Ссылки для упрощенного доступа

logo-print

Опасный мусор на околоземных орбитах. Всеамериканский научный конкурс для школьников


Темы передачи: опасный мусор на околоземных орбитах, победители всеамериканского научного конкурса для школьников, а также короткие научные новости.

Лилия Шукаева: Специальная научная комиссия из представителей космических агентств разных стран внесла на рассмотрение отдела ООН, ведающего проблемами космоса, свои рекомендации по проектированию космических аппаратов и организации космических полетов. Цель рекомендаций - максимально сократить засорение околоземного космического пространства опасными обломками и исключить столкновения между космическими аппаратами.

Эти предложения, являющиеся результатом 8-летних переговоров, фактически представляют собой первую международную попытку установить какие-то правила безопасного движения в околоземном пространстве и наладить защиту околоземной среды от неконтролируемого загрязнения.

В последние годы в окрестностях Земли заметно увеличилось количество космических обломков, начиная от элементов ракетных ускорителей и кончая частичками краски или кусочками пластика - все это в основном от коммерческих запусков коммуникационных спутников. Из-за космических скоростей полета даже мелкие осколки представляют собой потенциально смертельную опасность. Так, по одной из версий НАСА гибель космического челнока Колумбии была вызвана столкновением именно с таким осколком.

Действительно, сантиметровый кусочек металла, говорят специалисты, способен разрушить космический аппарат, летящий с типичной орбитальной скоростью порядка 30-35 тысяч километров в час. Но даже лучшие военные радары и телескопы способны следить лишь за обломками величиной с 10-сантиметровый теннисный мяч. Радары и телескопы американских ВВС в качестве предосторожности обычно прочесывают 50-километровый отрезок пространства перед движущимися космическими кораблями с астронавтами на борту.

К счастью, пока вероятность катастрофических столкновений еще невысока. Практика страховки спутников, отражая это обстоятельство, предусматривает основную плату за риск при запуске, а не за риск столкновений. Специалисты отмечают, что пока только один активный космический аппарат - французский электронный разведчик СЕРИЗ - несомненно столкнулся с космическим обломком. Это произошло в 1995-м году, но аппарат уцелел - обломок выбил из него лишь одну распорку.

Тем не менее, американские космические челноки из каждого полета возвращались с царапинами на стеклах или с выбоинками на теплоизоляционной обшивке из-за столкновений с мелкими обломками на орбите. В ближайшие годы угроза опасных столкновений существенно возрастет, так как число спутников на околоземных орбитах быстро увеличивается. "Если мы ничего не предпримем в ближайшие 10-20 лет, - говорит Николас Джонсон, возглавляющий сектор исследований космических обломков в хьюстонском Центре космических полетов им. Джонсона, - исправлять положение будет уже слишком поздно. Так что нам необходимо либо прекратить засорение околоземного пространства, либо научиться каким-то образом вычищать космический мусор".

Хотя глобальная озабоченность по поводу космических обломков обострилась только сейчас, американские астронавты были уже давно озабочены по этому поводу. Дело в том, что еще 20 лет назад, на третий день первого полета космического челнока, капитан Фредерик Хок, сидевший в кресле второго пилота, посмотрел в окно и вдруг заметил в толстом многослойном стекле какую-то темную точку и расходящуюся от нее тонкую паутинку трещин. Уже на Земле анализ показал, что в темной точке содержатся следы алюминия и титана. В общем, это был облупившийся кусочек лакокрасочного покрытия с какой-то старой ракеты. Будь он чуть помассивней, считают эксперты, стекло могло бы лопнуть и погубить всю команду космического челнока.

Об опасности орбитальных обломков для космических челноков и межпланетной станции говорилось уже в нескольких докладах НАСА и американской Академии Наук. Мало того, 21 ноября 2001-го года российский спутник "КОСМОС-2367" рассыпался на своей орбите всего в 30 километрах от космической станции на 300 обломков, достаточно крупных для радарного слежения, и на огромное множество более мелких осколков. Специальные расчеты показали, однако, что вероятность столкновения этих обломков со станцией и с прилетающими к ней космическими челноками сравнительно невелика, и действительно пока таких столкновений не было.

О динамике накопления орбитального мусора красноречиво говорят такие цифры. В 1961-м году американские и советские радары обнаружили только 50 ракетных обломков и других объектов на околоземных орбитах, а сейчас их насчитывается уже 10 тысяч, если говорить только об объектах более 10 сантиметров в поперечнике. Кроме того, по оценке специалистов, там имеется от 150 до 300 тысяч обломков размером от 1 до 10 см. А самая прочная защита космических аппаратов способна выдержать удар обломка размером не более сантиметра. Причем орбитальные обломки на высоте 800 километров и выше могут оставаться в космосе десятилетия, а то и столетия, прежде чем они опустятся в плотные слои атмосферы и там сгорят.

К счастью, орбиты между 300 и 400 километрами высоты, где находится международная космическая станция и летают челноки, относительно безопасны благодаря очищающему действию 11-летнего солнечного цикла, вызывающего на этих высотах существенные колебания плотности атмосферы. Опаснее всего район геосинхронной орбиты, пролегающей на высоте 36 тысяч километров над экватором, где "подвешено" уже 320 в основном коммуникационных спутников, число которых все время растет. Здесь разрушились несколько космических аппаратов, и их обломки будут оставаться на этой орбите в течение многих лет. Специалисты НАСА и некоторые ученые предлагают уничтожать обломки наземными лазерными пушками или вылавливать их особыми космическими сетями, но до практического применения этих идей пока далеко.

Ученые рекомендуют также так рассчитывать траектории новых запусков и высоту отделения низших ступеней ракет, чтобы новый космический мусор сгорал в земной атмосфере в течение не более 25 лет. Однако это удорожает запуски, а средств международного правового регулирования и принуждения к выполнению подобных требований пока нет. Положение осложняется тем, что вокруг Земли сейчас летают уже примерно 700 функционирующих спутников, и их число в ближайшие годы возрастет до 2000. Многие из этих спутников имеют военное назначение. Они засекречены, и их орбиты и параметры мало кому известны.

Доктор Филипп Анц-Мидор - американский физик и консультант НАСА в Хьюстоне, много лет занимающийся проблемой космических обломков - сравнил положение в космосе с ситуацией на морских судоходных трассах. "Разница в том, - сказал он, - что обломки погибших судов тонут, тогда как космические обломки в течение десятилетий и даже столетий продолжают таить опасность. Примером может служить уже упоминавшийся случай с французским спутником "СЕРИЗ", запущенным ракетой "АРИАНА" в 1995-м году. Этот спутник столкнулся с обломком верхней ступени другой "АРИАНы", стартовавшей в 1986-м году".

Александр Сиротин: В Америке недавно прошел ежегодный общенациональный конкурс школьников "Поиск научных талантов". Это важное педагогическое мероприятие субсидируется электронной компанией Intel, крупнейшим в мире производителем электронных схем. Учрежденный компанией Intel, научный конкурс для учащихся старших классов - один из самых престижных в Америке. В феврале были объявлены имена финалистов. По словам главы корпорации Intel Крэга Барретта, члена Государственного комитета США по преподаванию математики и естественных наук, "эти талантливые молодые люди с их фундаментальными знаниями в важнейших научных областях имеют все основания для того, чтобы стать ведущими новаторами технического прогресса". В этом году в финал вышли представители 14 штатов и округа Колумбия, в котором находится столица США Вашингтон. Наиболее популярными дисциплинами в этом году оказались физика, математика, психология и биохимия.

Хотя победители еще не объявлены, школьники Нью-Йорка уже отличились. Из 300 юных исследователей, вошедших в полуфинал, 56 человек - нью-йоркцы. А среди нью-йоркских школ наилучшие результаты показали воспитанники городской школы с научным уклоном - "Стайвесант", в команде которой высокий процент русскоязычных учащихся. Среди них много способных ребят, но они приехали в Америку еще в дошкольном возрасте и говорить по-русски им уже трудно.

17-летний Саша Левин, родом из Одессы, вошел в число 40 финалистов. Он представил на конкурс свою работу: "Надежная и эффективная схема компьютерной идентификации". В этой работе юный ученый проявил свое глубокое понимание сложных проблем шифрования и применил его для решения важных практических вопросов, в частности, для более совершенной идентификации пользователей компьютеров. Это исследование может иметь широкие последствия для индустрии банковских услуг и для защиты секретной информации. Чтобы понять, в чем суть изобретения Саши Левина, наверное, надо быть на уровне его знаний.

Саша Левин: В 10-м классе я был на математической летней программе, там я полюбил криптологию, и я читал статьи по компьютерам, по математике. Я работал с руководителем, с учителем... Много было очень хороших работ, которые не попали в число 40 и даже не попали в число 300. Я не знаю, это большое счастье мне немножко помогло.

Александр Сиротин: Есть ли у вашей работы практическое применение?

Саша Левин: Голосование. Как голосовать на Интернете, чтобы не знали, кто как голосовал, только чтобы все голосовали, кому можно, но не голосовали, кому нельзя, или кто уже проголосовал. Я еще делал задачу, называется по-английски "Identification", это когда хочешь сказать, кто ты есть, но не давать никакой важной информации. Это проблема большая. Я думаю, что эта работа - у нее приложение есть.

Александр Сиротин: Во всяком случае, благодаря Саше Левину, может быть, компьютерным мошенникам будет труднее обворовывать финансовые учреждения и обманывать других людей.

Один из полуфиналистов, Саша Чачкин, 17 лет, приехал из Бобруйска. Его научная работа связана с совершенствованием методов диагностики рака, в частности рака груди, причем диагностики на самой ранней стадии болезни и без мучительной и иногда даже опасной биопсии.

Саша Чачкин: Интерес должен у самого человека быть. Потому что, даже если посмотреть на многих ученых в Средние века, они не были особенно генетические талантливые. У них любовь развивалась сама. И я считаю, что у каждого человека должен интерес к науке быть, и он должен развиваться родителями, и, самое главное, интересом, желанием. Я работал с аминокислотой под названием триптофан. Это аминокислота полярная, у нее два конца нестабильных, и я работал с лазером, я изучал эту аминокислоту лазером и смотрел, какая у нее идет вибрация в микроволновых волнах. Информация, которую я получил - можно будет работать над определением рака без биопсии. Можно будет рассматривать клетки у человека, даже в груди у женщины, если надо будет, без нужды биопсии, и это будет намного быстрее и намного дешевле.

Александр Сиротин: Вам повезло с учителями? Какую роль учителя сыграли в вашей жизни?

Саша Чачкин: У меня был учитель по дифференциальному исчислению господин Винокур, он был очень хороший, любил математику, любил доказывать теоремы, как настоящий математик. Он меня очень толкал, был отличный учитель. Я скажу, только, в этой школе учителя есть хорошие, но больше зависит от учеников, и от самого желания, чтобы работать над работой. Учителя в моем случае на меня большого влияния не имели, и если тут идти учиться, тут надо самому пробиваться, и учителя многое не сделают. Есть хорошие учителя, очень хорошие, которые за ученика переживают, хотят ему лучшее, а есть, которым просто все равно. И большинство у меня таких учителей было, которым просто все равно было, что я делаю и как. Пришлось самому пробиваться.

Александр Сиротин: Преподаватель биологии и психологии Энн Менвелл из "Стайвесант-скул" рассказала, что одаренные школьники работают практически самостоятельно. Отношения таких учеников и учителей можно сказать не школьные, а университетские: школьники сами выбирают темы исследований и сами работают над ними. Преподаватели их только, так сказать, консультируют.

Школе "Стайвесант" -100 лет. Изначально это была просто школа для мальчиков. Позднее появилась специализация: она стала предназначаться для детей, особо одаренных в области точных наук. Это - не частная, а городская, то есть бесплатная школа для нью-йоркских детей. Принимают сюда по конкурсу. Из более чем 20 тысяч желающих сюда ежегодно отбирают 800 учеников.

Стайвесант - очень хорошая, но не единственная кузница научных талантов в Нью-Йорке. Аня Геккер, например, учится в Бруклинской Технической школе 4-й год. Ане 17 лет. Семья приехала из Кишинева в 91-м году. Мать ее - врач. Бабушка - тоже врач. И Аня мечтает стать врачом - педиатром или эндокринологом. Она вошла в число финалистов, благодаря социально-психологическому исследованию, проведенному на базе дома для престарелых в районе Брайтон-Бич, где живут многие выходцы из бывшего Советского Союза. В рамках своей работы Аня изучила влияние посещений родственников, а также влияние ряда других факторов на длительность выздоровления после тяжелых болезней и на самочувствие пожилых пациентов во время реабилитационного периода. Анино исследование подтверждает благотворность воздействия посещений родственников на процесс выздоровления. Она показала, что такие посещения сокращают время (а, следовательно, и стоимость) пребывания в лечебных учреждениях для пациентов не только с физическими, но и с психическими заболеваниями. Причем, посещения супругов пожилых пациентов действуют наиболее благотворно. На втором месте - посещения детей. Далее по благотворности - посещения внуков и других родственников.

Аня Геккер: Некоторые люди выздоравливают быстрее, а некоторые выздоравливают дольше времени. Я поняла, что должны быть какие-то другие факторы, кроме самой медицины, которые влияют на их выздоравливание.

Александр Сиротин: Хотя Аня обладает многими талантами - она побеждала на чемпионатах по бальным танцам, и на конкурсах на лучший киносценарий, - но главные ее успехи - это золотые медали на математических олимпиадах штата Нью-Йорк в 2001-м и 2002-м годах.

В ходе проведения конкурса компания Intel выделила старшеклассникам и их школам более 1 миллиона долларов. Приз за первое место - 100 тысяч долларов в качестве стипендии для обучения в университете. Второй приз - 75 тысяч долларов. Третий - 50 тысяч. Поделившие четвертое, пятое и шестое места - получат по 25 тысяч. А занявшие места с седьмого по десятое - по 20 тысяч долларов. Остальные 30 финалистов обеспечили себе по 5 тысяч долларов плюс в подарок от компании Intel каждому по мощному современному компьютеру. Победителей определяет жюри, состоящее из членов Академии Наук США.

Евгений Муслин: И в заключение нашей передачи короткие научные новости.

Если депрессия у мужчины не поддается медикаментозному лечению, необходимо проверить у него уровень тестостерона. К такому выводу пришли авторы одного исследования, проведенного в Гарвардском ун-те и опубликованного в январском номере "Американского психиатрического журнала".

Ведущий автор исследования доктор Гаррисон Поуп предполагает, что имеется несомненная связь между тестостероном и действием антидепрессантов на мужчин. Исследование также показало, что низкие уровни тестостерона у мужчин, не поддающихся обычному лечению, встречаются гораздо чаще, чем это считалось ранее.

Пожилые ныряльщики с аквалангом, начинающие с возрастом задумываться, не придется ли им отказаться от любимого спорта, могут теперь спать спокойно: недавнее исследование показало, что они могут продолжать нырять до тех пор, пока их общее состояние здоровья удовлетворительно.

Исследователи из университета Дюка, опубликовавшие свою работу в журнале "Прикладная физиология", пишут, что раньше предполагалось, что из-за постепенного ослабления легочной функции с возрастом у пожилых ныряльщиков может оставаться под водой в организме слишком много углекислого газа, а это может привести к дезориентации и даже к потере сознания.

Однако, после экспериментов с молодыми и пожилыми добровольцами в барокамере, соответствующей глубинам до 18 метров, исследователи пришли к выводу, что для такого беспокойства нет оснований, поскольку содержание углекислого газа в организме у ныряльщиков практически не зависело от возраста. Руководительница исследования доктор Хизер Джейн Фредерик на этом основании сделала вывод, что "физиологически пожилым людям нет никаких причин отказываться от подводного спорта, если он им только не надоел".

Ученые из исследовательского института Скриппса открыли поразительный факт: оказалось, что человеческий организм синтезирует озон. Авторы открытия - директор Института доктор Ричард Лернер и профессор-химик Пол Вентворт в течение нескольких лет собирали доказательства того, что человеческий организм действительно синтезирует этот химически активный газ, до сих пор ассоциировавшийся в основном с озонным слоем в верхней атмосфере, защищающим жизнь на Земле от смертоносных ультрафиолетовых солнечных лучей. Что касается роли озона в организме, то, как оказалось, будучи сильным окислителем, он входит в состав механизма, защищающего нас от грибков и бактерий. В статье, опубликованной в "Трудах американской национальной Академии наук", исследователи пишут, что в процессе синтеза озона участвуют иммунные клетки, так называемые нейтрофильные лейкоциты, и антитела.

"Это чрезвычайно эффективный химический и биологический процесс", - говорит профессор Вентворт и добавляет, что присутствие озона в организме, возможно, связано с воспалительными явлениями, так что понимание связанных с этим газом закономерностей может сыграть огромную роль в лечении воспалительных болезней.

В частности, недавно Лернер и Вентворт продемонстрировали, что сильные окислители, синтезируемые антителами, могут убивать бактерии, прокалывая отверстия в их клеточных стенках. Это было совершенно неожиданным феноменом, поскольку в течение последних 100 лет иммунологи считали, что роль антител заключается только в распознавании инородных патогенов и в привлечении к месту инфекции эффекторных клеток иммунной системы.

Как заявил представитель британского Министерства здравоохранения, расширенное применение противохолестериновых лекарств, так называемых "статинов", позволяет ежегодно спасать жизнь шести тысячам англичан. К марту 2003-го года такие препараты прописываются почти 19 миллионам человек по сравнению с 11 миллионами три года назад. Британский руководитель программы борьбы с сердечными болезнями доктор Роджер Бойль заявил, что "болезни коронарных артерий сердца, убивающие в Англии ежегодно 110 тысяч человек, можно предотвращать и что снижая уровень холестерина у людей, относящихся к группам повышенного кардиологического риска, можно радикально уменьшить опасность инфарктов".

XS
SM
MD
LG