Сматри что нашёл #1

Часть 1

Инженеры помещают замедлитель между столбиками топлива и повышают эффективность цепной реакции. Для реакторов, в которых теплоносителем выступает вода, она же служит замедлителем нейтронов.

Ну а захват «лишнего» нейтрона атомным ядром приводит к его превращению в изотоп. Например, уран-238 становится ураном-239. Поскольку в новом ядре соотношение протонов и нейтронов становится иным, его стабильность почти всегда существенно ниже, чем у изначального атома. В зависимости от того, какое топливо используется в реакторе, захват нейтрона может быть как полезным явлением, так и вредным. Комбинируя замедлители и отражатели нейтронов, активную зону конфигурируют так, чтобы в ней преобладали нейтроны нужных энергий.

Кроме ядерных реакций деления, в атомных реакторах постоянно идут процессы распада. Фактически почти все, что находится в топливных таблетках, радиоактивно: само топливо, продукты распада, ионизированные и подвергшиеся нейтронной бомбардировке материалы связующего для топлива. Это приводит к постоянному потоку альфа- и бета-частиц, гамма-квантов, а в особо редких случаях — непосредственно осколков деления.

Подытоживая все происходящее в реакторе, стоит выделить наиболее критические факторы, определяющие выбор материалов для его конструкции:

• для активной зоны и окружающих ее конструкций — нейтронный поток и гамма-излучение, хотя второе в нормальных условиях имеет недостаточную интенсивность, чтобы значительно повредить материалы, и опасно только для людей;
• для активной зоны и ее компонентов (например, выгородки реактора и каналов теплоносителя) — высокие температура и давление, нейтронный поток, наведенная радиоактивность и гамма-излучение в небольшой степени;
• для тепловыделяющих сборок — высокие температура и давление, нейтронный поток, наведенная радиоактивность и гамма-излучение;
• для топливных таблеток — сразу все, включая все виды ионизирующего излучения и особенно высокую температуру (некоторые типы топлива обладают плохой теплопроводностью и склонны к локальному перегреву).

При этом воздействие ионизирующего излучения на различные материалы вполне понятно и предсказуемо. А с высокими температурой и давлением инженеры научились работать уже давно — задолго до появления АЭС. Хотя некоторые прорывы возможны и в этой области, она неспецифична для атомной отрасли.

Нейтронное излучение — другое дело. Его эффекты в большой степени хаотичны и порой кажущаяся незначительной корректировка технологий обработки материала или его химического состава радикально изменяет его поведение в реакторе. Поэтому основной фокус внимания ученых-материаловедов «Росатома» и смежных организаций направлен на изучение взаимодействия нейтронного потока с различными материалами или их комбинациями.

Как разрабатывают новые материалы для атомной отрасли

Материаловедение — прикладная дисциплина, решающая в первую очередь практические задачи. Есть конструкция или отдельная деталь, для которых имеющиеся материалы неоптимальны — ищем способы их улучшить или создать новые. В общих чертах это и есть основной принцип разработки новых материалов во всех отраслях. Атомная энергетика здесь не исключение.

Но прежде всего важно определиться с терминологией. Дело в том, что для материаловеда само слово «материал» означает гораздо более узкое понятие, чем мы привыкли в быту.

Материал — это не просто дерево, металл, керамика, стекло или бетон. Конкретная сталь со строго определенным химическим составом, отлитая и закаленная — это один материал. Если она же кованая — уже другой. Или она закаленная, отпущенная при разных температурах — и ее свойства будут отличаться в широких пределах.

Для материаловеда важна биография образца: как и где добыли сырье для его изготовления, какие процедуры подготовки оно проходило, что именно с ним делали в процессе обработки. какие свойства приобрел этот материал в результате всех манипуляций с ним.

Выше, на видео симуляция каскада столкновений, вызванного попаданием тяжелого иона (трииодид бора) в металл (железо). Нейтронное излучение приводит к аналогичным эффектам, лишь вероятность взаимодействия отличается. Единичная частица, попадая в материал, вызывает смещение не только того атома, с которым сталкивается, но и всех его соседей. Им передается часть кинетической энергии, причем ее количество гораздо больше, чем при теплопереносе. В результате выбитыми со своих мест в кристаллической решетке могут оказаться не только атомы на поверхности, но и глубоко внутри материала. Так образуются полости, смещения фаз кристаллической решетки и даже микротрещины

Контроль и надзор в сфере ядерной безопасности, а соответственно, одобрение использования тех или иных материалов в ядерных установках осуществляет Ростехнадзор. Для конструктора оборудования АЭС существует объемный «справочник всех материалов», в котором содержится список всего, что прошло аттестационные испытания под определенные условия эксплуатации. Каждая строчка в этом документе — отдельный материал, который инженеры-конструкторы могут использовать в допустимых пределах.

Вне зависимости от того, насколько революционным и по всем расчетам безопасным получится проектируемое изделие, если в нем хоть где-то используют неаттестованные материалы, контролирующий орган такое строительство никогда не одобрит. Именно поэтому все новые материалы нужно тщательно испытывать и проверять на соответствие требованиям, установленным в стандартах и конструкторской документации.

В общих чертах идеализированный процесс разработки нового материала выглядит следующим образом. Сначала на этапе подготовки проекта, если выясняется, что существующих материалов недостаточно, ставится задача создать новые. Расчетными методами, моделированием подбирают список материалов-кандидатов, которые проходят первичную проверку в лабораторных условиях. Так тестируют их коррозийную устойчивость, механические и химические свойства. Одновременно проверяют возможность производства этих материалов на оборудовании, имеющемся в распоряжении самого предприятия или у его подрядчиков.

Образцы, которые подтвердили свои свойства во время первичных анализов, отправляют на облучение. Раньше приходилось загружать образцы в исследовательский реактор на несколько лет — только так можно оценить реальный эффект воздействия нейтронного потока. Он выражается в СНА, смещениях на атом кристаллической решетки, — единице дозы облучения, позволяющей сравнивать уровень повреждений в реакторах с различным нейтронным спектром и при облучении различными частицами.

Выше на картинке просвечивающая электронная микроскопия образца из титана, который подвергся жесткому нейтронному облучению. Белые многогранники — пустоты, возникшие в результате выбивания атомов с их мест в кристаллической решетке нейтронами. Темные продолговатые области — полосы осажденных титана, рения и осмия. Последние два элемента — результат трансмутации титана при захвате нейтрона. Исследование воздействия нейтронного потока на материалы критически важно не только для атомной энергетики, но и для термоядерной 

Сейчас реактор используют только для финальных испытаний. На первых этапах отсева материалов-кандидатов можно применять ионный ускоритель. Его воздействие на образцы с практической точки зрения идентично нейтронному излучению. Так, пороговые дозы СНА набираются за считаные дни.

Помимо экономии времени, ускоритель делает разработку радиационно стойких материалов несравнимо дешевле — реакторное время очень дорого. Вдобавок после облучения материалы не нужно оставлять в бассейне выдержки еще на год, чтобы они потеряли наведенную радиоактивность.

После облучения материалы-кандидаты снова всесторонне изучают, их характеристики проходят тщательную проверку. И почти наверняка цикл повторяется, потому что ничего не подошло под целевые параметры. Иногда цикл выполняется несколько раз.

В итоге через несколько лет (ранее — спустя десятилетия) кропотливой работы получаются образцы новых материалов с заданными свойствами. Скорее всего, отработано даже их промышленное производство малыми партиями. Остаются только сертификационные испытания в реакторе, после которых контролирующие органы смогут выпустить заключение о допуске материала к использованию в определенных условиях. На все про все — не менее 10-12 лет с начала разработки до получения аттестации материалом.

Последние несколько лет на помощь материаловедам пришли цифровые технологии, в том числе искусственный интеллект. Алгоритмы машинного обучения, основанные на механизмах деградации и базах данных свойств известных материалов, значительно экономят время, проводя первичное отсеивание материалов-кандидатов или решая «обратную» задачу: подбирая состав и структуру материала под заданные условия эксплуатации по целевым характеристикам. Единственное, с чем ИИ пока справляется плохо, — способы обработки, но и этот недочет скоро будет исправлен: ученые и программисты «Росатома» работают в этом направлении.

Почему нельзя стоять на месте

Атомная энергетика — постоянная технологическая гонка. И разработка материалов для нее выступает лишним подтверждением этого тезиса. Учитывая длительность цикла разработки, сейчас внедряют то, что начинало создаваться три-четыре декады назад, а прошло аттестационные испытания 10-20 лет назад. Проще говоря, работа над сегодняшними проектами обеспечивает технологическое превосходство в 2040-2050-х годах. И любая заминка потенциально приводит к высокому риску отстать от темпа конкурентов на этих отдаленных рубежах планирования.

Благодаря этому непрерывному процессу развития отрасли не существует ни одной полностью идентичной АЭС. Каждый следующий проект в чем-то лучше предыдущего, даже если они принадлежат к одной серии. Иногда события в мире приводят к завышенным требованиям потенциальных потребителей, появляются новые уровни защиты, которые на следующем этапе отсекаются по экономическим соображениям. Это ни хорошо, ни плохо — просто особенность, нормальный ход событий.

Второй важнейший стимул развития материаловедения в ядерной энергетике — экономика. Атомные электростанции наконец-то снова становятся не единичными проектами, а практически серийными изделиями. Кроме них, в обозримом будущем заменить угольные и газовые электростанции базовой нагрузки нечем. Никакие ветряки и солнечные панели эту роль в энергосистеме занять не смогут, даже если им на помощь придут сверхъемкие накопители энергии.

Это означает, что стоимость выработанного АЭС киловатт-часа электроэнергии становится не просто существенным фактором оценки всего ее проекта, а критически важным. Она, в свою очередь, зависит от целого спектра параметров, часть из которых способны удешевить новые материалы. Снижение стоимости, габаритов или сроков изготовления любых деталей, агрегатов и узлов в масштабах столь колоссальных объектов, как АЭС, оборачивается экономией в миллионы или даже миллиарды.

Наверное, самый простой ответить на вопрос «Зачем разрабатывать для АЭС новые материалы?» — потому что АЭС со старыми материалами никто не купит. По совокупности причин, из которых экономика будет решающей. Даже несмотря на затраты НИОКР, современные станции экономически эффективнее старых — либо по срокам строительства, либо по стоимости эксплуатации.

Не стоит забывать и о психологическом факторе. Атомная энергетика, пожалуй, вызывает самую напряженную дискуссию в поле общественного мнения. Поэтому, если какая-то инновация не приносит заметного повышения экономических характеристик АЭС, но повышает ее безопасность в каких-либо даже самых маловероятных сценариях, ее имеет смысл реализовать.

В России разработку новых материалов и технологий ведут в рамках комплексной программы развития атомной науки, техники и технологий — КП РТТН. Мы создаем не только новые материалы для перспективных энергосистем, но и опытные целевые изделия, которые тоже проходят испытания. В результате на выходе мы получаем и технологию, и материал, готовые к промышленному внедрению, причем не только в атомной энергетике, но и авиации, машиностроении и других смежных отраслях.

Из последних разработок могу привести в пример технологию изготовления новых марок стали с повышенными прочностными свойствами, в том числе для атомных энергетических установок малой мощности. Тем самым мы решаем задачу уменьшения массогабаритных характеристик оборудования вокруг реакторной установки и получаем существенный выигрыш в массе — этот параметр весьма критичен для атомных станций малой мощности. В этом году как раз проходят аттестационные испытания по всему комплексу свойств новой стали.

Часть 1

Часть 2

Белоярская АЭС — единственная в мире промышленная атомная электростанция с реакторами на быстрых нейтронах и, соответственно, жидкометаллическим теплоносителем. Такие АЭС разрабатывали во многих странах с конца 1950-х, но, кроме СССР и позднее России, они нигде надолго в эксплуатации не остались (за исключением исследовательских установок). Реакторы на быстрых нейтронах — один из примеров технологий в атомной энергетике, которые испытывали ранее, но оставили без существенного развития из-за низких экономических показателей. Их очень дорого строить. Новые материалы способны спровоцировать ренессанс подобных пока что экзотических схем

Перспективные проекты атомных электростанций в принципе невозможны без разработки новых материалов. Например, сверхкритические водяные реакторы (как ВВЭР-СКД) — в них роль теплоносителя играет вода в сверхкритическом состоянии. То есть ее давление превышает 22,1 мегапаскаля. Это выгодно, потому что позволяет повысить эффективность всей АЭС примерно до 45 процентов против 30-33 у реакторов нынешнего поколения. Сверхкритическую жидкость можно разогреть до более высоких температур, а любая тепловая машина работает тем эффективнее, чем больше разница температур между ее горячей и холодной частями.

Сверхкритическую воду в качестве теплоносителя давно используют в газовых тепловых электростанциях. Это сравнительно отработанная технология. Для атомной энергетики же это не просто новинка, а изменение, требующее пересмотра всей «начинки» АЭС. Да, конструкция реакторов станет проще, следовательно — дешевле и быстрее в изготовлении. Но есть большие проблемы.

Сверхкритическая вода по-другому замедляет нейтроны, может вызывать коррозию там, где обычная вода практически инертна, а также рискует начать разлагаться на кислород и водород под действием ионизирующего излучения в определенных условиях. Иными словами, перспективы огромные, но и вызов непростой.

В сверхкритических реакторах такое высокое давление внутри активной зоны, что при определенных спектрах им не подходят обычные топливные таблетки. Диоксид урана со всеми имеющимися вариантами покрытий просто не работал так, как требовалось физикам. Возможные материалы — кандидаты топлива тоже не подходили.

Наши специалисты долго думали над этой проблемой и пришли к альтернативному решению. Отказавшись от стандартных таблеток внутрь твэла с топливной композицией добавили компенсатор давления. Таким образом внешнее давление компенсировалось топливом, а избыточное распухание топлива забирал на себя компенсатор. Разумеется важны детали: были рассчитаны форма, толщина, подобран правильный материал компенсатора. Наглядная иллюстрация прикладного подхода: если какую-то задачу не получается решить имеющимися или перспективными средствами, имеет смысл объединить усилия ученых разных специальностей и конструкторов.

Не металлами едиными

В примерах выше почти всегда упоминались металлы либо их оксиды. Но это не единственные материалы, которыми занимаются материаловеды атомной отрасли. Естественно, есть еще керамики, пластики, бетоны и многое другое. Большая часть ресурсов уходит на разработку этих типов материалов.

Внимательный читатель уже, наверное, заметил, что не хватает целого спектра различных материалов, которые часто упоминаются в контексте высокотехнологичных отраслей. Да, мы о мета-, нано- и прочих приставках, а также об аддитивных технологиях.

Это не приоритетные направления, но по ним тоже ведут работу. Большие перспективы видны в печати металлическими порошками. У подразделений «Росатома» есть наработки по печати крупных деталей, вплоть до целой выгородки реактора — внутренних структур активной зоны, которые окружают тепловыделяющие элементы. Тем не менее есть большая проблема со специалистами в области экзотических материалов. Их огромный дефицит. Можно сказать, что экзотика в области материаловедения для атомной энергетики — крайне выгодное направление для выбора нынешними студентами.

Довольно часто это невероятно интересные и «красивые» технологии, уникальные люди, которые создают материалы с нестандартными сочетаниями свойств. Но нам не хватает людей. Причем речь идет не о специалистах в единственном числе, а о командах. Все наши разработки — это долгие проекты, за редким исключением. И мы должны гарантировать выход материала в промышленном масштабе к определенному сроку готовности изделия. В чем риски? Вот мы взяли сотрудника, он перспективный, занимается уникальной и очень многообещающей экзотикой. Но что делать, когда он заболеет? Женится? Поменяет приоритеты в жизни? Немного цинично, но это прагматизм прикладной науки.

Именно поэтому особо ценятся команды специалистов, научные школы, устойчивые кооперации. Да, договориться порой непросто: научные споры — зрелище не для слабонервных. Но и результат учитывает мнение не одного гения, а еще опыт эксплуатации прежних разработок и так далее. Для проверки своих возможностей у нас есть программа аванпроектов — сравнительно небольшое финансирование на перспективные идеи, которые мы поможем проверить с помощью своих ресурсов, главное — ответственно обосновать ожидаемые свойства материала.

В последние годы научная этика поменялась, и теперь в перечень работ по подготовке большого НИОКР принято включать не только аналитические обзоры, но небольшое исследование в обоснование разрабатываемой гипотезы. Все это помогает в реализации НИОКР и получении финансирования.

Какое будущее готовят уже сегодня

Материаловедение в атомной отрасли существует на стыке фундаментальных и практических дисциплин. Это одна из тех сфер человеческой деятельности, где всегда есть место чему-то новому, удивительному и при этом максимально связанному с реальностью, практикой.

Ближайшие десятилетия для ядерной энергетики обещают быть временем множества прорывов и революций, на нее возлагают большие надежды во всем мире. Назревает атомный ренессанс, и российские атомщики прямо сейчас воплощают в реальность проекты, которые наверняка будут востребованы уже завтра.

Особенно впечатляет, насколько сильна и важна кооперация в «атомном» материаловедении. Нет ни одного универсального предприятия или научной организации, слишком сложная дисциплина. За корпуса реакторов отвечает ПАО НПО «ЦНИИТМАШ», внутрикорпусные материалы делает и разрабатывает ЦНИИ конструкционных материалов «Прометей» (Курчатовский институт) — список можно продолжать долго. При этом без постоянного тесного взаимодействия и обмена опытом успех невозможен.

Была у нас забавная история. Материаловеды в лаборатории, как оказалось, не совсем представляли возможности производства. Разработали кандидатный материал, изготовили образцы, подтвердили характеристики — и казалось бы, прямая дорога к масштабированию. Заказали изготовление промышленного полуфабриката на завод. Те посмотрели спецификацию, все сделали, как написано, отправили пробную партию обратно. В лаборатории смотрят, а свойства сильно различаются: чистота слишком высокая, нужных примесей нет. Звонят на завод: как так, куда подевали, всегда же были. Там им и отвечают: в спецификации же указали верхнюю планку, без нижней (обычно материаловеды уточняют, ведь есть привычный минимальный уровень), вот мы для вас выполнили заказ по высшему классу — оборудование позволяет. В итоге, с одной стороны, потратили время, с другой — подтвердили значимость примесей в определенной металлической матрице. Вывод: надо знать все нюансы технологии производства.

Это благодатная почва для развития не только самой атомной отрасли и молодых специалистов как ее части. Новые материалы, инженерные решения и сопутствующие открытия в фундаментальных науках двигают общий научно-технический прогресс в стране.

Помимо энергетики, разрабатываемые атомной отраслью материалы и решения применяют в точном машиностроении, медицине, электронике и космонавтике. Это мощнейший стимулятор роста и развития всех смежных областей экономики и промышленности.

Отсюда

Всем привет!

Долго думал о чем сделать свой первый пост и, в итоге, придумал. Расскажу об одном своем увлечении, о стрельбе из лука. Постов на эту тему на ресурсе еще не было, тема глубокая и интересная, поговорить есть о чем.

Сам я имею 1-ый разряд по стрельбе из лука, занимаюсь стрельбой 4 года, из них 1,5 года работал инструктором по стрельбе из лука и метанию ножей в местном клубе. Стрелял из разных луков: начинал с традиционного (близкого к историческим образцам), затем перешел на современный спортивный лук без обвеса (т.е. без прицела, стабилизаторов и прочих приблуд), далее на классический (олимпийский), а затем на блочный лук. За 4 года я слышал из уст посетителей и знакомых немало забавных стереотипов про стрельбу из лука. Думаю, будет небезынтересно их развеять. Разговор буду вести в контексте спортивной стрельбы, так что можно меня не спрашивать как ходить с луком на кабана или с каким кафтаном сочетается «венгерский» лук :) Итак, первый миф.

МИФ 1. СТРЕЛЯТЬ ИЗ ЛУКА ПРОСТО

Ну да, вроде бы не сложно: берешь стрелу, накладываешь на тетиву, натягиваешь лук и стреляешь. Но давайте попробуем разобраться. Обратимся для этого к нашим друзьям, Математике и Физике.

Фактор 1. Лук стреляет не сам, из него стреляет лучник, используя силу своих мышц

— В чем сила, брат?
— В ньютонах!

Да, но не в стрельбе из лука. Интерес к стрельбе из лука возродили англичане в конце XVIII века, и с тех пор сила натяжения лука измеряется в английский фунтах. 1 фунт равен 0,45359237 килограмма (и здесь проклятые чужеземцы русскому человеку жизнь портят!). Сила натяжения соревновательного лука 30 – 40 фунтов, т.е. 13,6 – 18,1 кг. Таким образом, натягивая лук перед выстрелом, лучник поднимает 16-килограммовую гирю. В течение соревнования спортсмен может сделать 100 и более выстрелов, можно сказать, перетаскивает полторы тонны груза :) К счастью, все не так страшно, необязательно сразу брать в руки тугой лук, начинают, как правило, с силы натяжения в 18 фунтов (8,2 кг).

Может возникнуть резонный вопрос, зачем же вообще переходить на более тугой лук? Слабый лук не сможет придать стреле хорошую начальную скорость, вследствие чего траектория у нее будет очень крутая, поэтому во время прицеливания придется делать очень большую поправку по высоте. Кроме того, медленная стрела летит долго, поэтому за время полета будет сильнее отклоняться из-за внешних факторов среды.

Посмотрим как это будет выглядеть на графике. Значения начальной скорости стрелы в зависимости от силы натяжения лука я взял с форума ArcheryTalk. У 40-фунтового лука около 70 м/с, у 18-фунтового – около 50 м/с (пиндосы меряют скорость в футах в секунду, можно встретить обозначение «fps» – feet per second). Немного доработал готовый скрипт и получил такой график:

Для стрельбы на дистанцию 70 м (классическая олимпийская дистанция) угол для 18-фунтового лука будет в 2 раза больше, чем у 40-фунтового, 8° против 4°. График не учитывает сопротивление воздуха. В реальной жизни это выглядит так:

Характеристики лука, из которого стреляет спортсменка, неизвестны. С одной стороны, натяжение наверняка меньше 40 фунтов, а с другой топовое снаряжение обеспечивает более высокую начальную скорость. Допустим, как и в теоретическом расчете, скорость стрелы близка к 70 м/с. Тогда при уменьшении скорости до 50 м/с, угол нужно будет увеличить в 2 раза:

В этом случае линию прицеливания (фиолетовая на рисунке) уже может перекрыть рука, удерживающая лук, а стрела гарантированно перекроет. Не говоря уже про большее время полета стрелы и, как следствие, больший снос стрелы ветром. Так что про физуху забывать не следует ;)

Фактор 2. Даже небольшое изменение положения тела стрелка приведет к значительному изменению точки попадания

Из лука стреляет живой человек. Тело человека перед, во время и после выстрела находится в определенном положении. Положение это задается с помощью жестких костей, которые удерживаются гибкими мышцами и нерастяжимыми сухожилиями. Для точного выстрела необходимо «собрать» из всего этого максимально стабильную систему, чтобы отклонения были минимальные. Давайте посмотрим как даже небольшие отклонения в двух точках, точке прикладки (A) и точке удержания лука (B), скажутся на точности стрельбы:

На следующем рисунке L – длина стрелы, S – дистанция до мишени, Δ – смещение точки прикладки или «лучной» руки стрелка, X1 и X2 – смещения точек попадания:

tg α = X1 / S

Также tg α = Δ / L

Таким образом, X1 = Δ * S / L

Во втором случае tg α = X2 / (S + L)

Т.е. X2 = Δ * (S + L) / L

Длина стрелы (точнее, это величина «вытяга», т.к. сама стрела может быть длиннее) L и дистанция стрельбы S известны, можно посчитать смещение точки попадания при смещении точки прикладки или руки, удерживающей лук. Допустим, стрела имеет длину 68 см, дистанция до цели 18 м (стандартная дистанция для стрельбы в закрытых помещениях), а Δ составила 1 мм:

X1 = 0,001 * 18 / 0,68 = 0,026 м

X2 = 0,001 * (18 + 0,68) / 0,68 = 0,027 м

2,7 см. Вроде немного :) Посмотрим, как это будет выглядеть на мишени. На картинке для примера мишень для стрельбы из лука с прицелом (для луков без прицела мишень крупнее) на дистанцию 18 метров. Ее внешний диаметр 20 см. Размер «десятки» для классического лука 4 см, для блочного — 2 см (рублевая монетка):

Уже «девятка». Кстати такое смещение соответствует 5 угловым минутам (0° 5’ 3").

А если смещение на рубеже стрельбы составит 1 см? Тогда отрыв точки попадания будет 27 см, т.е. мимо мишени :)

Можно еще попробовать прикинуть отклонение при недотяге/перетяге тетивы, но там цифры будут ооочень приблизительные, т.к. зависимость скорости стрелы от натяжения будет нелинейная. Мне попадалась информация что недотяг в 1 дюйм приведет к падению скорости на 10 футов/с. На наши деньги: недотяг в 1 см приведет к падению скорости на 1,2 м/с. Можно и это попробовать перенести на мишень, но получится уж больно заморочено (придется учитывать угол вхождения стрелы, а он будет разный для разных скоростей).

Фактор 3. Повторяемость выстрелов

Меткость это не одно единственное попадание в центр мишени (что может быть случайностью), а сумма множества выстрелов. Во время квалификации на соревнованиях делается 60 выстрелов (10 серий по 3 выстрела, затем еще 10 по 3), так что важна повторяемость техники выстрела. Собственно, техника даже не обязательно должна быть правильной, главное, чтобы она была одинаковой от выстрела к выстрелу! А так возвращаемся ко второму пункту: отклонение в 1 мм на рубеже приводят к отклонению в 2,7 см на мишени. В ситуации, когда дистанция до мишени неизвестна и появляются факторы внешней среды, добавляется еще и умение стрелка оценивать дистанцию и влияние дополнительных факторов.

Заключение

В общем, стрельба из лука — дело не такое уж простое, как кажется на первый взгляд. Для первого раза получилось излишне математично, но мне и самому было интересно посмотреть на результаты расчетов. В следующий раз расскажу про другие мифы :) Пишите свои вопросы в комментариях!

Привет всем! 

Это первый мой пост на вомбате, поэтому давайте знакомиться.

Меня зовут Александр, и кто-то из вас может быть меня знает. По образованию я инженер-технолог, закончил уральский физтех, где продолжаю работать. Также у меня есть хобби снимать видео по химии и вообще про науку. Причём это хобби зашло так сильно далеко, что теперь имею парк профессиональных камер, чтобы всё снимать в 4к. Просто не люблю все эти видосики из интернета размером 144р, где ничего не видно. Наука – это очень красиво и достойна, чтобы всё было снято в высоком качестве. 

Снимаю как образовательный контент для школ и вузов, так и обзоры заводов (это самое моё любимое. Я ж технолог). Так вы можете найти у меня серию из 14 видео по физической химии. Мы (с моим начальником) снимали во время ковида, чтобы студентам было проще делать лабы. Конечно надо делать руками всё, но выкручивались как могли. Можно найти видео по радиохимии. Так мы сняли все производства по добыче урана (ДАЛУР, ХИАГДА и Краснокаменск). Такого вы точно нигде не увидите. А ещё снимали про НИИАР в Димитровграде, АТОММАШ  в Волгодонске, Атомные ледоколы на северном полюсе и многое другое. За 10,5 лет канала было много чего. 

Есть у меня серия видео про химические элементы. И так как данный пост первый, то начнём мы с первого хим элемента – водорода.

Как говорится, приятного аппетита и приятного просмотра!

Человечество хотело добыть и обуздать ядерную энергию — фундаментальные науки обеспечили для этого теоретическую базу. Потребовалось реализовать теорию «в железе» — это сделали с помощью прикладных дисциплин: инженерного дела и материаловедения. Рассказываем, с какими практическими трудностями сталкиваются инженеры, проектирующие реакторы, почему в атомной отрасли приходится постоянно создавать новые материалы и как современные студенты могут стать баснословно успешными, всего лишь выбрав правильное направление обучения в области экзотического материаловедения.

Пожалуй, в любом рассказе об атомной энергетике автор сразу упомянет количество энергии, которое высвобождается при делении ядра атома. Например, распад килограмма урана-235, самого распространенного топлива в энергетических реакторах, в среднем приносит 83 тераджоуля энергии. Это во впечатляющие полтора миллиона раз больше, чем можно получить от сжигания той же массы природного газа (метан, 55 мегаджоулей) или в целых полмиллиона раз больше, чем от килограмма его «зеленой» замены — водорода (141 мегаджоуль).

Как удержать в узде всю эту энергию, чтобы направить ее на полезную работу? Об этой инженерной проблеме зачастую несправедливо забывают.

Столь внушительная разница в энергетическом потенциале химического и ядерного топлива неслучайна. При сжигании горючего высвобождается энергия, заключенная в химических связях. А они, в свою очередь, — продукт электромагнитного взаимодействия. Ядерная энергетика в качестве фундамента использует еще более мощное взаимодействие, оно так и называется — сильное.

Электромагнетизм удерживает вместе атомное ядро и электронные облака, связывает атомы в молекулах, молекулы друг с другом в некоторых формах материи (например, водородные связи в воде и спиртах). Сильное же взаимодействие удерживает вместе кварки, формирующие адроны — протоны, нейтроны — и связывает сами формирующие атомное ядро адроны друг с другом.

Сила этого взаимодействия на интересующих нас масштабах атомного ядра более чем в сотню раз превышает силу электромагнитного взаимодействия. Поэтому деление атома высвобождает настолько больше энергии, чем его участие в любых химических реакциях.

Что самое важное, эта высвобождаемая при ядерном распаде энергия передается окружающей среде не только в виде кинетического взаимодействия атомов друг с другом. При делении ядер энергию уносят их осколки и отдельные элементарные частицы. Они способны взаимодействовать с другими атомами не только по законам электромагнетизма (сталкиваясь с их электронными облаками), но и напрямую, встречаясь непосредственно с атомным ядром. Проще говоря, энергетический поток не просто мощнее — он сфокусирован на гораздо меньшей площади.

Важная ремарка

Здесь и далее многие физические явления мы опишем в очень упрощенном виде и сознательно не станем затрагивать целый ряд физических феноменов. Почему атомы распадаются и делятся, с какой вероятностью это происходит, что получается в результате и какие законы квантовой механики диктуют их стабильные состояния, а также правила всех протекающих с ними процессов — это несколько больших отдельных тем.

Для целей этой статьи важно отметить, что есть определенные соотношения протонов и нейтронов, при которых атомное ядро будет стабильным. Если они не соблюдаются, такой атом рано или поздно претерпевает самопроизвольный распад (это явление называется радиоактивностью). Кроме того, все химические элементы более чем с 82 протонами в ядре (тяжелее свинца) в принципе нестабильны, но иногда вероятность распада чрезвычайно мал

Выше, на картинке пример цепной реакции U-235. Когда в уран-235 попадает нейтрон, он превращается в уран-236 в возбужденном состоянии и с вероятностью 82 процента делится, как правило, на пару осколков с массовыми числами 95±15 и 135±15, соответственно. На иллюстрации показаны барий-144 и криптон-89. Тройные или четверные деления происходят реже. В 18 процентах случаев энергии нейтрона оказывается недостаточно для деления атома урана-236, и тот переходит в менее возбужденное состояние испуская гамма-квант (фотон). Помимо осколков деления, реакция порождает два или три свободных нейтрона, которые могут встретить на своем пути другие атомы, желательно — урана-235. Тогда процесс повторится, и получится ядерная цепная реакция. Одна из главных задач конструкции реактора — поддерживать такую конфигурацию активной зоны, чтобы высвобожденные во время деления топлива нейтроны не улетучивались, а продолжали делить новые атомы топлива, но при этом процесс происходил с контролируемой скоростью 

Причину распада можно представить как избыток энергии, который атомное ядро получило при образовании и не может удержать в себе из-за того, что его структура не позволяет это сделать. Эта энергия уносится в виде продуктов распада, среди которых важно выделить:

• альфа-частицы, ядра атомов гелия (два протона с парой нейтронов);
• бета-частицы, электроны высоких энергий;
• гамма-частицы, фотоны высоких энергий;
• свободные нейтроны;
• а также фрагменты материнского ядра с заимствованными у него электронами — дочерние химические элементы (осколки деления).

Распад, продукты которого тяжелее альфа-частицы и сопровождающийся высвобождением отдельных нейтронов, называется делением ядра. Его можно спровоцировать, «выстрелив» в атом свободным нейтроном и передав ему тем самым дополнительную энергию. Цепная ядерная реакция возникает, когда высвободившиеся в результате деления нейтроны встречают на своем пути новые, готовые к делению, атомы — и тогда процесс многократно повторяется (так один покатившийся камешек срывает в итоге со склона целую лавину).

Что происходит в реакторе

Начнем с самого сердца реактора — таблеток ядерного топлива (спрессованный порошок диоксида урана, обогащенного по изотопу 235U). Именно в них происходит цепная реакция деления, именно они служат первоисточником тепла в атомных электростанциях (АЭС).

Когда тяжелый атом делится, его осколки разлетаются в стороны и сталкиваются с другими атомами, которые встретились им на пути.

Это кинетическое взаимодействие уносит большую часть высвободившейся в результате деления энергии. А поскольку тепло — сумма кинетических энергий всех частиц системы, то так таблетки ядерного топлива и нагреваются.

Причем нагрев этот может быть очень быстрым. А значит, само ядерное топливо, из которого изготавливаются таблетки, должно иметь высокую температуру плавления. Иначе они потеряют свою целостность еще до того, как успеют передать тепло теплоносителю.

Еще одно важнейшее следствие деления — структура таблеток постоянно претерпевает изменения. Ведь внутри них вместо тяжелых атомов появляются более легкие — их больше, и они, разумеется, занимают больший объем. В редких случаях (с вероятностью 0,3 процента) тяжелый атом делится на три легких, один из которых — атом гелия, а еще два — «обычные» осколки деления с массовым числами около 95 и 135. Еще реже происходит четверное деление, в котором вместе с крупными осколками, как правило, образуется два атома гелия.

Помимо крупных осколков, которые почти сразу становятся дочерними атомами, позаимствовав электроны от материнского, в реакции деления образуются и другие продукты. Во-первых — фотоны высоких энергий, рентгеновское и гамма-излучение. При взаимодействии с электронным облаком встретившегося им на пути атома они передают ему свою энергию. Возбужденный таким образом электрон переходит на более высокий энергетический уровень или вовсе становится свободным. А тот атом, которому он принадлежал, становится положительным ионом — ионизируется. Со всеми вытекающими последствиями: он теперь стремится вступить в химические реакции. Гамма-кванты способны пройти большой путь и выйти далеко за пределы топливных таблеток.

Наконец, ключевой для цепной реакции продукт деления тяжелых ядер — нейтроны. У них есть масса, но нет заряда, поэтому они легко «проскальзывают» между электронными облаками и ядрами соседних атомов. Следовательно, способны пройти большой путь, пусть и меньший, чем гамма-кванты.

Но если они встречаются с ядрами, то практически наверняка взаимодействуют с ними. Видов этого взаимодействия три: упругое рассеяние, неупругое рассеяние и захват. Вероятность каждого из них рассчитывается отдельно и называется сечением взаимодействия (ядерное эффективное сечение). У разных материалов разное эффективное сечение для разных энергий нейтронов и разных видов взаимодействия.

При упругом рассеянии и нейтрон, и атомное ядро, с которым он взаимодействует, сохраняют свое внутреннее состояние, но атом может увеличить свою кинетическую энергию (то есть происходит нагрев материи), а нейтрон — изменить направление движения. Правильно подобрав сечение взаимодействия материала для упругого рассеяния нейтронов нужных энергий, можно создать эффективный отражатель нейтронов этих энергий. В таком материале нейтрон с достаточно большой вероятностью будет направлен примерно туда же, откуда прилетел. Это свойство полезно в реакторах для снижения критической массы топливной таблетки.

При неупругом рассеянии нейтрон передает значительную часть своей энергии атомному ядру, с которым взаимодействует. Результатом может стать распад ядра-мишени либо увеличение его энергии — возбуждение.

В последнем случае атом изменит свое положение в пространстве, будто бы отскочит, и может отдать часть энергии в виде фотона. Иногда количество энергии столь велико, что получится высокоэнергетический фотон — так возникает гамма- или рентгеновское излучение от облученных нейтронным потоком материалов (наведенная радиоактивность). «Отскок» атома в материалах с кристаллической решеткой, — например, в металлах — приводит к нарушению ее структуры. Такие материалы теряют прочностные свойства (на сжатие, на разрыв, трещиностойкость, упругость), в них появляются микроскопические полости, они могут даже деформироваться (распухать).

Если взять материал, в котором нейтроны нужных энергий почти не смогут вызывать деление (об этом — ниже), а будут лишь отдавать часть своей энергии, получится замедлитель нейтронов. На выходе из такого материала мы получим нейтроны меньших энергий, чем на входе, при сопоставимом общем количестве частиц. Это полезно, когда делящийся материал производит нейтроны высоких энергий, но имеет высокое эффективное сечение деления для нейтронов более низких энергий.

Выше, на картинке полуфабрикаты таблеток ядерного топлива. Перед тем, как из них соберут тепловыделяющие элементы, таблетки обработают специальным покрытием. Его состав зависит от типа реактора и применяемых технологий. Сама таблетка на фото — спеченный диоксид урана, возможно, с небольшим добавлением связующего, модифицирующего химические свойства топлива. В начале кампании реактора, сразу после загрузки топлива, таблетки состоят практически полностью из диоксида урана, в котором около 96 процентов урана-238 и всего примерно четыре процента урана-235 (степень обогащения по этому изотопу зависит от типа реактора). К концу кампании, когда топливо пора менять, картина иная: урана-238 по-прежнему большая часть, но три процента — продукты деления урана-235 и плутония-239, один процент — плутоний-239 и -240, 0,4 процента — уран-236. Среди продуктов деления — порядка трех десятков химических элементов, часть из которых газы. После двух лет работы в реакторе таблетка может заметно деформироваться и распухнуть

Новые жуткие кадры с беспилотника впервые показали масштабы ущерба, нанесенного атомной электростанции "Фукусима" спустя 13 лет после ее аварии.

Операторы станции, Tokyo Electric Power Company Holdings, или TEPCO, опубликовали 12 фотографий изнутри площадки, которые являются первыми в истории снимками изнутри основной конструктивной опоры, называемой пьедесталом, в первичной защитной оболочке наиболее пострадавшего реактора, области непосредственно под активной зоной реактора.

Официальные лица давно надеялись добраться до этого района, чтобы осмотреть активную зону и расплавленное ядерное топливо, которое попало туда, когда системы охлаждения станции были повреждены в результате мощного землетрясения и цунами в 2011 году.

На цветных изображениях высокой четкости (насколько это возможно), снятых беспилотниками, видны коричневые объекты различных форм и размеров, свисающие с различных мест пьедестала.

Представители TEPCO заявили, что они не смогли определить по изображениям, были ли свисающие комки расплавленным топливом или расплавленным оборудованием. 

Части механизма привода  стержней, который управляет цепной ядерной реакцией, и другое оборудование, работавшее в активной зоне реактора

Дроны не имели дозиметров для измерения радиации, потому что они должны были быть легкими и маневренными. Но судя по артефактам на изображениях, уровень излучения там весьма высок

Внутри трех поврежденных реакторов остается около 880 тонн высокорадиоактивного расплавленного ядерного топлива.

TEPCO пытается узнать больше о его местонахождении и состоянии, чтобы облегчить его вывоз и вывести станцию из эксплуатации.

Но то, что многое остается неизвестным о внутренней части реакторов, говорит о том, насколько это будет сложно. Критики говорят, что цель очистки станции на 30-40 лет, установленная правительством и TEPCO, чрезмерно оптимистична. 

Сложный процесс вывода из эксплуатации уже затянулся на годы из-за технических препятствий и нехватки данных.

Катастрофа на АЭС "Фукусима" была одной из самых разрушительных ядерных аварий в мире.

Это произошло после землетрясения магнитудой 9,0 у восточного побережья Японии, одного из самых мощных, когда-либо зарегистрированных в Японии.

Только в результате разрушений, вызванных цунами, погибло 18 000 человек.

Вода от смертоносного цунами легко преодолела береговую оборону Фукусимы и затопила важные части станции, в результате чего случилась катастрофа.

Поскольку с разрушенной станции распространялось все больше и больше радиации, более 150 000 человек были вынуждены эвакуироваться из своих домов.

Международное агентство по атомной энергии классифицировало ядерную катастрофу как событие седьмого уровня, ставшее лишь вторым событием с тех пор, как в 1986 году взорвался четвертый энергоблок  Чернобыльской АЭС.

Рассмотрим конкретную модель обр. XII века из рогов коровы хайленд.

Рог свежезабитой коровы кипятили в воде, чтобы проще было отделить его от кости.

Затем рогу давали затвердеть обратно и распиливали вдоль.

Далее рог вновь размягчали, но теперь на паровой бане, после чего распрямляли его в специальных тисках.

После затвердевания роговая пластина обрезалась по размеру и обстругивалась до нужной толщины. Сторону под склеивание грубо опиливали, чтобы клей проник глубже. В итоге получалась очень упругая пружина.

Основа дуги изготавливалась из клёна. Его аналогично распаривали и изгибали в нужную форму.

Уже к этой основе приклеивались рога. 

Кристаллики рыбьего клея (изготавливается из рыбных плавательных пузырей) полчаса вымачивали в воде, после чего эту массу нагревали до 60 градусов и 20 минут держали при такой температуре. Полученный клей наносили в 6-8 слоев на все склеиваемые поверхности рогов и деревянных плеч, причем каждому слою сначала давали полностью высохнуть.

После этого склеиваемые поверхности смачивали водой и прикладывали друг к другу, плотно приматывая их веревкой к шаблону. Затем эту конструкцию вновь нагревали, чтобы клей клей растопился, и вбивали клинья под оплетку, дабы еще сильнее придавить рог к дереву.

В середине дуги приклеивалась дополнительная деревянная планка, чтобы увеличить толщину материала в этом месте.

После высыхания клея деревянную основу дуги дорабатывали, оставляя плечи очень тонкими, но ближе к центру толщина нарастала, как у лука. Это утолщение как раз достигалось засчет приклеенной планки.

После обработки дерево покрывали кроликовым клеем (готовится из кроличьей шкуры, разводится примерно так же, как рыбий) и приклеивали к нему выделанные сухожилия животных.

В данном случае сухожилия страуса.

Процесс выделки выглядел так:

Сначала высушенные сухожилия отбивали молотком, а затем распускали их на волокна.

Затем вычесывали их гребнем, аки шерсть для пряжи.

Из волокон собирали пучки нужного размера и вымачивали их в воде, после чего разглаживали на доске и вычесывали гребешком. В процессе вычесывания наносили кроликовый клей, дабы он полностью покрыл хрящи. Клею давали застыть до желеобразного состояния, дабы материал оставался податливым, но заготовка не разваливалась

Получившиеся полоски приклеивали в один слой к дуге. Кроликовый клей тоже водорастворимый, поэтому мастер работал мокрыми руками, размягчая полоску и максимально плотно притирая её к дереву. И, наоборот, нагревал заготовку, чтобы сделать клей более вязким, в зависимости от потребности.

Далее с дугой ничего не делали два дня, давая клею подсохнуть. Затем снова размягчали водой и проходились по сухожилиям круглой палкой, чтобы уплотнить волокна и сделать поверхность однородной.

Наконец, дугу оставляли в покое на две недели. За это время кроликовый клей набирал прочность.

Затем поверх хрящей наклеивался еще один такой же слой, после чего следовала финальная сушка длиной 2 месяца.

Концы дуги затем фигурно опиливались под двойную тетиву, а наиболее нагруженные части для пущей прочности обматывались льняной бечевкой.

Лимит мультимедиа блоков исчерпан, так что продолжение следует.

По материалам:

Making a historical crossbow - with the HIGHEST arrow speed?

Добрый день, капибара, Настал час отдавать долги за ранний доступ к сайту. Собственно, попробую создать серию постов о происхождении жизни.

Все материалы будут основаны на работах Михаила Никитина, но будут являться вольным пересказом его материалов.

Итак:

Перед вами фотография земли с геостационарной орбиты примерно 4,5 миллиарда лет тому назад. Фотографировал лично с луны, которая только что образовалась, в результате столкновения протоЗемли с телом, размером с Марс. И да. Луна тогда была в 10 раз ближе, чем сейчас, и вызывала приливы примерно в 10 раз больше.

Давление в это время было около 100 атмосфер и температура - далеко за 300 градусов. Естественно, о какой либо жизни в это период разговаривать смысле нет.

Земля остывала и первые горные породы, которые мы сейчас можем обнаружить на поверхности в метоморфизированном состоянии относятся примерно к возрасту 4,2 миллиарда лет.

«Эти данные дают ученым новые возможности для исследования процесса отделения земной коры от мантии. Помимо этого, некоторые детали указывают на возможное присутствие воды при формировании этих пород. Значит, океаны уже существовали тогда, 4,28млрд лет назад. Условия втом океане, конечно, отличались от теперешних, но не катастрофическим образом. И впринципе, условия были таковы, что там могла быть жизнь. Пока никаких следов ее не нашли. Однако висследованных породах очень высокое содержание железа, аобогащение пород железом может происходить при участии бактерий. Тогда (но это только предположение!)— перед нами первое свидетельство жизни».https://elementy.ru/novosti_nauki/430858/Vozrast_samykh_drevnikh_porod_zemnoy_kory_4_28_mlrd_let

Михаил Никитин не отрицает гипотезы того, что на Марсе, указанные геологичесике процессы могли пройти на 50 -100 мл лет до этого, и условия для зарождения жизни там, возникли сильно раньше. Возможно, мы с вами - марсиане.

Однако, для самого факта происхождения жизни, это значения не имеет, и на Земле и на Марсе ситуация была примерно одинакова.

Итак, Земля остывала, вся ее богатая атмосфера при температуре около 200 градусов была поглащена литосферой, образовав огромные запасы мрамора и других карбонатов. На Земле начали складываться условия для выпадения осадков в виде воды. Образовывался первичный океан.

Океан содержал огромное количество железа и его солей, имел температуру свыше 100 градусов, но уже был океаном и участвовал в формировании биомолекул.

Однако, солевой состав океана говорит о том, что жизнь образовалась не в нем (привет Опарину и Холдейну, а так же - школьному учебнику биологии). В первичном океане, как и в океане сейчас много натрия и мало калия. В нем практически нет растворенных солей фосфора и азота. А именно эти соединения в клетках являются основными.

Подобным солевым составом обладают грязевые котлы в районе действующих вулканов. Они богаты солями калия, растворимыми соединениями фосфора и азота. Сейчас для зарождения жизни они не пригодны, поскольку сера и ее соединения, так же входящие в состав газов, вырывающихся из недр, окисляются кислородом воздуха до серноватистой и серной кислоты, что не способствует какой либо биохимии. Однако тогда, 4 с лишним миллиарда лет назад, никакого кислорода в свободном виде на земле не было.

Идея о зарождении жизни в черных курильщиках на дне океана, разбивается о высокую температуру воды, выходящую из них, а так же о солевой состав клетки.

Грязевые котлы обладают еще одним немало важным приемуществом - они заполнены глинами по типу бентонита, которые содержат огромное количество микропор и, по сути - формируют клеточную мембрану "протожизни", разбивая пространства на мелкие независимые участки и прикрывая от интенсивного солненчного света. Напоминаю, озонового слоя тогда еще не было.

Так что же представляла собой эта самая протожизнь и как она могла собраться из ничего?

Из "ничего" на протоземле были простейшие органические соединения:
Полисахара а в частности - рибоза. В подобных температурных условиях образуются в результате автокаталитической реакции Бутлерова.
Аминокислоты, в частности простейшие из них - тимин и урацил. Эти вещества есть даже в космосе. Вероятно, возможно было формирование и более сложных веществ, аденина и гуанина, и другой сложной органики, опять таки - привет Опарину и Холдейну, в их эксперементе такие соединения образовывались.

Так почему же я выделил именно эти соединения? А все просто - это элементы РНК - рибонуклеиновой кислоты. Она и сейчас используется многими вирусами и бактериями как основной хранитель генетической информации, и более сложными живыми существами - как промежуточный ее переносчик.

Но не только этим хороша РНК, она способна создавать рибозимы - некоторые аналоги белков, а значит - способна катализировать сложные биохмические реакции, участвовать в отборе и самореплицироваться.

Ха, скажете вы, даже если бы у тебя был полный океан, сотоящий из рибозы и указанных тобой аминокислот, вероятность "самозарождения" чего то "самореплицируемого", а именно репликазы длинной всего в 500 нуклеотидов, из этого составила бы 10 в -1081 степени. (А. Марков) (https://elementy.ru/nauchno-populyarnaya_biblioteka/434611/Veroyatnost_zarozhdeniya_zhizni) это не "невероятно" это просто невозможно!!! А вы мне тут рассказываете про 100 миллионов лет и бах - жизнь в почти современном виде.

Да, действительно, собрать случайно нужную последовательность у нас врядли бы получилось, но есть одна вещь, которая позволяет это делать не совсем случайно.

Недавняя история с глобальной пандемией познакомила нас с полимеразно-цепной реакцией. Для ее проведения используют амплификатор - по сути термостат, который по заданной программе нагревает и остужает раствор и аминокислотами и праймером, многократно увеличивая количество ДНК или РНК в растворе. А работает это так:

В раствор помещают требуемый участок ДНК или РНК, который собственно и нужно размножить а затем обнаружить. Два праймера, комплиментарные противоположным концам цепей требуемой ДНК. Фермент ДНК(РНК)-полимераза, дезоксирибонуклиофосфаты и соли магния.

Далее раствор многократно нагревается и остужается, а ДНК полимераза позволяет дособрать комплиментраные участки требуемого ДНК, потом опять их разъеденить при нагревании и собрать повторно при последующем остывании.

Таким образом, если вы правильно подобрали праймеры и в вашем растовре содержится нужная последовательность ДНК, она будет многократно размножена.

Соли магния, фосфора и процесс периодического остывания и нагрева - это как раз про грязевые котлы. Таким образом, в миллиардах микрополостей бентонитовой глины миллионы лет происходило размножение РНК и ДНК (привет Р. Докинзу).

Для такого размножения не нужны сложные цепочки РНК, в то же время - процесс копирования не являлся на 100 процентов точным, и допускал ошибки. И, естественным образом стартовал отбор получившихся цепочек на соответствие праймерам, на соответствие иным праймерам, на увеличение длины цепочек и в конце концов - на саморепликацию. Бентонитовая глина давала будущей жизни кров и изоляцию, различные зоны с разными температурами давали разнообразие экосистем, и так далее - по Дарвину.

Так зародилась генетическая информация. И согласно Докинзу, в результате дальнейшей эволюции она придумала себе клетку, многоклеточность, интеллект и космические корабли, чтобы покинуть бренную землю и заселить галактику. Но это другая история, которую можно прочитать в книге "Эгоистичный ген" Ричарда Докинза.

А в следующий раз я рассмотрю переход от мира РНК к современной жизни, посмотрим на товарища LUCA, и узнаем, чем же бактерии отличаются от архей и о чем вам еще наврал учебник биологии!

Рыба-попугай представляет собой одно из самых удивительных семейств морских рыб, чья жизнедеятельность оказывает колоссальное влияние на формирование тропических экосистем. Семейство скаровых, к которому относятся эти рыбы, насчитывает около 90 видов, распространенных в теплых водах Тихого, Индийского и Атлантического океанов.

Характерной особенностью рыб-попугаев является их необычное строение ротового аппарата. Многочисленные мелкие зубы этих рыб срастаются в прочные пластины, образуя структуру, внешне напоминающую клюв попугая. Именно эта анатомическая особенность и дала название всему семейству.

Размеры представителей варьируются от относительно небольших видов длиной 30-40 сантиметров до настоящих гигантов, достигающих полутора метров и веса в несколько десятков килограммов.

Образ жизни рыбы-попугая тесно связан с коралловыми рифами, которые служат для них и домом, и источником пищи. Основу рациона составляют микроскопические водоросли, растущие на поверхности кораллов. Чтобы добраться до этой пищи, рыба использует свой мощный клюв для соскабливания и откусывания фрагментов коралловой породы. Этот процесс сопровождается характерным хрустящим звуком, который становится неотъемлемой частью акустического ландшафта рифа.

Переваривание пищи у рыб-попугаев происходит весьма необычным образом. После того как откушенные кусочки коралла попадают в пищеварительную систему, специальные глоточные зубы измельчают твердый карбонат кальция до состояния мелкого порошка. Питательные вещества из водорослей усваиваются организмом, а неперевариваемые частицы коралла выводятся наружу в виде чистого белого песка.

Масштабы этого процесса поражают воображение. Одна крупная особь способна производить сотни килограммов песка ежегодно. Некоторые исследования показывают, что до тонны. Именно деятельность рыб-попугаев является основным источником формирования песчаных пляжей и целых атоллов в тропических регионах. По различным оценкам, от 70 до 85 процентов песка на пляжах таких мест, как Мальдивы, Багамы или Гавайские острова, прошло через пищеварительную систему этих рыб.

Биология размножения рыб-попугаев демонстрирует еще одну удивительную адаптацию. Большинство видов являются последовательными гермафродитами, то есть способны изменять свой пол в течение жизни. Практически все особи рождаются самками и имеют довольно скромную окраску, обычно в серовато-коричневых тонах, что помогает им маскироваться среди кораллов. По мере взросления и в зависимости от социальной структуры группы, наиболее доминантная самка может трансформироваться в самца.

Этот процесс сопровождается кардинальными изменениями внешнего вида. Превратившись в самца, рыба приобретает яркую окраску с преобладанием синих, зеленых, оранжевых и розовых цветов. Различия между самками и самцами настолько разительны, что долгое время ученые описывали их как отдельные виды, не подозревая об их родственной связи.

Поведение рыб-попугаев в ночное время демонстрирует еще одну поразительную адаптацию. С наступлением темноты многие виды начинают выделять специальную слизь, постепенно окутывая себя прозрачным коконом. На формирование такого защитного укрытия требуется от тридцати минут до часа. Исследователи считают, что этот слизистый кокон выполняет несколько защитных функций: маскирует запах спящей рыбы от ночных хищников и служит барьером против мелких паразитов.

Экологическая роль рыб-попугаев в коралловых экосистемах трудно переоценить. Поедая водоросли с поверхности кораллов, они предотвращают зарастание рифов и способствуют здоровому росту коралловых полипов, что поддерживает баланс всей рифовой экосистемы и способствует ее устойчивости к различным стрессовым факторам.

Однако в настоящее время популяции рыб-попугаев сталкиваются с серьезными угрозами. Чрезмерный промысел, особенно направленный на крупных ярко окрашенных самцов, нарушает естественную структуру популяций и снижает их репродуктивный потенциал. Деградация коралловых рифов вследствие изменения климата, загрязнения и других антропогенных факторов лишает этих рыб основного источника пищи и среды обитания.

Понимание важности рыб-попугаев для морских экосистем привело к введению охранных мер во многих регионах. Например, в некоторых странах Карибского бассейна действуют ограничения или полные запреты на вылов этих рыб. Такие меры направлены не только на сохранение самих популяций, но и на поддержание здоровья коралловых рифов, от которых зависит благополучие целых островных государств и прибрежных сообществ.

Ремейк моего исторически первого поста на Капибаре. Первого после "Тест - Тест" и прочих несодержательных. К сожалению, многие из нас потеряли свои первые посты в багах альфа-теста, однако жертвы должны были быть принесены.

Таксономия - увлекательная наука, изучающая родственные связи между различными живыми существами. Именно благодаря ей мы можем с полным основанием утверждать, что птицы являются динозаврами, несмотря на продолжающиеся дискуссии в некоторых онлайн-сообществах. Давайте же разберемся, почему птицы - это действительно динозавры, и как мы сами, по сути, являемся всего лишь глорифицированными двоякодышащими рыбами.

Термин "таксономия" обычно используется в качестве сокращения для линнеевской систематики, названной в честь великого шведского естествоиспытателя Карла Линнея и его эпохального труда "Systema Naturae", вышедшего в 1735 году. Основная идея Линнея заключалась в разделении всего многообразия природы на небольшие группы. Примечательно, что изначально он включал в свою систему даже минералы, но современные биологи постепенно отошли от этой практики, сосредоточившись на живых организмах. Тем не менее, многие элементы линнеевской таксономии, такие как бинарная номенклатура с родовыми и видовыми названиями (например, Velociraptor mongolensis, где Velociraptor - род, а mongolensis - видовой эпитет), используются и по сей день, создавая основу для работы современных систематиков.

Начнем с самого масштабного уровня - доменов, которые можно считать своего рода "супер-царствами". Бактерии и археи представляют собой отдельные домены одноклеточных организмов, в то время как все остальные знакомые нам живые существа, включая животных, растения и грибы, относятся к домену эукариот. Эти крупнейшие группы выделяются на основании фундаментальных различий в строении клеток. К примеру, отличительной чертой эукариот является наличие митохондрий - клеточных органелл, которые, согласно теории симбиогенеза, произошли от некогда независимых бактерий, поселившихся внутри других клеток в далеком прошлом.

Спускаясь на следующий уровень иерархии, мы приходим к царствам - скажем, царству животных, которое объединяет всех представителей животного мира, но исключает растения и грибы. При этом важно понимать, что, несмотря на все их разнообразие, животные остаются эукариотами и принадлежат к родительскому домену Eukaryota.

Продолжая двигаться вглубь систематики, мы можем обратить внимание на тип хордовых (Chordata) - группу, включающую в себя не только привычных нам позвоночных животных, но и их ближайших родственников, таких как оболочники и ланцетники. Хотя внешне эти существа могут показаться весьма далекими от позвоночных, их объединяет наличие четырех ключевых признаков, по крайней мере, на определенных стадиях жизненного цикла. Во-первых, это жаберные щели - отверстия в глотке, хорошо заметные у рыб и некоторых примитивных позвоночных вроде миног. Во-вторых, хорда - упругий стержень, обеспечивающий опору для тела и расположенный над кишечной трубкой. В-третьих, полая нервная трубка, представляющая собой зачаток центральной нервной системы. И наконец, в-четвертых - постанальный хвост, то есть хвостовой отдел тела, расположенный позади анального отверстия. Именно поэтому, кстати, рыбы испражняются не самым кончиком хвоста, в отличие от многих насекомых и других беспозвоночных. 

Важно отметить, что хордовые не обязательно сохраняют все эти признаки во взрослом состоянии. Так, у оболочников они проявляются только на личиночной стадии, после чего во многом утрачиваются, когда взрослые особи переходят к сидячему образу жизни и питанию путем фильтрации. Даже у высших позвоночных, таких как четвероногие (наземные позвоночные), хвост может редуцироваться в ходе эволюции. Мы, люди, и лягушки - хорошие тому примеры. Однако у эмбрионов и зародышей этих животных по-прежнему закладываются все ключевые хордовые структуры, указывая на их эволюционное происхождение.

Дальнейшее подразделение хордовых приводит нас к классам - скажем, к рептилиям, которых объединяет присутствие рогового покрова, сбрасываемого при линьке. У змей и ящериц этот процесс может быть довольно заметным, когда сразу отторгаются крупные фрагменты или даже целиком вся "рубашка" из ороговевшей кожи. А вот крокодилы и черепахи теряют роговые чешуи более равномерно и постепенно, по одной. Другой общей чертой рептилий является выделение в качестве конечного продукта азотистого обмена мочевой кислоты, а не мочевины. Связано это с необходимостью экономить воду в наземных условиях - не зря белые составляющие помета рептилий и птиц представляют собой как раз кристаллы мочевой кислоты.

И вот тут мы подходим к главной теме нашего разговора - птицам. Да-да, птицы определенно относятся к рептилиям, поскольку полностью соответствуют ключевым признакам данного класса. Их перья, состоящие из того же белка бета-кератина, что и чешуи рептилий, регулярно сменяются в процессе линьки. Продуктом азотистого обмена у птиц также служит мочевая кислота. Единственное существенное эволюционное новшество птиц по сравнению с другими рептилиями - это некоторые особенности строения черепа, но они носят скорее количественный, нежели качественный характер.

Итак, птицы - это рептилии. Но какие именно рептилии? Конечно же, динозавры! В пользу этого говорит множество признаков: от перфорированного вертлужного отверстия в тазовом поясе (уникальная особенность, свойственная как птицам, так и динозаврам) до таких деталей скелета, как вилочка (сросшиеся ключицы) и полые кости. При построении филогенетических схем родства между организмами ученые как раз и опираются на такие общие признаки, указывающие на происхождение от единого предка.

Возьмем, к примеру, ящериц. Для них характерен целый ряд уникальных особенностей: сбрасывание кожи крупными фрагментами или цельной "рубашкой", черепицеобразное наползание роговых чешуй (в отличие от обычного расположения у крокодилов), наличие небольшого отверстия в плечевой кости. Каждый из этих признаков по отдельности может встречаться и у других групп рептилий или даже у более далеких родственников. Но их уникальное сочетание однозначно указывает на то, что все ящерицы унаследовали данные черты от общего предкового вида и потому состоят в близком родстве.

Аналогичным образом на основании набора признаков можно выстраивать филогенетические деревья для самых неожиданных групп объектов. В качестве забавного примера давайте рассмотрим различные виды лепешек! Для 25 разновидностей этой выпечки, от мексиканских тортилий до индийских чапати, был составлен список ключевых параметров, учитывающий особенности ингредиентов, способа приготовления и конечных свойств продукта. Загрузив эти данные в специальную компьютерную программу для филогенетического анализа, можно получить наглядные эволюционные древа, отражающие родственные связи между лепешками. Конечно, в отличие от живых организмов, лепешки не эволюционируют и не наследуют свои признаки, но данный мысленный эксперимент прекрасно иллюстрирует саму суть работы современных систематиков.

Важно понимать, что реальные филогенетические деревья, построенные для живых существ, всегда содержат некоторую долю неопределенности. Любое из них представляет собой не конечную истину в последней инстанции, а научную гипотезу, основанную на анализе доступных признаков. Добавление новых данных или изменение акцентов при выборе ключевых особенностей организмов способно привести к перестройке дерева. Более того, зачастую ученым приходится работать не с самими организмами, а лишь с их окаменелыми фрагментами, что вносит дополнительные сложности в анализ. К счастью, постепенно развиваются методы тонкого статистического анализа, позволяющие находить наиболее обоснованные и устойчивые варианты филогенетических гипотез.

Отдельного упоминания заслуживает проблема биологической концепции вида. На первый взгляд может показаться, что палеонтологам в этом отношении живется намного проще, чем специалистам по современной флоре и фауне. В самом деле, если между двумя ископаемыми популяциями пролегают миллионы лет, то решение об их видовой самостоятельности напрашивается само собой. Однако в случае с рецентными организмами граница между видами зачастую оказывается весьма размытой, особенно когда мы имеем дело с близкородственными формами, способными давать плодовитое гибридное потомство. Великолепный пример таких генетически близких, но фенотипически контрастных групп - это славки, небольшие певчие птицы. Выраженные вариации окраски оперения в пределах данного комплекса видов определяются буквально несколькими генами. И хотя внешне эти птицы выглядят по-разному, они свободно скрещиваются между собой, производя потомков с промежуточными признаками. Так кого же из них считать самостоятельными видами? Однозначного ответа современная биология дать не может.

Таким образом, организмы не делятся на виды раз и навсегда данным от природы способом. Это люди проводят между ними границы, руководствуясь теми или иными соображениями. Поэтому любая классификация живого носит во многом условный характер и меняется со временем по мере развития науки. Яркий пример - судьба таксона Troodon, знаменитого динозавра, воспетого в популярных книгах и мультфильмах. Увы, на поверку оказалось, что род этот изначально описан исключительно по зубам, которые сами по себе мало что говорят о своих обладателях. И теперь палеонтологи предпочитают использовать название Stenonychosaurus для ящеротазовых динозавров данной группы, поскольку этот таксон, в отличие от проблематичного Troodon, основан на диагностичном костном материале.

Или вот еще один любопытный пример - знаменитый ужасный волк (Canis dirus), истребленный людьми в конце последнего ледникового периода. Традиционно этого гигантского хищника принято считать близким родственником серого волка из-за сходства в строении черепа и зубов. 

Однако недавний генетический анализ показал, что ужасные волки представляют собой глубоко обособленную линию псовых, довольно рано отделившуюся от общего ствола данного семейства. Получается, перед нами яркий случай конвергентной эволюции, при которой неродственные организмы независимо приобретают сходные приспособительные черты.

Подобные открытия наглядно демонстрируют, сколь непростым и захватывающим делом является реконструкция филогенетических связей между организмами. Это постоянный вызов для ума, требующий кропотливой работы и готовности пересматривать, казалось бы, незыблемые представления. Но именно так и развивается наука - через поиск истины, через проверку смелых гипотез и их постепенное уточнение.

И давайте никогда не забывать: какими бы разными ни казались нам живые существа, населяющие Землю, все мы произошли от единого корня и потому связаны незримыми, но неразрывными узами родства. Царственные секвойи и причудливые орхидеи, грозные львы и трудолюбивые муравьи, стремительные стрижи и мудрые дельфины - все мы одна большая семья, плоды многовекового эволюционного древа, корни которого уходят в глубины древнейших океанов. И осознание этого всеобщего родства способно, как мне кажется, сделать наш мир немного добрее и человечнее.

По материалам:

В ближайшие месяцы до сентября 2024 года ожидается весьма редкое астрономическое явление - вспышка новой звезды в системе T Coronae Borealis (T CrB), расположенной на расстоянии 3000 световых лет от Земли. Согласно прогнозам, система переживет вспышку новой, в результате чего ее яркость станет доступной для наблюдения невооруженным глазом. Столь нечастое событие, последний раз зафиксированное в 1946 году, временно повысит видимую яркость системы до уровня Полярной звезды, предоставив уникальную возможность для наблюдений.

Данное редкое небесное явление обещает осветить наши небеса в ближайшее время вспышкой новой звезды в системе T Coronae Borealis, что станет поистине беспрецедентным событием.

Обычно невидимая невооруженным глазом тусклая система звездной величины +10, как ожидается, вспыхнет до яркости величины +2, сравнимой с Полярной звездой Полярис. Столь драматическое увеличение яркости позволит наблюдать систему T Coronae Borealis на ночном небе примерно в течение недели, после чего она потускнеет, и ее следующее появление в подобном великолепии может не произойти еще 80 лет.

Возможность наблюдать вспышку новой в T Coronae Borealis представляет собой уникальную возможность для изучения, способную привлечь внимание не только специалистов в области астрофизики, но и всех любителей наблюдения ночного неба. Благодаря высокой яркости, даже жители городских районов, обычно страдающих от светового загрязнения, смогут увидеть это небесное явление.

Грядущая вспышка новой в системе T Coronae Borealis объясняется тем, что она является двойной системой, состоящей из белого карлика и красного гиганта. Уникальное взаимодействие между этими небесными телами приводит к накоплению вещества на поверхности белого карлика, в конечном итоге инициируя термоядерную реакцию, наблюдаемую с Земли как вспышка новой звезды.

Данное событие предоставляет редкую возможность наблюдения ночного неба и дает бесценные сведения о жизненных циклах звезд и управляющих ими процессах.

Джонатан Блейзек, доцент физики Северо-Восточного университета, подчеркивает важность подобных явлений как для любителей астрономии, так и для астрофизического сообщества. Он поясняет, что вспышка новой в системе T Coronae Borealis является наглядным примером переноса массы в двойных звездных системах, приводящего к взрывным результатам, процесса, имеющего центральное значение для понимания таких космических событий, как сверхновые.

Сверхновые, особенно типа 1а, играют ключевую роль в исследовании Вселенной, предоставляя стандартизированную меру яркости, помогающую в ее изучении.

"Эта повторяющаяся новая является одной из пяти в нашей галактике", - отмечает Лорен Перкинс из Центра космических полетов NASA Маршалл.

"Это происходит потому, что T Coronae Borealis представляет собой двойную систему, состоящую из белого карлика и красного гиганта. Звезды находятся достаточно близко друг к другу, чтобы по мере нестабильности красного гиганта, вызванной повышением температуры и давления, приводящей к выбросу его внешних слоев, белый карлик собирал это вещество на своей поверхности. В конечном итоге мелкая плотная атмосфера белого карлика нагревается настолько, что вызывает неконтролируемую термоядерную реакцию, которая и порождает наблюдаемую с Земли вспышку новой звезды".

https://watchers.news/2024/03/22/upcoming-nova-explosion-in-t-crb-star-system-offers-rare-night-sky-event/

Итак, мои чюваки, настало время обсуждения серьезных вещей. Сегодня мы с вами разберемся в том, что есть напалм для раковой клетки (или бактерии, грибка и всякой подобной мелкой, но вредной шушеры), как он работает и при чем тут кот с лампой. Иначе говоря, сегодня я вам расскажу про фотодинамическую терапию раковых заболеваний. А Если быть точнее, то взгляд на нее со своего болота - мира химии.

P.S. как просили - сначала подпись, затем картинка. Учтите это при прочтении поста, иначе получится как с пупой и лупой...

Фотосенсибилизатор в окружении цитостатиков и цитотоксинов

Для ленивых: добрый доктор загоняет в тушку препарат, потом светит на тушку специальным светом, препарат хавает энергию, потом со всей силы дает подсрачника кислороду, а тот со злости идет ломать будку раковую клетку или какие-то из ее структур.

Итак, перейдем к сути поста. Все или почти все картинки нагло спи...рачены из интернетов, потому некоторые из них будут на английском, но в тексте я все расскажу. Начнем со схемы проведения фотодинамической терапии (далее - ФДТ, символы надо экономить) раковых заболеваний.

Так выглядит процедура ФДТ

Опустим все приготовления, сразу начинаем пихать в тушку фотосенсибилизатор. Фотосенсибилизатор (далее - ФС) - та штука, на основе которой и держится вся процедура и чуть ниже я расскажу как она вообще работает. Так вот, эта штука бульбулирует по всей человеческой тушке, постепенно расползается от места введения до всех кончиков вашей тушки. Клеточки человека могут посчитать, что им дали вкусняшку и схавать ФС и таким образом он попадет внутрь клетки. А особенно хорошо фотосенсибилизатор может попасть именно в раковые клетки, ибо здоровым чужого особо не надо (хоть и не всегда), а вот раковые еще и у соседей отожмут. И так уж получается, что спустя определенное время ФС оказывается преимущественно в раковых клетках.

Вот тут то на сцену и выходит кот с лампой.

Котики просто лечат, а кот с лампой - даже рак

А вот дальше добрый доктор, который накачал тебя неизвестной зеленой (вероятнее всего - зеленой. Иногда - синей или сине-зеленой) субстанцией берет лазер и начинает шмалять светить тебе прямо в твой рак. И вот тут то и происходит магия (вообще, физика с химией, но пусть будет магия). Раковой клетке от этого света знатно плохеет, она начинает дохнуть. При чем, в идеальном случае, в раковых клетках случается пиз апоптоз, т.е. запрограммированный процесс самоуничтожения клетки. В самом идеальном исходе, раковая опухоль, в некотором роде, рассасывается сама собой после этой процедуры.

Раковая опухоль во время экспозиции (облучения)

А далее вы просто недельку-другую полежите в больничке, пока из вас выходит ФС и спокойно чешете домой доживать свой больничный. И все! Никаких разрезов, никакой жуткой химио- или радиотерапии, ничегошеньки. Укольчик -> лампа -> пописать зеленой мочой -> домой.

Итак, теперь разберемся как эта магия происходит. Почему именно под действием света это работает. Свет - это электромагнитное излучение, которое обладает определенной энергией. Видимый свет и гамма-лучи или рентген, которые применяются в лучевой терапии - это, грубо говоря, одно и то же (физики, не бейте, лучше обоссыте), но есть нюанс - энергия видимого света гораздо меньше гаммы и он не причинит вашей тушке никакого вреда (если вы не эпилептик и если вас не вызвали на дуэль на фонариках, разве что). Но эту энергию можно поглотить и перенаправить в нужное русло. Этим то и занимается фотосенсибилизатор (который ФС, если вы еще не забыли).

Работает это так. Обратимся к диаграмме Яблонского:

Диаграмма Яблонского для фотосенсибилизатора

Свет влупашивается в молекулу ФС (на диаграмме выше он подписан как PSs). ФС озадачен таким поворотом событий и начинает поглощать тот свет, который может (а какой именно может - расскажу в посте, посвященном окраске соединений). Это его возбуждает и заставляет перейти из состояния S0 (основное состояние) в состояние S1 (возбужденное состояние). Соединение поглотило свет, т.е. поглотило определенную энергию. Иначе говоря, соединение впороло фотончик и его жмыхнуло, от чего оно начинает творить всякую дичь, а именно начинает "преобразовывать" эту энергию. Оно может просто испустить новый фотон, переходя при этом из возбужденного состояния в основное, что приводит к флуоресценции (переход S1 -> S0), а может переобуть свою электронную оболочку и сказать "ребят, смотрите, я триплет" и перейти в другое возбужденное состояние, обозначенное T1. И оттуда уже кислород может спокойно отжать для себя немножко энергии. При этом он совершает похожие преобразования, но наоборот. Молекула ФС успокаивается, приходит в себя от фотонного бэдтрипа, а для кислорода все только начинается, ведь он переходит из триплетного состояние в синглетное.

Синглетный кислород в естественной среде обитания

Синглетный кислород начинает барагозить внутри клетки. Это своего рода солевой наркоман, которому нужно до кого-нибудь докопаться и он начинает докапываться до своей среды обитания, т.е. до клетки, а именно до ее структурных единиц. Он начинает окислять все подряд, клетка теряет способность к функционированию и планомерным образом дохнет. При этом, у нее есть два стула: некроз и апоптоз. В первом случае пики точеные - клетку разлупашивает и все ее содержимое оказывается снаружи, что вызывает негодование и воспаление всего вокруг, т.е. это плохой вариант для всех. Ну а второй - заставляет организм понять, что что-то идет не так и запустить процесс естественного уничтожения этой клетки. Организм понимает, что там творится совсем уж какое-то нечистое дело и ампутирует у себя поврежденную раковую клетку.

В следующей части я расскажу как химики подстраивают молекулы таким образом, чтобы получить более эффективные фотосенсибилизаторы. Не факт, что это будет следующим постом, поскольку для того, чтобы грамотно это объяснить, нужно сделать определенный экскурс в то, как образуется цвет соединения, как можно переключать те или иные свойства и т.п.

P.S.1. Чуваки, простите за то, что долго не было обещанного поста, поскольку я был в двухнедельной командировке. Постараюсь исправиться.

P.S.2. Концовка поста довольно сумбурна, поскольку опыта в подобном изложении у меня еще мало

P.S.3. Материал, представленный в текущем посте, является довольно упрощенным для более простого понимания широкой публики. Естественно, есть очень много деталей, которые были опущены для того, чтобы не перегружать пост еще сильнее. Поэтому, экспертов прошу особо не пинать. А если вдруг кто-то что-то не понял - велкам в комменты, там разберемся :)

Если разместить стабилизатор спереди, то он сделает ровно противоположное от своего назначения - дестабилизирует ракету. 

Повод расчехлить графический планшет

Во-первых, идеально симметричных реактивных снарядов не существует. Есть только понятие допустимая погрешность. Так что рано или поздно снаряд начнет лететь криво. Компенсировать это можно, либо задав сильное вращение вокруг продольной оси, как в нарезной артиллерии, либо... Собственно, стабилизаторами.

 Во-вторых, центр тяжести у этих балумб находится ближе к центру, ещё и динамически изменяется по мере отработки топлива. Да, он может сместиться ближе к носу ракеты, но всё равно останется позади носового стабилизатора.

 В-третьих, воздушные потоки тоже не идеально параллельно снаряду направлены. Порой пуски приходится делать перпендикулярно ветру.

И ещё туева хуча фаторов.

Поэтому ракета сразу завалится в какую-то сторону, а давящие в носовые стабилизаторы потоки с удовольствием помогут ей провернуться на 180 градусов.

И это вращение продолжится, пока не закончится топливо. А далее есть реальные шансы, что снаряд стабилизируется в положении задом наперёд и покажет относительно нормальную траэкторию в конце полёта... Только траэктория эта после всех кренделей, что совершит ракета к этому моменту, может указывать куда угодно, хоть обратно в стреляющего.

Почему именно сзади стабилизаторы работают... Потому что теперь центр тяжести спереди, и воздушные потоки, наоборот, своим давлением на стабилизаторы не дают ракете встать боком. Масса, которая тащит их за собой - имеет всяко больше энергии, чем хвост ракеты, поэтому хвост больше не сможет обогнать центр масс. 

Исключения - ракеты с активными аэродинамическими поверхностями стабилизаторов (по сути, стабилизаторы с рулями, управляемые системой наведения) наподобие современных "воздух-воздух" или "земля-воздух", созданные для преследования маневренных целей типа истребителей. Они достаточно прочны, чтобы резко повернуть хоть на 90 градусов и более относительно вектора своего изначального движения, и это при работающем двигателе. Тем самым, хвост на мгновение догоняет центр масс. 

Авиапромышленность Германии была разрушена под ноль, поэтому современным реставраторам практически не досталось комплектующих со складского хранения. Большая часть планеров Messerschmitt Bf. 109 модели G - это послевоенные испанские планеры Hispano Aviación HA-1112-M1L Buchón, доработанные до внешнего сходства с Густавами. Дорабатывать там особо нечего, ибо Бушон - это и есть локализованное производство G-серии c небольшими модификациями и британскими моторами.

Ну, хотя бы двигатели по возможности ставят идеологически правильные - Daimler Benz DB.605A. Ради этого приходится переделывать мотораму, предназначенную для Rolls Royce Merlin, заказывать трехлопастной винт, новый кок к нему и капоты. После этой переделки Бушон реально становится похожим на своего прародителя.

Учебно-тренировочный HA-1112-M1L c даймлер-бенцевским мотором. Зарегистрирован как Messerschmitt Bf.109G-12

Однако известны случаи, когда Бушон просто перекрашивали в немецкую ливрею без изменений в конструкции и регистрировали как мессер. Испанец с его британским мотором и соответствующими капотами в лучшем случае немного похож на троппен-версии мессеров с увеличенным радиатором, однако высокое расположение выхлопных патрубков выдает нормально ориентированный V-образный мотор, а не установленный вверх ногами.

Oригинальный Bf.109G-6 лейтенанта Шульте, истребительная авиагруппа 27/I, и тот же самый HA-1112-M1L, зарегистрированный как Bf. 109G-12, но теперь уже с родным мотором Rolls Royce Merlin 500-45.

Это атомно-силовой микроскоп, и он работает немного иначе, чем обычные электронные микроскопы. Это устройство создаёт изображение, постукивая по образцу очень маленьким зондом, обычно шириной всего 20-30 нанометров. 

Но поскольку он такой маленький, объяснить, как он работает, очень сложно, поэтому продемонстрируем принцип его работы на увеличенной модели. Простая латунная пластинка с прикрепленным к ней магнитом, над которой расположена катушка с противоположной полярностью, заставляющая пластинку совершать вертикальные колебания. Конец заострен и отогнут вниз, им пластинка и касается образца, имитируя щуп AFM-микроскопа.

Атомно-силовой микроскоп (AFM) имеет резонирующую консоль с острым наконечником на конце. Он перемещает этот наконечник по поверхности образца, и везде, где он контактирует с образцом, записывает высоту в этом положении. 

Таким образом можно построить его трехмерное изображение.

Демонстрационное устройство собрано из 3D-принтера и любительской электроники, поэтому оно может достигать точности только на уровне миллиметров. Но настоящие AFM могут давать разрешение на уровне нанометров или даже пикометров, хотя обычно в довольно маленьком поле зрения, меньшем, чем человеческий волос. Несмотря на это, AFM крайне важны для исследований в области материаловедения.

По материалам:

До 1822 года люди не представляли, что происходит с птицами зимой. Мы лишь знали, что они есть летом, а зимой куда-то пропадают. Не считая нескольких "зимних" видов в северных регионах, но они, в свою очередь, пропадали летом. Поэтому народ напридумывал множество упоротых теорий, почему птицы исчезают каждую осень. Кто-то считал, что они погружались в озёра и впадали в спячку подо льдом, другие - что птицы спят в земле, третьи - что они превращаются в других животных типа зайцев и мышей.

В 1694 году гарвардский ученый Чарльз Мортон впервые высказал предположение, что птицы мигрируют... Только вот его идея заключалась в том, что мигрируют они на Луну.

В 1822 году немецкий охотник добывал себе ужин в районе городка Клюц.

Он подстрелил белого аиста, и когда нашел тушку, то обнаружил, что у того шея нанизана на копьё.

Посчитав сие обстоятельство интересным, охотник решил отвезти аиста в ближайший университет в городе Росток.

Там ученые заключили, что такие копья с железными наконечниками типичны для Центральной Африки. Так впервые было доказано, что птицы улетают на зиму в более тёплые регионы.