Станислав Зигуненко - 100 великих достижений в мире техники

• Название: 100 великих достижений в мире техники
• Автор: Станислав Зигуненко
• Жанр: Техническая литература

Чудеса бывают разные. Одни – сказочные, другие – реальные. Например, запуск в космос человека. В 1961 году многие этот полет воспринимали как техническое чудо. Не случайно и С.П. Королев – главный конструктор, под руководством которого был осуществлен данный проект, назвал эту и подобные разработки «фантастикой в чертежах».

Подобные реальные чудеса нередко случаются и в наши дни. И порой мы даже им не удивляемся. Каждое такое «чудо» есть концентрат остроумной идеи, точного расчета, великолепных технологий и упорного труда. Такими чудесами стоит гордиться, по ним стоит учиться.

О ста самых поразительных открытиях, разработках и изобретениях XX и XXI веков рассказывает очередная книга серии.

---

Однако доктор Бок, как утверждают, сделал следующий шаг в науке. Он заставил клетки бактерий использовать искусственную ДНК в качестве шаблона для построения белков, которые являются строками из молекул, называемых аминокислотами.

«Химическая криптография Бока предназначена для работы на двух уровнях, – говорят его коллеги. – Он не только разработал шифр для связи букв алфавита с конкретными нуклеотидами, но и создал второй уровень шифрования, чтобы синтетический ген мог использовать созданные белки для передачи зашифрованных сведений по наследству»…

Так профессор Сюй Хуан – микробиолог из того же Университета Калгари, где работает Бок, подтвердил, что в лаборатории в настоящее время удалось наблюдать имплантацию стихотворение гена как свободно плавающий кусок ДНК в ядре Е. coli.

В дальнейшем доктор Бок, реализуя вторую стадию своего Xenotext-проекта, намерен увековечить свои стихи еще и в геноме D. radiodurans бактерии. Он выбрал эти бактерии, которые иногда еще именуют «Конан-бактериями» за их прочность. Эти экстремофилы являются самым прочным организмом в мире, способным противостоять излучению, холоду, обезвоживанию и кислотам. Поэтому он надеется, что его биохимический текст, вложенный в геном D. radiodurans, сможет продолжать размножение в течение миллиардов лет.

К тому времени человеческая цивилизация уже завершит свое существование, полагает Бок. И что останется после нее? «Единственное наследие, которое мы оставим, – это фоновое излучение от ядерных отходов, а также экологические и геологические последствия изменений климата, – говорит поэт-исследователь. – А тут, по крайней мере, останутся еще и стихи»…

Однако доктор Джулиан Паркхилл из Wellcome Trust Sanger Institute скептически отнесся к возможности литературного бессмертия закодированного произведения Бока. «Его стихотворение будет быстро удалено из генома путем естественного отбора, поскольку нет никакой пользы от принимающей бактерии, – сказал он. – Естественный отбор сработает почище, чем литературная критика».

Профессор Хуан тоже признал, что такая возможность вполне реальна. Тем не менее он полагает, что в работе Бока есть и своя польза. «Он наглядно показал информационные возможности биологии», – сказал он.

Чудеса архитектуры и строительства

«С милым рай и в шалаше», – гласит известная пословица. При этом молчаливо предполагается, что шалаш этот расположен где-то в райских кущах или, по крайней мере, в местах, где среднегодовая температура не опускается ниже 20° тепла. А когда на улице мороз, поневоле задумаешься о создании укрытия понадежнее шалаша…

Дом-термос

На обогрев жилищ человечество расходует ежегодно огромное количество топлива. Но вот ведь парадокс: чуть только в доме станет жарковато, мы открываем форточки, выбрасываем «лишние градусы» на улицу. Рационально ли это! Нельзя ли избыток энергии приберечь и воспользоваться им по мере надобности?

Вот как, например, попытались решить эту проблему ученые Челябинского института механизации и электрификации сельского хозяйства.

Внешне этот одноквартирный сельский дом ничем не отличается от других. Только присмотревшись внимательно, можно заметить, что ставни на окнах здесь толще, чем обычно, да дым из трубы не идет, потому что ее вообще нет. Тем не менее в доме ничуть не прохладнее, чем в соседних, даже в самые жгучие морозы. Быть может, в этом доме центральное отопление? Но где батареи? Их нет, потому что дом обогревает себя сам. А точнее, рационально распоряжается тем теплом, которое поставляет природа…

Если посмотреть на дом сверху, в плане он имеет форму квадрата. Это не случайно – именно квадрат позволяет получить минимальный периметр наружных стен, а значит, уменьшить до минимума тепловые потери. Сами стены – двойные, словно у термоса. Между двумя бетонными панелями – наружной и внутренней – находится слой термоизолирующего материала.

Необычны в этом доме и окна. Мы уже упомянули про толстые ставни. Закрывая их на ночь, хозяева уберегут свой дом от нерациональных потерь калорий. Ведь известно, что большая часть потерь тепла в обычных квартирах приходится как раз на долю окон. А вот в доме-термосе окна служат источником тепла; словно хорошие батареи, помогают дому обогреваться. Дело в том, что застеклены они специальным прозрачным материалом, который, в отличие от обычного стекла, пропускает в дом не только видимые солнечные лучи, но и ультрафиолетовые, а главное – инфракрасные, тепловые. Назад же не выпускает. В итоге срабатывает так называемый парниковый эффект, и за день воздух в комнате нагревается довольно-таки значительно.

Когда обитателям станет жарко, они не будут открывать форточки. Их в новом доме тоже нет. Хозяева приведут в действие систему вентиляции. Воздух в помещениях посвежеет, а излишнее тепло будет запасено на ночь. Об этом позаботятся тепловые насосы и теплоаккумуляторы.

Тепловые аккумуляторы устроены довольно просто. Это баки, заполненные специальным веществом, например глауберовой солью. Такая соль – семиводный сульфат натрия – была названа глауберовой в честь немецкого врача и химика И. Глаубера; он первым обнаружил интересное свойство этого химического соединения. Уже при температуре 24 °C соль начинает плавиться. При плавлении она активно поглощает тепло из окружающего пространства. А вот когда становится прохладнее, соль кристаллизуется и возвращает запасенное тепло.

Проект дома-термоса

Лучшим на сегодняшний день переносчиком тепла являются тепловые трубы. Напомним их устройство. Внутренние стенки стальной трубки выстилают пористым материалом – спеченной керамикой, металлической сеткой, фитильной тканью и стекловолокном… Пористый материал прокладки пропитывают какой-либо летучей жидкостью. После этого из трубки откачивают воздух и заглушают ее концы. Если теперь мы будем нагревать один конец трубки, жидкость станет испаряться, и пар под воздействием возникающей разности давлений (ведь при нагревании вещества расширяются) устремится к другому ее концу. Здесь он сконденсируется и отдаст тепло более холодным стенкам, а жидкость по капиллярам пористой прокладки возвратится назад, к источнику тепла.

Таким образом, с очень маленькими потерями можно регулировать перераспределение тепла во всем доме. А если вместо тепловой трубки применить тепловой насос, то сможем получать тепло даже из холода!

Его изобрел еще в середине прошлого века английский ученый Кельвин. Это своеобразный холодильник наоборот – устройство, которое еще более охлаждает и без того холодный воздух, отнимает у него тепло и передает его в помещение. Само собой разумеется, что для такой вроде бы «противоестественной» передачи нужно совершать механическую работу – скажем, перекачивать жидкость. Но, по расчетам Кельвина, выходило, что такой насос «перекачивает» большее количество тепла, чем затрачивается на механическую работу.

Кельвин в свое время построил «воздушную машину», иллюстрирующую правильность своих рассуждений. Правда, при тогдашнем уровне техники тепловые насосы получались чересчур громоздкими, ненадежными и не могли выдержать конкуренцию с паровыми машинами.

Сегодня техника без труда позволяет преодолеть эти трудности. И в современном виде тепловой насос представляет собой замкнутый трубчатый контур, в состав которого включены нагреватель, сепаратор, конденсатор, испаритель, теплообменник и некоторые другие агрегаты.

Теперь представьте себе: в саду на глубине полутора метров зарыты в землю полиэтиленовые трубы. По трубам циркулирует незамерзающая жидкость – антифриз. Ее состав можно подобрать таким образом, что даже холодная земля для нее будет теплой. В том нет никакого парадокса. Ведь в природе нет такого понятия, как «холод». Все окружающее нас пространство имеет температуру выше нуля градусов по Кельвину, а значит, в принципе может служить источником тепла. Антифриз, проходя по трубам, поступает в бак с фреоном. Фреон при взаимодействии с антифризом испаряется и сжимается компрессором. В результате вода, охлаждающая компрессор, нагревается до –50 °C.

Подобная система уже опробована и оказалась вполне работоспособной.

Из чего построить дом?

Казалось бы, вопрос довольно глупый. Ведь всем известно, что здания строят из бетона, кирпича, дерева, самана, наконец… Однако последнее время дома также стали строить из пластика, соломы, даже из бумаги и картона, а также прочих подручных материалов. Почему так происходит? Какими преимуществами обладают подобные строения?

Дом для инопланетян и… собутыльников? Полвека тому назад архитекторы объявили, что дома теперь будут строить из пластиков. В СССР было разработано несколько проектов подобных домов, но ни один так и не построили. Дескать, дорого. Кроме того, пластик был признан материалов недолговечным и даже токсичным.

Это, впрочем, не помешало американскому химическому концерну Monsanto создать в 1957 году пластмассовый павильон в Диснейленде. В нем демонстрировалась также пластиковая мебель и новинки бытовой техники, в частности микроволновая печь.