Журнал «Компьютерра» № 12 от 28 марта 2006 года

До сих пор все искусственные мускулы приводились в действие электрическим током. А это значит, что автономный робот должен иметь емкий аккумулятор или мощный топливный элемент. Да и двойное преобразование химической энергии сначала в электричество и лишь потом в движение – заведомо не самый эффективный путь. Вот и пришла ученым светлая мысль объединить топливный элемент и мускулатуру в одном устройстве, где химическая энергия топлива непосредственно преобразуется в усилие, как и в наших мускулах.
Результат превзошел ожидания. Были разработаны устройства сразу двух типов. В первом рабочим элементом мускула выступает никель-титановая проволока с памятью формы, покрытая платиновым катализатором. Когда пары метанола или водород вместе с кислородом воздуха проходят сквозь слой катализатора, они «сгорают» и нагревают проволоку, что заставляет ее сокращаться. Если поток прерывают, проволока быстро остывает и вновь вытягивается до первоначальных размеров. Этот тип мускулатуры использует коммерчески доступные сплавы, легко монтируется в конечности роботов и сегодня является самым эффективным из всех известных.
Мускулы второго типа изготовлены из слоя углеродных нанотрубок, который покрыт катализатором. Нанотрубки одновременно играют роль одного из электродов суперконденсатора. «Сгорание» топлива приводит к появлению объемного заряда и сокращению мускулов благодаря комбинации электростатических и квантовых сил на наномасштабах. Пока углеродные мускулы не так сильны, как проволочные, но у них гораздо больше возможностей для совершенствования. Кроме того, они одновременно играют роль запасающего энергию конденсатора, то есть могут сокращаться не сразу, а позже, когда потребуется.
Сейчас ученые работают над эффективным отводом тепла для охлаждения мускулатуры и надежной схемой управления подачей топлива. Вероятно, первым применением новинки будут «умные» протезы для инвалидов. Даже небольшие перемещения культей могут эффективно управлять подачей спирта и сокращением мускулатуры протеза. Но это, разумеется, далеко не единственное применение. Работы, например, активно финансируют военные, которым нужна мускулатура для роботов и усиливающих корсетов для солдат. – Г.А.
Вычислительная прозрачность
Первую полностью прозрачную интегральную схему создали ученые Орегонского государственного университета США. Схема изготовлена из оксида индия-галлия и реализует пятикаскадный кольцевой генератор – стандартное устройство для проверки и демонстрации новых технологий.
Ранее та же научная группа разработала прозрачные транзисторы из оксида цинка-олова. Оба состава, представляющие собой аморфные мультикомпонентные оксиды тяжелых металлов, имеют свои преимущества. В них высока подвижность электронов, что позволяет схеме работать на высоких частотах, они химически стабильны, долговечны и совместимы со стандартной техникой фотолитографии. А по сравнению с другими составами на основе золота и серебра – еще и дешевы.
По мнению специалистов, это важный шаг на тернистом пути к прозрачной электронике. Такие схемы собираются использовать в мониторах, дисплеях на стеклах автомобилей и самолетов, сотовых телефонах, копирах, игрушках… Не случайно эти работы оплачивали военные, Национальный научный фонд и корпорация Hewlett-Packard, которая уже приобрела лицензию на новую технологию. Однако чтобы довести прозрачные интегральные схемы до массового производства, потребуется еще несколько лет. – Г.А.
Погодные сводки
Если человечество и впрямь собирается колонизировать ближайшие планеты и их спутники (а не делает вид), то синоптикам в будущем изрядно прибавится работы. Везде, где поселятся люди, найдется место извечному желанию знать хоть что-то наперед. Пока же известиями о погодной обстановке на других планетах делятся астрономы.
Неспокойно нынче в Солнечной системе. Само Солнце, правда, в последние месяцы радует полным отсутствием пятен, что говорит о низкой активности светила. Это проявляется в редкости вспышек и отсутствии сильных магнитных возмущений в земной атмосфере. Однако такое затишье обманчиво. Грядущий новый одиннадцатилетний цикл солнечной активности принесет с собой небывалое количество пятен, а нашумевшие в недавнем прошлом сильные вспышки покажутся нам легким недоразумением. Магнитное воздействие Солнца на Землю в новом цикле будет на 30–50% сильнее, чем в предыдущем. Такой тревожный прогноз сделали ученые из Национального центра атмосферных исследований США. А в конце марта в отдельных уголках Земли и вовсе ожидается пропажа Солнца среди бела дня. Увидеть полное солнечное затмение 29 марта можно будет и на юге России («Компьютерра» по этому поводу готовит специальный репортаж).
На втором по массе небесном теле Солнечной системы, Юпитере, с пятнами как раз все в порядке. Знаменитое Большое красное пятно существует для нас ровно с тех пор, как удалось рассмотреть детали атмосферы гиганта в телескоп. А вот с другими пятнами случаются и метаморфозы. В 2000 году из трех мелких атмосферных вихрей образовался один крупный, который назвали Oval BA. Это новое завихрение в последние месяцы стало менять окраску. С ноября по март белый цвет перешел в красный. Будет ли пятно экспериментировать с другими цветами радуги – пока неизвестно. Кстати, до сих пор неясно, какие именно процессы в недрах Юпитера окрашивают облака в его атмосфере.
Настоящее Энцелада, спутника Сатурна, как оказалось, тоже туманно. Только туман этот всамделишний. Частицы льда окружают далекую луну благодаря гейзерам, которые время от времени извергаются в районе южного полюса спутника. Недавно зонд «Кассини» подтвердил, что это действительно вода, причем фонтанирует она сразу в нескольких точках (на фото). Воды в космос выбрасывается так много, что именно этими извержениями объясняют теперь существование у Сатурна кольца Е. Ученые НАСА полагают, что на глубине в десятки метров под поверхностью спутника могут находиться бассейны, разогреваемые гравитационными возмущениями Сатурна, но, как обычно, вопросов гораздо больше, чем ответов.
Впрочем, что в космос ходить, нам бы с земной погодой разобраться. Вода на нашей планете тоже преподносит сюрпризы, и далеко не каждый из них приятен. Журнал Science опубликовал результаты космических исследований, согласно которым в Антарктиде в последнее время тает более чем 150 кубических километров льда ежегодно. Это, в свою очередь, поднимает уровень мирового океана на 0,4 мм в год. Может быть, в связи с этим, а может, и нет, но с начала 2006 года стала падать температура поверхности в тропической части Тихого океана. Аномальное охлаждение такого рода уже не раз наблюдалось и получило название Ла-Нинья (антипод не менее грозного Эль-Нинья). В России и Японии надвигающееся явление обвиняют в тех морозах, что мы пережили минувшей зимой. Пока понижение температуры не превышает градуса, но темпы развития явления рекордны. Если процесс и дальше будет идти по нарастающей, то Ла-Нинья аукнется по всей Земле, обернувшись где небывалой засухой и жарой, а где – сильными морозами или штормами. – А.Б.
Новое о неправильных сигарах
Есть среди телескопов такие, что по человеческим меркам вовсе слепы. Скажем, Spitzer видит мир только в тепловых лучах. Зато ученые, работающие с этим орбитальным телескопом, регулярно сообщают о невиданных, в прямом смысле слова, явлениях. Очередную такую находку «Спитцер» высмотрел возле одной из самых близких и ярких галактик нашего неба – М82, получившей прозвище Сигара за свой внешний вид.
Эта звездная система расположена в созвездии Большой Медведицы и относится к типу неправильных галактик. Ее форма искажается под воздействием соседней, более крупной спиральной галактики М81. В результате мы наблюдаем в Сигаре бурное звездообразование, вызванное уплотнением холодной межзвездной материи. Так вот, оказалось, что это пекло еще и изрядно дымит. Инфракрасный глаз телескопа открыл огромное облако пыли, окружающее Сигару и напоминающее автомобильный выхлоп (на фото – справа).