Михаил Стародумов - Самые популярные изобретения из прошлых веков, актуальные сегодня, или Кто придумал первого робота

Цемент

Искусственное неорганическое гидравлическое вяжущее вещество. В переводе с латыни — «щебень, битый камень».

Один из основных строительных материалов. При взаимодействии с водой, водными растворами солей и другими жидкостями образует пластичную массу, которая затем затвердевает и превращается в камневидное тело. В основном используется для изготовления бетона и строительных растворов. Цемент обладает способностью набирать прочность во влажных условиях, чем принципиально отличается от некоторых других веществ (гипса, воздушной извести), которые твердеют только на воздухе.

Цемент впервые был запатентован в 1824 году, а уже в 1880-х годах он использовался в коммерческих и индивидуальных целях во многих странах мира. Точнее, это был портландцемент, который в ходе эксперементов получил англичанин Джозеф Аспдин.

Портландцемент получают тонким измельчением клинкера и гипса.

Клинкер — продукт равномерного обжига до спекания однородной сырьевой смеси, состоящей из известняка и глины определённого состава, обеспечивающего преобладание силикатов кальция.

Цеппелин (дирижабль)

Пассажирский цеппелин LZ 127 «Граф Цеппелин» был построен в Германии в 1928 году и являлся на то время крупнейшим и наиболее передовым дирижаблем в мире. Своё название воздушный корабль получил в честь немецкого пионера дирижаблей жёсткой системы графа Фердинанда фон Цеппелина. LZ 127 имел самую счастливую судьбу из всех построенных за всю историю воздухоплавания полутораста жёстких дирижаблей. За девять лет эксплуатации «Граф Цеппелин» провёл в воздухе около 17 200 часов, совершил 590 полётов в разные страны мира, преодолел почти 1,7 млн км, перевёз 13 110 пассажиров и около 70 т грузов и почты; при этом он 143 раза пересёк Атлантический океан и 1 раз — Тихий.

В конструкции дирижабля всегда предусмотрена оболочка для размещения газа легче воздуха под давлением. Давление газа внутри оболочки обеспечивает противодействие её смятию давлением внешней атмосферы. На ранних дирижаблях весь газ помещали в оболочке с единым объёмом и простой стенкой из промасленной или лакированной ткани. Впоследствии оболочки стали делать из прорезиненной ткани или других (синтетических) материалов однослойными или многослойными для предотвращения утечек газа и увеличения их срока службы, а объём газа внутри оболочки стали разделять на отсеки — баллоны. В настоящее время применение стеклопластика для изготовления оболочки дирижабля считается перспективным.

В Первой мировой войне немецкие дирижабли успешно бомбили Англию, перевозили грузы, продовольствие, оружие. Трудно представить, но с 1900 по 1916 год Германия построила 176 дирижаблей.

Кроме того, идеи фон Цеппелина получили свое развитие в Америке. Поскольку в то время это была единственная страна, производящая негорючий (в отличие от взрывоопасного водорода) и совершенно безопасный гелий в больших количествах, то в США началось строительство мощного воздушного флота, предназначенного как для перелетов через Атлантику, так и для патрулирования береговых линий двух океанов.

Но, увы, век дирижаблей был недолог. Страшные катастрофы, унесшие жизни многих людей, заставили сомневаться в безопасности полетов на цеппелинах. Окончательную точку поставила гибель немецкого лайнера «Гинденбург» в 1937 году, когда погибли тридцать пять человек из девяноста семи находившихся на борту.

Циклотрон

В 1939 году американский физик Эрнест Орландо Лоуренс был удостоен Нобелевской премии «за изобретение и создание циклотрона, за достигнутые с его помощью результаты, особенно получение искусственных радиоактивных элементов».

Осенью 1924 года в Йельском университете Лоуренс получил докторскую степень. Его диссертация о фотоэлектрическом эффекте в парах калия стала первой из его значительных работ в этой области физики.

В Калифорнии Лоуренс продолжил начатые исследования в таких областях, как фотоэлектричество и измерение очень коротких промежутков времени.

Затем Лоуренс обратился к ядерной физике, которая тогда быстро развивалась. В 1919 году Эрнест Резерфорд расщепил атомное ядро, бомбардируя его альфа-частицами, испускаемыми радием.

Джон Кокрофт и Эрнест Уолтон построили линейные ускорители частиц, работавшие при очень высоких напряжениях. В этих устройствах положительно заряженные частицы разгонялись по прямой в направлении притягивавшего их отрицательного электрода и приобретали энергию, пропорциональную приложенному напряжению.

Линейные ускорители не нравились Лоуренсу, так как в них время от времени происходил пробой изоляции и возникал высоковольтный разряд, напоминающий по виду молнию. В 1929 году Лоуренсу попалась на глаза статья на немецком языке инженера норвежского происхождения Рольфа Видерее, прочитав которую Лоуренс понял, что частицы можно ускорять, повышая напряжение постепенно, что прямолинейный путь можно изогнуть в окружность. Проделав необходимые расчеты, он вместе с несколькими сотрудниками приступил к проектированию и постройке первого циклотрона.

Основная идея Лоуренса состояла в том, что заряженные частицы движутся в однородном магнитном поле по окружностям. Так происходит потому, что движущийся заряд представляет собой электрический ток, который, как и ток в обмотках электромагнита, создает магнитное поле. Подобно двум магнитам, поднесенным вплотную друг к другу, частица и внешний магнит действуют друг на друга с определенной силой, но двигаться может только частица (в случае двух сближаемых магнитов это соответствует тому, что один магнит жестко закреплен, а другой может двигаться). Направление силы всегда образует прямые углы с направлением магнитного поля и с направлением движения частицы. Поскольку направление частицы постоянно изменяется, частица движется по окружности. Важная особенность движения частицы состоит в том, что она всегда описывает полную окружность за одно и то же время независимо от скорости (кинетической энергии) частицы. Но диаметр окружности тем больше, чем больше скорость частицы. Именно эти особенности движения частиц и использовал Лоуренс, проектируя свой циклотрон.

После первого, довольно несовершенного циклотрона, построенного в 1930 году, Лоуренс и его коллеги из Беркли быстро создали одну за другой более крупные модели. Используя 80-тонный магнит, предоставленный ему Федеральной телеграфной компанией, Лоуренс ускорял частицы до рекордных энергий в много миллионов электрон-вольт. Циклотроны оказались идеальными экспериментальными приборами. В отличие от частиц, испускаемых ядрами при радиоактивном распаде, пучок частиц, выводимых из циклотрона, был однонаправленным, их энергию можно было регулировать, а интенсивность потока была несравненно выше, чем от любого радиоактивного источника.