Спецэффекты в крутых боевиках, имеющие весьма отдаленное отношение к реальности, уже порядком приелись. Но, оказывается, жизнь может быть удивительнее самых безудержных фантазий пиротехников. К таким выводам пришли специалисты из Исследовательской лаборатории военно-морского флота США и корпорации Allen-Vanguard, специализирующейся на создании бронежилетов, касок и других средств индивидуальной защиты, продукцию которой используют и в американской армии.
Ученые решили подробно рассчитать, что происходит при взрыве заряда из C4 весом от 0,75 до 5 кг в трех метрах от человека и сравнить результаты с измерениями давления при реальных взрывах рядом с напичканным датчиками манекеном. Слишком уж много тяжелых контузий и ранений получают даже хорошо экипированные американские солдаты в горячих точках от закладываемых на дорогах самодельных взрывных устройств.
Исследования проводились в два этапа. Сначала была подробно рассчитана сила ударной волны от подрыва С4 на поверхности земли, а затем эти данные заложили в граничные условия трехмерной модели человека в защитном снаряжении.
Уже первые расчеты действия взрывной волны на человека в стандартной легкой каске морского пехотинца привели к парадоксальным результатам. Оказалось, что максимальное давление (даже большее, чем на незащищенных участках тела) развивается на затылке. Волна частично проникает под каску, проходит над головой и на затылке смешивается с взрывной волной, обогнувшей шею. Развивающееся при этом давление приводит к тяжелой травме головного мозга.
Сначала ученые не поверили расчетам. В них, как обычно, был заложен целый ряд упрощений - например, что голова абсолютно твердая, а каска жестко на ней закреплена. Однако эксперименты с манекеном показали, что результаты, полученные на компьютерной модели, справедливы и для реальной жизни. Более того, расчеты позволяют разглядеть такие детали, которые очень трудно измерить в экспериментах.
Ясно, что пехотинцам нужна новая каска, предотвращающая проникновение под нее ударных волн. Ученые намерены усовершенствовать свою модель - ведь кто знает, какие еще сюрпризы можно ждать от военного снаряжения, казалось бы, давно проверенного временем. ГА
Физикам из Йельского университета впервые удалось продемонстрировать, что сила света способна приводить в движение наномеханизмы в кремниевом чипе. Объединяя две быстро развивающиеся области - нанофотонику и наномеханику, - эта работа может привести к появлению принципиально новых оптомеханических вычислительных и телекоммуникационных устройств.
Оптические "пинцеты", позволяющие манипулировать различными микрообъектами от отдельных атомов до живых клеток, известны с семидесятых годов прошлого века. Однако и сегодня управлять чрезвычайно слабой силой давления света очень непросто. Чаще всего ученые работают с различными оптическими полостями и используют давление отраженного от зеркал света, однако такие устройства крайне сложно встроить в обычные чипы.
В новых экспериментах использовали кремниевую струну длиной 10 мкм, шириной 500 и толщиной 110 нм, "натянутую" с помощью CMOS-совместимой технологии на высоте 300–600 нм над слоем диоксида кремния. Струна, с собственной частотой около 10 МГц, одновременно играла роль световода, к концам которого по обычным кремниевым световодам чуть большего диаметра подводили свет лазерного диода с длиной волны около 1,5 мкм. Геометрия струны и расстояние до подложки были подобраны таким образом, чтобы так называемое нераспространяющееся электромагнитное поле света, существующее вокруг любого диэлектрика, взаимодействовало с подложкой и вызывало поперечную силу. Пропуская по струне лазерный луч мощностью несколько десятков милливатт, модулированный с частотой механического резонанса струны, ученым удалось раскачать ее до амплитуды 2,5 нм.
Сила света в таком устройстве достигала восьми пиконьютон на микрон световода на каждый милливатт вложенной мощности. И этого уже достаточно, чтобы управлять многими наномашинами. Поперечная сила света может быть значительно увеличена - например, путем уменьшения расстояния между волокном и подложкой. Лазер может приводить в действие сразу несколько наноустройств в одном чипе, а по скорости работы с оптикой трудно конкурировать любым другим электростатическим или магнитным методам. Тем не менее повышение частоты требует заметного увеличения мощности лазера, и ученых ждет еще масса работы, прежде чем подобные оптомеханические устройства будут доведены до коммерческих приложений. ГА