полям, сформированным специальной установкой, мгновенно перестраивается, образуя прочное гигантское полотнище толщиной всего в одну частицу. Нечто похожее можно наблюдать на «магнитной бороде», если коснуться железных опилок постоянным магнитом. На космическом корабле поле задают сильные электромагниты. Их задача не только удержать тончайший парус в развернутом состоянии, но и менять его размеры, углы наклона по отношению к солнечному свету. Управляя этими параметрами, капитан сможет разгонять корабль, тормозить его, менять курс…

В ДИРИЖАБЛЕ НАД ВЕНЕРОЙ

О родной сестре нашей планеты — Венере очень мало что известно. А ведь с 1961 года в ее сторону запущено 16 российских автоматических станций, 10 из которых совершили посадку и выполнили ряд экспериментов и в атмосфере, и на поверхности. Столь низкие научные результаты объясняются тем, что венерианская атмосфера на 96,5 % состоит из углекислого газа, а остальное — азот. У ее поверхности давление превышает земное в сто раз, а температура достигает 475 °C. В таких условиях, конечно же, человек находиться не может, а срок жизни научной аппаратуры измеряется несколькими десятками секунд. Так как бы узнать об этой планете побольше?

Пока, считает Ангелина Богаченко, член Кабардино-Балкарского республиканского центра научно-технического творчества учащихся (г. Нальчик), о высадке космонавтов-исследователей на Венеру говорить рано. Но это не означает, что научную работу нельзя вести вовсе. Уже в ближайшие годы можно будет организовать постоянно действующие пилотируемые станции, и даже не на орбите, а прямо в… атмосфере Венеры.

Если посмотреть на графики зависимости давления, температуры и плотности атмосферы от высоты над поверхностью, легко обнаружить и здесь условия, близкие к земным. Оказывается, они лежат в интервале 50…56 км (рис. 2).

Рис. 2. Строение атмосферы Венеры.

Конечно, они не совсем похожи на земные. На таких высотах постоянно дуют ветры со скоростью 100…140 км/ч. Более того, как раз в этом интервале высот разряжаются сильнейшие молнии и располагается протяженный слой тумана, состоящий из капелек серной кислоты. Но это не смутило юную исследовательницу. От кислоты ведь можно защититься оболочкой сверхчистого железа, от молний особыми молниеотводами, а ветер способен стать движущей силой — достаточно лишь поставить рули-паруса.

А теперь давайте посмотрим сам венерианский аппарат, а точнее дирижабль, конструкции Ангелины Богаченко (рис. 3).

Рис. 3. Дирижабль Ангелины Богаченко.

Поскольку доставить сверхтяжелые грузы с Земли на орбиту вокруг Венеры сегодня невероятно трудная задача, то масса дирижабля по ее расчетам не должна превышать 100 т. Исходя из данного веса, она и определила главные параметры. При длине аппарата 100 м и ширине 25 м объем дирижабля составит 50 000 куб. м.

Пилотская кабина, лабораторные, жилые, грузовые и прочие помещения займут десятую часть внутреннего объема. Располагаться они будут в носовой и хвостовой части, соединенные между собой галереей. Оболочки корпуса, рабочих помещений и галерей выполнены с двойными стенками и напоминают бытовой термос. Весь внутренний объем разделен на герметичные отсеки, в которых компрессорами создается нужное давление — оно и задает высоту зависания дирижабля над поверхностью. Оптимально она равна 25 км. Ниже опускаться не стоит — там слишком жарко.

Однако и работать при заданных давлениях и температурах длительно дирижабль также не сможет. Значит, периодически он должен будет подниматься до 70 км, чтобы «охладиться». Для осуществления такого подъема Ангелина придумала устройство, которое чем-то напоминает мехи баяна и аккордеона. Отдельные секции этих мехов в нужный момент заполняются газообразным водородом (в атмосфере Венеры он не образует взрывоопасных смесей). Плотность дирижабля уменьшается, и он поднимается. А когда нужно совершить кратковременный «нырок» вниз, все операции производятся в обратном порядке — газ закачивается в баллоны, а мехи складываются.

Двигаться в атмосфере аппарат будет не только по воле ветра. Термоэлектрические генераторы и солнечные батареи преобразуют тепло и солнечный свет в электрический ток, и его вполне хватит не только для управления рулями-парусами и винтами, но и для питания научных приборов, освещения, питания плит для приготовления пищи. А для связи с находящимся на орбите космическим кораблем в кормовой части дирижабля предусмотрен стыковочный узел, к которому смогут причаливать аэрокосмические самолеты или корабли челночного типа.

МАРСИАНСКИЙ ДОМ

Традиционно каждый год в 87-й нижегородской гимназии проводится техническая игра под названием «Научно-исследовательский институт». Тема последней посвящалась освоению планет Солнечной системы. Актуальность решения этой проблемы сегодня понятна всем — ухудшается экологическая обстановка на Земле, планете угрожает энергетический кризис и перенаселение… Словом, человечеству придется искать новое место для обитания.

Михаил Музычук считает, что Марс, наш ближайший сосед, наиболее подходящий плацдарм для будущих переселенцев. Марсианские условия близки к земным. И начинать освоение планеты надо с создания на ней жилых и рабочих модулей, на первом этапе доставляемых с Земли.

Соединяя их друг с другом, постепенно будут наращивать полезную площадь. А когда на Марсе будет создано хорошо налаженное производство конструкционных материалов, можно будет перейти к изготовлению мест обитания из «местного» сырья.

Напрашивается главный вопрос: какой же формы должен быть сам модуль или составляющие его части?

Конечно, компактным — для удобства размещения на транспортном корабле — и в то же время с максимальным внутренним объемом. Решение тут одно — жилой модуль должен иметь складную конструкцию, позволяющую уменьшать его размеры при транспортировке и быстро разворачивать после доставки на место.

Так что же представляет собой проект Михаила Музычука? В его представлении жилой модуль имеет жесткую конструкцию (рис. 4, 5, 6).

Рис. 4. Расположение модуля при полете к Марсу:

_{а) посадочная капсула с экипажем; б) жилой модуль в сложенном состоянии.}

Рис. 5. Жилой модуль в сложенной состоянии;

_{а) цилиндрические блоки модуля; б) люки в стенах отсеков.}

Рис. 6. Жилой модуль в развернутом состоянии:

_{а) цилиндр наименьшего диаметра с двумя люками — шлюзовая камера; б) покрытие из быстротвердеющей пены; в) узел герметизации.}

Она легко трансформируется по телескопическому принципу и в сложенном виде состоит из шести жестких цилиндров, вложенных друг в друга, подобно «матрешкам». Длина наружного цилиндра около 8, а диаметр 6 м. Диаметр последнего — 3 м. При таких размерах толщина двойных стенок каждого цилиндра составит 500 мм.

Во время транспортировки подобный модуль в сложенном состоянии будет частью космического корабля. Приблизившись же к Марсу, космический корабль выйдет на околопланетную орбиту и разделится на несколько частей. Это могут быть искусственные спутники планеты и исследовательские модули. Вместе с ними от корабля отделится и посадочная капсула с экипажем, а отдельно — жилой модуль. Последний оборудован устройствами, обеспечивающими мягкую посадку. Это могут быть тормозные ракетные двигатели, парашюты, подушки, наполненные газом.

Развертывание модуля происходит в автоматическом режиме. Отстреливаются посадочные приспособления, цилиндры раздвигаются по направляющим и фиксируются. Это обеспечит конструкции необходимую прочность.

Все стыки автоматически герметизируются лабиринтным уплотнением в виде шланга, надуваемого сжатым воздухом. Внутренний объем капсул заполняется воздухом до атмосферного давления.

Одна из серьезнейших проблем обитания на такой планете — защита людей от вредного воздействия космических и солнечных лучей. И тут у Михаила есть оригинальные соображения. С внешней стороны все блоки после развертывания покрываются защитным экраном. Из специальных форсунок в стенках на поверхность выбрасывается пенящееся вещество, которое быстро твердеет. Так весь модуль покрывается толстой пористой «шубой».

По завершении операции в него уже могут переселяться космонавты. А все необходимое оборудование, системы жизнеобеспечения, мебель, аппаратура уже предварительно заложены в толстые стенки.

Весь комплекс делится на отсеки. Наименьший цилиндр имеет две герметичные стенки и образует шлюзовую камеру с входным люком. В противоположном конце модуля имеется еще один люк, предназначенный для стыкования с другим модулем, доставляемым следующей экспедицией.

В других отсеках располагаются исследовательские лаборатории, комплексы связи и управления, жизнеобеспечения и даже оранжереи для снабжения обитателей растительной пищей и кислородом.

Очень важно, по мнению Михаила Музычука, что подобный проект можно осуществить уже сейчас, ведь никаких новых материалов и технологий он не потребует. А опробовать его можно прямо на Земле — в пустыне, на Антарктиде.

Короткая информация

ВСЕ ДЕЛО В… ПРОТОЧКЕ

Из всех материалов, привлекательных для конструкторов, наибольшим успехом пользуются различного рода пластики, для прочности армированные стеклянными, борными, углеродистыми и другими высокомолекулярными волокнами. Из них гораздо легче, чем из металлических листов, изготавливать криволинейные поверхности различных отсеков, стабилизаторов, обтекателей… Но возникает проблема соединения этих деталей между собой. Наиболее технологичный способ сегодня — клепка. Но она требует предварительного сверления отверстий. А это часто приводит к разрушению материала. Чего только не перепробовали технологи: увеличивали скорость движения пуансона, изготавливали их режущие кромки из твердых сплавов, даже с напылением алмазной крошки — ничего не помогало. Отверстия получались с «лохматыми» краями, а окружающая их поверхность покрывалась трещинами и сколами. О какой прочности соединения тогда говорить?

Нет, от клепки — этого высокотехнологического соединения материалов, считает Наталья Яковлева, ученица самарской школы № 120, отказываться пока рано. А причина всех неудач — пуансон (см. рис. 7). Его режущий ободок не только рубит материал, но еще и вытягивает, сминает его. И всего-то нужно чуть выше ободка проточить на токарном станке канавку. Ее режущая кромка вторично, пройдя через отверстие, ликвидирует все огрехи режущей кромки головки.

Рис. 7:

_{1 — матрица; 2 — направляющая; 3 — пуансон; 4 — листовая заготовка; 5 — прижимная втулка.}

ОЗОНОВАЯ ДЫРА В ПЛОШКЕ С ВОДОЙ

В 1987 году озоновая дыра накрыла южную часть Австралии. И медики впервые отметили у жителей этих районов рост заболеваний кожи и сетчатки глаз. Причину удалось установить довольно быстро. Оказалось, что во всем виновато Солнце. Из-за сниженного содержания озона в верхних слоях атмосферы губительные ультрафиолетовые лучи свободно проходят сквозь нее. И вредно влияют на организм.

Была установлена также и причина исчезновения озона — техногенное загрязнение атмосферы фреонами, оксидами азота и хлором. Но до сих пор оставалось загадкой: почему в зимний период дыра уменьшается в размерах и приобретает круглую форму, а летом, наоборот, расширяется, расползаясь в сторону экватора.

А ничего непонятного тут нет, все можно объяснить буквально на пальцах — считают Сергей Рахманов, Вадим Пешков и Максим Сапунов, школьники из Самары. И видавшие виды ученые члены Экспертного совета конкурса удивились простоте их эксперимента. Кстати, и вы сможете провести его на своей кухне.

Возьмите белый плоский сосуд (рис. 8) диметром 400 мм и высотой 150 мм с вертикальными стенками. В его центре установите другой цилиндрический сосуд без дна высотой 80…100 мм и диаметром 120 мм — это будет перегородка.

Рис. 8. Установка для наблюдения за развитием озоновой дыры.

Приготовьте чистую воду и воду, подкрашенную чернилами или гуашью. Установите большой сосуд на вращающемся диске. Одновременно в кольцевое пространство залейте чистую воду, а в центральную часть — воду подкрашенную. Приведите сосуды во вращение и быстро уберите внутреннюю перегородку.

Удивительно, но ничего не произойдет. Темное пятно так и останется круглым в течение длительного времени. Но стоит только коснуться поверхности чистой воды палочкой, как очертания круга начнут размываться. Сначала образуются несколько маленьких вихрей. Затем они начнут укрупняться, наконец, схлопнутся, образуя два мощных вихря (рис. 9).

Рис. 9. Фазы развития озоновой дыры.

Точно так же происходит и в атмосфере. Зимой, когда температура у поверхности материка и на высотах 15…45 км почти одинаковая, атмосферный воздух и вместе с ним озон вращаются относительно полюса по окружности. Но стоит только пригреть солнышку, как разница в температурах становится ощутимой и появляются атмосферные вихри — точь-в-точь такие, что продемонстрировали самарские школьники.

ПАРОВОДЯНАЯ РАКЕТА

Создание больших орбитальных станций, поселений, осуществление полетов на ближайшие планеты уже в ближайшие десятилетия потребуют вывода в околоземное пространство огромного количества тяжелых и громоздких грузов. Расчеты показывают, что применение стартовых ускорителей, работающих на твердом топливе, нанесет атмосфере Земли непредсказуемые последствия. Прежде всего речь идет о выхлопных газах, а также техногенных выбросах, которые связаны с производством топлива и выплавкой тугоплавких материалов для двигателей. Проблема может зайти в тупик, если…

Впрочем, на этот счет у Азамата Тилова есть свое мнение. Уже в ближайшем будущем, считает член Кабардино-Балкарского республиканского центра научно-технического творчества учащихся, — от твердотопливных ускорителей можно отказаться полностью. И заменитель есть — экологически безвредный, легкодоступный, дешевый. Это — обыкновенная вода (рис. 10).

Рис. 10. Так представляет запуск пароводяной ракеты Азамат Тилов.

Но разве это топливо? Оказывается, да, если внимательно познакомиться с проектом Азамата. Мы лучше поймем его, если внимательно разберемся в сути работы… паровой турбины.

Как известна nap для нее вырабатывает отдельный блок — парогенератор. Нагретый до 540 °C пар направляется на лопатки и заставляет турбину вращаться. Но турбина — это уже другой агрегат. Отметин для себя главное: в одном узле вода перегревается, в другом — совершает работу.

А теперь такая вот выкладка. Турбина К-1200 на Костромской ГРЭС расходует 1600 кг пара в секунду, нагретого до 540 °C, и развивает кинетическую энергию, превышающую 1200 МВт. Сравним, развиваемая энергия каждого из шести двигателей ракеты-носителя космического аппарата «Восток» в два раза больше. Выходит, если увеличить секундный расход пара до 18 т, можно получить пароводяной двигатель, ни в чем не уступающий двигателю «Востока».

О чем еще говорят эти цифры?

Прежде всего о том, что температура пара во много раз ниже температуры сгорания твердого топлива. Значит, снижаются требования к жаростойкости материалов. Упрощается и сама конструкция двигателя и «топливного» бака. Ведь на старте тепловая энергия берется из наземного источника. Она поднимает температуру в баке до критической, а чтобы жидкость не перешла в парообразное состояние, давление в баке поднимается до 200 атм. В момент старта внешний источник отключается и остается на космодроме. Ракета включает свои двигатели и, выпуская мощнейшие струи пара — ведь вода при сбрасывании давления мгновенно переходит в пар, устремляется в космос.

КОСМИЧЕСКИЙ МУСОР

Мусор, как мы знаем, бывает бытовой, промышленный… А теперь вот еще появился и космический. Сегодня в околоземном пространстве скопилось свыше 8000 крупных обломков космической техники размером более 100 мм, частиц размером от 10 до 100 мм насчитывается более 70 000, но еще более — 3,5 млн! — мелких частиц размером менее 10 мм. По подсчетам ученых, примерно через 200 лет в космосе начнется цепная реакция саморазмножения. Это понятно, ведь сталкивающиеся на больших скоростях частицы начнут разрушаться. При этом количество мелких фрагментов начнет резко возрастать.

И через 100–200 лет наступит опасное их насыщение. И тогда в облаках частиц будет мутнеть оптика, быстро стареть солнечные батареи, покрываться эрозией поверхности космических аппаратов и станций.

Есть ли выход?

Александр Капралов, член Международной космической школы Байконура, видит два пути решения проблемы. Первый из них — создание космических мусорщиков, специальных аппаратов, которые бы уже в ближайшие годы мощными лазерными лучами разрушали бы крупные фрагменты на мелкие, сжигали их в атмосфере или затапливали в Мировом океане (рис. 11). Работы таким мусорщикам хватит не на один год, так что производство их будет вполне рентабельным. Второе решение, по мнению Александра, видится в подписании особого документа всеми космическими странами. Суть его в более ответственном отношении к космическим запускам. Ведь, как говорится, болезнь легче предупредить, чем лечить.

Рис. 11. Уничтожение космического мусора при помощи мощного лазера.

ОБРАЩЕНИЕ К КОСМИЧЕСКИМ СТРАНАМ

Одним из вредных последствий освоения космоса стало засорение околоземного пространства фрагментами искусственного происхождения, которые представляют реальную опасность для действующих и вновь выводимых космических аппаратов. Освоение космоса продолжается, растет также и его загрязненность. В дальнейшем это может привести к серьезному ухудшению условий функционирования космических станций. Реальная угроза повреждения аппаратов вынудит выводить их на другие орбиты, что связано со значительными энергозатратами. Возрастет стоимость создания космических станций, поскольку возникнет необходимость оснащать их дополнительными средствами защиты. Произойдет усиление помех при астрономических наблюдениях и астронавигации. Возникнет необходимость проведения крайне дорогостоящих мероприятий по очистке космоса.

Только принятие ряда профилактических мер может воспрепятствовать росту количества мусора в космосе.

Предлагаем следующий комплекс мер:

1. Принять международное соглашение о недопустимости преднамеренных действий, способных привести к росту орбитальной группировки космического мусора.

2. Обязать страны-участницы договора не оставлять свои отработавшие спутники на орбите, а сжигать их в плотных слоях атмосферы либо выводить на обозначенные международными договорами орбиты «засорения».

3. Создать международный фонд для приема платежей за загрязнение космического пространства, а также организации, способные взыскивать ущерб с государств, виновных в засорении космоса.

Полагаем, что эти меры будут стимулировать государства, использующие космическое пространство, к совершенствованию своих ракетных систем и повышению их надежности.

Ни одна из мер, принятая в отдельности, не позволит полностью решить проблему космического мусора. Однако при грамотном подходе можно добиться хороших результатов В новом тясячелетии мы должны отучиться рассматривать космос лишь как полигон для испытания оружия и ракет, как препятствие на пути к далеким мирам.

Космос — это неразрывная часть нашей Вселенной, как и наша Земля. Он принадлежит всем, и все мы должны нести ответственность за его будущее!

Экспертный совет ПВ удостоил Авторского свидетельства идеи Виктора Дорошенко из Ставрополя, Ангелины Богаченко из Нальчика, Михаила Музычука из Нижнего Новгорода, отметил Почетными дипломами работы Натальи Яковлевой, Сергея Рахманова, Вадима Пешкова и Максима Сапунова из Самары, Азамата Тилова из Нальчика и Александра Капралова из Байконура.

В.ЗАВОРОТОВ, наш спец. корр.

Действующая модель спортивного автомобиля конструкции Календарова с дистанционным управлением.

Так выполнен передний мост с независимой подвеской.

А это вид автомобиля спереди.

Червячная передача управления колесами модели. Червяк — всего-навсего проволочная спираль, а ведомая шестерня… цветок магнолии из проволоки. Передаточное число 1:137.

Джойстик, рукоятка управления моделью, тоже из проволоки.

Проволочная гусеница для модели танка легка и прочна.

Щелочные аккумуляторы выпускаются в нашей стране давным-давно. Однако модели, пригодной для школ, за 80 лет сделать не удосужились. Так, может быть, и не надо…

При выполнении фронтальных лабораторных работ токи не превышают трех ампер, а напряжения трех вольт. Выбор таких параметров сделан еще около ста лет назад и был для своего времени весьма разумен. Он позволял пользоваться предельно простыми и дешевыми измерительными приборами, не вызывал проблем с источниками тока, позволял обойтись без сложных вычислений.

Сегодня оборудование физических кабинетов изношено до пределов. Поэтому было бы разумно не возвращаться к моделям столетней давности, а перевооружить школу заново.

Промышленность выпускает немало достаточно дешевых универсальных измерительных приборов с цифровой индикацией (мультиметров), в сотни тысяч раз более чувствительных, чем те, с которыми работают и сегодня школьники. Их универсальность применительно к школе излишне велика. Но на основе применяемых в них микросхем можно выпустить специально для школ амперметры и вольтметры на 3–4 предела с простейшим переключением (рис. 2) и защитой от перегрузок.

Исходя из существующих рыночных цен на электронные компоненты, такие приборы при массовом производстве могли бы стоить 10–20 рублей. Они привели бы к качественным изменениям и значительному расширению тематики лабораторных работ. Станут доступными для экспериментов термопары, фотоэлементы, униполярная индукция — все те источники токов, ЭДС которых слишком мала и недоступна для наблюдений приборами, выполненными по образцам столетней давности.

Как бы сам по себе снимется и вопрос об источниках тока для питания большинства таких лабораторных работ. Любая гальваническая пара в абсолютно безвредном растворе (поваренная соль, сода, мыло, уксус или… лимонад) при наличии высокочувствительных приборов справится с этой задачей.

Нелишне отметить, что здесь вообще отпадают вопросы, связанные с техникой безопасности. За исключением, пожалуй, классического случая, когда кто-то захочет узнать, сколько ампер в сети. Некоторый опыт проведения лабораторных работ с применением высокочувствительных измерительных приборов показывает, что учащиеся выполняют их с большим интересом.

А.ВАРГИН

Задачи

1. (7 — 10). Длину кирпича увеличили на 20 %, ширину уменьшили на 25 %. Что надо сделать с высотой кирпича — уменьшить или увеличить и на сколько процентов, — чтобы его объем: а) уменьшился; б) увеличился; в) не изменился?

2. (7 — 10). На линейке отмечены три деления: 0, 33 и 47. Как отложить с ее помощью отрезок длиной 1?

3. (7 — 10). Три друга купили вместе один мяч стоимостью 60 руб. Каждый внес не больше, чем двое других вместе. Сколько денег дал каждый?

4. (8 — 10). Пусть ВМ — биссектриса треугольника ABC, причем ВМ = АВ. На продолжении биссектрисы за точку М выбрана такая точка К, что сумма углов ВАК и ВАМ равна 180°. Верно ли, что ВК = ВС?

5. (7 — 10). Разложите выражение (у + z)(z + х)(х + у) + хуz на два множителя.

6. (7 — 10). Пусть Е — точка пересечения диагоналей четырехугольника ABCD, причем АВ — СЕ, BE — AD, углы AED и BAD равны. Что больше: ВС или AD?

7. (8 — 10). Решите уравнение:

8. (9 — 10). Пусть I — центр окружности, вписанной в прямоугольный треугольник ABC, R и r — радиусы окружностей, описанных около треугольников CIA и CIB соответственно. Найдите гипотенузу АВ.

9. а) (9 — 10). Найдите все тройки неотрицательных чисел (х; у; z), удовлетворяющие системе уравнений:

б) (10). Найдите все тройки чисел (х; у; z), принадлежащие отрезку [0; π/2], для которых:

10. (7 — 10). Пусть один из углов треугольника равен 120°. Верно ли, что треугольник, образованный основаниями его биссектрис прямоугольный?

11. (7 — 10). Представьте число 96 в виде суммы как можно большего количества попарно различных простых чисел. (Напомним, что простым называется натуральное число, большее 1 и не имеющее делителей, отличных от 1 и самого этого числа.)

12. (9 — 10). а) Известно, что значения квадратного трехчлена

ах² + 2Ьх + с

отрицательны при всех значениях х. Докажите, что значения трехчлена

а²х² + 2b²x + с²

при всех значениях х положительны.

b) Известно, что при всех целых значениях х квадратный трехчлен

х² + рх + q

где р и q — целые числа, положителен. Имеет ли он корни?

ОТДЕЛЕНИЕ ФИЗИКИ

Отделение работает 8 лет. За это время создан и прошел проверку оригинальный двухгодичный курс заочного обучения, ведется работа по дополнению его до трехгодичного.

Основное внимание уделяется решению физических задач. В пособиях излагаются методы, пригодные как для стандартных, так и для более сложных ситуаций. Акценты делаются как на выяснение физического смысла тех или иных явлений, так и на техническую, вычислительную сторону, на использование математического аппарата и на качественное истолкование полученных результатов.

В программе — все основные разделы школьного курса, а также темы, мало или совсем не изучаемые в школе. Изложение максимально приближено к современным взглядам и достижениям физической науки.

Обучение двухгодичное.

Поступающие на двухгодичный поток (на базе 9 классов средней школы) должны решить задачи 1 — 5 контрольной работы; чтобы быть зачисленным на одногодичный поток (на базе 10 классов) — задачи 4 — 8; желающие за один год пройти всю двухгодичную программу (на базе 10 классов) решают все задачи и пишут дополнительно к сведениям о себе «10+11» на обложке тетради с решениями.

Группы «Коллективный ученик» принимаются без вступительной работы.

Задачи

1. Мячик подпрыгивает в вагоне на одном месте, абсолютно упруго ударяясь о пол через промежутки времени t = 2 с. Вагон движется равномерно и прямолинейно со скоростью v = 4 м/с. По какой траектории движется мячик относительно земли? Найдите перемещение мячика относительно земли в моменты времени t₁ = 2,5 с и t₂ = 3 с, если в начальный момент времени мячик находился в самом верхнем положении.

2. Два тела, связанные нитью, переброшенной через блок, приходят в движение из начального положения, показанного на рисунке.

Горизонтальная поверхность, на которой лежит одно из тел, гладкая, за исключением крайнего участка длиной 2L, на котором коэффициент трения тела о поверхность равен μ. Известны величина L и соотношение m₂ = m₁ Постройте графики зависимостей ускорения тел от пройденного ими пути а(l) и (качественно) от времени a(t). Нить и блок идеальные.

3. Три тела одной и той же массы лежат в гладком горизонтальном желобе на некотором расстоянии друг от друга. Тело 1 получает скорость v в направлении лежащего посередине тела 2. Последующие соударения как тел 1 и 2, так и 2 и 3, могут быть любыми: от абсолютно упругих до абсолютно неупругих. Выясните, какими должны быть эти соударения, чтобы тело 3 получило максимальную скорость.

4. Шарик находится между двумя плоскостями, составляющими угол α = 60° друг с другом. Одна из плоскостей расположена горизонтально и является абсолютно шероховатой, т.е. шарик по ней не проскальзывает. Каким должен быть коэффициент трения шарика о другую плоскость, чтобы он не двигался при попытках уменьшить угол между плоскостями?

5. Солнечные лучи падают перпендикулярно на непрозрачный круг и на экран, установленный на расстоянии d = 3 м за кругом. Найдите минимальное значение диаметра круга D, при котором на экране существует область, куда не попадают прямые солнечные лучи. Известно, что для наблюдателя на Земле угол между лучами, проведенными к противоположным концам диаметра Солнца, равен α = 0,5°.

6. К нижнему концу нерастянутой пружины жесткостью k = 20 Н/м, подвешенной вертикально, прикрепляют груз массой m₁ = 200 г и отпускают. Груз начинает совершать колебания. При прохождении нижней точки к нему подвешивают дополнительный груз массой m₂ = 150 г. Найдите амплитуду и период колебаний системы. Массой пружины пренебречь.

7. Смесь азота и гелия, каждый из которых занимал объем V₀ = 10 л при давлении р₀ = 1 атм и температуре t₀ = 15 °С, находится при той же температуре в сосуде объемом V = 30 л, закрытом подвижным поршнем. Какое количество теплоты нужно сообщить смеси, чтобы ее объем увеличился вдвое? Трением поршня о стенки сосуда и потерями тепла пренебречь.

8. В схеме, изображенной на рисунке 2, в начальный момент времени ключи 1 и 2 замкнуты. Ключ 1 размыкают, а затем, когда левый конденсатор зарядится, размыкают и ключ 2. Найдите, какой заряд установится на правом конденсаторе и какое количество теплоты выделится на резисторе за все время после размыкания ключа 1. Величины ЭДС Е и емкости С считать известными. Внутренним сопротивлением источника пренебречь.

ОТДЕЛЕНИЕ ХИМИИ

На отделение принимаются имеющие базовое образование в объеме 8, 9 или 10 классов средней школы на, соответственно, трехгодичное, двухгодичное или одногодичное обучение.

В программе обучения следующие одногодичные курсы:

— общая химия (с элементами неорганической химии);

— неорганическая химия;

— органическая химия;

— химия окружающей среды.

Трехгодичное обучение рекомендуется начать с курса общей химии.

Более подробные сведения о программе и порядке обучения высылаются вместе с извещением о решении Приемной комиссии.

Задачи вступительной работы — общие для всех поступающих, независимо от базового образования. Группы «Коллективный ученик» принимаются без вступительной работы.

Задачи

1. Сколько атомов кислорода содержится в 49 г серной кислоты?

2. Какие вещества и в каком количестве образуются при пропускании 11,2 л углекислого газа через 150 г 20%-го раствора гидроксида натрия?

3. Опишите схему получения сульфата меди, используя только серу, медь и воду. Допускается применение любого оборудования. Реакции должны быть уравнены, обязательно укажите условия их протекания.

4. Приведите примеры различных (до 10) реакций получения хлора.

5. Сколько молей брома может присоединиться к 59 г изопропенилбензола? Сколько всего молей брома может прореагировать с этим же количеством вещества? Приведите уравнения реакций, укажите условия их протекания.

_{АДРЕС ОЛ ВЗМШ:}

_{117234, Москва, В-234, МГУ, ВЗМШ на прием (укажите отделение); тел. (095) 939-39-30}

Подскажите

Лет этак двадцать назад можно было достать целлулоид в виде пластинок разной толщины. Сегодня, к сожалению, целлулоид промышленность не выпускает. Но если залезть на чердак дома и порыться в старых вещах — можно обнаружить, если повезет, целлулоидовую куклу. Пойдут в дело и кусочек плексигласа, вышедшая из строя заколка для волос, мыльница… Но сами понимаете, выпуклую поверхность плоскими кусочками облицевать не удастся.

Материал придется размягчить. Делается это с помощью ацетона. Только не кладите материал прямо в растворитель — такая обработка сделает его просто липким, но не мягким. Размягчится лишь поверхностный слой, а вся остальная масса останется жесткой.

Надо поступить так: в стеклянный сосуд с крышкой установить на ножках (подойдут резиновые пробочки от лекарственных пузырьков) дырчатую перегородку из жести или дерева. Можно также воспользоваться отрезком проволочной сетки с небольшими ячейками. На дно сосуда налейте ацетон, но так, чтобы он не поднимайся выше перегородки. Кусочки подобранного материала уложите на поверхность перегородки и плотно закройте сосуд. Через 30–40 минут пластинки станут мягкими и годными к употреблению. Что произошло? Материал впитал в себя пары растворителя, и его молекулы распределились между молекулами целлулоида или пластмассы, сделав тем самым материал эластичным.

Места же, куда собираетесь приклеить пластинки, сначала следует зачистить, затем смазать казеиновым, эпоксидным клеем, БФ или «Момент». Прилаживая материла поверх клеевого слоя, старайтесь придать ему форму поверхности, на которую наклеиваете. Через 8–9 часов затвердевшую поверхность отполируйте, чтобы вернулся былой блеск. Теперь дедушкин баян прослужит еще многие годы.