Юный техник, 2012 № 08

ЕСЛИ В КОСМОСЕ ПОЖАР…

«Всем известно, какой огромный ущерб ежегодно наносят народному хозяйству пожары. Горят леса, торфяники, строения… Но, пожалуй, наибольшую опасность представляют пожары на нефтяных платформах, кораблях, подводных лодках, самолетах и космических кораблях. Здесь людям отступать некуда. И если они не победят огонь, то погибнут. Причем применять воду, как это бывает при тушении пожаров на открытых пространствах, в закрытых помещениях бывает далеко не всегда удобно — влага может вызвать короткие замыкания в электрооборудовании, испортить ценное имущество.

Тогда в ход идут пенные, порошковые и газовые огнетушители. Но и они не эффективны в космосе, где царит невесомость. Тот же порошок может зависнуть облаком в воздухе космической станции, забить дыхательные пути космонавтов…

И тогда я вспомнил: на уроке физики наш учитель Андрей Юрьевич как-то сказал, что пламя представляет собой плазму. А плазма, как известно, это полностью или частично ионизированный газ. На ионы же можно воздействовать электромагнитным полем. Так что если создать направленное поле, то с его помощью можно оторвать пламя с поверхности горящего предмета. Оказавшись без топлива, огонь погаснет…»

Вот такое предложение получили мы от Алексея Калашникова из г. Калуги. Что можно сказать по его поводу? Алексей нащупал весьма актуальную проблему.

Одно из самых драматических происшествий, выпавших на долю многострадальной станции «Мир», был пожар на ее борту, случившийся 23 февраля 1997 года. Экипажу с большим трудом удалось справиться с огнем, накрыв горящие шашки для выработки кислорода плотной тканью. Но с той поры ни сами космонавты с астронавтами, ни специалисты, обслуживающие их полет, не забывают о такой опасности и ведут эксперименты по изучению поведения пламени в условиях невесомости.

Недавно исследователи из группы профессора Джорджа М. Уайтсайдса из Гарвардского университета провели серию опытов, в ходе которых убедились, что частицы сажи, находящиеся в пламени, и в самом деле имеют электрические заряды, что, в свою очередь, заставляет пламя терять стабильность при появлении сильных магнитных полей.

Гарвардское устройство представляет собой генератор электромагнитных волн мощностью 600 Вт, подключенный к специальной антенне, которая дает направленное излучение определенной частоты. Стоит направить излучатель на очаг пламени, и оно погаснет. Однако пока созданное устройство требует серьезной доработки, прежде чем оно сможет заменить обычный огнетушитель. А потому на борту Международной космической станции ведут дополнительные исследования в рамках программы Flame Extinguishment Experiment (FLEX). Их целью является поиск ответов на вопросы, почему пламя в условиях космоса ведет себя совершенно иначе, чем на Земле, и как с ним бороться.

Идет подготовка к очередному опыту. Вверху-справа: картина горения в невесомости заметно отличается от той, что мы привыкли видеть на Земле.

К примеру, на Земле продукты сгорания удаляются вверх от пламени за счет сил гравитации — нагретые газы становятся легче и поднимаются вверх, а на их место поступает свежий воздух, поставляющий кислород, необходимый для горения. Уберите силу тяжести — и горячие газы не смогут подниматься вверх. В этом случае горение поддерживается за счет диффузионного притока кислорода, процесса, который протекает в сотни раз медленней, чем это происходит на Земле. Но при этом оказалось, что пламя в космосе может гореть в присутствии меньшего количества кислорода и при более низких температурах, поэтому покрывала, используемые для гашения пламени, должны иметь более высокую плотность.

Следующий этап исследований — испытания прототипа системы мгновенного подавления открытого пламени (Instant Fire Suppression) с использованием электромагнитных полей.

Так что Алексей Калашников не только четко определил актуальность данной проблемы, но и нашел правильный подход к ее решению. За что и получает почетный диплом.

КАК СДЕЛАТЬ ДОЖДЬ?

«Довольно часто можно услышать, как самолеты рассыпают специальные порошки, позволяющие уничтожить дождевые тучи, не дают непогоде испортить праздник, — пишет нам из Майкопа Наталья Калинина. — Но у нас на юге довольно часто возникает иная проблема: нужен дождь, а его все нет и нет. Приходится использовать дождевальные установки на полях. Однако они все-таки довольно плохая замена настоящим дождям.

«Дождеделательные» установки.

Вот я и подумала: «Можно ли помочь природе образовывать дождевые тучи там, где они нужны?»

И придумала вот что. Все мы знаем про круговорот воды в природе. Вода, вылившаяся из дождевой тучи, постепенно испаряется с поверхности земли. Пар затем в верхних слоях атмосферы, где холодно, снова конденсируется в дождевые капли, которые опять-таки выпадают на землю…

Количество водяного пара в атмосфере можно увеличить, усовершенствовав дождевальные машины. Предлагаю в особо жарких местах устраивать искусственные фонтаны, посылающие струи в небо. А каждому фонтану пусть помогает ветряк, который своими лопастями разбивает водяные капли, превращает их в мельчайший аэрозоль. Такой водяной туман частично будет сразу опускаться на землю в виде влаги, а частично подниматься в небо,

где послужит своеобразным катализатором к образованию дождевых облаков. Как вам моя идея?..»

Идея замечательная. Ее единственный недостаток в том, что Наташа не пишет подробно, где именно должны стоять такие «дождеделательные» установки.

Этот недостаток устранил инженер из Эдинбургского университета Стивен Солтер. Не так давно он предложил идею плавучего ветряка, который бы поднимал водяные испарения высоко над морем и нагонял на сушу дождевые облака. Для этого Солтер предлагает использовать конструкцию, известную в технике как турбина Даррьеуса. Она похожа на огромную взбивалку для яиц. Ветер вращает лопасти турбины вокруг вертикальной оси.

Согласно замыслу изобретателя, трубы, встроенные в лопасти турбины, будут забирать морскую воду из океана. Установленные на выходе из труб форсунки — превращать ее в аэрозоль и подбрасывать на сотни метров.

Солтер полагает, что эти капельки заметно увеличат количество воды, которая способна перейти в парообразное состояние. Турбина также поможет преодолеть одно из основных препятствий на пути океанского испарения. Ведь на поверхности воды имеется тончайший слой застойного влажного воздуха, который не позволяет молекулам воды отрываться от основной массы.

По расчетам Солтера, при скорости воздушного потока 8 м/с каждая «распылительная турбина» способна поднимать около 1 куб. м. воды в секунду. Если в жарких районах мира разместить сотни, а то и тысячи таких установок, то они смогут полностью устранить угрозу засухи.

ЧТОБЫ ВОВРЕМЯ ЗАМЕТИТЬ РАДИАЦИЮ

«Чернобыль и Фукусима показали, что многим людям на нашей планете неплохо было бы иметь при себе индикаторы радиации, — пишет Виктор Некрасов из Мурманска. — Вот я и предлагаю наладить, например, выпуск значков, которые бы меняли свой цвет или сигнализировали бы светодиодами о наличии поблизости источников радиации».

Идея хорошая. Неплохо бы взять ее на вооружение нашим промышленникам. Можно также позаимствовать и зарубежный опыт. Например, недавно немецкий дизайнер Ниле Фербер придумал оригинальный дозиметр под названием «тарелка Фукусима».