Сергей Мусский - 100 великих чудес техники
Тем не менее даже кварцевые часы имеют существенные недостатки. Главные из них – зависимость колебаний кварца от температуры окружающей среды и изменение частоты колебаний с течением времени.
Представителем направления, которое можно назвать хай-тек, является японская фирма «Касио», которой удалось создать в наручных часах записную книжку и даже инфракрасный пульт дистанционного управления, но и это уже стало достоянием истории. Последний же писк моды – наручный проигрыватель музыкальных файлов формата MP3. Он впервые интегрирован в модель Casio WMP-1V. В роли интегрированного носителя выступает флэш-карточка. Плейер вмещает 33 минуты цифровой музыки наилучшего качества. На передней панели музыкальных часов расположено 6 клавиш управления плейером. Емкости литиевого аккумулятора хватает на 4 часа воспроизведения. Столько же времени занимает и его полная зарядка. Для загрузки новых файлов часы подключаются к персональному компьютеру. Скорость загрузки данных – 70 секунд на четырехминутный MP3-файл. В комплект поставки входят программное обеспечение для синхронизации с ПК, зарядное устройство, стереонаушники и блок питания. Музыкальные часы компактными не назовешь, они выполнены в «спортивном» стиле. Но весят не много – всего 70 граммов.
Другие интеллектуальные часы той же фирмы содержат встроенный органайзер, записи которого синхронизируются с настольными или карманными компьютерами. Часы оборудованы специальным 4-разрядным процессором, имеют 24 Кбайт памяти, информативный дисплей с графическим, разрешение которого 48x10 пикселов, и цифровым с 12 символами-полями. Органайзер часов можно назвать достаточно емким. В частности, «Ежедневник» рассчитан на 340 записей, «Контакты» – до 100 записей, «Дела» – до 340 записей и, наконец, «Блокнот» может сохранять до 8100 символов. Синхронизация часов с компьютерами производится по инфракрасному интерфейсу на дистанции до 20 сантиметров. Часы достаточно компактны – всего 5x3,7x1,3 сантиметров.
Но и это не последнее чудо. «Касио» удалось встроить в часы наручную цифровую камеру. Крохотная CMOS-матрица обеспечивает разрешение 28800 пикселов. Реальные размеры снимка – 20x20 миллиметров, 120x120 точек. Конечно, такой снимок для домашнего альбома не подойдет. Однако задача такой камеры – быть всегда под рукой и сфотографировать не для выставки, а для дела. Возможностей малютки вполне хватит для того, чтобы, например, сфотографировать телефонный номер с настенного объявления. Передача данных ведется по инфракрасному интерфейсу. Кстати, любой снимок можно сразу подписать – 24 знакоместа для этого вполне достаточно, а потом отправить не только на компьютер, но и на другие часы «Casio Wrist Camera». Вес наручных часов-фотоаппарата – 32 грамма. Пользоваться ими предельно просто: дисплей часов переводится в режим цифрового видоискателя и остается лишь нажать на большую кнопку затвора.
В борьбе за точность ученые создали молекулярные часы, в которых используют способность определенных молекул поглощать и излучать электромагнитные колебания строго определенной частоты. Еще более точными «хранителями времени» оказались атомы некоторых элементов, например цезия. Неточность хода атомных цезиевых часов составляет 1 секунду за 10000 лет. Но и этот показатель удалось превзойти с помощью квантовых часов, в которых используются электромагнитные колебания водородного квантового генератора. Неточность таких часов – 1 секунда за 100000 лет!
Существуют и так называемые радиоактивные часы. С их помощью ученые измеряют очень большие промежутки времени – тысячи, сотни тысяч и даже миллионы лет. Например, возраст археологической находки или какой-нибудь горной породы. Принцип измерения основан на законе радиоактивного распада ядер химических элементов. Различные элементы распадаются с разной скоростью. Например, период полураспада (количество атомов уменьшается вдвое) урана-238 равен 4,5 миллиарда лет, урана-235 – 700 миллионам лет, а углерода-14 – «всего» 5500 лет. Сравнивая соотношение тех или иных элементов в изучаемом образце со скоростями их распада, ученые могут определить возраст исследуемого объекта в интервале от сотен до миллиардов лет.
Цифровое спутниковое телевидение
Передача информации на большие расстояния была и остается одним из самых важных с практической точки зрения применений искусственных спутников Земли. На первом специализированном связном американском спутнике в 1963 году был передатчик мощностью всего в 5 ватт и ненаправленная передающая антенна. Оттого на Земле сигналы спутника удавалось принимать только специальной антенной размером около тридцати метров. Чтобы выделять слабый сигнал на фоне шумов, на входе наземного приемника пришлось установить сложный и дорогой квантовый усилитель, охлаждаемый жидким гелием.
Космическая техника развивалась, и в 1970-х годах стало возможным выводить спутники связи на так называемую геостационарную орбиту, когда спутник как бы подвешен постоянно над одной точкой земной поверхности. Выросла мощность передатчика, а бортовые антенны заменили направленными, способными формировать узкий луч электромагнитной энергии, «освещающий» сравнительно небольшую часть земной поверхности. То есть мощность излучения не разбрасывалась во все стороны, а направлялась в основном адресату.
В качестве параметра, который характеризовал бы не только передатчик, но и антенну, ввели так называемую эквивалентную излучаемую мощность – произведение мощности бортового передатчика и коэффициента усиления передающей антенны (имеется в виду эффект усиления, связанный с тем, что энергия концентрируется и излучается лишь в определенном направлении). Значение эквивалентной мощности достигло сотен, а затем и тысяч ватт. В результате наземные антенны удалось уменьшить в два-три раза, а для усилителя более не требовалось охлаждения жидким гелием. И все же о непосредственном приеме сигнала на домашний телевизор в этот период можно было только мечтать – стоимость приемной станции составляла около миллиона советских рублей.
Первая в мире распределительная телесистема «Орбита» начала действовать в СССР в 1967 году. Затем аналогичные системы появились в США, Канаде, Индонезии, Индии и в других странах. В 1977 году группа европейских стран организовала консорциум «Евтелсат» для обмена телепрограммами в сети «Евровидения». Основой сети стали три ведущих и один резервный спутник «Евтелсат-1», которые использовались и для передачи коммерческих ТВ-программ в диапазоне 11 ГГц. Еще несколько программ в этом диапазоне транслировались через спутники международной системы «Интелсат» и коммерческий спутник «Астра».
Сегодня многие телезрители обзаводятся собственными приемными системами, позволяющими принимать программы распределительных систем. В 1983 году, когда начались первые передачи через спутник «Евтелсат-1», Для этого требовалась приемная антенна диаметром не менее трех метров и оборудование стоимостью 20000 долларов.
Понадобились годы труда ученых и инженеров, чтобы сделать реальностью «тарелку» диаметром в 60 сантиметров, которую можно установить на балконе где-нибудь в Ижевске или Омске и принимать прямо со спутников десятки программ из разных стран.
Попробуем проследить, как телевизионные программы приходят к зрителю транзитом через спутник на примере «НТВ-плюс». Эта система непосредственного спутникового вещания (СНВ) в России действует и постоянно развивается с середины 1990-х годов.
С февраля 1999 года в этой сети начал работу спутник «Бонум-1», специально подготовленный для цифровой передачи. Современное оборудование цифровой компрессии и цифровой передачи позволяет передать через один ствол (транспондер) спутника вместо одной аналоговой программы до шести цифровых телевизионных, а при статистическом уплотнении – до 8-10 и даже 10-12. Но стоимость оборудования спутника и приемной установки значительно возрастает. В то время, когда создавалась первая сеть непосредственного спутникового вещания, цена цифрового тюнера превышала на мировом рынке тысячу американских долларов, цена же аналогового – в двадцать раз меньше. Это предопределяло выбор аналогового способа. Однако к 1999 году стоимость цифрового тюнера на мировом рынке опустилась примерно до 200 долларов. Это позволило полностью перейти на цифровое вещание. Так, с 1 ноября 1999 года «НТВ-Плюс» перешло на цифровое вещание.
Преимущества цифрового вещания несомненны. Во-первых, это – снижение затрат на спутник (в расчете на одну программу) в 6-10 раз; улучшение пороговых свойств приемника; повышение реального качества изображения и звука. Во-вторых, это – предоставление потребителю дополнительных услуг, таких как воспроизведение программы передач на экране телевизора, удобный выбор каналов, возможность введения пароля и возрастного ограничения телезрителей, звуковое сопровождение на нескольких языках, передача данных, изменение программного обеспечения приемников по эфиру и т д.
