Жанр: Наука
Эврика-87
...й Международного консультативного комитета по
радио (МККР). Отмечая исключительную важность этих работ, Академия
искусств и наук США присудила МККР золотую медаль. На IV Всемирной
выставке средств связи впервые в мире был представлен комплекс цифрового
оборудования для телецентров, авторы которого - советские инженеры. И эта
аппаратура соответствовала требованиям международного стандарта.
Попробуем, руководствуясь наметками специалистов, представить себе
телевизор будущего.
При желании вы смотрите на миниэкранах несколько программ одновременно
и затем любую из них выводите на полный формат. Если надо, аппарат
автоматически запишет на видеомагнитофон передачи, идущие и в ваше
отсутствие. Звук непременно стереофонический, а возможно, телевизор
заговорит и сам, причем в прямом смысле этого слова. На вопрос о времени
он ответит вам синтезированным голосом. На команду "Тише!" отреагирует,
снизив громкость. Такие диалоговые системы уже существуют.
Стоит набрать на особой приставке буквенный или цифровой код, как
телеэкран превращается в домашнее справочное бюро. Информация по самому
широкому кругу интересующих вас вопросов мгновенно возникает на вашем
экране. Таким образом, вы становитесь не только телезрителем, но и
абонентом информационной системы.
Надежная камера хранения
На железнодорожных вокзалах и в аэропортах получили широкое
распространение автоматические камеры хранения ручной клади. Удобство их
для пассажиров бесспорно: сам положил вещи в просторный сейф, сам придумал
и установил шифр на замке, закрыл, а когда вещи потребуются вновь,
достаточно набрать шифр, вращая специальные ручки, и "личный сейф"
распахнет дверцу.
Однако с распространением таких камер хранения возникла проблема защиты
отдельных ячеек от злоумышленников, которые, подсмотрев тем или иным
способом шифр при запирании ячеек с багажом, вскрывали сейфы. Организация
специальных постов наблюдения, увеличив расходы на содержание хранилищ,
принципиально проблемы не решила.
Чтобы совершенно исключить случаи пропажи личных вещей пассажиров из
автоматических камер хранения ручной клади, работники Московского вокзала
в Ленинграде несколько лет назад ввели в эксплуатацию камеры хранения с
электронной защитой.
Пассажир, выбрав ячейку, укладывает в нее свой багаж, устанавливает
придуманный шифр, опускает 15-копеечную монету в специальную
щельмонетоприемник и закрывает дверцу - сейф надежно заперт. Затем
пассажир подходит к контрольной кассе у выхода из помещения и называет
порядковый номер ячейки, в которой он закрыл багаж,- этот номер, как
известно всем путешествующим, написан крупными цифрами на дверце ячейки.
Контролер набирает названный номер на клавиатуре кассового аппарата и
выдает пассажиру чек с отпечатанным номером. Аппарат, похожий на кассовый,
набором номера включил электронную блокировку. С этого момента
автоматический сигнал тревоги сработает, если будет предпринята попытка
вскрыть любым способом сейф. Чтобы вынуть из камеры хранения свой багаж,
пассажир должен сдать контрольный чек, и только после того, как дежурный
отключит блокировку, он сможет отпереть, набрав шифр, дверцу ячейки.
За годы экспериментальной эксплуатации высоконадежных камер хранения
ручной клади случаев пропажи в них вещей не зарегистрировано, и, как
показал опрос пассажиров, эти камеры предпочитаются любым другим.
Круглый год в одном наряде
Возможно, в скором будущем появится легкая и удобная одежда,
согревающая нас в холод и охлаждающая в жару. Производство ткани, которая
способна приноравливаться к температуре окружающей среды, станет возможным
благодаря найденным недавно двум новым химическим соединениям. Речь идет о
так называемой пластично-кристаллической ткани, которая может менять свою
структуру при изменении температуры внешней среды, сохраняя при этом свою
постоянную форму. Как же это происходит?
Когда температура воздуха повышается, кристаллы принимают форму регу
лярной пространственной сетки и поглощают тепло. Если же температура
падает, кристаллы обретают свой первоначальный вид, отдавая тепло. Ткани
из волокон с примесью новых соединений могут служить изоляционным
материалом, охраняющим растения и животных от внезапных скачков
температуры. Изобретением заинтересовались также швейники, которые
предполагают создавать из новых волокон защитную одежду для полярников и
металлургов. Не исключено, что одежда из универсальной ткани появится
когда-нибудь и в обычных магазинах.
"Всевидящие" очки
Специалисты создали новые очки, которые позволяют пилоту видеть
контрольно-измерительные приборы в самолете, не глядя на них. Так, он
может следить за скоростью полета, высотой, компасом и искусственным
горизонтом, смотря прямо перед собой.
Информация со шкал контрольноизмерительных приборов передается с
помощью оптических волокон на миниатюрное зеркало в центре одного из
стекол очков. Зеркала этого, имеющего диаметр всего один миллиметр, не
видно, но оно отражает изображение в глаз летчика, создавая иллюзию, что
показания приборов проектированы в пространство.
Специальные очки, созданные первоначально для летчиков, наверняка
найдут и другое применение. Например, хирурги могут следить за показаниями
различных приборов, не поворачивая головы и не теряя драгоценных секунд,
инженеры - проверять данные приборов, не прерывая своей работы.
Болты и гайки...
из сапфира
Представьте себе уличный фонарь...
из сапфира. Ну пусть не весь фонарь, только светящаяся трубочка,
заполненная парами натрия. Но все-таки сделана она из настоящего сапфира,
подобного тому, который сверкает в сережках, перстнях, колье. Фантазия?
Нет.
Расточительство? Тоже нет.
Многие читатели видели эти "драгоценные" светильники - вспомните
газоразрядные лампы, излучающие мягкий желто-оранжевый свет, которые
появились на городских улицах взамен старых ламп "дневного" освещения.
Чтобы осветить большой город, наверное, не хватило бы всех сокровищ
мира - если использовать природные сапфиры. Но трубочки для ламп делают из
искусственных кристаллов. Новые светильники, разработанные советскими
учеными, на 10 процентов экономичнее ламп, сделанных по американской
технологии из спеченного порошка кристаллической окиси алюминия - поликора.
Сапфир обладает уникальными свойствами. Температура его плавления -
свыше 2000 градусов. Теплопроводность при комнатной температуре - как у
стали. Он великолепный диэлектрик, устойчив к радиации, даже при высоких
температурах химически инертен. Его неокрашенная разновидность -
лейкосапфир, что называется, прозрачнее стекла: пропускает свет в
диапазоне от инфракрасного до ультрафиолетового. И наконец, по твердости
он уступает только алмазу.
Ученые давно научились синтезировать сапфир естественной формы. Чтобы
из такого кристалла получить разнообразные изделия, заготовку надо
обрабатывать алмазным инструментом, Но его хватает ненадолго. А главное -
до 90 процентов материала превращается в отходы...
Сотрудники ВНИИЭТО разработали новую технологию выращивания
искусственного сапфира для получения профилированных кристаллов. В основу
ее положен метод члена-корреспондента АН СССР А. Степанова, позволяющий
формировать геометрию растущего кристалла. Промышленное оборудование дает
монокристаллические изделия самой разнообразной формы.
И эти изделия уже не нуждаются в дополнительной обработке, они сразу
идут в дело. Как, например, те трубочки, с которых начался наш рассказ.
Мы привыкли к тому, что термин "растущий кристалл" понимается в прямом
смысле. Правильнее было бы сказать, что кристалл вытягивается из расплава.
Процесс ведется в вакуумной электропечи при температуре более двух тысяч
градусов.
Над тиглем виден лишь формообразователь - тугоплавкий стержень с
шестигранным отверстием. Вот к нему подводят затравку, касаются ею
расплава и начинают вытягивать из него жидкий столбик, который поднимается
вверх, удерживаемый силами поверхностного натяжения. Получается маленькая
призма, в основании которой - шестигранник. Охлаждаясь, она затвердевает -
и вот вам кристалл с заданной геометрией.
Таким способом в печи можно получить самую разную продукцию. На
лабораторном столе своеобразная выставка изделий из искусственного
сапфира. Чего здесь только нет - призмы и стержни различного сечения,
герметизирующие узлы, тигельки!
Эти изделия могут применяться в металлургии, электронике,
полупроводниковой технике, часовой и ювелирной промышленности, оптике. К
примеру, те же колпачки для термопар используются в датчиках для
быстродействующих регуляторов температуры, где особенно важна уникальная
прозрачность сапфира. А в твердотельных лазерах конструктивные элементы из
него на порядок увеличивают мощность, значительно повышают КПД и срок
работы приборов.
Раньше такие элементы вытачивали из целого сапфирового кристалла
алмазными резцами, а потом с двух сторон высверливали стержень алмазными
сверлами. Дорогостоящий инструмент быстро выкрашивался, да и хрупкие
стержни часто ломались. И если прежде стоимость небольшой трубки из
сапфира измерялась тысячами, то теперь - рублями.
Сейчас ВНИИЭТО создает промышленные установки, на которых можно
вытягивать и более сложные изделия.
В лаборатории уже получены из сапфира трубки с поперечными
перегородками и спиральные теплообменники, которым не страшны химически
активные вещества. Спираль из сапфира - скажи такое лет десять назад
огранщику драгоценных камней, он в ответ бы только рассмеялся. А возьмите
сделанные в лаборатории изделия переменного по длине сечения - болты и
гайки, трубки с резьбой... Вот уж поистине грани творческого научного
поиска сверкают куда ярче мишурного блеска драгоценных камней!
Колокола под кислым дождем
Колокольные органы - карильоны, на которых можно исполнять сложные
музыкальные произведения, появились в XVI веке в Голландии, и многие из
них дожили до наших дней. Ко, как оказалось, тщательно подобранные наборы
колоколов в последние 25 лет пришли в расстройство. Причина этому -
кислотные дожди. Окислы серы и азота из промышленных дымов и выхлопных
газов, реагируя с атмосферной влагой, образуют кислоты. Осаждаясь на
стенки колоколов, эти кислоты разъедают металл, стенки утончаются, отчего
звук колокола становится ниже, и в музыке карильона появляются диссонансы.
Коррозия быстрее сказывается на небольших колоколах.
Единственный способ поправить дело - снять часть металла изнутри со
стенок крупных колоколов музыкального набора, чтобы восстановить общую
настроенность.
Специалисты крупнейшего в стране предприятия по литью колоколов
полагают, что могли пострадать все колокола Голландии (их около 15000).
Министерство охраны окружающей среды занимается сейчас исследованием этой
неожиданной проблемы.
Беспламенные обогреватели
Каждый автомобилист знает, какое мучение заводить остывший на морозе
двигатель. Возможно, эта проблема станет менее острой, когда будут широко
производиться беспламенные каталитические обогреватели для автомашин,
выпуск которых планируется на нескольких предприятиях Москвы.
В основе действия таких обогревателей лежит окисление бензина. Но это
не простое горение. Реакция протекает на поверхности катализатора без
образования пламени. При окислении одного грамма топлива на катализаторе
выделяется такое же количество тепла, как и при обычном горении -
приблизительно 11 ккал. Но поскольку это тепло выделяется сравнительно
медленно, оно используется полнее.
Сфера применения каталитических процессов с каждым годом расширяется, и
потому поиск новых катализаторов остается важной задачей. К катализаторам
предъявляются высокие требования: большой срок работы, низкая стоимость,
устойчивость к действию "каталитических ядов" - веществ, даже ничтожные
количества которых ослабляют катализ. Строгая теория, описывающая все
многообразие каталитических явлений, пока не построена, и до сих пор в
подборе новых катализаторов существенна роль эмпирических методов. Но
поиск сегодня идет не вслепую. Расчет кинетики реакций и современные
физико-химические методы исследования - ультрафиолетовая, инфракрасная и
мессбауэровская спектроскопия, рентгеноструктурный анализ - позволили
открыть ряд закономерностей, связывающих каталитическую активность с
химическими свойствами вещества, которые определяются его электронным
строением и физической структурой.
В отделе кинетики и катализа Института химической физики АН СССР давно
ведется изучение катализаторов окисления с целью создания беспламенных
обогревателей. Такие обогреватели очень нужны в районах с суровым
климатом. Ведь при морозе ниже - 30 градусов Цельсия отказывает самая
привычная техника. Загустевают топливо и смазка. Сварочные электроды
становятся хрупкими и ломаются.
Понижается напряжение аккумуляторов. Даже газовые баллоны нельзя
использовать без предварительного обогрева - давление газа падает ниже
допустимого. Чувствительны к морозу оптические и другие точные приборы.
Серьезная проблема - обогрев людей, работающих в полевых условиях.
Беспламенные каталитические обогреватели имеют много преимуществ по
сравнению с другими методами обогрева. Они безопасны и недороги, на
протяжении большого времени могут работать автономно. Основная трудность
при их создании - выбор подходящего катализатора. Ведь нужен универсальный
катализатор, окисляющий все виды углеводородов, содержащихся в горючем,
причем окисляющий их полностью, до углекислого газа и воды,- неполное
окисление приводит к образованию окиси углерода и альдегидов, обладающих
резким раздражающим запахом. К тому же обогреватели должны работать на
распространенном топливе - лучше всего на обычном бензине, в котором
содержатся многие каталитические яды.
Раньше в качестве катализатора для обогревателей использовалась платина.
Но и платина, и специальная разновидность асбеста, на подложку из
которого она наносится,- слишком ценные материалы, чтобы их можно было
расходовать в нужных количествах. Дальнейшие поиски привели к созданию в
ИХФ АН СССР катализаторов на основе смесей окиси кобальта с окисью хрома.
Подобрали и надежный материал для подложки - специальное кремнеземное
волокно. Оказалось, что по активности такие катализаторы успешно
соперничают с платиной.
Совершенствование катализаторов продолжается. В последнее время
появились катализаторы с уменьшенным содержанием дефицитного кобальта.
В их состав добавлено железо и некоторые другие вещества, повышающие
активность и долговечность смеси. Эти катализаторы можно использовать для
беспламенного сжигания не только неэтилированного бензина, но и дизельного
топлива, керосина, других видов горючего. Они работают несколько тысяч
часов, а в случае отравления легко регенерируются прогреванием в пламени.
Новые катализаторы позволили создать экономичные обогреватели для
моторов и аккумуляторов, с успехом применяющиеся в районах Сибири,
Крайнего Севера, Дальнего Востока, на БАМе. Разрабатываются обогреватели
для сварочных электродов, для кабин большегрузных машин в северном
исполнении, для временных жилых помещений.
Обогрев не единственный способ использования катализаторов глубокого
окисления. Не менее важная задача-защита атмосферы от загрязнений. Очень
многие примеси, загрязняющие ее,- продукты неполного сгорания
углеводородов, образующиеся, например, в двигателе автомобиля.
Массовое производство каталитических дожигателей, окисляющих выхлопы
автомобилей или выбросы заводов до безвредного углекислого газа и воды,
поможет сохранить чистый воздух в городах и промышленных зонах.
Радиотермометр
Как мы измеряем температуру, когда заболеем? Ставим градусник, вот и
вся процедура. Но этот способ не удовлетворяет медиков. Во-первых, он
неточен. А во-вторых, врачам иногда надо заглянуть в глубь человеческого
организма, узнать температуру внутренних органов, затронутых болезнью.
А как это сделать?
С помощью радиотермометра сверхвысокой частоты, разработанного в
Горьковском научно-исследовательском радиофизическом институте совместно с
Горьковским медицинским институтом имени С. М. Кирова. Чувствительные
антенны прибора улавливают тепловое излучение органов, расположенных на
глубине до 15 сантиметров. В этом принципиальное отличие нового прибора от
используемых в настоящее время тепловизоров, которые позволяют определять
лишь температуру кожи человека.
В диапазоне дециметровых длин волн, в котором работает радиотермометр
мощность теплового излучения прямо пропорциональна температуре излучающего
тепло органа.
Процесс измерения не доставляет человеку никаких неприятных ощущений.
Сам прибор невелик по размерам, работает от сети и от батарей. Все это
делает его удобным в любых условиях эксплуатации.
С помощью радиотермометра можно обнаруживать на ранней стадии
воспалительные процессы во внутренних органах - печени, желудке, головном
мозге и других. Кроме того, радиотермометр можно использовать в
физиотерапии для дозировки и контроля физиопроцедур, в
медико-биологических исследованиях. Пригодится он и в ветеринарии для
определения заболеваний у животных.
Нейрохирурги клеят сосуды
Закупорка кровеносных сосудов - тромбоз - представляет для организма
повышенную опасность. Нарушается циркуляция крови, оргайы и ткани
перестают получать питание,- как говорят медики, наступает ишемия.
Особенно чувствителен к этому человеческий мозг. Если закупоривается
или даже частично сужается хотя бы один сосуд, можно ожидать осложнений
вплоть до развития мозговых
катастроф - инсульта или инфаркта мозга. Число таких больных во всем
мире растет с каждым годом. Нередко люди, у которых нарушились речь,
память и другие жизненно важные функции, так и не могут вернуться к труду
и нормальной жизни.
Консервативные методы лечения нарушений мозгового кровообращения (речь
идет о лекарственной терапии), к сожалению, недостаточно эффективны.
Ускорить развитие так называемых природных коллатералей - сети мелких
сосудов, которые идут как бы в обход закупоренного участка, почти не
удается. Вся надежда остается на хирургию, не исключая, разумеется,
профилактики здорового образа жизни.
Еще с 50-х годов практикуется непосредственно удаление тромбов и даже
атеросклеротических бляшек.
Почти два десятилетия назад было предложено создавать искусственные
обходные пути к отрезанным от кровообращения участкам организма, в том
числе и мозга. Такие шунты отчасти решали проблему, но развитие метода
сдерживает его сложность. За время многочасовой микрохирургической
операции на ограниченный участок сосуда приходится накладывать множество
швов. В местах прокола иглой нежные ткани травмируются, а местами и
отмирают. Со временем здесь образуется грубая рубцовая ткань, которая
снова сужает просвет сосуда.
Над проблемами лечения ишемических поражений головного мозга вот уже
многие годы работают специалисты Латвийского нейрохирургического центра,
руководит которым доктор медицинских наук профессор Р. Кикут.
Коротко скажем лишь о двух их работах.
Заменить при традиционном шунтировании нить и иглу биологическим клеем
предложил врач-нейрохирург И. Аксик. Состав клея достаточно прост:
конечные продукты свертывания крови - тромбин и фибриноген. Их получают на
станциях переливания крови, хранятся они в виде порошков и всегда под
рукой у хирурга. Перед употреблением порошки смешивают в определенной
пропорции и заливают третьим компонентом - физиологическим раствором
Рингера, обогащенным ионами кальция. От него зависит и скорость застывания
клея. Место соединения окутывается подобием муфты из так называемой
гемостатической губки. Это также биологический материал, но получаемый уже
из крови животных. Он служит для герметизации соединения. Через
четыре-пять минут клей схватывается, и врачи открывают доступ кровотоку.
Давление крови вначале дают даже чуть больше нормального - надо проверить
прочность соединения, пока рана еще не зашита.
Проведя уже свыше ста пятидесяти операций, латвийские нейрохирурги
убедились в достоинствах клея: его применение позволяет сократить до
минимума число налагаемых швов.
Через неделю клей полностью рассасывается, и на этом месте образуются
эластичные волокна соединительной ткани - коллагена. Сохраняется и
необходимый просвет в сосуде - начинается нормальное снабжение кровью
бывшей под угрозой части мозга. Это подтверждается проводимым после
операции ангиографическим контролем: на рентгеновских снимках хорошо
видно, как контрастная жидкость благополучно преодолевает места соединения.
Специалисты считают, что область применения биологического клея должна
стать гораздо шире. Ведь метод практически не дает спазмов сосудов,
достаточно прост в техническом плане. Клей вполне подходит для большинства
микрохирургических операций, в том числе приживления конечностей
(реплантаций), и в профилактических целях для того, чтобы ликвидировать
просачивающуюся кровь при операциях на крупных сосудах.
Другой метод предусматривает направленную доставку различных лекарств
непосредственно к местам образования тромбов. Делается это с помощью
специального баллончика-катетера, продвигающегося в мозговых сосудах по
командам хирурга. Рижскому нейрохирургу Д. Николаеву удалось
усовершенствовать конструкцию такого баллончика, уже налажен их
промышленный выпуск. Строго дозированное и достаточно продолжительное
воздействие лекарственных препаратов восстанавливает кровоток, благотворно
влияет и на тонус артерии, и на свойства крови, и на микроциркуляцию мозга.
Катетеризацию успешно применяют и у больных с опухолями мозга. Вводя
ферромагнитные и другие жидкости, искусственно закупоривали сосуды в
магнитном поле. Тем самым опухолевые ткани как бы отрезали от основного
кровотока, и это замедляло их развитие.
Разумеется, способы лечения, о которых шла речь, подходят не всем
больным. Отбор пациентов ведется очень осторожно, как правило, с
применением современнейшей техники.
Стирает вакуум
Чтобы выстирать белье, промыть шерсть или, к примеру, детали машин, не
нужны мыло, порошок или другие моющие средства-так считает доцент
Дрогобычского общетехнического факультета Львовского политехнического
института Е. Лищишин, В предложенной им установке стирает вакуум.
Из верхней части загруженной камеры насос откачивает воздух, здесь
образуется пенистый водоворот. За несколько минут он снимает загрязнения,
а потом прекрасно высушивает.
Уплотняет пена
Специалисты из проектно-технического треста Оргтехстрой разработали
эффективную технологию уплотнения стыков оконных и дверных проемов. В
новых домах, при строительстве которых использована эта технология, никто
не жалуется, что какая-то щель между оконным блоком и стеновой панелью
плохо законопачена, что оттуда сквозит, там промокает...
Вот рабочий берет в руки пистолетсмеситель, подсоединенный шлангами к
компактной мобильной установке, и приставляет ствол к стыку. Стоит нажать
курок, и жидкая смесь под давлением начинает впрыскиваться в стык, тут же
застывая и заполняя пористой массой щель.
Кипяток из холодильника
Как правило, горожан снабжают горячей водой ТЭЦ или котельные. Ну а
случись ремонт или авария - как быть?
Греть воду на газе? Болгарские специалисты считают, что выгоднее
воспользоваться теплом, которое в квартирах пока теряется. Софийский
индустриальный комбинат "Холодильная техника" выпустил небольшой бойлер -
своеобразную приставку к домашнему холодильнику. Воду в нем нагревает
тепло, выделяемое узлом конденсации фреона. Производительность такого
бойлера - почти сто литров воды в час при температуре около 70 градусов.
Стеклянная тара становится легче
Изготовление и перевозка стеклянной тары обходятся недешево. На каждую
бутылку уходит почти полкилограмма стекла, а их в стране выпускают сотни
миллионов штук.
Экспериментальные исследования, выполненные учеными Московского
химико-технологического института имени Д. И. Менделеева и филиала
Государственного института стекла в городе Гусь-Хрустальном (Владимирская
область), показали, что вес бутылки можно уменьшить путем нанесения на
поверхность нагретого стекла оксиднометаллических покрытий. Этот слой
хорошо защищает и упрочняет стекло, поэтому донышко и стенки сосудов можно
делать тоньше.
Облегченные таким образом бутылки появились на прилавках магазинов.
За счет экономии сырья от снижения массы изделия только один стекольный
завод в городе Минеральные Воды (Ставропольский край) выпустил за год
дополнительно около десяти миллионов бутылок самой ходовой емкости в 0,5
литра.
Но на этом работа не закончилась.
Вместе с учеными работники промышленности разрабатывают новый способ
уменьшения веса стеклянной тары. Наряду с оксидно-металлическим покрытием
предлагается наносить на поверхность стекла кремнийорганическую пленку.
Это позволит дополнительно уменьшить толщину стенок, не снизив при этом их
прочности. Каждая бутылка за счет новшества "похудеет" еще на 40-45
граммов.
Реки и спутники
Пойменные земли славятся высокими урожаями овощей и кормовых трав, а
заливные луга служат прекрасными естественными пастбищами. Но весной эти
угодья заливает паводок, что может нарушить графики полевых работ,
перечеркнуть надежды на урожай.
Не меньше руководителей колхозов и совхозов весенние разливы рек
волнуют речников и рыбников. Ведь нагул и нерест рыбы целиком зависят от
масштаба и сроков разлива, они же определяют условия судоходства. Вот
почему информация о будущем паводке ценится подчас не меньше, чем
долгосрочный прогноз погоды. Однако получать эту информацию не просто.
Ее поставщиками в основном служат гидрометеостанции, сеть которых в
ряде районов развита недостаточно.
В последние годы на помощь раб
...Поділитися у соцмережах
