Чудеса техники

Сканер — это устройство, служащее для ввода в компьютер графических изображений: текстов, рисунков, слайдов, фотографий, чертежей. В большинстве сканеров для преобразования изображения в цифровую форму применяются светочувствительные элементы на основе приборов с зарядовой связью (ПЗС).

Сканеры различаются по механизму сканирования. Существуют системы с подвижным зеркалом, когда оригинал неподвижен, имеющие интегрированную сканирующую головку, и системы с подвижным оригиналодержателем, обладающие механически независимой сканирующей частью.

По способу перемещения считывающей головки и изображения относительно друг друга сканеры подразделяются на ручные, рулонные, планшетные и проекционные. Разновидностью проекционных сканеров являются слайдсканеры, предназначенные для сканирования фотопленок. В высококачественной полиграфии используются барабанные сканеры, в которых в качестве светочувствительного элемента используется фотоэлектронный умножитель.

Принцип работы наиболее распространенного однопроходного планшетного сканера состоит в том, что вдоль сканируемого изображения, расположенного на прозрачном неподвижном стекле, движется сканирующая каретка с источником света. Отраженный свет через оптическую систему сканера, состоящую из объектива и зеркал или призмы, попадает на три расположенных параллельно друг другу фоточувствительных полупроводниковых элемента на основе ПЗС, каждый из которых принимает информацию о компонентах изображения.

Используемый в конструкции того или иного сканера источник света в немалой степени влияет на качество получаемого изображения. В настоящее время используются четыре типа источников света.

Ксеноновые газоразрядные лампы отличает чрезвычайно быстрое время включения, высокая стабильность излучения, небольшие размеры и долгий срок службы. Но, с другой стороны, они не очень эффективны с точки зрения соотношения количества потребляемой энергии и интенсивности светового потока, имеют неидеальный спектр, что может вызвать нарушение точности цветопередачи. Кроме того, они требуют высокого напряжения — порядка 2 кВ.

Люминесцентные лампы с горячим катодом обладают наибольшей эффективностью, очень ровным спектром (которым к тому же можно управлять в определенных пределах) и малым временем разогрева (порядка 3–5 секунд). К отрицательным сторонам можно отнести не очень стабильные характеристики, довольно большие габариты, относительно недолгий срок службы (порядка 1000 часов) и необходимость держать лампу постоянно включенной в процессе работы сканера.

Люминесцентные лампы с холодным катодом имеют очень большой срок службы (от 5 до 10 тысяч часов), низкую рабочую температуру, ровный спектр. Конструкция некоторых моделей ламп с холодным катодом оптимизирована для повышения интенсивности светового потока, что негативно отражается на спектральных характеристиках. За перечисленные достоинства приходится расплачиваться довольно большим временем прогрева от 30 секунд до нескольких минут. У этих ламп также более высокое, чем у ламп с горячим катодом, энергопотребление.

Светодиоды обладают очень малыми габаритами, небольшим энергопотреблением и не требуют времени для прогрева. Во многих случаях используются трехцветные светодиоды, с большой частотой меняющие цвет излучаемого света. Однако светодиоды имеют довольно низкую (по сравнению с лампами) интенсивность светового потока, что снижает скорость сканирования и увеличивает уровень шума на изображении. Весьма неравномерный и ограниченный спектр излучения влечет за собой неизбежное ухудшение цветопередачи.

Для сканирования непрозрачных оригиналов и прозрачных пленок, слайдов и негативов существуют планшетные сканеры со слайд-модулем. Еще три-четыре года назад подобные сканеры были довольно дорогими.

Еще древних астрологов и астрономов завораживала странная, казалось, зловеще красная планета, столь отличная от всех других планет Солнечной системы. Интерес многократно возрос, когда в 1877 году Д.В. Скиапарелли «обнаружил» на Марсе рукотворные «каналы».

Однако интерес ученых Марс вызвал совсем другой причиной. Они считают, что понимание закономерностей эволюции твердой оболочки и глубоких недр Марса, исследование состава и истории атмосферы и гидросферы — ключ к расшифровке законов развития и не только Земли, но и шаг к познанию истории всей Солнечной системы.

Первая автоматическая станция отправилась к Марсу осенью 1962 года. То был советский «Марс-1». Но достигнуть «красной» планеты ей не удалось. С 1965 по 1969 год американские станции «Маринер-4», «Маринер-6», «Маринер-7» передали более двухсот снимков «красной» планеты.

Дорога на поверхность Марса была проложена только в 1971 году. Зато это сделали сразу два аппарата. Сначала советская автоматическая станция «Марс-2» доставила на поверхность Марса капсулу, а спускаемый аппарат следующей советской станции — «Марс-3» — совершил первую мягкую посадку. Одновременно естественные спутники Марса — Фобос и Деймос обрели рукотворных собратьев: обе советские станции вместе с прибывшим к Марсу американским аппаратом «Маринер-9» стали его первыми искусственными спутниками. Они позволили людям впервые подробно рассмотреть Марс с близкого расстояния.

Следующие четыре советские автоматические станции, запущенные в 1973 году, уточнили полученные с орбит данные, а спускаемый аппарат одной из них — «Марса-6» — впервые прощупал атмосферу планеты изнутри. Так совместными усилиями двух стран — Советского Союза и США — был подготовлен очередной этап в исследовании Марса.

Вскоре на Марс опустились два американских аппарата «Викинг». Они передали на Землю цветные фотографии окружающей их местности и провели анализ марсианского грунта, определив его химический состав. Всего «Викинг-1» и «Викинг-2» отправили на Землю более пятидесяти тысяч снимков. Но главным в их программе были поиски жизни. Автоматические исследователи пытались найти на Марсе органические вещества. Тогда удалось проанализировать только пыль, покрывающую поверхность планеты, определить более или менее точно содержание в ней железа, магния, кальция, алюминия, калия, серы и хлора.

Несмотря на то что станции были удалены одна от другой на 6500 километров, результаты анализа совпали. Был сделан вывод, что эта пыль, покрывающая, вероятно, всю поверхность планеты, — продукт выветривания, разрушения и измельчения мафических (основных) пород Марса.

Чтобы добиться лучших результатов, надо было пробиться сквозь слой марсианской пыли и определить химический состав пород, скрытых под ней. Для этого ученые Института космических исследований РАН под руководством Р.З. Сагдеева, Института геохимии и аналитической химии РАН под руководством В.Л. Барсукова и многих других институтов и организаций создали пенетраторы (от английского слова «penetrate» — проникать). Это особые, не взрывающиеся снаряды, внутри которых располагаются приборы для химического анализа. В пенетраторы установили приборы для химического анализа марсианских пород.

Предполагалось доставить пенетраторы к цели автоматическими межпланетными станциями и сбрасывать с определенной высоты так, чтобы они проникли в глубину на несколько метров. Но, прежде чем сбрасывать пенетраторы на Марс, было решено применить их для исследования его спутника Фобоса. Однако в 1989 году советские «Фобос-1» и «Фобос-2» потерялись в космосе. В 1996 году российский «Марс-96» упал на Землю после запуска.

Первые самоходные двухколесные экипажи почти одновременно создали француз Луи-Гийом Перро и американец Сильвестр Роупер в 1869 году. Это были деревянные велосипеды с легкой паровой машиной. Желающих оснастить «бицикл» паровым двигателем хватало. Например, по чертежам Л. Коупленда фирма «Норторп» в 1880-е годы изготовила около 200 двух- и трехколесных паровых велосипедов.

В 1885 году немецкий инженер Готлиб Даймлер сконструировал компактный двигатель внутреннего сгорания и для демонстрации его в действии установил на деревянный велосипед. Мелкосерийное производство аналогичных самоходов в Германии освоили братья Генрих и Вильгельм Хильдебранды совместно с Алоисом Вольфмюллером. Они впервые применили на двухколесном экипаже пневматические шины и двухцилиндровый двигатель, назвав новинку мотоциклом (от латинского «мотор» — «приводящий в движение» и греческого «циклос» — «колесо»), то есть моторизованным велосипедом.

Всемирное признание к мотоциклам пришло в 1895 году, когда французские изобретатели Альбер де Дион и Жорж Бутон создали очень легкий одноцилиндровый четырехтактный двигатель внутреннего сгорания, установив его на специально спроектированную трехколесную конструкцию. Получился трицикл «Де Дион-Бутон». По лицензии этой фирмы и зачастую с ее моторами трициклы строили во многих странах. В России в конце XIX – начале XX века они выпускались в течение десяти лет.

В 1897 году русские журналисты Евгений и Михаил Вернеры освоили во Франции изготовление велосипедов с легким моторчиком, закрепленным над передним колесом, с приводом на него через ременную передачу. В 1898 году на мотоциклах чешской фирмы «Лаурин-Клемент» двигатель внутреннего сгорания расположили, как на самоходе Даймлера. Это взяли на вооружение другие конструкторы при создании новых моделей. Среди пионеров мотоциклостроения были заводы «Нортон» (Англия), «Пежо» (Франция), НСУ (Германия), «Лейтнер» (Россия), «Харлей-Дэвидсон» (США), «Ямаха» (Япония).

К 1925 году более ста заводов в мире выпускали мотоциклы. Их конструкции столь различались, что понадобилась классификация. В ее основу лег рабочий объем двигателя. Так выделили три класса моторов: легкий — до 300 кубических сантиметров, средний — от 350 до 650 и тяжелый — более 750.

Сегодня принята другая классификация. В ней принимаются во внимание два важнейших критерия: назначение машины и ее компоновка. Руководствуясь ими, например, журнал «Мир мотоциклов» выделил следующие основные классы: мотовелосипеды, минибайки, мопеды, скутеретты, мотороллеры, стандартные или «классические» мотоциклы, чопперы, спортбайки, туристские мотоциклы, мотоциклы двойного назначения, мотоциклы специального назначения, спортивные мотоциклы, мотоциклы с колясками, мотовездеходы.

Мотовелосипеды — простейшие представители мира мотоциклов, они отличаются от обычных велосипедов наличием «подвесного мотора», в качестве которого все чаще применяют не традиционный тепловой, а электрический двигатель.

Минибайк представляет собой маленький мотоцикл на миниатюрных, обычно не более чем 13-дюймовых, колесах. Для минибайков характерна очень плотная, даже по мотоциклетным меркам, компоновка. Чаще всего применяется хребтовая рама с подвешенным к ней снизу двигателем.

Термин «мопеды» образован от слов «мотор» и «педаль». Это моторизованное транспортное средство со вспомогательным педальным приводом. Правда, в последнее время многие фирмы отказались от педального привода, вместо него моторы получили кик- или электростартеры.