Сегодня в номере:

Из истории создания многоразовых космических кораблей – Сверхтекучесть жидкого гелия – Малышам: кто куда едет – Из жизни Ньютона – Анекдот – Календарь (уголок коллекционера)

Гете

Знаете ли Вы, что темой дипломной работы первого космонавта планеты, Ю. А. Гагарина был корабль многоразового использования?

Программа обучения космонавтов в Военно-воздушной инженерной академии им. Н. Е. Жуковского отличалась от традиционной подготовки специалистов. Уже тогда, в середине 60-х годов, вошли в учебный процесс ЭВМ и тренажеры.

Решающим этапом учебы стала для космонавтов дипломная работа. Она была задумана как комплексное научное исследование, причем каждый его участник получал свой самостоятельный раздел, тщательно увязанный со всеми остальными. А все вместе они создавали многоразовый космический летательный аппарат самолетной схемы. Такой подход позволял довольно глубоко проработать проблему.

Ю. Гагарин занимался посадкой летательного аппарата. Ему предстояло выбрать оптимальную для нормальной посадки аэродинамическую компоновку, форму и размеры крыла, основных и дополнительных рулевых поверхностей, решить ряд других вопросов, например, изучить особенности управления аппаратом и выработать предложения по улучшению посадки. В аэродинамических исследованиях на разных этапах работы Ю. Гагарин опирался на физический эксперимент (продувки в аэродинамической трубе) и, в большей степени, на математическое моделирование с помощью ЭВМ.

Аэродинамическая схема аппарата должна была обеспечить предпосадочный маневр и посадку “по-самолетному”. Сначала упрощенными расчетами в первом приближении были определены основные геометрические параметры аппарата. Несущий фюзеляж представлял собой крыло большой толщины, за счет этого предполагалось упростить теплозащиту на гиперзвуковых скоростях полета. Кроме того, надо было придать крылу-фюзеляжу достаточные несущие свойства на этих режимах. Во время приземления и перед посадкой требовалось увеличить площадь крыла. Для этого были сконструированы крылья-консоли, они поворачивались и становились продолжением крыла-фюзеляжа. При гиперзвуковом полете консоли поднимались, а при входе в плотные слои атмосферы как бы оставались “в тени” фюзеляжа. С точки зрения теплозащиты тонкостенных консолей это очень важно.

Чтобы исследовать дозвуковые скорости аппарата в аэродинамической трубе, Ю. Гагарину предстояло создать деревянную модель. Еще в 1966 году он выполнил рабочий чертеж-эскиз. По нему на заводе академии и в мастерской-препараторской кафедры аэродинамики изготовили модель. Форму консолей еще предстояло уточнить, поэтому сделали их съемными из толстой фанеры.

В то время ученые начали успешно применять упрощенную схему самолета. Оказалось, что вместо “телесных” форм в расчетах можно рассматривать “скелет” летательного аппарата, полученный как бы сплющиванием крыльев, фюзеляжа и других частей. Она оказалась очень удачной, поскольку значительно упрощала методы расчета аэродинамических характеристик самолетных компоновок на вычислительных машинах. На этой схеме вовсю заработал метод дискретных вихрей, разработанный еще в 1950 году.

Эксперимент Ю. Гагарина должен был, во-первых, опытным путем проверить теоретические выводы и, во-вторых, развеять недоверие к надежности расчетных данных, полученных на основе наших подходов, и вообще укрепить веру в ЭВМ. Гагарин “конструировал” и “облетывал” свой аппарат на имевшейся тогда цифровой и аналоговой вычислительной технике. Это была отечественная машина БЭСМ-2М. Благодаря ей исследования обрели реальную почву.

Чтобы обеспечить посадку аппарата “по-самолетному”, сначала выбрали конструкцию с переменным положением крыльев на разных участках полета, но таким путем не удалось сбалансировать аппарат, сделать его удобным для пилотирования при сверхзвуковых и малых скоростях. И тут Ю. Гагарин вспомнил о складывающихся решетчатых крыльях в системе аварийного спасения космических кораблей “Союз” и сразу нашел решение. 19 января 1968 года эксперименты с моделью аппарата закончились. Чтобы достичь приемлемой балансировки, в ее передней части были поставлены два решетчатых стабилизатора. Результаты эксперимента показали, что модель хорошо балансируется на углах атаки до 10°.

О Гагарине С.П. Королев сказал: “Смелый, искусный летчик и космонавт. Грамотный, думающий инженер. Это то, что нужно. Именно то!”

Ю. А. Гагарин и Г. С. Титов защищали дипломные работы 17 февраля 1968 года в Звездном городке. Интерес к происходящему был большой. Собралось много народу, только членов Государственной экзаменационной комиссии было 14 человек.

После обсуждения экзаменационная комиссия выставила оценки: выполнение работы — “отлично”, защита — “отлично”, общая оценка — “отлично”. Комиссия постановила присвоить полковнику Юрию Алексеевичу Гагарину квалификацию летчика-инженера-космонавта, выдать диплом об окончании инженерного факультета с отличием и рекомендовать его в адъюнктуру. Высшие оценки были выставлены и Г. С. Титову.

По материалам журнала “Наука и жизнь”

Что нового в науке

ПерсТ. 27.02.2004

"Сверхтекучесть твердого гелия" звучит почти как "вакуумная акустика", но на поверку оказывается вполне реальным феноменом.

Известно, что при понижении температуры ниже 2.176К жидкий гелий ⁴He переходит в сверхтекучее состояние с нулевой вязкостью и может течь без трения, проникая даже через поры с атомными размерами. Сверхтекучесть обязана своим существованием эффекту бозе-эйнштейновской конденсации и являет нам (наряду со сверхпроводимостью) наиболее яркое проявление квантово-механических законов в макроскопическом масштабе. В Природе сверхтекучесть - редкое явление. Долгое время после ее открытия в 1938 году она наблюдалась лишь в ⁴He. Только в 1972 году удалось обнаружить сверхтекучесть ³He, но при гораздо более низких температурах (атомы 3He являются фермионами и сначала должны образовать пары-бозоны). В 1995 году к сверхтекучим системам добавился газ атомов рубидия, после чего сверхтекучесть открыли и в других газах (спин-поляризованном водороде, молекулярных газах спаренных фермионов).

Твердые тела долгое время оставались единственным из трех привычных нам состояний вещества, где сверхтекучесть не наблюдалась, хотя теоретически была признана возможной, поскольку при низкой температуре квантовые флуктуации приводят к образованию в твердом теле делокализованных вакансий и других дефектов, которые способствуют сверхтекучести. Идеальным кандидатом в сверхтекучее твердое тело является опять же гелий, у которого атомы легкие, а силы межатомного взаимодействия слабые. Это делает твердый гелий не похожим на другие твердые тела. В частности, даже при температурах около 0 гелий замерзает лишь при давлении около 25 бар.

В недавней работе американские физики из Pennsylvania State University сообщили о регистрации фазового перехода твердого 4He в сверхтекучее состояние. Без сомнения захватывающие подробности этого открытия можно найти в свежем номере интернет-журнала Перст.

SPIN

Однажды сели Таня с Леней в электричку и собрались ехать за город. Сидят, смотрят в окно.

Вдруг за окном все вздрогнуло и поехало назад.

— Поехали! — обрадовался Леня.

— Кто?—улыбнулась Таня.

— Мы, конечно.

Таня промолчала, она продолжала смотреть в окно. Вдруг Леня увидел, что поезд, который стоял за окном, проехал, а другие поезда, столбы на перроне, вокзал стоят на старом месте. Выходит, что уехали не Леня с Таней, а поезд, который стоял за окном. Постояли еще. Снова все вздрогнуло, но на этот раз Леня заметил, что поехал назад не только поезд, который стоял за окном, но и столбы и вокзал.

— Вот теперь поехали мы,—сказала Таня.—Смотри, вон деревня! Как она мчится мимо нас! Мы стоим, а она мимо несется.

— Нет, это мы едем, — сказал Леня, — смотри, ребята нам руками машут.

— Ну да, им кажется, что они стоят, а поезд едет, а нам кажется, что поезд стоит, а ребята едут.

— Едем мы или стоим, зависит от того, откуда посмотреть, — сказала Таня, когда они сошли с поезда и стояли на перроне маленькой станции.

Мы сейчас неподвижно стоим на перроне, но если бы на нас посмотреть с Луны в сверхмощный телескоп, то можно увидеть, что мы движемся вместе с нашей Землей.

Принципы относительности движения, впервые сформулированные великим итальянским ученым Галилео Галилеем, а позднее на более глубоком уровне Альбертом Эйнштейном в его теории относительности, сложны и недоступны малышам. Но сам факт относительности движения достаточно наглядно раскрывается на примерах, описанных в рассказе. Поэтому детей нужно с ним познакомить.

Ньютон отличался рассеянностью, что, как известно, признак глубокой сосредоточенности на какой-то теме. Поэтому с великим физиком происходило множество забавных вещей. Так, задумав сварить яйцо, он сделал это по все правилам, со всей тщательностью. Ошибся он лишь в одном: взял в руки яйцо, а часы положил в кастрюлю. У Ньютона были кошка с котенком. Чтобы они не мешали спать по утрам, Ньютон пропилил в двери два отверстия – большое и маленькое. Увидав это, сосед Ньютона заметил, что можно было сделать лишь одно отверстие – большое

– А ведь верно! – воскликнул Ньютон. – Эта замечательная идея не пришла мне в голову.

Умер Альберт Эйнштейн. Предстал перед Богом. Бог ему говорит:

– Я знаю вы великий учёный. Я выполню любую вашу просьбу.

Эйнштейн:

– Я хочу узнать формулу мира.

Бог записал формулу.

– В ней есть одна ошибка! – восклицает Эйнштейн.

– Я знаю, – отвечает Бог.

9 – 15 марта 2004 г.

9 марта

1845 Николай Евлампиевич КУТЕЙНИКОВ (1845 — 25.4.1906), инженер-кораблестроитель, генерал-лейтенант.

По отзыву его лучшего ученика А. Н. КРЫЛОВА, Кутейников был “самым образованным корабельным инженером на нашем флоте”. Он участвовал в создании окончательных проектов всех боевых кораблей, построенных во 2-й половине 1890-х — начале 1900-х гг., в т. ч. мощных броненосных крейсеров, первого русского ледокола “Ермак”, первой подводной лодки. В 1901 году по его инициативе был создан Петербургский политехнический институт с кораблестроительным факультетом. Невольной причиной смерти инженера стала гибель у Порт-Артура броненосца “Петропавловск”. В своем докладе Крылов попытался доказать, что гибель броненосца была вызвана недостатками его конструкции (за что отвечал Кутейников), но специальная комиссия не согласилась с этими выводами. Кутейников тяжело перенес конфликт, и его здоровье резко ухудшилось.

1934 Юрий Алексеевич ГАГАРИН (1934 — 27.3.1968), первый космонавт Земли >>>.

1961 В СССР запущен космический корабль-спутник с пассажиром на борту. Полет прошел успешно, и дворняга Чернушка благополучно вернулась на Землю. Вся страна знала тогда героинь по имени и в лицо >>>.

1908 Жозэф Яковлевич КОТИН (1908 — 21.10.1979), конструктор тяжелых танков ИС, КВ, трактора К-700.

1876 Спустя три дня после получения патента на изобретенный им телефон Александр БЕЛЛ впервые сумел дозвониться до своего помощника Томаса УОТСОНА, находящегося в соседней комнате, и сказал ему: “Мистер Уотсон, зайдите ко мне. Вы мне нужны” — и тот понял, что хотел шеф. Правда, опыты проходили уже год, и, возможно, Уотсон, прекрасно знавший, чего добивается изобретатель, просто решил сделать ему приятное, так как прошло еще немало времени, прежде чем был создан аппарат, позволявший хорошо понимать человеческую речь. Как бы то ни было, этот день считается первым, когда человек, подняв телефонную трубку, услышал обращенные к нему слова.

В 1915 году, когда была проложена трансконтинентальная телефонная линия, участникам исторического разговора предложили принять участие в ее открытии. Белл, находившийся в Нью-Йорке, вновь повторил свои слова, на что Уотсон из Сан-Франциско ответил, что ему потребуется не меньше недели, чтобы исполнить эту просьбу.

1978 Первый полет французского истребителя “Мираж-2000”.

1811 Урбен Жан Жозеф ЛЕВЕРЬЕ (1811 — 23.9.1877), французский астроном, вычисливший орбиту и положение ранее неизвестной планеты Солнечной системы, названной потом Нептуном, которую в 1846 году по его указаниям обнаружил немецкий астроном ГАЛЛЕ.

1911 Аркадий Бейнусович МИГДАЛ (1911 — 9.2.1991), физик-теоретик, академик.

1996 В столице Малайзии Куала-Лумпуре возведен самый высокий в мире небоскреб — здание Petronas Towers. Его высота — 452 м. Представление о нем можно получить, посмотрев фильм “Западня” с участием Шона КОННЕРИ и Кэтрин ЗЕТА-ДЖОНС.

1824 Густав КИРХГОФ /Gustav Robert KIRCHHOFF/ (1824 — 17.10.1887), немецкий физик.

1923 Уолтер ШИРРА /Walter SCHIRRA/ (1923), американский астронавт. В 1959 году вошел в первую группу американских летчиков, отобранных для полета в космос. Полеты на КК “Меркурий” (МА-8), “Джемини-6”, “Аполлон-7” >>>.

1855 Персиваль ЛОУЭЛЛ (1855 — 12.11.1916), американский астроном, считавший, что на Марсе живут разумные вещества, а марсианские “каналы” построены ими.

1781 Английский астроном Вильям ГЕРШЕЛЬ с помощью собственноручно изготовленного телескопа открыл седьмую планету Солнечной системы — Уран. Правда, первоначально он принял ее за комету. Когда выяснилось, что это неизвестная ранее планета, он получил медаль Королевского общества и должность придворного астронома. Сам Гершель назвал планету в честь своего высокого покровителя короля ГЕОРГА III “Звездой Георга”, короткое время она носила имя первооткрывателя, пока немецкий астроном Иоганн БОДЕ не придумал для нее название Уран.

1930 Американский астроном Клод ТОМБО объявил об открытии им девятой планеты Солнечной системы. В мае она получит имя Плутон.

1950 На горьковском судостроительном заводе № 112 (“Красное Сормово”) заложена первая дизельная подводная лодка проекта 613 (конструктор В. Н. ПЕРЕГУДОВ), с которого началось строительство подлодок второго поколения. По многим техническим показателям это была лучшая лодка среднего водоизмещения своего времени: самая глубоководная (до 200 м), могла находиться под водой до 10 дней, небывалая дальность хода — почти 9 тысяч километров. Впервые в мире их корпус стали покрывать резиной, за счет чего они стали самыми бесшумными. С этих лодок были совершены первые в мире пуски ракет, а делали такую подлодку всего за 10 дней (за семь лет на четырех заводах было выпущено 215 лодок). Она стала самой массовой в истории советского кораблестроения, и до 70-х годов лодки этого проекта составляли ядро советских подводных сил.

1835 Джованни Вирджинио СКИАПАРЕЛЛИ /Giovanni Virginio SCHIAPARELLI/ (1835 — 4.7.1910), итальянский астроном. В 1877 году обнаружил на Марсе сеть тонких линий, которые назвал каналами. Трудно сказать, удачно или нет было выбрано название, но зато какой толчок оно дало человеческой фантазии: вплоть до того, что “и на Марсе будут яблони цвести”.

1879 Альберт ЭЙНШТЕЙН /Albert EINSTEIN/ (1879 — 18.4.1955), немецкий физик-теоретик, создатель теории относительности, нобелевский лауреат 1921 года “за заслуги перед теоретической физикой, и особенно за открытие закона фотоэлектрического эффекта”.

1928 Фрэнк БОРМАН (1928), американский астронавт, в декабре 1968 года первым облетевший вокруг Луны (Аполлон-8, Джемини-7)>>>.

1821 Иоганн Йозеф ЛОШМИДТ /Joseph LOSCHMIDT/ (1821 — 8.7.1895), австрийский физик и химик, который первым вычислил диаметр молекулы (1865) и определил количество молекул газа, содержащихся в 1 кубическом сантиметре при нормальных условиях (число Лошмидта).

1930 Жорес Иванович АЛФЕРОВ (1930), физик, директор Санкт-Петербургского физико-технического института имени А. Ф. Иоффе, вице-президент РАН, нобелевский лауреат 2000 года “за развитие полупроводниковых гетероструктур для высокоскоростной и оптоэлектроники” (совместно с Джеком КИЛБИ), депутат Государственной думы РФ.

При подготовке использовались материалы сайта http://citycat.ru/historycentre/

ã Сечная Н.Ю.