Журнал «Вокруг Света» №10 за 2007 год - Вокруг Света

Черви-штейнернемы (Steinernema) паразитируют на насекомых. Их «спящие» личинки запрограммированы на то, чтобы выследить жертву, проникнуть в нее, впрыснуть смертельные бактерии Xenorhabdus, которые живут в симбиозе с этими червями, а потом превратиться в обычную прожорливую личинку и пировать, поедая трупные ткани. Из-за этих способностей штейнернем применяют в сельском хозяйстве и декоративном цветоводстве как средство борьбы с насекомыми-вредителями.

Яйца с личинками внутри взрослой нематоды Caenorhabditis elegans. При неблагоприятных условиях личинки наращивают плотный «скафандр», перестают питаться и впадают в спячку

Случается, что и свободноживущие животные оказываются в жесткой зависимости от капризов внешней среды и вынуждены отправлять свое потомство в анабиоз. Таких мало среди обитателей морей, но много в почве и пресных водоемах. Почти во всех группах беспозвоночных животных, освоивших эти места обитания, есть покоящиеся стадии, способные выдержать самые трудные испытания — зимовку и засуху.

Коловратки и мелкие рачки дафнии в процессе спаривания самцов и самок производят особые зимовальные яйца. Эти яйца снабжены толстой оболочкой и порядочным запасом питания, необходимым для будущего зародыша. Развиваться они могут только после длительного периода покоя, который измеряется месяцами и даже годами. Выходит из зимовального яйца только самка, которая дает начало следующему поколению дочерей.

У рачка артемии, которого аквариумисты используют как живой корм, яйца выдерживают высушивание и ионизирующее облучение, замораживание и нагревание до 100°С, не погибают ни в вакууме, ни в агрессивных жидкостях, а в одной из глубоких скважин в районе Большого Соленого озера в США обнаружили жизнеспособные яйца артемии, пролежавшие в земной толще 10 тысяч лет.

Многие сидячие животные зимой отмирают, в их числе — губки и мшанки. Однако маленькие почки, состоящие из сгустка клеток и защитной оболочки и образующиеся внутри родительской колонии, зиму переживают. У губок — это геммулы, у мшанок — статобласты. И те, и другие могут всплывать к поверхности и попадать в воздушные потоки благодаря полостям на оболочке. Эти плотные, богатые питательными веществами комочки были бы лакомой добычей для любого хищника, если бы не защита из колючек: у геммул между двумя слоями оболочки проложен ажурный каркас из кремнеземных иголок, а статобласты вооружены венчиком из крючков.

Яйца коловраток, почки губок и мшанок с зимовальными яйцами дафний плавают на поверхности воды, скапливаются у уреза и вместе с пылью перелетают в другие места. Скопления этих покоящихся форм в иле представляют собой генетический резерв водоема, благодаря им в пересыхающих природных резервуарах каждый год возрождается один и тот же фаунистический комплекс, а в текучих — не оскудевает.

Елена Краснова, кандидат биологических наук

Космические радиолинии

Электромагнитные волны, с помощью которых радиосигнал передается в космическом пространстве, движутся с гигантской скоростью — скоростью света. На Земле задержки в передаче почти не ощущаются, а вот с космонавтами на орбите приходится говорить уже с задержкой. Ответ с Луны будет идти полторы секунды, с Марса — уже минут шесть. Кроме того, по мере удаления передатчика сигнал стремительно затухает. Как же быть? Проблема тяжелая, но решаемая.

Сегодня самый удаленный космический объект, с которым поддерживается радиоконтакт, — это американская автоматическая межпланетная станция «Вояджер-1», запущенная 5 сентября 1977 года. В августе прошлого года она преодолела рубеж 100 астрономических единиц (15 миллиардов километров) и вплотную подошла к границе Солнечной системы. Радиосигнал с такого расстояния идет около 14 часов.

«Вояджер-1» — самая далекая космическая станция, с которой поддерживается связь

Информация с «Вояджера» на Землю передает жестко скрепленная с корпусом параболическая антенна диаметром 3,65 метра, которая должна быть сориентирована точно на родную планету. Через нее на частотах 2295 МГц и 8418 МГц шлют сигналы два радиопередатчика мощностью по 23 ватта. Для надежности каждый из них дублирован. Большая часть данных транслируется на Землю со скоростью 160 бит/с — это всего раза в три-четыре быстрее, чем скорость набора текста профессиональной машинисткой и в 300 раз медленнее телефонного модема. Для приема сигнала на Земле используется 34-метровые антенны сети дальней космической связи NASA, но в некоторых случаях задействуются самые большие 70-метровые антенны, и тогда скорость удается поднять до 600 и даже 1400 бит/с. По мере удаления станции ее сигнал слабеет, но еще важнее то, что постепенно снижается мощность радиоизотопных генераторов, которые питают передатчики. Ожидается, что станция сможет передавать научные данные еще по крайней мере 10 лет, после чего связь с ней прекратится.

Уже из этого описания видно, что космическая радиосвязь зависит от множества различных факторов: дальности, мощности передатчика, размеров бортовой и наземной антенн, длины волны, качества приемопередающей электроники, помех, шумов, поглощения сигнала в окружающей среде и даже от скорости движения космического аппарата.

Радиомалыши

Связь с космическими аппаратами поддерживают не только профессионалы, но и любители. Первый американский радиолюбительский спутник OSCAR-1 был запущен уже в 1961 году, а в 1969-м в США появилась и общественная спутниковая радиолюбительская организация AMSAT (AMateur SATellite). В СССР первые радиолюбительские аппараты «Радио-1» и «Радио-2» были запущены 26 октября 1977 года. Заядлыми радиолюбителями являются многие космонавты и астронавты. Космонавт Муса Манаров, например, первым вышел на связь в любительском диапазоне с борта орбитальной станции «Мир». На Международной космической станции тоже есть коротковолновая радиостанция, и в часы отдыха экипаж иногда выходит на связь с радиолюбителями разных стран. А около 10 лет назад из спутникового радиолюбительства возникло новое бурно развивающееся направление — «студенческие» спутники. Как оказалось, участие студенческих групп в создании космических аппаратов — очень эффективный способ подготовки квалифицированных кадров для космической и других высокотехнологичных отраслей промышленности.

Тонна – киловатт – кубометр

Принцип действия радиосвязи состоит в том, что колебания тока в антенне передатчика создают в окружающем пространстве электромагнитные волны, которые, двигаясь со скоростью света, достигают антенны приемника и возбуждают в ней переменный электрический ток. Этот наведенный ток очень слаб, но если настроить приемник точно в резонанс с частотой радиоволны, то даже слабое ее воздействие может раскачать в антенне вполне заметные колебания. Затем их усиливают, анализируют и извлекают переданную информацию.

Радиоволны различных диапазонов по-разному проходят через земную атмосферу. Для космической связи оптимален диапазон от 1,5 до 30 сантиметров. За пределами этого окна радиосигнал заметно ослабляется в атмосфере или даже может от нее отразиться. На более коротких волнах потери энергии растут за счет поглощения молекулами воды и кислорода в тропосфере, а на более длинных волнах прохождению сигнала все сильнее мешает ионосфера, которая для волн длиннее 10—30 метров становится непреодолимой преградой. Поглощение радиоволн также вызывается дождем и туманом, но, конечно, не в такой мере, как в оптическом диапазоне.

Приемник не улавливает радиоволны, если они слабее его порога чувствительности. Между тем энергия электромагнитных волн падает как квадрат пройденного ими расстояния. Это значит, что сигнал с Марса будет в сотни тысяч раз слабее, чем такой же сигнал, переданный с Луны, а с Плутона — еще в тысячу раз слабее. У инженеров есть несколько способов удержать радиосигнал выше порога чувствительности приемника. Самый очевидный — увеличить мощность передатчика. На Земле это легко сделать — антенны системы дальней космической связи NASA излучают в космос до полумегаватта энергии. А вот на космическом аппарате бюджет энергии жестко ограничен. Ее вырабатывают либо солнечные батареи, либо радиоизотопные генераторы. И для получения большей мощности надо увеличивать их массу. При этом растут также площадь и масса радиаторов, отводящих избыток вырабатываемого тепла. Общая масса аппарата ограничена возможностями ракеты-носителя, а увеличить же массу отдельной системы за счет других чаще всего невозможно. Космические аппараты — это очень гармоничные технические комплексы, где все параметры жестко завязаны друг на друга: нельзя серьезно изменить одну систему, не повлияв на параметры других. Сегодня для спутников существует эмпирическая формула: «1 кг, 1 Вт, 1 литр», которая означает, что объем спутника массой в 1 тонну составит около 1 кубометра, а его система энергопитания способна достичь мощности 1 киловатт. К примеру, мощность передатчиков радиолюбительских спутников составляет всего несколько ватт, а современные телекоммуникационные аппараты на геостационарной орбите могут иметь передатчики мощностью несколько киловатт, что позволяет принимать их сигнал небольшими «тарелками» спутникового телевидения.