Журнал «Юный техник» - Юный техник, 2010 № 11

Так, возможно, будут выглядеть луноходы второго поколения:

1— «лунный колобок» команды ARCA (Румыния); 2— «селеноход» команды Astrobotic (США); 3— планетоход команды C-Base (США); 4— 10-килограммовый «паук» итальянской команды.

В сентябре 2009 г. число команд, включившихся в борьбу за призы общей стоимостью уже в 30 млн. долларов в конкурсе Google Lunar X Prize , достигло двух десятков.

Причем в двадцатку вошла и российская команда «Селеноход» под руководством Николая Дзись-Войнаровского.

Все 30 млн. долларов призовых из фонда X PRIZE и компании Google будут распределены так. Первый приз в 20 млн. получит победитель, который отправит на естественный спутник нашей планеты самодвижущегося робота. Прилунившись, тот должен будет проехать не менее 500 м и передать на Землю полезную информацию.

Второй приз в 5 млн. долларов заработает команда, которая выполнит те же требования вслед за победителем. Наконец, последние 5 млн. распределят между участниками, которые смогут расширить программу пребывания своих роботов на Луне — например, запечатлеют следы пребывания прежних пилотируемых и автоматических экспедиций, обнаружат лед.

Призовая программа действует до конца 2012 г. Если до того времени с заданием никто не справится, то в течение последующих двух лет сумма основного выигрыша уменьшится на 5 млн., после чего конкурс будет или завершен, или, по решению организаторов, продолжен на иных условиях.

Порядок лучше, чем беспорядок. Но есть в природе один эффект, который опровергает это утверждение. Проявляется он прежде всего в одном из самых неприятных явлений природы, у которого много разных имен — вихрь, смерч, торнадо… Какую пользу можно извлечь, изучив это явление?

Волей-неволей люди наблюдают за вихрями уже много столетий и отмечают в их поведении немало удивительного. Например, московские газеты начала XX века описывали случай, когда смерч поднял в Марьиной роще в воздух городничего и, пронеся его километров десять, аккуратно опустил на землю в Измайлове.

С такой же легкостью смерчи переносят бревна, животных да и целые дома… Известны случаи, когда смерчи выносили на сушу речные суда, снимали с опор и бросали в реку стальные железнодорожные мосты…

Откуда такая мощь?

Происходящие внутри смерча процессы можно в некоторой мере смоделировать, помешивая чай в стакане.

Сначала вы увидите, как центробежная сила лишь слегка отодвигает жидкость к стенкам. Ускорив вращение, легко создать воронку в центре чайного вихря. Нечто подобное происходит и в смерче. Центробежная сила уплотняет воздух возле стенок, а середина вихря остается сильно разреженной.

Если внимательно рассмотреть фотографию смерча, то можно заметить, что по всей его поверхности проходит тонкий белесый пограничный слой, отделяющий зону сравнительно спокойного течения воздуха от зоны завихрения. Этот слой — своего рода подшипник, благодаря которому скорость движения воздуха в воронке смерча может достигать 700 км/ч. А некоторые исследователи даже полагают, что скорость ветра в такой воронке может быть сверхзвуковой, то есть достигать скорости 1200 км/ч.

Поставить эту мощь на службу людям пытались неоднократно. Например, московский изобретатель М.С. Сагов придумал, как с помощью прирученного вихря… вентилировать городские улицы.

Суть его идеи такова. Чтобы спровоцировать образование смерча, используется вихреобразователь — несколько сходящихся к вершине винтообразных лопаток. На каждую снизу, по периметру, из специальной установки подается мощный поток теплого воздуха. Он закручивается, отрывается от лопаток и поднимается вверх.

После этого из центра вихреобразователя начинают откачивать воздух, который не попал на лопатки и не пришел во вращение. В результате внутри закрученного потока возникает разрежение, заставляющее внешнее давление сжимать поднимающийся поток и соединять отдельные завихрения друг с другом. Постепенно образуется конус.

Теперь уже не нужны ни откачка, ни подача воздуха, они выполнили свою функцию. Их отключают, и конус превращается в трубу. Она сама способна засасывать воздух из окружающего пространства.

Конечно, этот смерч — не ровня природному, его высота всего 15–20 м. Зато им можно управлять, изменяя угол наклона лопаток.

Перемещая вихревую установку по улицам, можно очищать загрязненный воздух, убирать пыль, пропуская вихрь через фильтры. Причем лучше организовать очистку не на выходе смерча, а на входе, как в обычном пылесосе. И он будет возвращать в атмосферу чистый воздух.

Совершенно неожиданно, казалось бы, стал полезен вихрь и сотрудникам лаборатории перспективных разработок Института атомной энергии имени И. Курчатова под руководством профессора Г.И. Кикнадзе, перед которыми стояла задача улучшить охлаждение урановых стержней в ядерных реакторах. Впрочем, за решением ученых стоял строгий расчет. Дело в том, что в пограничном слое, как мы уже сказали, происходит перераспределение энергии, благодаря чему температура вихря падает. А потому, если запустить рукотворный вихрь внутри реактора, его охлаждение можно значительно улучшить.

Как это сделать? Ясно, что вихри образуются в тех случаях, когда поверхность обтекания недостаточно гладкая. Это, например, хорошо знают аэродинамики. И до недавнего времени они старались как можно тщательнее «зализывать» все обводы летательных аппаратов, отполировывать их обшивку.

Однако — удивительное дело! — исследования показали, что во многих случаях и улучшать обтекание можно, делая на поверхности заранее выверенные неровности, что-то вроде «акульей кожи». Новинку испробовали сначала на судах, скорость которых из-за уменьшения забортного трения сразу резко возросла. Подобные покрытия начали испытывать и в авиации. И вновь обнаружили положительный эффект.

Но в авиации — огромные поверхности, в реакторе же площади несравнимо меньше. А потому потребовались эксперименты. Пробуя разные варианты, в лаборатории создали тонкостенную оболочку с особым рельефом — на стенки нанесли «поклёвки» (так иногда называют вмятины на металле, образованные словно бы птичьим клювом). В этих лунках стали образовываться микровихри, которые уносили тепло намного быстрее и интенсивнее обычного.