Журнал «Юный техник» - Юный техник, 2012 № 12
Как снизить наносимый ими вред? Об этом, в частности, думают и исследователи нашей страны. Например, в Исследовательском центре им. М.В. Келдыша создают оригинальные конструкции не только для авиации и космонавтики. Одна из них — ветроустановка с машущим четырехлопастным ротором, лопасти которого могут быть изготовлены, например, из пенопласта. Перед началом работы две лопасти поднимают вертикально вверх, а две другие располагают горизонтально и направляют в противоположные стороны. Под воздействием ветра лопасти начинают описывать сложные траектории, напоминающие пространственные «восьмерки».
КПД установки увеличивается здесь за счет полного использования напора ветра, действующего перпендикулярно на плоскости сменяющих друг друга лопастей.
С выходного вала крутящий момент передается потребителю мощности. При шквальном ветре (21–25 м/с) расположенное под хвостовым оперением подвижное крыло переводит установку в положение, когда лопасти оказывают наименьшее аэродинамическое сопротивление ветру. Когда скорость ветра уменьшается, установка возвращается в рабочее положение.
Один из создателей новой конструкции, П.А. Богданов, построил такую установку у себя на даче в Подмосковье. При скорости ветра 10 м/с и размахе лопастей ротора 0,8 м электрогенератор дает электрическую мощность порядка 450 Вт.
Подобные ветряки подходят для районов с умеренным климатом и среднегодовыми скоростями ветра от 3 до 15 м/с, полагает другой разработчик новой конструкции, кандидат физико-математических наук Н.Н. Иванов. Ветроустановку можно использовать, например, для подъема воды из колодца. В переносном варианте она пригодится жителям отдаленных сел и деревень, геологам-поисковикам, чабанам, таежным охотникам и строителям. А смонтированная, например, на горном ручье или речке, установка с водонепроницаемым ротором будет работать как малая ГЭС, причем не только летом, но и зимой, подо льдом.
Еще одну оригинальную ветроустановку мне довелось видеть в г. Зеленограде. Ее создатели — сотрудники ООО «АС и ПП», которая занимается разработками и производством в сфере силовой электроники, альтернативной энергетики, возобновляемых источников энергии и энергосберегающих технологий.
Только за два последних года предприятием получено более десяти патентов на технические решения, воплощенные в разных разработках. Новая ветроустановка — одна из них.
Руководитель проекта Д.А. Дуюнов рассказывал мне об истории создания этой оригинальной ветроустановки. В свое время известный фантаст Александр Казанцев описал оригинальную ветроустановку, которую соорудили полярники на одной из зимовок. Умельцы разрезали вдоль пустую металлическую бочку, сдвинули немного половинки одну относительно другой и закрепили в таком виде на центральной оси. Ну, а саму ось поместили в подшипниках, чтобы могла свободно вращаться. Такая конструкция удобна тем, что ее не нужно разворачивать, словно флюгер, при изменении направления ветра.
Конечно, в нынешнем своем виде ветроустановка уже далеко не похожа на ту бочку. Конструкция была скрупулезно просчитана математически, выверена на моделях. И лишь после этого был построен демонстрационный образец.
Когда он был готов, его подняли на крышу, установили на опору, а тут и рабочий день кончился. Решили отложить окончание монтажа до утра, с тем и разошлись по домам. А когда назавтра вернулись на крышу, то ветряка там не обнаружили. Куда делся?
Нашли его во дворе. И тогда догадались, в чем дело. Оказывается, ночью подул ветер, ветряк закрутился и, словно вертолет, отправился в самостоятельный полет.
Хорошо еще, что не улетел чересчур далеко…
Работает ветряк практически бесшумно. А как он выглядит, вы можете увидеть на фото. Сотрудники фирмы готовы заключить договор на производство подобных ветряков с заинтересованными фирмами и организациями.
Причем заказчик может указать выходную мощность ветроэлектростанции и иные нужные ему параметры.
С. НИКОЛАЕВ
ГОРИЗОНТЫ НАУКИ И ТЕХНИКИ
Живой… лазер
Мало того, что ныне лазеры применяются где угодно, начиная от указок и кончая новейшими видами вооружения, так теперь исследователи пытаются создать квантовые генераторы на основе живых клеток.
Подробности тут таковы…
Без лазеров современная жизнь уже немыслима. Но при этом не стоит и забывать, что лазер — это, попросту говоря, усилитель света. Действие его, как известно, основано на «накачке» атомов рабочего тела и переводе их на более высокий энергетический уровень. Затем возбужденные атомы возвращаются на первоначальный уровень, излучив полученную энергию в виде фотонов.
Фотоны, сталкиваясь с другими возбужденными атомами, также выбивают из них новые кванты света, имеющие ту же частоту и фазу, что и исходные. В итоге излучение растет лавинообразно и, прорываясь сквозь полупрозрачное зеркало, создает характерный узконаправленный лазерный луч.
И вот на днях гарвардские ученые Мэльт Гэтер и Сек Хыон Юнь нашли способ применить эту схему в живой биологической клетке. «Когда мы только приступили к задаче, создание «биологического лазера» можно было счесть чем-то вроде научной забавы, — поясняет профессор Гэтер. — Но оказалось, что такой лазер может оказаться полезным…»
Ключевым компонентом предложенной учеными схемы стал зеленый флюоресцентный белок (GFP), весьма популярный среди современных биологов. Белок этот, ген которого выделен из клеток медузы и легко переносится в другие организмы, светится зеленым при освещении синим светом.
Мы уже рассказывали вам (см. «ЮТ» № 2 за 2009 г.) о том, что за «открытие и применение различных форм зеленого флюоресцентного белка» была присуждена Нобелевская премия по химии за 2008 год японцу Осаме Симомуре, а также американцам Мартину Чалфи и Роджеру Тснену. Поведали и о том, что обычно биологи использовали светящийся белок в качестве удобной и наглядной световой метки во время своих экспериментов.
Так, ученые Эдинбургского университета (Шотландия) вживили ген медузы в картофель. В итоге получилось растение, которое светится в ультрафиолетовых лучах.
Генетики полагают, что такую картошку имеет смысл высаживать по краям поля, где она будет выполнять роль своеобразного датчика, сигнализируя об испытываемой собратьями жажде. Ведь светиться куст начинает лишь при недостатке влаги в почве.
В 1997 году токийские ученые внедрили светящийся ген подопытным мышам, чтобы было удобно изучать процесс распространения в организме новых лекарственных препаратов. Используются светящиеся гены в качестве маркеров и в ряде других научных исследований.
Ну, а теперь Мэльт Гэтер и Сек Хьюн Юнь не только перенесли кодирующий GFP ген в культуру человеческих клеток, но и затем стимулировали в них синтез этого белка и поместили клетки в узкое — шириной примерно в размер одиночной клетки — пространство между двумя зеркалами.
Осталось «накачать» систему синим светом, для чего был использован цветной лазер, пульсирующий слабыми, с энергией около 1 нДж, импульсами. Как и в обычных условиях, такая стимуляция заставляет GFP флюоресцировать, испуская фотоны во всех направлениях.
Однако внутри «лазерной установки» фотоны отражаются, возвращаясь на GFP и усиливая его свет, создавая когерентный луч зеленого цвета.
По мнению экспертов, подобные «биолазеры» могут найти применение в медицине будущего, послужат эффективными сенсорами и инструментнми, способными работать внутри человеческого организма — скажем, точно уничтожая клетки раковой опухоли.
С. ЗИГУНЕНКО
ПОДРОБНОСТИ ДЛЯ ЛЮБОЗНАТЕЛЬНЫХ
Как чует нос, что жареным запахло?
Мы уже не раз рассказывали вам о том, как наш нос распознает запахи, об их природе. В частности, мы уже писали о работе лауреатов Нобелевской премии Ричарда Акселя и Линды Бак, которые были удостоены высшей научной награды именно за изучение механизма обоняния. Но как ныне выясняется, предложенная ими теория — не единственная в своем роде.
Впрочем, лучше все по порядку.
Где замок, там и ключ…
Изучением запахов наука занимается очень давно. Скажем, еще древний грек Тит Лукреций Кар, автор поэмы «О природе вещей», написанной свыше 2000 лет назад, предложил такое объяснение чувству обоняния.
Он полагал, что в полости носа есть маленькие отверстия-поры, различные по размерам и формам. Всякое пахучее вещество испускает крошечные частицы, которые входят в соответствующие поры полости носа, словно ключ в замочную скважину.
Позднее природу запахов ученые попытались объяснить особенностями химического состава вещества. Частицы Лукреция получили название молекул. Каждая молекула, дескать, имеет свою пространственную форму, отсюда и разница в запахах. Однако довольно скоро выяснилось, что в природе есть немало соединений, которые имеют почти одинаковое строение, состоят из одних и тех же атомов, а пахнут совершенно по-разному.
