ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К РЕШЕНИЮ ЗАДАЧ И ВЫПОЛНЕНИЮ КОНТРОЛЬНЫХ РАБОТ

X Prize, конкурс

[1]Предавая анафеме противников глобализации, автор, очевидно, исходит из того, что образование планетарной цивилизации — не только закономерность, но и безусловное благо. Однако признать таковым планетарную цивилизацию в том виде, в каком ее видит Мичио Каку и в каком она действительно пытается распространиться на весь мир, чрезвычайно трудно. — Прим. пер.

[2]При наличии доступа к военным сигналам типа P/Y. При использовании только гражданского сигнала среднеквадратичная ошибка составляет порядка 2,5 м. — Прим. пер.

[3]Основой определения координат пользователя является измерение не частотных сдвигов, а лишь времени прохождения сигналов от нескольких спутников, находящихся на разных (но известных в каждый момент) расстояниях от него. Для определения трех пространственных координат в принципе достаточно обработать сигналы от четырех спутников, хотя обычно приемник «берет в расчет» все исправные спутники, которые он слышит в данный момент. Существует также более точный (но и более сложный в реализации) метод, основанный на измерении фазы принимаемого сигнала. — Прим. пер.

[4]Или на другом земном языке, в зависимости от того, где снят фильм. — Прим. пер.

[5]Но никуда не денется разница в восприятии мира и в жизненном опыте, заставляющая людей реагировать по-разному на одну и ту же ситуацию, ставшую понятной им из разговора. — Прим. пер.

[6]В принятом в России стандарте — 25 кадров в секунду. — Прим. пер.

[7]Первые телескопы были построены в начале XVII в. — Прим. пер.

[8]Название обыгрывает английское слово mouse — мышь. — Прим. пер.

[9]Речь идет о так называемой теории триединого мозга, высказанной впервые в середине XX в. Однако следует заметить, что по современным представлениям она приложима скорее к функциональной, а не к анатомической структуре мозга. — Прим. пер.

[10]Марсоходы Spirit и Opportunity десантировались на Марс в январе 2004 г. Первый пережил две марсианские зимы и погиб в третью, в середине 2010 г., второй успешно работает до настоящего времени (июль 2011 г.) и прошел по поверхности Марса уже 33 км. — Прим. пер.

[11]Это положение можно проиллюстрировать. В 2008 г. мировое производство энергии составило 144 трлн кВт-ч, а среднее энергопотребление в США оказалось равным 87 тыс. кВт-ч на душу населения. Элементарная операция деления показывает, что американский уровень энергопотребления может позволить себе лишь 1,65 млрд человек. Чтобы «стиль жизни, характерный для среднего класса» был доступен всем землянам, производство энергии нужно увеличить вчетверо, а это уже может самым серьезным образом сказаться на климате Земли. — Прим. пер.

[12]И России, конечно. — Прим. пер.

[13]И до 194 ГВт в 2010 г. — Прим. пер.

[14]К сказанному следует добавить, что производство самих фотоэлементов представляет собой достаточно затратный и «грязный» процесс. — Прим. пер.

[15]Топливные элементы, или электрохимические генераторы, были впервые установлены на кораблях «Джемини» в 1965 г., а после этого использовались на «Аполлонах» и на орбитальной ступени шаттла. — Прим. пер.

[16]В этот же период активно развивали ядерную энергетику Индия и Китай. — Прим. пер.

[17]Именно это произошло в марте 2011 г. на трех блоках японской АЭС «Фукусима-1», оставшихся без охлаждения в результате разрушений от последовательного воздействия 9-балльного землетрясения и цунами. — Прим. пер.

[18]Непонятно, о каких уровнях (классах) ядерных аварий рассуждает автор. Международная шкала ядерных событий INES включает три уровня происшествий (1–3), не влекущих повреждения оборудования реактора и не влияющих на жизнь за пределами площадки станции, и четыре уровня аварий (4–7), различающихся размерами последствий для станции и населения. Максимальный 7-й уровень присвоен авариям в Чернобыле и на «Фукусиме-1» (2011). Авария на Тримайл-Айленд была оценена уровнем 5. — Прим. пер.

[19]Причины и механизм аварии на 4-м блоке Чернобыльской АЭС описаны автором неграмотно и неверно. Авария стала следствием группы причин, которые можно разделить на проектно-конструкторские и ситуативные. Серьезными конструктивными недостатками реактора были положительные паровой и мощностной коэффициенты реактивности и специфическое устройство стержней аварийной защиты, способных на начальном этапе движения в зону вносить положительную реактивность. Ситуативные причины включали продолжительную работу реактора на половинном уровне мощности, что привело к его отравлению и потребовало выведения большей части органов управления из активной зоны, и операции, выполненные персоналом по утвержденной программе с целью проведения эксперимента на турбогенераторе в момент остановки блока. Последние не были причиной аварии и, по-видимому, мало повлияли на ее развитие. Непосредственным толчком к разгону реактора, резкому скачку мощности и взрывному парообразованию стал ввод в активную зону стержней аварийной защиты с намерением заглушить его. — Прим. пер.

[20]Как требовалось в соответствии с американским законом 1982 г., конгресс США в итоге утвердил прекращение финансирования проекта Юкка-Маунтин, однако горячие дискуссии о способе и месте захоронения ядерных отходов продолжаются. — Прим. пер.

[21]Мощная авария на японской АЭС Фукусима-1 в марте 2011 г. дала новые аргументы противникам ядерной энергетики и уже привела к решению Германии отказаться от нее и демонтировать к 2022 г. имеющиеся атомные станции. Тем не менее такие страны, как Россия, Франция, Китай, Индия и Иран, по-видимому, будут продолжать строительство АЭС. — Прим. пер.

[22]Центрифужный метод был впервые разработан в СССР при участии немецких специалистов, и благодаря своим преимуществам перед газодиффузионным стал основным уже в 1960-е гг. А вот в наши дни за право построить в США первый центрифужный завод с американской фирмой USEC сражаются, причем успешно, европейские компании URENCO и AREVA. — Прим. пер.

[23]И владевшую патентами Гернота Циппе, который вместе с Максом Штеенбеком, Исааком Кикоиным, Евгением Каменевым и коллективом СКВ Кировского завода в Ленинграде создал первую в мире промышленную ультрацентрифугу. — Прим. пер.

[24]Строго говоря, глобальное потепление уже началось, но к середине века его последствия скажутся в полной мере. — Прим. пер.

[25]Тот факт, что глобальное потепление происходит, не подвергается сомнению. А вот о соотношении вклада в него естественных причин и результатов деятельности человека идет ожесточенная и весьма политизированная научная дискуссия. — Прим. пер.

[26]Сама эта формулировка подчеркивает степень политизированности проблемы. В норме ученым не требуется посредник в лице комиссии ООН для публикации своих научных выводов. — Прим. пер.

[27]Во-первых, дополнительным источником нагрева Земли является радиоактивный распад сохранившихся долгоживущих изотопов урана, тория и калия. Во-вторых, совпадать должно количество поступившей энергии и энергии, излученной Землей в космос, потому что отраженная часть в балансе не участвует. В-третьих, надежно измерить количество поглощенной солнечной энергии ни на каждом квадратном метре, ни по Земле в целом невозможно. Можно лишь определить количество пришедшей к Земле солнечной энергии (так называемая солнечная постоянная) и попытаться оценить ту ее часть, которая была отражена обратно в космос от облаков и льдов. Такие измерения ведутся лишь с конца 1970-х гг., и ни их продолжительность, ни точность не достаточны для уверенных выводов об энергетическом балансе Земли в прошлом и настоящем. — Прим. пер.

[28]Следует отметить, что этот фундаментальный вывод автор дает без каких-либо ссылок на конкретные научные исследования. — Прим. пер.

[29]Авторами ее являются советские ученые О.А. Лаврентьев, А.Д. Сахаров и И.Е. Тамм, а первая экспериментальная установка этого типа была построена в 1955 г. — Прим. пер.

[30]В начале 1986 г. Георг Беднорц и Карл Мюллер нашли сверхпроводящую керамику с температурой перехода 35 К — на 12 К выше, чем у лучшего из известных до этого соединений. В 1987 г. две группы американских исследователей сумели сделать еще более мощный рывок — до отметки 92 К. — Прим. пер.

[31]Вторая проблема состоит в том, что космическая электростанция посылает на Землю энергию, которая без нее прошла бы мимо Земли, т.е. вносит свой вклад в разогрев планеты. — Прим. пер.

[32]Проект TPF действительно долгое время фигурировал в перспективных планах NASA, но всегда оставался «бумажным проектом», далеким от этапа практической реализации. В проекте бюджета на 2012 финансовый год нет ни его, ни второго проекта из того же тематического направления — «Фотограф землеподобных планет» (TPI). Возможно, их наследником будет миссия New Worlds для получения изображений и спектроскопии землеподобных планет, однако о сроках ее запуска ничего сказать нельзя. — Прим. пер.

[33]В действительности речь шла не о чувствительности, а о качестве изготовления поверхности зеркала. — Прим. пер.

[34]Этот проект был выбран в феврале 2009 г. для совместной реализации силами NASA и Европейского космического агентства. В начале 2011 г. американцы вышли из проекта из-за нехватки средств, а Европа отложила свое решение об участии в нем до февраля 2012 г. Упомянутый далее проект Ice Clipper предлагался на конкурс NASA еще в 1997 г. и не был принят. — Прим. пер.

[35]Увы, и в этом текст устарел. Как и EJSM, этот совместный проект лишился в начале 2011 г. поддержки США и находится в стадии пересмотра, претендуя на те же средства в бюджете EKA, что и EJSM и Международная рентгеновская обсерватория IXO. Лишь один из этих трех проектов в урезанном виде может быть утвержден к реализации в 2012 г., а запуск может состояться после 2020 г. — Прим. пер.

[36]И в некоторых из них подвергается сомнению. — Прим. пер.

[37]Строго говоря, так называлась программа NASA, призванная выполнить требования Буша, основные положения которой описаны автором ниже. — Прим. пер.

[38]Ракеты-то как раз у США есть и их не надо придумывать с нуля: корабль «Орион» может быть запущен тяжелым вариантом — носителем Delta IV, а более легкие частные корабли — на ракетах Atlas V или Falcon-9. А вот ни одного готового пилотируемого корабля нет и в ближайшие три-четыре года не будет. — Прим. пер.

[39]Дело, разумеется, не в расстоянии, а в наборе и снижении требуемой для перелетов скорости. Желательно также ограничить продолжительность экспедиции, чтобы свести к минимуму радиационное воздействие на экипаж. В сумме эти ограничения могут вылиться в схему полета с весьма большим расходом топлива и, соответственно, высокой массой экспедиционного комплекса и его стоимостью. — Прим. пер.

[40]Это неверно. Горячие газы проникли внутрь левого крыла «Колумбии» и после продолжительного нагрева лишили его прочности. Крыло деформировалось, корабль потерял единственно правильную ориентацию при торможении в верхних слоях атмосферы и был разрушен аэродинамическими силами. Астронавтов погубили разгерметизация и невыносимые ударные перегрузки. — Прим. пер.

[41]В феврале 2010 г. администрация Обамы объявила о полном закрытии программы Constellation, включая и корабль «Орион», однако уже в апреле согласилась сохранить его в варианте корабля-спасателя для МКС. В 2011 г. был достигнут консенсус касательно немедленного начала финансирования сверхтяжелого носителя SLS на базе элементов шаттла и продолжения работ по «Ориону» без формального объявления целей перспективной пилотируемой программы. — Прим. пер.

[42]Ничего подобного! Во-первых, летающие сейчас вместе по полгода русские и американцы приземляются в добром здравии и уже в день посадки способны хотя и с опаской, но ходить. Во-вторых, таким же было состояние советских и российских космонавтов после рекордных полетов продолжительностью 366 и 438 суток, так как разработанные у нас средства борьбы с воздействием факторов космического полета достаточны и для таких сроков. В-третьих, едва могли ползти Андриян Николаев и Виталий Севастьянов после рекордного для своего времени 18-суточного полета на «Союзе-9» в 1970 г., когда практически никаких мер профилактики еще не применялось. — Прим. пер.

[43]Закрутка корабля или его части вокруг оси реализуется достаточно просто и почти не требует дополнительного расхода топлива. Другое дело, что работать экипажу в таких условиях может быть не слишком удобно. Впрочем, экспериментальных данных на сей счет фактически нет. — Прим. пер.

[44]Эта популярная оценка стоимости МКС неверна, так как в нее искусственно включены затраты на все полеты шаттлов за период ее строительства и эксплуатации. Проектирование и изготовление компонентов станции, научной аппаратуры, а также управление полетом оцениваются сейчас примерно в 58 млрд долларов за почти 30 лет (1984–2011). — Прим. пер.

[45]Космический лифт не может кончаться на высоте геостационарной орбиты — для того, чтобы он висел неподвижно и мог служить опорой для движения транспортных кабин, систему надо оснастить противовесом на высоте до 100 000 км. — Прим. пер.

[46]Второй экземпляр этого КА, NanoSail-D2, был запущен 20 ноября 2010 г. вместе со спутником Fastsat, отделился от него 17 января 2011 г. и успешно развернул космический парус площадью 10 м2. — Прим. пер.

[47]В мае 2011 г. три экспериментальных «чипоспутника» команды Пека были доставлены на МКС для ресурсных испытаний в условиях открытого космоса. — Прим. пер.

[48]Такая передача сама по себе представляет собой сложнейшую задачу. — Прим. пер.

[49]Мусульманская религиозная община. — Прим. пер.

[50]Автор тщательно обходит стороной тот факт, что сами США не являются самодостаточными и просто не могут свести концы с концами. После наступления кризиса 2008 г. расходы американского бюджета постоянно превышают доходы на 50–70%, а месячный объем заимствований превосходит месячный же доход бюджета в три-четыре раза. — Прим. пер.

[51]В апреле 2011 г., после ввода в строй первой очереди системы из 42 телескопов, ее работа была приостановлена из-за недостатка средств в бюджете Университета Калифорнии в Беркли, отвечавшего за эксплуатацию АТА. — Прим. пер.

ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К РЕШЕНИЮ ЗАДАЧ И ВЫПОЛНЕНИЮ КОНТРОЛЬНЫХ РАБОТ

Прежде чем приступить к выполнению контрольных работ, необходимо прочитать общие указания.

1. Физику студенты-заочники изучают в течение 2-х семестров.

2. В каждом семестре студент должен представить в деканат одну контрольную работу.

3. Номера задач, которые студент должен включить в свою контрольную работу, определяются по таблицам вариантов. Номер варианта соответствует последней цифре из номера зачетной книжки. Например, к варианту 1 относятся задачи:

1.1; 1.11; 2.1; 2.11; 2.21; 2.31; 3.1; 3.11; 3.21; 4.1; 5.1; 6.1; 6.11; 7.1; 7.11.

4. Контрольные работы нужно выполнять чернилами в школьной тетради, на обложке которой приведены сведения по следующему образцу: