Юный техник, 2015 № 07

ПАТЕНТНОЕ БЮРО

НУЖНЫ РОБОТЫ-ПОЖАРНЫЕ

«Недавно в Москве, к огромному сожалению, сгорела уникальная библиотека. Наука понесла огромный урон из-за гибели редчайших рукописей.

А все будто бы из-за короткого замыкания. Неужели нельзя было поставить в здании противопожарную систему? А то и вообще создать для библиотек специализированного пожарного робота. Пусть периодически объезжает ряды стеллажей и разнюхивает, нет ли где дыма. Ведь сигнал пожарным в данном случае поступил лишь когда библиотека Института научной информации вовсю полыхала»…

Так написал нам Олег Добролюбов из Санкт-Петербурга. И в самом деле, пожар в библиотеке ИНИОН РАН стал трагическим событием не только для российской, но и для европейской науки. Между тем ущерб от такого пожара можно было бы значительно уменьшить, если воспользоваться достижениями современной техники. В США, например, сообщили об успешном проведении испытаний робота Shipboard Autonomous Fire-Fighting Robot (SAFFiR), предназначением которого является борьба с огнем на кораблях, где из-за тесноты, как и в книгохранилище, особо не развернешься.

Причем техническое задание создателям робота было выдано достаточно жесткое. Робот должен успешно действовать на борту военного корабля или атомной подлодки, где пожар особенно опасен из-за наличия боеприпасов, ракет и ядерного реактора. Тем не менее, специалисты Управления исследований ВМФ США (Office of Naval Research) с заданием справились, признали эксперты.

Двуногий робот-гуманоид, высотой 178 см и весом 65 кг, созданный при участии сотрудников Технологического университета Вирджинии, способен пролезть повсюду, где может проникнуть человек, и даже туда, куда людям не попасть, — например, в узкие «туннели» внутренних помещений судна.

По словам Брайана Лэттимера, профессора машиностроения из Университета Вирджинии, на испытаниях робот показал не только уникальную гибкость и способность сохранять равновесие в самых сложных ситуациях, но и возможность эффективно действовать при высоких температурах и в полной темноте. «Он использует тепловые (инфракрасные) камеры для определения своего местоположения и для идентификации мест возгорания, — рассказал профессор. — А в особо трудных случаях робот использует лазерный сканер LIDAR и массу других датчиков, которые позволяют ему видеть и ориентироваться в окружающей среде»…

Причем, если в настоящее время робот действует в основном под руководством оператора, то в будущем он сможет передвигаться по помещениям, план которых будет заложен в его «мозг», и самостоятельно подавлять очаги пожара пеной и углекислым газом.

К сказанному остается добавить, что подобный опытный образец робота-пожарного был создан в Институте механики РАН под руководством профессора Виктора Градецкого около двух десятилетий назад. Однако до сих пор он так и не внедрен в производство.

РАСТИТЕЛЬНОЕ ЭЛЕКТРИЧЕСТВО

«В наши дни все больше разговоров о «зеленой» энергетике. Например, энергию пытаются получать с помощью микробов, которые перерабатывают органические отходы в биогаз, хотят специально выращивать масличные культуры, скажем, рапс, а полученное масло использовать потом в качестве топлива… А не проще ли действовать напрямую и попытаться скопировать процессы фотосинтеза, которые происходят в растениях, под воздействием солнечной энергии? Как мне кажется, ученые уже накопили достаточно знаний, чтобы воплотить подобную технологию на практике… А вы что думаете по этому поводу?»

Письмо Андрея Колесникова из г. Ростова-на-Дону вызвало интерес у наших экспертов. И вот что им удалось выяснить. Исследования энергетических процессов, протекающих в зеленых листьях растений, ведутся уже давно. Еще академик К. А. Тимирязев в первой половине XX века заявил, выступая публично, что он и есть тот чудак, который, подобно мудрецам Лапуты из произведения Джонатана Свифта, пытается на самом деле получить энергию если не из зеленых огурцов, то из зеленого листа.

Однако это легче сказать, чем сделать. Дальнейшие эксперименты показали, что хлорофилл, с помощью которого и осуществляются главные энергетические преобразования в зеленом листе, — очень нестойкое вещество. Даже в самом листе он живет не более 3–4 месяцев, а в лаборатории и того меньше. Заменить его искусственным аналогом никак не удается.

Именно поэтому специалисты голландской компании Plant-e, тщательно изучив процессы, протекающие в живой природе, пошли все же обходным путем. Для получения электрической энергии они используют один из побочных продуктов фотосинтеза.

Эта технология работает на тех же самых принципах, что и старый школьный опыт, в котором в качестве источника энергии выступает клубень обыкновенного картофеля или яблоко. Воткнули в него электроды — и «живая батарея» дает небольшой ток.

Однако разработанный голландцами метод хорош еще и тем, что не требует нанесения повреждений самому растению или плоду. Они высаживают растения особого вида в специальные пластиковые контейнеры. Здесь «живые батареи» интенсивно растут и за счет процессов фотосинтеза вырабатывают некоторые виды сахаристых соединений.

Причем количество такого сахара существенно превышает потребности самого растения, и его излишки «сбрасываются» через корневую систему в почву. Здесь сахар, выработанный растениями, начинает активно взаимодействовать с атмосферным кислородом, и в ходе протекающей химической реакции получается множество свободных электронов. Электроды, погруженные в почву, превращают их в электрический ток. Получаемой таким образом энергии достаточно для того, чтобы обеспечить потребности светодиодных осветительных приборов, точек доступа Wi-Fi или зарядки аккумуляторов мобильных электронных устройств.

МИКРОБЫ-МЕТАЛЛУРГИ

«Много говорят о том, что надо организовывать астероидную защиту, следить за астероидами и кометами, которые могут упасть на Землю.

Чтобы такого не случилось когда-нибудь на самом деле, специалисты предлагают отправлять к особо опасным астероидам межпланетные роботы-зонды. Состыковавшись с астероидом, зонд включит ионный двигатель, тяга которого будет направлена так, чтобы сместить небесное тело с орбиты, заставить его разминуться с нашей планетой на безопасном расстоянии.

А поскольку на поверхность астероида все равно придется высаживать десант, я предлагаю снабдить робота-десантника еще и набором микробов, которые станут извлекать из астероида полезные ископаемые. Я недавно читал об использовании подобных микробов на золотых приисках. В результате своей жизнедеятельности они концентрируют золото в определенном месте, и я надеюсь, что подобное вовсе не фантастика».

Елена Плотникова из г. Нижнего Тагила, письмо которой вы прочитали, не ошиблась в своих предположениях. Микробные технологии получения металлов из бедных руд действительно существуют и могут, в принципе, быть использованы и на астероидах.

Вот как видят процесс биотехнологии специалисты. Они говорят о том, что ценное сырье, предварительно подвергшееся обработке микробами, можно будет затем забрать с астероида, вернувшись к нему через 10–20 лет, когда, совершив очередной виток, он снова приблизится к нашей планете.

Американец Грейс Джозеф и созданная им компания DSI уже разрабатывает зонд Mothership, который будет при небольших размерах нести на себе несколько совсем маленьких спутников CubeSats. Все их отправят к перспективному околоземному астероиду. По прибытии на место один из крохотных спутников, размещенных на зонде, направится непосредственно к небесному телу, предварительно развернув все свои инструменты. Там он произведет в астероид инъекцию жидкости, имеющей низкую температуру замерзания, с находящимися там бактериями. Со временем они займут внутри астероида большое пространство, заполнив все разломы и щели.

Понятно, что процесс предварительной обработки, проводимой микробами, будет длительным. Но главным его плюсом является то, что, раз поселив на планету микробы, за ними не требуется дальнейшего ухода.

ФЛЕКСАГОНЫ ИВЧЕНКО

Нынешний год, кроме всего прочего, объявлен ООН Годом света. Помня об этом, наш читатель Алексей Васильевич Ивченко из Волгограда прислал разработку довольно интересной пространственной структуры, которую он назвал «флексагонной сеткой».

Для начала он напоминает, что флексагон — это геометрическая фигура, способная определенным образом складываться и сгибаться, имеющая скрытые поверхности, которые становятся видны после того, как после складывания стали невидимыми ранее открытые поверхности. Структура эта не имеет в своем составе деталей из эластичных или упругих элементов, но обладает пластичными свойствами за счет особых механических сочетаний твердотельных элементов, так называемых реверсивных петель (шарниров двойного действия, тетрафлексагонов). Такой структуре может быть задано свойство восстанавливать свою форму после внешних механических деформаций.

На основе таких структур, по мнению автора, можно будет делать бамперы для авто, которые после столкновения не будут требовать ремонта. На основе флексагонных сеток можно создавать светильники, люстры и светодиодные панели, для чего в ячейках сетки разместить источники светоизлучения. А если к конструкции применить автоматическое управление, то можно будет на практике претворить в жизнь идею создания машин-трансформеров. А какое еще применение таким панелям можете предложить вы?