Журнал "Компьютерра" №754

Данных, накопленных палеонтологами, оказалось достаточно, чтобы воссоздать в модели с размахом крыльев 80 см давно продуманные природой механические и аэродинамические свойства птерозавра. Инженеры полагают, что таких размеров уже достаточно, чтобы снабдить птеродрона всем необходимым для самостоятельного перемещения в трех стихиях и выполнения задач разведки и мониторинга. Птеродрон сможет летать между небоскребами современных мегаполисов, при необходимости садиться на карнизы и балконы, ходить по земле и в помещениях, а также плавать вдоль береговой линии.

По мнению ученых, тапежара мог летать с крейсерской скоростью до 30 км/час. Во время полета его черепной гребень и мембранные крылья работали как огромные сенсоры. Вертикальный гребень был пронизан сосудами и нервными окончаниями и, по-видимому, использовался как руль при полетах и на море. На поверхности воды крылья частично складывались и могли работать как паруса, а сам тапежара барражировал вдоль побережья в поисках пищи. По земле птерозавр передвигался на четырех конечностях, о чем свидетельствуют следы, оставшиеся на окаменевшем грунте. Перед взлетом он разгонялся на двух задних конечностях и, вероятно, мог взлетать не только с земли, но и с водной глади.

Реализовать все эти разнообразные таланты птерозавра в модели - задача непростая. Но исследователи надеются, что широкие возможности нового птеродрона с лихвой окупят затраченные усилия. ГА

Истина в вине

Французские физики разработали оригинальный способ проверки подлинности коллекционных вин, не требующий откупоривать бутылку с драгоценным содержимым.

Подделывают не только картины великих мастеров и водку завода "Кристалл". Рынок коллекционных вин, на котором одна бутылка может стоить тысячи евро, все сильнее страдает от наводнивших его подделок. И если для проверки подлинности картин разработано много изощренных методов, а паленую водку можно выявить несложным химическим анализом по обилию вредных примесей, то со старым вином все гораздо сложнее. Можно, конечно, нанять эксперта, откупорить бутылку и продегустировать содержимое, но тогда шедевр виноделия будет безвозвратно утрачен.

Чтобы решить эту проблему, физики использовали ускоритель AIFIRA, разогнав пучок протонов до трех миллионов электрон-вольта. Протонами бомбардировали бутылку, в результате чего пятнадцать химических элементов в составе стекла, включая кремний, натрий, железо и магний, испускали характерный рентгеновский спектр. Так можно достаточно точно определить химический состав стекла бутылки, который уникален для каждой местности и года, поскольку технология варки стекла постоянно совершенствовалась и менялась. Пока что база, состоящая из восьми десятков образцов старых бутылок известного происхождения, позволяет определить возраст стеклянной тары с точностью до пятнадцати лет. Но ученые обещают, что по мере пополнения базы они смогут определять возраст бутылки с точностью до года-двух. Лондонская фирма Antique Wine Company, специализирующаяся на торговле коллекционными винами, уже обещала предоставить ученым свою коллекцию старых бутылок и участвовать в финансировании дальнейших исследований.

К сожалению, новый метод определяет возраст бутылки, а не напитка. Чтобы узнать возраст самого вина, пригодится другой метод датировки, основанный на определении количества изотопа цезия-137, который в природе не образуется, а попал туда после первых ядерных испытаний. Однако этот метод работает только для вин, произведенных после 1945 года, и требует вскрытия бутылки и забора проб.

Так что ученым еще есть над чем работать, а виноделам остается дожидаться новых надежных и объективных методов определения подлинного возраста вина. А пока, в поисках "истины в вине", последнее слово остается за экспертом-дегустатором. ГА

Поющие объективы

Любопытный "объектив" для миниатюрных видеокамер разработан в Ренсселерском политехническом институте. Устройство состоит из пары капелек воды и динамика, работает очень быстро и потребляет рекордно мало энергии.

Жидкие линзы и объективы давно привлекают внимание инженеров и ученых. За счет сил поверхностного натяжения жидкость сама принимает почти идеальную форму, которую сравнительно легко изменять механически или зарядив жидкость и приложив необходимое электрическое напряжение. Однако у таких линз есть ряд существенных недостатков. Необходимое для управления линзой напряжение, как правило, велико, а для изменения формы и площади контакта с "оправой" требуются ощутимые затраты энергии. Кроме того, жидкие линзы зачастую работают слишком медленно, поскольку после изменения формы необходимо еще дождаться, когда затухнут колебания, неизбежно возникающие в жидкости.

В новом объективе, состоящем из пары капелек воды в одном цилиндрическом отверстии, площадь контакта не изменяется, и энергия почти не расходуется. Капельки приводятся в движение звуком миниатюрного динамика и постоянно колеблются взад-вперед подобно маятнику. Фокусное расстояние объектива при этом постоянно меняется, а заботу о резкости кадра берет на себя электроника матрицы. Снимок делают "на лету" именно в тот момент, когда нужный объект находится в фокусе. Длительные выдержки для одного кадра, разумеется, недостижимы, зато уже сейчас можно получать 250 изображений в секунду от объектива диаметром около полутора миллиметров. И это далеко не предел: по оценкам исследователей, подобные капельные объективы могут колебаться с частотой до ста килогерц.

Капельные объективы должны заинтересовать производителей камерафонов, которые из-за острой конкуренции постоянно озабочены поиском новых миниатюрных, быстрых, легких, качественных и потребляющих мало энергии решений. Кроме того, подобные объективы будут полезны для миниатюрных беспилотных самолетов, роботов, систем безопасности и ряда других приложений. ГА

Окольными путями

Удивительно простой способ обойти дифракционный предел и сфокусировать электромагнитные волны в пятно размером меньше половины длины волны предложили физики из Торонтского университета. Расчеты и первые эксперименты доказывают его жизнеспособность в широком диапазоне частот от радиоволн до оптики и обещают массу интересных приложений.

Дифракция электромагнитных волн, мешающая рассматривать в микроскоп слишком мелкие объекты и уменьшать размеры транзисторов в чипах, давно заставляет ученых искать обходные пути для лучшей "концентрации" волн электромагнитного поля. И хотя так называемый дифракционный предел для обычных электромагнитных волн принципиально непреодолим, все же находятся различные лазейки.

Еще в начале семидесятых годов прошлого века была предложена так называемая оптическая микроскопия ближнего поля. Дело в том, что вблизи границ раздела сред или различных объектов, помимо обычных волн, существуют так называемые нераспространяющиеся электромагнитные волны, которые быстро, на расстояниях порядка длины волны, затухают и обычно не переносят энергию. Однако если вблизи такой границы на расстоянии меньше длины волны поместить другой интересующий нас объект, то его влияние на нераспространяющиеся волны можно зарегистрировать. На квантовом языке это означает, что фотоны будут туннелировать из одного объекта в другой.

Этот эффект используют в микроскопах ближнего поля. В них остро заточенный световод с отверстием на конце сканирует образец, находясь от него на расстоянии меньше длины световой волны. Если фотоны туннелируют в образец, то отражение от конца световода слегка уменьшается и регистрируется аппаратурой. Так можно "рассмотреть" детали много меньше длины световой волны, обойдя дифракционный предел. Однако эта технология дорога и по многим параметрам проигрывает атомно-силовым микроскопам.

Новый пик интереса к технологиям ближнего поля возник на рубеже тысячелетий с появлением метаматериалов с отрицательным показателем преломления. Они позволяют усиливать компоненты нераспространяющихся волн и "фокусировать" их вблизи своей поверхности, но сильно страдают от потерь, поглощая слишком много энергии поля. Есть и ряд других экзотических предложений, однако большинство из них очень трудно реализовать на практике.

В новом методе ученые предложили использовать для дополнительной фокусировки ближнего поля тонкий экран с несколькими щелями специально подобранной формы. Щели прорезаны так, чтобы волны ближнего поля от них в сумме давали более резкий фокус. Например, в экспериментах с радиоволнами частотой 10 ГГц и длиной волны три сантиметра использовали стальной экран толщиной 0,15 мм с центральной щелью 13,2х1,2 мм и двумя сателлитами 17х0,6 мм по бокам на расстоянии 3 мм от центральной щели. Экран облучали плоской волной, которая фокусировалась в пятно размером 5,2 мм на расстоянии 4,5 мм за экраном. Эксперименты подтвердили теорию, предсказывающую, что большее количество подходящих щелей позволит добиться еще лучшей фокусировки.