Наука и технология: 2005 г., основные
достижения
Известный американский
научно-популярный журнал «Scientific American» в
последнем номере за 2005 г. подвёл итоги научных
исследований и технологических достижений в
прошедшем году. Вот некоторые из них.
ИССЛЕДОВАНИЯ ВИРУСА
ПТИЧЬЕГО ГРИППА И СТРАТЕГИЯ БОРЬБЫ С НИМ.
Вирусы постоянно изменяются, и поэтому даже
ежегодные прививки от гриппа не могут полностью
оградить нас от этого заболевания. И всё же,
переболев гриппом в прошлом году, мы так
настроили нашу иммунную систему, что она
способна оказать сопротивление слегка
изменившимся вирусам. Это похоже на то, как,
настроившись на радиоволну, мы всё-таки можем ещё
разобрать слова диктора, даже если частота волны
слегка изменилась. Однако раз в 30–40 лет
структура вируса претерпевает за год очень
сильные изменения, и тогда наша иммунная система
оказывается неспособной распознать вирус,
возникает пандемия гриппа. Последняя из самых
страшных пандемий, названная «испанкой»,
случилась в 1918 г. и унесла более 40 млн жизней (или
3% населения Земли). Вирусом «испанки» тоже
сначала болели птицы, а потом люди. За почти сто
лет, прошедшие с тех пор, биология и медицина
сделали огромнейший шаг вперёд, и сейчас о
вирусах гриппа известно практически всё. Однако
до сих пор существует только одно лекарство
(блокаторы нейраминидазы Tamiflu и Relenza) от
всех видов гриппа, но и оно эффективно, только
если употребить его не позже, чем через два дня
после появления симптомов. К сожалению, выпуск
этого лекарства по патенту швейцарской фирмы Roche
только начался, и пройдёт много лет, прежде чем
каждый сможет купить его в аптеке. А пока, чтобы
не заболеть птичьим гриппом, нужно чаще мыть руки
и реже бывать в людных местах.
СТВОЛОВЫЕ КЛЕТКИ – ПАНАЦЕЯ
ОТ ВСЕХ БОЛЕЗНЕЙ XXI в. Стволовые клетки – это
клетки, способные превратиться в любые клетки
нашего организма. Если нанести стволовые клетки
на омертвевшую после инфаркта область сердца, то
они заменят мёртвые клетки, и сердце снова станет
здоровым. В принципе, так можно лечить многие
болезни, и опыты на животных это подтверждают. К
сожалению, стволовые клетки существуют только
тогда, когда наш организм находится в
зародышевом состоянии. Однако теоретически наши
зародышевые клетки можно вырастить искусственно
(клонировать), если поместить ядро любой нашей
клетки, например, кожи, в лишённую ядра
яйцеклетку и запустить процесс деления. Такие
исследования уже в течение нескольких лет
проводят учёные всего мира. И вот, наконец,
корейский учёный Hwang заявил, что он
разработал метод, позволяющий выращивать
стволовые клетки для каждого. Его работа была
признана журналом самой лучшей, но уже в 2006 г.
было доказано, что результаты этих опытов
сфальсифицированы, и Hwang был отдан под суд.
Однако нет сомнений, что честные учёные, которых,
конечно, большинство, в самом ближайшем будущем
найдут способ выращивать стволовые клетки для
каждого из нас.
Перетаскивание ядра из одной
клетки в другую (микрофотография)
СТОИМОСТЬ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ
ОТ СОЛНЕЧНЫХ БАТАРЕЙ СРАВНЯЛАСЬ С ЕЁ ЦЕНОЙ ОТ
ОБЫЧНЫХ ИСТОЧНИКОВ. До 2005 г. использовать
солнечные батареи в быту было экономически
невыгодно. Более совершенная технология
изготовления, большие объёмы продаж (рост на 60% в
2004 г.) и возросший срок эксплуатации солнечных
батарей уменьшили стоимость 1 квт . ч
вырабатываемой ими энергии до 20 центов, что
сопоставимо со стоимостью электроэнергии,
получаемой от тепло- и гидроэлектростанций. Одна
из стратегий, приведших к успеху, – отказ от
дорогостоящих кремниевых элементов и переход на
пластиковые, на поверхность которых наносят
нанокристаллы сульфида свинца, способные
поглощать солнечное излучение даже в
ИК-диапазоне (длина волны до 2 мкм). Японским
учёным с помощью нанотехнологий удалось сделать
первую в мире «фотоёмкость», которая за пару
минут под 500-Вт лампочкой может заряжаться до 0,8 В,
обладая гигантской электрической ёмкостью (0,5
Ф/см2). Таким образом, обычная панель
солнечных батарей могла бы заменить аккумулятор
в гибридном автомобиле – автомобиле будущего.
Есть также идея использовать солнечную
электроэнергию для электролиза воды и получения
газообразного водорода – самого чистого топлива
на Земле.
Панель солнечной батареи у
жилого дома
GOOGLE – ПРИЗНАННЫЙ ЛИДЕР
В РАЗРАБОТКЕ ПОИСКОВЫХ СИСТЕМ В ИНТЕРНЕТЕ. Каждый
год количество информации в интернете
увеличивается приблизительно на 50%, а объёмы
памяти персональных компьютеров уже достигают
многих гигабайт. Ориентироваться и находить то
что надо, в этом постоянно растущем океане
информации помогают несколько поисковых систем,
а самой мощной и совершенной среди них является Google,
основанная в 1998 г. выпускниками Стэнфордского
университета Лэрри Пейдж и Сергей Брин (родился в
Москве в 1974 г.). Ощущение полёта над океаном
информации, которое даёт Google, стало в этом
году реальностью, когда все пользователи этой
поисковой системой смогли наконец взглянуть
сверху на любой уголок планеты Земля. Все услуги
по поиску – бесплатные.
ИЗУЧЕНИЕ КЛИМАТА ЗЕМЛИ И
СПОСОБОВ ЕГО ЗАЩИТЫ. Глава научного центра по
изучению атмосферы Калифорнийского
университета (США) представил данные,
указывающие на то, что повышение температуры
Земли препятствует поглощению парниковых газов.
В настоящее время около половины всего
углекислого газа, образующегося при сжигании
углеводородного топлива, поглощается
континентами и водой океанов. При этом в воде
образуется больше углекислоты, а на суше
растения, поглощая больше углекислого газа,
растут более интенсивно. Однако, как показывает
моделирование, в условиях более жаркого и сухого
климата растения ограничивают потребление
углекислого газа, и его растворимость в воде тоже
падает. Таким образом, становится очевидной
положительная обратная связь «рост температуры
– рост концентрации парниковых газов – рост
температуры», что может привести к
катастрофическим последствиям, если не
принимать срочных мер. Научные данные убедили
представителей более 150 стран мира подписать
Киотский протокол, ограничивающий выброс
парниковых газов в атмосферу, и с февраля 2005 г.
он вступил в силу.
ОРГАНИЧЕСКАЯ ЭЛЕКТРОНИКА:
ДЕШЁВАЯ И ГИБКАЯ. Органические
полупроводниковые материалы, по-видимому,
никогда не смогут заменить кремний в электронных
микросхемах компьютера. Однако органическая
электроника вполне может конкурировать с
кремниевой там, где важны механическая гибкость
и прочность, а не скорость выполнения операций.
Одним из многообещающих приложений такой
электроники являются гибкие дисплеи, которые
можно наклеивать на неровные поверхности.
Радиочастотные наклейки, позволяющие следить за
движением грузов и товаров, получившие широкое
распространение в самое последнее время, тоже
стали изготовлять из органической электроники.
На основе полимеров, используя, например, их
ферроэлектрические свойства, можно сделать
элементы электронной памяти, обладающие очень
большой механической прочностью.
БОРОТЬСЯ С ВИРУСОМ СПИДА,
ИЗМЕНЯЯ СЕБЯ. Синдром приобретённого
иммунодефицита (СПИД) – неизлечимая болезнь
нашего времени, которой страдают десятки
миллионов людей во всём мире. Вирус СПИДа
поражает лимфоциты, иммунные клетки организма,
т.е. те клетки, которые и должны бороться с
вирусами, а высокая изменчивость вируса не
позволяет сделать прививку от этой болезни.
Казалось бы, замкнутый круг, но учёные не теряют
надежды разорвать его. Некоторые из них считают,
что бороться с вирусом СПИДа невозможно, т.к. он
постоянно изменяется. По их мнению, надо просто
исключить возможность размножения этих вирусов
в клетках человека, а для этого надо изменить
некоторые не очень «важные» для нас химические
реакции, протекающие в лимфоцитах. Результаты
предварительных опытов показывают, что можно,
слегка изменив себя, излечиться от этой страшной
болезни. Исследования продолжаются.
НОВЫЕ АНТЕННЫ ДЛЯ
БЕСПРОВОДНОЙ СВЯЗИ. Телевизионные станции
передают сигналы в диапазоне 50–900 МГц, которые
уверенно принимаются на расстоянии многих
километров от передающей антенны. Известно, что
колебания более высоких частот хуже проходят
через здания и различные преграды, чем
низкочастотные, которые просто огибают их.
Поэтому технология Wi-Fi, используемая в
обычных системах беспроводной связи и
работающая на частотах выше 2,4 ГГц, обеспечивает
приём сигнала лишь на расстоянии не больше 100 м. С
такой несправедливостью по отношению к
передовой Wi-Fi-технологии скоро будет
покончено, конечно, без вреда для
ТВ-потребителей. В будущем приборы, созданные на
основе Wi-Fi-технологии, будут работать на
частотах между работающими ТВ-каналами,
увеличивая, таким образом, дальность уверенного
приёма. Чтобы не мешать работе телевидения,
каждая из Wi-Fi-систем (передатчик и приёмник)
будет постоянно сканировать лежащие рядом
частоты, предотвращая столкновения в эфире. При
переходе на более широкий частотный диапазон
возникает необходимость иметь антенну,
одинаково хорошо принимающую сигналы и высоких,
и низких частот. Обычные штыревые антенны не
отвечают этим требованиям, т.к. они в
соответствии со своей длиной избирательно
принимают частоты определённой длины волны.
Антенной, подходящей для приёма сигналов в
широком частотном диапазоне, стала так
называемая фрактальная антенна, имеющая
форму фрактала – структуры, выглядящей
одинаково независимо от того, с каким
увеличением мы её рассматриваем. Фрактальная
антенна ведёт себя так, как вела бы себя
структура из множества штырьковых антенн разной
длины, скрученных между собой.
Пример фрактала
ГУЛЛИВЕР И ЛИЛИПУТ В
ВОЗДУХЕ. В апреле 2005 г. впервые взмыл в воздух
самый большой пассажирский самолёт А-380, а
вскоре после этого свой первый испытательный
полёт совершил один из самых маленьких
самолётов, EMB-202, заправленный этиловым
спиртом и предназначенный для обработки с
воздуха сельскохозяйственных угодий. Размах
крыльев А-380, предназначенного для перевозки
800 пассажиров, составляет 80 м, а его масса с полной
загрузкой – 570 т. Несмотря на такие внушительные
размеры, шумит этот самолёт гораздо меньше, чем
Боинг-747, теперь уже второй по размерам
авиагигант. Конструкторы смогли значительно
снизить массу самолёта, используя вместо
алюминия новые композитные материалы,
обладающие лучшими механическими
характеристиками. EMB-202 – одноместный
самолёт, оснащённый поршневым двигателем.
Этиловый спирт выбран в качестве топлива не
только из-за того, что он в 3–4 раза дешевле
дорожающего на глазах авиационного бензина, но и
потому что эксплуатация самолёта оказалась на 20%
дешевле. Кроме того, производство спирта
практически не загрязняет окружающую среду.
Рис. 4. Самый
большой в мире самолёт А-380
К.Ю.БОГДАНОВ
(пер. с англ.), школа № 1326, г. Москва
kbogdanov@mtu-net.ru
|