Юный техник, 2002 № 06

СВОЯ «РУКА» В КОСМОСЕ

Как ни парадоксально, но кое-какие конструкции природы умудряются использовать даже специалисты, работающие в космической отрасли.

Так, недавно возможности астронавтов значительно расширились благодаря новому манипулятору «Рука-2». «Он способен выполнять множество операций, поднимая каждым пальцем груз до 3 кг, — говорит профессор Герд Щетцингер, директор Института робототехники и механотроники в городе Оберфафенхофане. — Конструируя эти пальцы, мы провели немало экспериментов с человеческой рукой, проясняя, в частности, особенности действия большого пальца».

Правда, кое в чем конструкторы отступили от прототипа. В частности, они ограничились 4 пальцами вместо 5. Но при этом они опять-таки опирались на эксперименты, показавшие, что мизинец, как правило, функциональной нагрузки не несет. Природа, похоже, задумала его как некий дополнительный элемент, обеспечивающий дополнительную надежность системы. В остальном же конструкторы старались не отступать от эталона. Например, они снабдили руку 7 суставами, как у человеческой руки, и это обеспечивает всей конструкции достаточную гибкость.

КАК «ШТОПАЮТ» КАНАЛИЗАЦИЮ

Оригинальный метод ремонта подземных коммуникаций придумали в г. Эссене. Из колодца к дефектному участку трубы протаскивают гибкий шланг из стекловолокна, который по длине и диаметру соответствует дефектному участку трубы. В нужном месте шланг, пропитанный застывающей на свету полиэфирной смолой, расправляется с помощью резиновой подушки, в которую подается сжатый воздух. А потом к данному участку подводят цепочку источников ультрафиолета. Под их действием смола застывает, и отремонтированный участок способен прослужить еще не менее 15 лет.

На снимке показана структура шланга при большом увеличении, а также оборудование, которое используется для ремонта.

АССЕНИЗАТОРАМ ТРЕБУЮТСЯ… ЭЛЕКТРОНЩИКИ

На Людвигсбургской городской станции сточных вод появились специалисты новой профессии. После окончания трехлетнего курса обучения в местном технологическом училище они получили специальность мастеров по обслуживанию электронных систем, которыми оборудована одна из лучших в Европе установок по очистке сточных вод. То же училище выпускает и дипломированных мусорщиков, которые обслуживают городские заводы по переработке бытовых отходов.

ПО СЛЕДАМ СЕНСАЦИЙ

Солнце в пробирке?!

ЗВУК ДАЕТ СВЕТ

Есть в физике такое странное на первый взгляд явление — сонолюминесценция. Оно было открыто еще в 1934 году двумя немецкими физиками, Френцелем и Шультесом, а также их румынским коллегой Маринеску, и заключается в следующем: если через воду с микропузырьками газа пропускать ультразвук, она начинает излучать свет. В 1993 Доду американец Ларри Крам уточнил, что свет этот — сверхкороткие вспышки длительностью в десятки пикосекунд. (А пикосекунда, между прочим, в миллион миллионов раз меньше секунды, то есть составляет 10^-12 с).

Почему так получается? Теоретики выяснили, что жизнь пузырька в волне звука состоит из четырех фаз. Сначала он относительно медленно расширяется. Потом относительно медленно сжимается. Затем стенки пузырька развивают огромную, до нескольких километров в секунду, скорость. И наконец, возникает мгновенная ударная волна…

Чтобы вы нагляднее представили себе, насколько велика разница между продолжительностью фаз, приведем такой пример. Если предположить, что весь цикл занимает неделю (а реально он длится 5х10^-5 с), то первая стадия продолжалась бы 6 суток, вторая — 1 день, третья — 10 минут и четвертая — доли секунды.

Именно в этот ничтожно короткий срок в самом центре микропузырька концентрируется огромная энергия. Температура там достигает миллиона градусов, как на Солнце, а плотность вещества в несколько раз превышает плотность воды!

Одному из авторов нынешней сенсации, президенту Академии наук Республики Башкортостан, председателю Уфимского научного центра Российской академии наук, академику РАН Роберту Нигматулину, и этого показалось мало. Он предложил своему американскому коллеге, профессору Дику Лэхи: «Давайте попробуем сделать так, чтобы температура при схлопывании ударной волны достигла нескольких десятков миллионов градусов. Тогда в центре микропузырька возникнут условия для начала термоядерной реакции»…

Впервые подобная идея была высказана в докладе на Международной конференции по ядерным реакторам еще в 1995 году. И вот теперь академик Нигматулин решил довести дело до логического конца, осуществить идею на практике, в эксперименте.

Чтобы повысить температуру, нужно было еще увеличить скорость движения стенок пузырька. Сделать это проще всего, подобрав вместо воды какую-либо другую жидкость. В конце концов, наиболее подходящим оказался ацетон. Причем не совсем обычный, а, так сказать, «тяжелый» — в этой органической жидкости атомы водорода были замещены его изотопом — дейтерием.

Теория показывает, что при температуре в десятки миллионов градусов ядра дейтерия сливаются, порождая с равной вероятностью либо ядро радиоактивного тяжелого водорода трития и протон, либо ядро гелия-3 и быстрый нейтрон с энергией 2,5 МэВ. Стало быть, наличие именно этих двух факторов — увеличение содержания трития и поток нейтронов с указанной энергией — и должно было свидетельствовать о ядерной реакции в пузырьке. Причем дополнительный анализ, проведенный уфимскими коллегами Роберта Нигматулина, выявил парадоксальный эффект: для реализации термоядерного синтеза нужен холодный ацетон, хотя бы при температуре около нуля градусов Цельсия.

С финансированием научных экспериментов, соответствующим оборудованием в нашей стране сегодня сложно, поэтому опыты были проведены за океаном, в местечке Оук-Ридж, где располагается один из самых сильных научных центров США. Здесь и удалось установить, что кавитация — то есть возникновение пузырьков в холодном дейтерированном ацетоне — в полном соответствии с теорией действительно дает выброс нейтронов, причем они возникают вместе со вспышками света. Одновременно образуется и тритий. Количество нейтронов и ядер трития колеблется в пределах 10 — 100 тысяч штук в секунду. Последовал принципиальный вывод: в пузырьках идет ядерная реакция.

АМЕРИКАНЦЫ СОМНЕВАЮТСЯ

Статью с подробным описанием эксперимента отправили в авторитетный научный журнал «Сайенс». Несколько месяцев авторы работы через редакцию журнала переписывались с рецензентами, развеивая их сомнения. Наконец публикация состоялась.

Но за две недели до нее американцы в Оук-Ридже, которых руководство центра попросило отрецензировать проект статьи, предложили задержать публикацию, чтобы провести дополнительные совместные измерения и потом опубликовать статью с расширенным коллективом авторов. Дескать, по их измерениям, поток быстрых нейтронов в 10 раз меньше, чем было объявлено.