F-117 Nighthawk — первый самолет-невидимка.
Термин «стелс» (англ. «скрытность») имеет специфическое значение в военном контексте — это технологии, направленные на то, чтобы сделать невозможной идентификацию воздушного судна, корабля или подводной лодки. Скрытность F-117 Nighthawk во многом достигалась за счет его формы, поэтому правительство США держало самолет в секрете вплоть до 1988 г. (к тому времени у ВВС США имелись более совершенные модели самолетов, например бомбардировщик-невидимка B-2 Spirit).
Для улучшения аэродинамических свойств поверхности обычных самолетов делают гладкими, а форму — округлой. Поверхность же F-117 состояла из множества плоских граней, а края кабины имели зазубрены. Из-за этого лучи радаров противника отскакивали в нескольких направлениях, не отображая самолет на экранах неприятеля. Воздухозаборники были покрыты сетками, рассеивающими радиолокационные сигналы, а выхлопные сопла распространяли горячие газы, что затрудняло попадание ракеты с тепловым самонаведением. Также скрытность достигалась за счет скорости и маневренности, летчики даже прозвали этот самолет «вихляющим гоблином».
У бомбардировщика В-2 Spirit весьма характерная форма, но его очень трудно обнаружить с земли с помощью радара. Четыре реактивных двигателя скрыты внутри крыльев, холодный воздух снаружи всасывается внутрь, чтобы охладить вылетающие из них выхлопные газы, поэтому самолет практически не оставляет теплового следа
У B-2 была совсем другая конструкция, которая держалась в секрете до 1989 г. Его «летающее крыло» делало его быстрее и аэродинамичнее, чем F-117, но при этом также помогало рассеивать сигналы радара в разные стороны. F-117 был снят с вооружения в 2008 г., а B-2 используется до сих пор. Стелс-технология применяется на боевых кораблях и на новых поколениях военных самолетов. Их изготавливают из материалов, поглощающих сигналы радаров или позволяющих им беспрепятственно проходить сквозь объект.
F-117 Nighthawk способен летать ночью. В 1999 г. один из этих самолетов был сбит ракетой, выпущенной днем и нацеленной просто на глаз
Всемирная паутина
Многие люди не делают различия между терминами «Интернет» и «Всемирная паутина», однако последняя была создана на 20 лет позднее Интернета. Благодаря ей компьютерные сети прочно вошли в нашу повседневную жизнь.
К 1989 г. Интернет разросся и стал компьютерной сетью, соединившей все континенты (кроме Антарктиды). Физически это была паутина из кабелей (по которым передавались данные) и серверов (которые направляли данные по адресам). Интернет переносил письма и мог быть использован для передачи больших файлов с одного компьютера на другой, что было очень удобно. Однако, говоря современным языком, это была технология «проталкивания», то есть владелец данных толкал их в сторону других пользователей, с которыми хотел ими поделиться. Если кому-то нужна была информация от другого человека, он должен был позвонить и попросить отправить материалы — если, конечно, знал, к кому обращаться.
Nexus, первый веб-браузер, был создан в 1991 г. и работал только на уже не существующих компьютерах NeXT. Кнопки «назад» и «вперед», которые сейчас есть во всех браузерах, впервые появились в 1993 г. в Mosaic, который стал основой для всех современных браузеров
В 1989 г. британец Тим Бернерс-Ли, руководивший группой ученых-компьютерщиков, работающих в ЦЕРНе (институте ядерной физики близ Женевы, Швейцария), — разработал способ обмена информацией путем «протаскивания» ее через Интернет. HTTP (протокол передачи гипертекста) позволил пользователям Интернета искать и смотреть информацию, хранящуюся на компьютере другого пользователя. В результате получилось то, что Бернерс-Ли описал как «Всемирная паутина». Поначалу на веб-страницах была только текстовая информация, но постепенно веб-страницы доросли до веб-сайтов, заполненных информацией всех видов.
Веб-сайты просматриваются с помощью специальной программы — браузера. Он загружает содержимое веб-сайта, хранящееся на удаленном компьютере. Пользователи переходят с одной страницы на другую с помощью гиперссылок — слов или зон, которые можно активизировать с помощью щелчка мыши. Гиперссылка была изобретена в 1945 г. американским инженером Вэниваром Бушем, но нашла свое применение лишь во Всемирной паутине. К 1990-м гг. были созданы первые системы поиска по содержимому веб-страниц, которые искали на страницах совпадающие термины. Затем в 1998 г. компания Google начала делать это по-другому…
Тим Бернерс-Ли сейчас возглавляет Консорциум Всемирной паутины (W3С), который контролирует стандарты программного обеспечения, используемого в сети
Литиевая батарея
Каждый раз, когда мы включаем мобильный телефон, планшет, ноутбук или цифровой фотоаппарат, мы используем удивительные свойства литий-ионных аккумуляторов. Они поражают своими небольшими размерами и многократностью использования.
Обычную «сухую» батарейку нельзя перезаряжать: она «садится», когда в результате химических реакций в ней заканчивается вещество. Такая использованная батарейка, в отличие от литиевой, становится источником химического загрязнения. Хотя изначально литиевые батареи несколько дороже, это быстро компенсируется их гораздо более длительным сроком службы (правда, и они изнашиваются со временем).
Английский химик М. Стэнли Уиттингем обнаружил явление интеркаляции — способности иона встраиваться в слоистое твердое вещество (например, графит) — и использовал его для создания аккумулятора. Литиевый аккумулятор состоит из двух электродов и электролита — проводящей среды между электродами, по которому могут перемещаться ионы лития. Отрицательным электродом обычно является графит, а положительным — соединение лития (чистый литий не используется, поскольку он чрезвычайно химически активен). Во время работы батареи (когда она разряжается) положительные ионы лития движутся от отрицательного электрода к положительному и оседают на нем. Во время зарядки происходит обратный процесс, и после полной зарядки батарея снова готова к использованию.
Литий-ионный аккумулятор для электромобиля
Добыча соли
Литий чрезвычайно химически активен, поэтому не встречается в природе в чистом виде. Его соединения можно получить из твердых горных пород, минеральных озер и морской воды. Считается, что Боливия обладает самыми большими в мире запасами лития, но ведущими его производителями стали Чили и Аргентина. Соленая вода, содержащая соли лития, добывается из подземного бассейна. При испарении воды на солнце (ниже) солевой раствор становится все более концентрированным. Затем его очищают, чтобы получить подходящие для аккумуляторов соединения.
Первые попытки
В первой перезаряжаемой батарее Уиттингема использовались электроды из литий-алюминия и дисульфида титана. Оба эти материала трудны в работе, поэтому аккумулятор оказался непрактичным. В конце концов химики остановились на литиевой основе для обоих электродов, и в 1991 г. были проданы первые литиевые батареи. Сейчас литиевые аккумуляторы используются очень широко: от небольших карманных устройств до мощных инструментов и электромобилей.
GPS
В 1994 г. на околоземную орбиту был выведен последний спутник системы GPS. Хотя изначально им пользовались только военные, всего за несколько лет эта система в корне изменила ориентирование людей в пространстве.
GPS расшифровывается как «глобальная система позиционирования» (определения местоположения). Поначалу она разрабатывалась в США для военной навигации и систем наведения, но позднее ее переделали для гражданского использования. Сегодня она лежит в основе автомобильной системы навигации, помогает нам ориентироваться и определять свое местонахождение. Система 1994 г. использовала комплекс из 24 спутников (сейчас их 32), которые движутся по средней околоземной орбите, их скорость в два раза больше скорости вращения планеты. К почти любой точке Земли, если только на пути нет гор или высотных зданий, в любой момент времени посылают радиосигналы по крайней мере три GPS-спутника.
Навигационные спутники все более заселяют космос. К американской GPS добавились российская система ГЛОНАСС, европейская Galileo, китайская BeiDou и индийская NAVIC
Каждый сигнал содержит время отправки и местоположение спутника. Радиосигналы распространяются со скоростью света, но даже при этой большой скорости существует разница между временем отправления сигнала и временем его получения. Эти крошечные задержки и позволяют определить точное расстояние до каждого спутника. Поэтому когда GPS-устройство (например, в автомобиле) получает сигнал, оно определяет, где и как далеко находятся спутники. Эти данные можно использовать для вычисления точного местоположения устройства на поверхности земного шара в радиусе нескольких метров.
Радиодальнометрия
До создания GPS навигаторам приходилось часто пересчитывать свое местоположение. В 1940-х гг. была разработана система радиодальнометрии LORAN. В ней использовалась сеть радиопередатчиков, которые посылали и принимали радиосигналы через точно отмеренные промежутки времени. Если знать расстояние между передатчиками, то можно рассчитать расстояние до них по времени передачи сигналов.
Оптический диск
В 1995 г. появился новый носитель информации — цифровой универсальный диск, или DVD. Это открытие позволило хранить на одном диске целый фильм.
Блеск диска возникает из-за слоя алюминиевой фольги
DVD был последним оптическим диском, а первый появился еще в 1960-х гг. Данные на оптическом диске считываются с помощью лазерного луча, на поверхности же диска есть спираль с ямками. При вращении диска лазерный луч двигается по спиральной дорожке, отражаясь от плоской поверхности и не отражаясь от впадин, поэтому узор из впадин передается соответствующими вспышками лазера. Детектор воспринимает наличие и отсутствие вспышки как единицы и нули компьютерного кода. Поначалу ямки на лазерных и компакт-дисках были довольно большими, на