Юный техник, 2014 № 02

ПАТЕНТНОЕ БЮРО

ЛЕТАТЬ СМОЖЕТ КАЖДЫЙ?

«Когда я была маленькой, — пишет нам 8-классница Оксана Дмитренко из Ставрополя, — я часто летала во сне. Это было так приятно. А когда подросла, то задумалась: «А почему людям снятся такие сны?»

Мой папа сказал, что зачастую сновидения — своеобразное отражение тех событий, которые происходили с человеком в реальности. Но если это так, то получается, что люди и в самом деле умеют летать? Или, по крайней мере, когда-то умели. Именно такая способность помогла первобытному человеку выжить в мире саблезубых тигров и пещерных медведей.

Тогда возникает второй и самый главный вопрос: «А как они это делали?» Я попробовала задать этот вопрос моему старшему брату Олегу. Он у нас студент-физик. Олег сказал, чтобы я перестала заниматься всякой мистической чепухой, люди — все же не ангелы. И единственный способ подобных полетов, который ныне известен науке, — это магнитная левитация. То есть, если, например, два кольцевых магнита расположить друг над другом, то можно добиться, что верхний как бы повиснет в воздухе за счет магнитных сил. На этом принципе ныне летают поезда-маглевы.

Однако если это так, то откуда тогда магниты в живом организме? Насколько мне известно, пока удалось найти нечто вроде магнитных клеток лишь у голубей, которые с их помощью ориентируются в геомагнитном поле Земли.

Но ведь, в принципе, согласно физике, если в магнитном поле пропускать по проводнику поток электронов (электрический ток), то в результате возникнет ЭДС — электродвижущая сила, способная двигать проводник с током.

Мышь-испытательница внутри кольцевого магнита.

А если это так, то рассмотрим подробнее наш случай. Поток электрически заряженных частиц у нас может быть в крови, где много ионов железа. Однако, чтобы возникла ЭДС, достаточная для воспарения тела массой в десятки килограммов, необходимы очень сильный поток крови и сверхсильное магнитное поле. Но, говорят, в прошлом и люди были не слабаки, и геомагнитное поле планеты было сильнее нынешнего. Кроме того, в самих людях, возможно, имелись какие-то усилители левитации. Но ныне это умение левитировать основательно подзабылось.

Чтобы люди о нем вспомнили, надо, по-моему, провести серию опытов на добровольцах. Помещать их в сильное магнитное поле и смотреть, взлетит кто-нибудь или нет. Самых способных отбирать, а потом готовить к полетам во все более слабых магнитных полях, пока они не научатся летать, как это описано, например, в фантастическом романе Александра Грина. Это было бы удобно на практике в очень многих случаях».

Такое вот логическое исследование или, если хотите, мысленный эксперимент провела наша читательница. И знаете, что самое интересное? Она во многом права. Подобные эксперименты приходят на ум не только ей. Несколько лет тому назад мы, например, писали, как Андрей Гейм, выходец из России, ныне нобелевский лауреат по физике, сначала получил Антинобелевскую премию за эксперименты с лягушкой, которую он заставил летать в очень сильном магнитном поле.

А недавно и ученые НАСА создали магнитное поле достаточной силы, чтобы заставить левитировать лабораторную мышь. Исследователи из Лаборатории реактивной тяги в Пассадене, Калифорния, создали суперпроводящий магнит, который способен концентрировать достаточно энергии, чтобы оторвать от поверхности животное массой порядка 100 г. До этого, как уже говорилось, эксперименты проводились с живыми существами поменьше и полегче — насекомыми и лягушками.

Экспериментаторы поясняют суть эффекта так. Магнитное поле взаимодействует с ионами соли и железа, содержащихся в крови и некоторых органах живого существа. В результате тока крови в магнитном поле возникает левитирующий эффект.

Вот какие подробности рассказал исследователь Янминг Ли: «Первая мышь стала в непривычных условиях дергаться и из-за этого начала вращаться. А так как трение тут практически отсутствует, она стала вращаться все быстрее и быстрее, что еще больше напугало ее. Так что следующей мыши-испытательнице дали успокоительного, и полет ей понравился».

А нам понравилось то обстоятельство, что Оксана самостоятельно взялась за решение столь сложной проблемы и сумела разобраться во многих ее тонкостях. За что и получает Почетный диплом нашего ПБ.

КАКОВ ПРОК ОТ ОПАВШИХ ЛИСТЬЕВ?

«Каждую осень я слышу одно и то же, — пишет нам 7-классник Игорь Артемьев из Москвы. — Одни говорят, что надо убирать опавшие листья, потому что они вобрали в себя тяжелые металлы из выхлопных газов автомобилей, а кроме того, в них зимуют насекомые-вредители. Другие говорят, что убирать листья не надо, поскольку они прикрывают почву и семена в ней, а также траву от вымерзания. Полагаю, что листву все же надо собирать, прессовать и сжигать. Но не на кострах, как это бывало в прежние времена, а в специализированных печах, чтобы можно было получать тепло и энергию для того же ЖКХ. В дымоходах таких печей необходимо поставить фильтры для улавливания вредных веществ.

В подобных фильтрах, очищающих промышленные дымы и сточные воды, как говорят, накапливаются многие, в том числе и весьма ценные вещества, которые можно использовать в качестве сырья для вторичной переработки».

Как выяснили наши эксперты, Игорь — не единственный, кого интересуют подобные проблемы. Процессами производства биотоплива давно уж занимаются, например, ученые из Норвежского университета естественных и технических наук. Поначалу процесс производства жидкого и газообразного топлива из отходов древесины занимал у них недели.

Недавно они смогли существенно ускорить его. Исследователи нашли способ превратить опилки и щепки в этанол за несколько часов. Для этого используется фермент, открытый в Норвежском университете естественных наук в 2010 году. На следующий год технологию его производства купила компания Novozymes, по заказу которой было продолжено изучение его свойств.

В результате было сделано открытие. Выяснилось, что фермент способен быстро проделывать отверстия в древесине, через которые легко проникают другие ферменты, продолжающие превращение органики в газ. Использование технологии ядерного магнитного резонанса (ЯМР) позволяет изучить свойства ферментации тщательнее, что даст возможность еще повысить КПД процесса.

Заодно исследователи ищут способы наилучшего превращения в биоэтанол еще и опавшей листвы, иголок хвойных растений, коры. Ученые полагают, что превращать органику в этанол все же перспективнее, чем сжигать напрямую. Ведь жидкое и газообразное топливо можно использовать не только в топках котельных, но и на транспорте.

А японцы провели серию исследований, которые показали, что в фильтрах, очищающих дымовые газы и сточные воды, и в самом деле немало полезных веществ, которые, в принципе, можно использовать повторно. Ныне они ведут поиски наиболее эффективных технологий для такого производства.

КАЖДОМУ ПО ЭКСПОНАТУ

«Летом мы с родителями были в Греции. И на экскурсии по старинным развалинам нас строго предупредили, чтобы мы ничего не трогали, не брали даже крошечного осколка себе на память, так как на таможне у нас могут быть неприятности — оштрафуют за попытку вывоза из страны ценных раритетов.

А уж про музеи я и не говорю. Единственное, что дозволяется, — сфотографировать тот или иной экспонат, да и то такое разрешено далеко не везде. Остается лишь покупать открытки и буклеты.

Но вот какая идея пришла мне в голову. Ныне все шире распространяются технологии объемной печати. Так почему бы не поставить в музеях 3Б-принтеры, которые будут выдавать (за деньги, естественно) каждому желающему точную копию того или иного экспоната, в натуральную величину или, если экспонат большой, — в уменьшенном масштабе. И музею будет хорошо, и туристам».

Такова суть предложения Никиты Михайлова из Ростова Великого. Что можно сказать по этому поводу? Не зря, видно, говорят, что идеи витают в воздухе. Почти одновременно с письмом Никиты по каналам СМИ пришло и сообщение о запуске в Смитсоновском институте США, в состав которого входят 19 музеев, специальной программы, благодаря которой желающие могут со своего домашнего компьютера просматривать и изучать трехмерные модели музейных экспонатов, а также распечатывать их на 3D-принтере.

Технический директор института Гюнтер Вейбель уверен, что новые технологии смогут сделать занятия школьников по истории более увлекательными, а преподавателям удастся в большей степени вовлекать учеников в процесс познания.

Музейные экспонаты вскоре можно будет распечатать в своем доме.

А мы добавим к этому, что идея Никиты, таким образом, получила свое логическое развитие.

КРУГООБОРОТ ВОДЫ В ДУШЕ

«Я слышала, что на орбитальной станции налажен кругооборот воды, — пишет Наташа Веселова из Севастополя. — Та вода, которая была использована в душе, затем проходит через фильтры, очищается и используется повторно. А почему бы нам такие системы не применять повсеместно в домах. Ведь плата за воду становится все дороже».

Пресной воды на Земле и в самом деле уже нехватка. Ее надо экономить, а потому не только Наташа озабочена подобной проблемой. Так, сотрудники шведской компании Orbital Systems представили недавно на выставке домашнего оборудования «душ будущего» — систему с замкнутым оборотом воды, экономящую до 90 % воды и до 80 % энергии, расходуемых для обычного душа. Система OrbSys похожа на ту, которая используется в космосе космонавтами, и заключается в многократной переработке использованной воды.

Использованная вода утекает не в канализацию, а попадает в запатентованную систему фильтрации. Как конкретно очищается вода — ноу-хау фирмы. Известно только, что переработанная вода чище той, которая поступает по трубам центрального водоснабжения — OrbSys убирает более 99,9 % загрязняющих веществ. Система очистки работает одновременно с подачей воды и способна очищать до 24 л воды в минуту (расход в обычных душах составляет около 15 л в минуту). Очищаемая вода охладиться не успевает, и греть ее не нужно. Отсюда экономия энергии.

Душ с замкнутым водообращением сэкономит много воды и денег.