Читать онлайн «Эврика-87». Страница 85

Фокус? Нет, просто найдена любопытная закономерность: если металл циклично нагревать и охлаждать в интервале от 850 до 950 градусов, но не на воздухе, а в водородной атмосфере - он начинает "разбухать". Обнаруженное явление открывает широкую дорогу новым эффективным способам обработки металлов и сплавов.

"Металлическое" фото

Принципиально новый метод получения фотоизображения разработали ученые Института физики Сибирского отделения АН СССР. Он позволяет отказаться от традиционного способа химической обработки фотопленки.

...Яркая вспышка на тысячную долю секунды осветила негатив, наложенный на стекло, покрытое тонким металлическим слоем. Когда негатив убрали, на металлическом покрытии осталось изображение. Правда, его не было видно до тех пор, пока не включили поляризованный свет - под его воздействием проявились все детали.

Основой для металлической "фотоэмульсии" толщиной в десятую долю микрона пока служит стекло. Но ею в принципе может быть любой материал. Изображение, получаемое по-новому, лишено недостатка обычной фотопленки зернистости, а разрешающая способность металлической "фотоэмульсии" составляет тысячу линий на миллиметр. Такую пленку можно экспонировать бессчетное число раз - старое изображение размагничивается и записывается новое,

Ученые считают, что "металлическая" фотография может использоваться для художественных съемок, голографических изображений.

Телескоп с жидким зеркалом

Диаметр зеркала самого крупного в мире оптического телескопа, работающего в обсерватории близ станицы Зеленчукской на Кавказе,- шесть метров. Это, видимо, почти предел того, что можно сделать из стекла.

При изготовлении таких огромных зеркал возникают сложнейшие проблемы с подготовкой стеклянной отливки, ее охлаждением, обработкой, шлифовкой, алюминированием, установкой зеркала... Достаточно сказать, что телескоп-гигант создавался 15 лет. Изготовление, да и работа такого телескопа сильно затрудняются большим весом зеркала. Правда, до недавнего времени считалось, что значительно более крупные зеркала все равно уже не имеют смысла: оптические неоднородности атмосферы, течения воздуха, вызывающие мерцание изображения, кладут предел разрешающей способности, и при дальнейшем увеличении диаметра изображение светил уже не улучшится, а вот недостатки, помехи будут усугубляться. Однако бурно развивающаяся в последние годы техника электронной обработки изображений позволяет как бы "отфильтровывать"

эти оптические помехи. Так что есть смысл строить и более крупные телескопы. И для этого можно призвать в союзники ту же силу гравитации, которая мешает увеличивать размер стеклянных зеркал.

Идея возникла уже давно: зеркало телескопа можно сделать жидким. Еще английский физик Д. Брюстер, известный, среди прочего, как изобретатель калейдоскопа, в 1857 году предложил вращать чашу, наполненную ртутью, вокруг вертикальной оси. Поверхность жидкого металла в результате взаимодействия силы тяжести и вращения примет параболическую форму - как раз такую, какая необходима для собирательного зеркала. Правда, у такого телескопа будет существенный недостаток: его нельзя наклонять, так что наблюдать с его помощью удастся лишь те объекты, которые находятся над обсерваторией прямо в зените, а следить за ними при их движении вместе с небесной сферой будет невозможно. Эту систему испытал в начале нашего века американский физик Р. Вуд, отметил высокое качество получаемой таким образом поверхности, но неподвижный зенитный телескоп не удовлетворил астрономов.

Сейчас с ртутным телескопом работает группа канадских ученых под руководством Э. Борра в университете Лаваля (Квебек). Исследователи изготовили зеркало диаметром 165 сантиметров и предполагают, что нетрудно будет создать ртутное зеркало диаметром 30 метров.

Вернуться к идее жидкого телескопа позволила та же электроника. Пусть вертикальная ось вращающейся чаши со ртутью должна быть неподвижной.

Но ведь она все же движется, так как чаша стоит на вращающейся Земле.

Не наклоняясь, такой телескоп осмотрит за ночь некоторую полосу неба.

Эта полоса может иметь ширину вдвое больше видимого диаметра полной Луны, а площадь - в 2000 раз более крупную. Если в фокус телескопа поставить не человеческий глаз или фотопластинку, а телекамеру, то сигналы от нее можно подать в память ЭВМ.

За несколько ночей машина накопит информацию от просматриваемой полосы, и ей можно будет заказать синтезировать из сигналов от интересующего нас объекта его неподвижное изображение. Кроме того, жидкостные телескопы, стоящие в разных широтах Земли, будут наблюдать разные полосы неба, и это тоже в какой-то степени компенсирует неподвижность одного такого телескопа.

Коэффициент отражения ртути несколько ниже, чем у алюминия, которым покрывают сейчас астрономические зеркала. Зато ртуть в отличие от алюминиевого покрытия не тускнеет со временем, не боится царапин и загрязнений. Чтобы качество изображения было высоким, на ртутном параболоиде не должно быть неровностей более 0,000005 миллиметра в высоту.

Для этого требуются полное отсутствие вибраций и высокое постоянство скорости вращения. Оба требования выполняются с помощью подшипника на воздушной смазке и прямого привода от синхронного электродвигателя (такой привод используется в высококачественных проигрывателях). Большая масса зеркала упростит стабилизацию вращения. Но рост диаметра за пределы 30 метров вряд ли возможен - искажения в форму параболоида начнет вносить сила Кориолиса.

Ртуть - тяжелый и дорогой металл, ее литр весит 13,6 килограмма и стоит на мировом рынке 280 долларов. Поэтому лучше использовать чашу, уже близкую по форме к параболоиду вращения с небольшим количеством ртути для создания отражающей поверхности. Достаточно слоя в 3 миллиметра, тогда пятиметровый телескоп потребует тонну жидкого металла, а тридцатиметровый - 30 тонн. Вместе с необходимой электроникой и зданием обсерватории такой гигант будет стоить столько же, сколько обычный зеркальный телескоп диаметром 2 метра.

Ориентир - солнечный "зайчик"

Расстояние, с которого видны солнечные "зайчики", поистине поражает:

в крупный телескоп зеркало площадью всего в один квадратный метр можно заметить даже на орбите Плутона. И ученые предложили воспользоваться этим в космической навигации, в первую очередь при полетах к другим планетам, астероидам и кометам. Солнечный "зайчик" от зеркала, установленного на спускаемом аппарате или на самом корабле, будет пойман на Земле. Он поможет определить координаты и точно покажет относительное расположение объектов в пространстве. Пока с помощью локаторов это можно сделать лишь приблизительно.

Нейтрино в разведке

Ускорители элементарных частиц - основной инструмент исследования фундаментальных свойств материи.

Однако с течением времени они стали применяться не только в ядерной и атомной физике. Так, ускорители малых энергий используются в медицине, в геологической разведке, для поиска и обнаружения дефектов в различных материалах, для дистанционного контроля атомных реакторов и т. п.

А вот мощные ускорители, разгоняющие частицы до больших скоростей (высоких энергий, как говорят специалисты), в технике и производстве до сих пор не применялись.

Поэтому большой интерес вызвал проект использования протонных ускорителей (точнее, создаваемых ими пучков высокоэнергетических нейтрино)

для изучения структуры Земли и, в частности, для разведки полезных ископаемых. Поскольку частицы для этой цели надо ускорять до очень высоких энергий (триллионов электрон-вольт), то длина окружности такого ускорителя - геотрона - составит десятки километров. Кроме того, для "просвечивания" Земли надо иметь возможность менять направление пучка нейтрино (вплоть до поворота на 90 градусов), поэтому необходимо специальное устройство (так называемый "хобот") в виде цепочки сверхпроводящих магнитов, заключенных в гибкую трубу. Размеры "хобота" также могут достигать нескольких километров.

Нейтрино обладают способностью проникать сквозь любые вещества.

Если пучок этих частиц направить в землю под небольшим (4-5 градусов)

углом к горизонту, то он "прошьет"

земную кору на расстояние в 1000 километров от геотрона, при этом максимальное углубление его трассы от поверхности Земли составит 20 километров (отметим, что буровая техника такой глубины еще не достигала). По пути нейтрино взаимодействует с горными породами, слагающими земную кору - с каждой по-своему,- и по особенностям этого взаимодействия можно судить о тех веществах, которые встретились нейтрино. Так можно вести поиск полезных ископаемых.

Для просвечивания земного шара с целью уточнения его структуры целесообразно построить плавающий в море ускоритель с "хоботом", направленным к центру Земли (угол поворота 90 градусов). При необходимой в этом случае энергии нейтринного пучка длина "хобота" должна быть примерно 6 километров.