Ссылки для упрощенного доступа

logo-print

Бионика и биомимикрия. Электромобили на дорогах штата Нью-Йорк


Темы передачи: бионика и биомимикрия, массовые испытания электромобилей на дорогах штата Нью-Йорк, а также короткие научные новости.

Лилия Шукаева:

Бионика - это наука, решающая инженерные задачи путем анализа структуры и жизнедеятельности организмов. Идея использования знаний о живой природе для решения инженерных задач восходит еще к Леонардо да Винчи, который пытался построить летательный аппарат с машущими крыльями, как у птиц - орнитоптер. Сегодня, когда инженеры стремятся к разработке экологически чистых и дешевых технологий, идея заимствования инженерных решений у живой природы, приобретает все большую актуальность.

Что общего видят, например, ученые между священным для индусов цветком белого лотоса и краской для окрашивания стен? Оказывается, очень много. Белый лотос - это символ чистоты, но растет он в болотной грязи. Секрет его загадочной чистоты в таком окружении разгадал германский ботаник д-р Вильгельм Бартлот из Боннского ун-та, который с помощью сканирующего электронного микроскопа в течение 20 лет изучал микроскопическую архитектуру поверхностей тысяч растений.

Ученый заметил, что наиболее чистые листья обычно были самыми шероховатыми. И самые чистые из них - лепестки белого лотоса были усеяны крошечными остриями. На таких остриях трудно удержаться частичкам пыли и грязи, и их легко смывают капли дождя. Этот, так сказать, лотосовый эффект использовали изготовители строительной краски в Германии, названной "ЛОТОСАН". Такая краска продается сейчас в Европе и в Азии с гарантией, что окрашенные поверхности не придется мыть детергентами или пескоструить в течение 5 лет. Сейчас химики пытаются использовать лотосовый эффект для автомобилей и черепичных крыш. - Промышленность должна подражать живым системам,- пишет Женин Бенюс, написавшая недавно книгу "Биомимикрия" и считающаяся авторитетом по вопросам бионики.

Природа давно подсказывала инженерам такие решения, как, например, гиподермические иглы для подкожных инъекций, выполненные наподобие змеиных зубов, или застежки-прилипалки "Велкро", основанные на том же принципе, что и соплодия репейника, цепляющиеся к носкам, когда вы гуляете по полям. В последнее время поиски биологических решений, обладающих значительным коммерческим потенциалом, стали объектом глубоких исследований. Так, биолог из Калифорнийского университета в Беркли доктор Роберт Фулл недавно открыл, что бегать по потолкам и по гладким вертикальным стенам маленьким ящерицам позволяют силы молекулярного сцепления. Секрет заключается в микроскопических ворсинках на их лапках, очень тесно прилегающих к поверхностям, по которым они бегают. Сила сцепления так велика, что ящерица теоретически могла бы удержать груз порядка 40 кг.

Новый подход к механизму слуха исследователи Корнелльского ун-та и Нью-йоркского штатного ун-та в Бингхэмтоне почерпнули у паразитической мушки "Ормия". Сверчки, умеющие скрывать свое местонахождение своеобразным стрекотанием, не могут одурачить этих мушек, откладывающих на них яйца. Исследователи обнаружили у мушек в ушах биологический эквивалент направленных микрофонов и надеются, что их изучение приведет к созданию лучших слуховых аппаратов для людей.

Автор книги "Биомимикрия" Женин Бенюс консультирует множество промышленных компаний, подсказывая им остроумные решения, почерпнутые у природы. Недавно она побывала на Галапагосских островах с группой специалистов из калифорнийской фирмы, занимающейся водоочисткой. Там она продемонстрировала им растения, опресняющие для собственных нужд морскую воду, и моллюсков, питающихся фильтрацией водных загрязнений. Инженеры вернулись домой с пищей для размышлений. Трубы водоочистительных установок часто забиваются минеральными отложениями, преграждающими путь воде. В то же время моллюски выделяют минеральные вещества из фильтруемой ими морской воды для постройки своих раковин и останавливают процесс минерализации, когда раковина готова. Если бы удалось понять механизм этого явления, можно было бы предотвратить отложение солей в трубопроводах и избавиться от применения ядовитых химикатов для их растворения.

"Иногда имеет смысл задать вопрос: а как решила бы эту проблему природа,- говорит владелец "Дэвид Оки Дизайнз" -текстильной компании в Джорджии, занимающейся разработкой коммерческих ковровых покрытий. -Такой вопрос может подсказать вам совершенно неожиданное решение".

В одной из лабораторий Министерства энергетики США разрабатывается технология получения водоустойчивого клея, наподобие того, который синтезируют двустворчатые моллюски-прилипалы, прочно прилипающие к днищам судов, портовым сооружениям и другим объектам в соленой воде. Моллюски вырабатывают смесь из четырех протеинов, которые в присутствии пятого протеина, служащего катализатором, и превращаются в исключительно прочный клей, надежно работающий не только в морской воде, но и в других агрессивных средах.

Прочностные испытания клея дали отличные результаты, -говорит сотрудник исследовательской лаборатории Министерства энергетики США в городе Айдахо Фоллс доктор Фрэнк Роберто. Предполагается, что такой клей окажется наилучшим средством для склейки окисленных металлических пластин, из которых собираются важные компьютерные узлы, что он сможет успешно заменить хирургические швы в человеческом организме и что с его помощью удастся ремонтировать корабли прямо в морской воде.

Однако, на пути таких радужных перспектив имеется существенное препятствие: для получения всего 1г протеинового клея требуется 10 тыс. моллюсков. Правда, сейчас, после нескольких лет работы, ученым уже удалось синтезировать небольшие количества клея с помощью ферментации. Но для получения клея в промышленных количествах такой метод непригоден. По мнению доктора Роберто, оптимальным решением станет имплантация соответствующего моллюскинского гена в какое-нибудь растение, что позволит собирать урожай протеинов для водостойкого клея.

Удачным примером такого рода может служить работа, проделанная генетиками канадской монреальской биотехнологической компании "Нэксия". Эти генетики имплантировали гены, ответственные за синтез сверхпрочной паутины у пауков, нигерийским козам, так что этих коз теперь можно доить и извлекать из их молока сырье для сверхпрочных нитей, чтобы ткать из них сверхпрочный шелк. Это большое достижение, так как прочность нитей впятеро больше, чем прочность стали при гораздо меньшем их весе. Недаром новый материал получил название "Биосталь".

"Мы надеемся, - говорит основатель и руководитель компании "Нэксия" доктор Джеффри Тэрнер, - в недалеком будущем иметь многочисленное стадо трансгенетических коз, которые будут поставлять материал для множества важных изделий, начиная от ниток для офтальмологической хирургии и кончая легкими пуленепробиваемыми жилетами".

Некоторые исследователи планируют использовать естественные природные процессы для разработки более эффективных и безотходных строительных методов. Сотрудники Национальной лаборатории Сандия в Альбукерке, например, пытаются имитировать чрезвычайно прочные и долговечные ракушки моллюска "Морское ухо", состоящие из набора жестких и мягких прослоек. Когда жесткая прослойка трескается, деформация поглощается мягкими слоями, и трещина не распространяется дальше.

Сотрудник лаборатории "Сандиа" докторр Джеффри Бринкер пробует сейчас получать такие слоистые конструкции с помощью самособирающихся полимеров, в которых молекулы под действием химических факторов сами собой собираются в жесткие и мягкие слои. Таким способом уже удается изготавливать небольшие детали компьютеров, а в будущем подобная технология позволит покрывать целые автомобили неуязвимыми прозрачными покрытиями. "Эти покрытия прочнее и элегантнее обычных полимеров,- говорит д-р Бринкер,- они очень дешевы, эффективны и при изготовлении не дают никаких отходов".

Инженеры уже упоминавшейся нами текстильной компании владелец "Дэвид Оки Дизайнз" спроектировали сейчас ковровые покрытия под названием "Энтропия". Эти покрытия предназначаются для полов коммерческих помещений и имитируют по рисунку свет и тени в лесной чаще. Обычно покрытия приходится менять полностью, даже если изношено не больше 20% их поверхности, так как новые куски невозможно подобрать по цвету. С "Энтропией" эта проблема полностью отпадает, что обеспечивает значительную экономию и упрощает укладку.

Подражая природе, инженерам, возможно, удастся во многих случаях вообще обойтись без окраски ковровых покрытий, заменив ее рефракционными эффектами, обычно расцвечивающими птичьи перья. "Мало того, - предсказывает руководитель компании Дэвид Оки, - я надеюсь, что мы научимся изготавливать ковры наподобие змеиной кожи, так, чтобы при износе не выбрасывать их полностью, а только заменять верхний слой.

Александр Сиротин:

Автомобилисты надеются, что электромобиль может стать надежной второй машиной в семье, когда дело касается поездок на короткие расстояния от дома до магазина или до железнодорожной станции.

Как пишет в газете "Нью-Йорк Таймс" ее корреспондент Ренди Кеннеди, очень скоро Джон Стюарт, житель нью-йоркского пригорода "Уaйт Плейнс" сядет в свой новый автомобиль, чтобы отправиться в спортивный клуб, а из клуба поедет на железнодорожную станцию, где заправит автомобиль... нет, не бензином. Он подъедет не к бензоколонке, а к электроустановке, из которой вытянет длинный электрический шнур и воткнёт вилку в розетку там, где у обычного автомобиля помещается отверстие для заливки горючего в бензобак. Затем Джон Стюарт оставит свой автомобиль, а сам сядет в электричку, идущую в Нью-Йорк.

Мистер Стюарт не считает себя борцом за чистоту атмосферы, сторонником партии "Зеленых", тем не менее, он присоединился к первой сотне жителей нью-йоркских пригородов, пожелавших оставить дома свои джипы и кредитные карточки нефтяных компаний, которыми американцы обычно расплачиваются за заправку бензином, оставить до той поры, когда надо будет отправиться в дальний путь, а не проехать 15-20 минут до железнодорожной станции. Сто первопроходцев согласились играть роль подопытных кроликов ради апробирования нового варианта старого транспортного эксперимента, еще ни разу не увенчавшегося успехом, а именно: убедить владельцев автомобилей в том, что электромобили не просто экстравагантная новинка для чудаков и экологических фанатиков, а очень даже практичное транспортное средство. За участие в эксперименте первые 100 обладателей электромобиля будут вознаграждены бесплатной стоянкой у железнодорожной станции, скидкой на страхование и на железнодорожные билеты, и правом брать электромобили в лизинг всего за 199 долларов в месяц сроком на 34 месяца. И все эти привилегии только за то, что они возьмут автомобиль, похожий на нечто среднее между луноходом и Фольксвагеном "Биттл". Название электромобиля - "Think City". Выпущен он автомобильной корпорацией "Форд Мотор Компани" и собран на фордовском заводе в Норвегии, где электромобили уже есть в продаже и где их популярность растет. Но "Форд", опасаясь повторения неудач, постигших недавно автомобильные корпорации "Хонда" и "Дженерал Моторс", которые пытались найти в США рынок сбыта для своих электромобилей, избрал свой особый путь. В прошлом году автокорпорация "Форд Мотор Компани" начала поставку на американский рынок партии из 750 демонстрационных электромобилей. Первая группа прибыла в Калифорнию, где компания по сдаче автомобилей напрокат "Герц" начала давать их в аренду автомобилистам в Сан-Франциско. Одновременно в ряде других городов Калифорнии автодилеры стали предлагать такие электромобили потребителям.

В Нью-Йорке при содействии таких городских служб как электрическая "Нью-Йорк Пауэр Ауторити" и транспортная "Метрополитен Транспортейшн Ауторити" программа внедрения электрических автомобилей станет самой крупномасштабной. Предлагаемые электромобили рассчитаны на жителей пригородов, которые 1-2 раза в неделю ездят на автомобиле до ближайшего продовольственного магазина и каждое утро - до железнодорожной станции, чтобы добраться до работы в Нью-Йорке.

Итак, электромобиль может служить семье в качестве второго транспортного средства для повседневных недолгих поездок. Эту вспомогательную роль электромобили будут играть до тех пор, пока не будет значительно повышена емкость электробатарей или не будет найден другой способ хранения электроэнергии.

52-летний Джон Стюарт, который служит в компьютерном отделе Манхэттенской Торговой Ассоциации, до сих пор пользовался старой "Хондой" 1987-го года, на спидометре которой 71 тысяча миль, для поездок в спортклуб в 5 милях от дома, и на железнодорожную станцию. Теперь старую "Хонду" он подарит дочери - студентке колледжа, - а сам пересядет на электромобиль.

В Нью-Йорке программа подготовки к эксплуатации электромобилей началась до печальной памяти террористических актов 11 сентября и, по плану, продажа их была намечена на следующий 2003-й год. В связи с резким ухудшением экономического положения в Нью-Йорке рассматривается вопрос о том, чтобы отложить программу до 2007-го года. Это вызвало сильное недовольство сторонников защиты окружающей среды. Они считают, что такое решение лишит автомобильную промышленность стимула производить электромобили. Поэтому эксперимент с первой сотней электромобилей покажет, есть ли для них место на нью-йоркском рынке и будет ли отсрочен план широкого их внедрения. Станет ясно, хотят ли жители нью-йоркских пригородов иметь автомобиль с пластмассовым корпусом, с максимальной скоростью 56 миль в час, с дальностью пробега на одной электрозарядке 50 миль. Тем более что после демонстрационного периода цена лизинга повысится, а за стоянку возле железнодорожной станции придется платить наравне с владельцами обычных автомобилей. Для Джона Стюарта, который платит 450 долларов в год за стоянку у железнодорожной станции, всё равно есть смысл взять электромобиль, потому что свободное место на стоянке для его электромобиля ему обеспечено.

Руководство "Пауэр Ауторити" штата Нью-Йорк считает, что 7 станций подзарядки для 100 электромобилей достаточно, чтобы слух о них разошелся по нью-йоркским пригородам от Вестчестера до Лонг-Айленда. Электромобиль не нуждается в бензине, а смена машинного масла нужна ему не чаще раза в полгода. Владельцу не надо волноваться и о том, что ему придется самому ремонтировать электромобиль, для чего надо изучить инструкции и учебники или довериться автомеханику. В электромобиле капот вообще не открывается. У электромобиля есть таймер, который включает двигатель и подогревает или охлаждает салон до того, как водитель выходит из поезда и пересаживается в электромобиль. Наконец, хотя страховка электромобиля и обычного автомобиля стоит одинаково, зарядка 19 никеле-кадмиевых батарей стоит в несколько раз дешевле, чем заправка бензином.

Потребуется менее 2 долларов, чтобы полностью зарядить электромобиль, - говорит Сэт Лейтман, координатор программы электромобилей при "Пауэр Ауторити".

Дополнительное преимущество электромобиля - бесшумная работа двигателя, а отсюда и лучшее радиозвучание автомобильной стереосистемы.

А если владелец автомобиля любит выделяться из массы, то лучшее средство для этого - обладание шарообразным, построенным в Норвегии электромобилем, который производит на публику такое же впечатление, как, скажем, "Роллс-Ройс".

Конечно, комментарии зевак не всегда могут быть восторженными. Когда сам автор публикации об электромобилях в "Нью-Йорк Таймс" журналист Рэнди Кеннеди остановил в городке Уайт Плейнс свой ярко-красный округлый электромобиль, огромного роста бородач презрительно произнёс: "Это детская игрушка для самоубийц". Но корпорация "Форд Мотор Компани" уверяет, что электромобиль достаточно безопасен. Корпус из термопластика по прочности не уступает стальному, рама автомобиля - из алюминия.

Представитель электрической "Пауэр Ауторити" сообщил, что было получено около 250 заявлений на имеющиеся 100 электромобилей, хотя информация об эксперименте не была широкой из-за событий 11 сентября.

Ричард Корелл, житель городка Петерсон штата Нью-Йорк, владелец небольшой манхеттенской строительной компании, решил заказать себе электромобиль отчасти ради того, что распространение этого вида транспорта уменьшит зависимость США от ближневосточной нефти. У Ричарда Корелла есть джип-"Мерседес" и грузовичок пикап. От одного из них он может отказаться ради электромобиля. Ричард рад будет сделать что-то и ради того, чтобы воздух стал чище. "Кроме того, - считает он, - отпадут такие заботы, как заливка антифриза. И для воров электромобиль не представляет никакого интереса: машина пройдёт всего 50 миль и встанет. Так что угнанный электромобиль нетрудно будет найти".

Научные новости.



Евгений Муслин:

7 января мимо Земли пролетел астероид "2001ВайБи5", открытый только месяц назад. Хотя опасности столкновения с ним на сей раз не было, астрономы говорят, что близость прохождения астероида еще раз напомнила, как много в окружающем нас пространстве имеется потенциально опасных космических объектов, способных нанести нашей планете ужасающие разрушения. Летя по направлению к Солнцу, астероид пролетел мимо нас на расстоянии всего 830 тысяч километров - это двойное расстояние от Земли до Луны, считающееся небольшим по космическим масштабам. Размер астероида - 300 м в поперечнике - достаточно велик, чтобы испепелить в случае столкновения целую страну.

Этот астероид был открыт в начале декабря прошлого года калифорнийскими астрономами, следящими за ближайшими окрестностями Земли. Он летит по вытянутой эллиптической орбите, пересекающей орбиты Марса, Земли, Венеры и Меркурия, и делает один оборот вокруг Солнца за 1321 день.

Столь близкая космическая почти что встреча - редкое, но не беспрецедентное явление. Сейчас астрономам известен еще один астероид "1999АН10", который еще ближе пролетит мимо Земли 7 августа 2026-го года.

Но возвратимся к первому, 300-метровому небесному телу. Его величина недостаточна, чтобы полностью стереть жизнь с лица Земли. Для этого понадобился бы астероид диаметром с 1 км. Но и 300-метровый мог бы принести огромные бедствия. Если бы он упал, например, на Лондон, то в радиусе 150 км все было бы тотально разрушено, а на протяжении следующих 800 км тоже мало бы что осталось. Так что в руины превратилась бы не только Великобритания, но и Франция и Голландия. А если бы астероид упал в океан, то гигантская волна-цунами смыла бы все прибрежные города.

Близкий пролет астероида, считают специалисты, еще раз показывает, что глобальное бедствие возможно в любой момент. Тот факт, что астероид был обнаружен всего месяц назад, внушает сомнение в нашей способности что-либо предпринять для предотвращения бедствия.

Астрономы и археологи предполагают, что объекты 300 метровой величины сталкиваются с Землей примерно раз в 5 тыс. лет. "Астероид 2001ВайБи5" напоминает нам, -говорит британский астроном доктор Бенни Пейзер, - что может случиться, если мы не наладим лучшее наблюдение за опасными космическими объектами и если мы не сделаем нужные приготовления для защиты нашей планеты".

XS
SM
MD
LG