Главная страница «Первого сентября»Главная страница журнала «Физика»Содержание №9/2006
Новости науки

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

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

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

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.

Самый большой в мире самолёт А-380

Рис. 4. Самый большой в мире самолёт А-380

К.Ю.БОГДАНОВ
(пер. с англ.), школа № 1326, г. Москва
kbogdanov@mtu-net.ru

.  .