Никогда не спят: старейшие действующие устройства

«Вечный двигатель». Музей Аппалачей (посвящен истории освоения колонистами этого региона)

Если у механизмов и есть душа, то у старых, проверенных временем. Вытащишь такое древнее устройство из коробки, смахнешь пыль, включишь, а оно и светит тебе огоньками, стрекочет, шуршит бодро, словно только вчера собранное руками мастера.

Механизмы с душой не умирают по истечению срока годности, да и во время оного не омрачают жизнь поломками. Они действуют безотказно весь отмеренный им срок, но и после него не уходят на покой. Они работают до тех пор, пока их не меняют на что-то новое. Но даже убранные в подвал и разобранные на части устройства ждут, когда через много лет их снова соберут и включат в сеть.

В мире найдется не так уж много действующих приборов, переживших своих создателей. За судьбой каждого из них скрывается удивительная история, и о некоторых сегодня вы узнаете больше.

Столетняя лампочка

Красивое, но неверное название, ведь самая долгогорящая электрическая лампа непрерывно работает с 1901 года до настоящего времени. В пожарной части города Ливермор (Калифорния, США), где установлена лампа, утверждают, что она непрерывно горит как минимум 116 лет и за весь этот срок выключалась только несколько раз на непродолжительное время.

Лампочка была изготовлена ручным способом компанией Shelby Electric Company в конце 1890-х годов по чертежам главного инженера Адольфа Шайе, конкурента Томаса Эдисона. В качестве элемента накаливания в устройстве служит углеродная нить, которая в 8 раз толще нити накаливания современных ламп.

Лампа сейчас освещает только саму себя — она работает на мощности 4 ваттa, хотя в первые годы светила никак не меньше мощности 30 ватт. Так как за лампой наблюдает специальный комитет, то для нее созданы специальные условия: отсутствуют скачки напряжения и обеспечено постоянное подключение к источнику питания.

Лампе посвящен собственный официальный сайт, где можно в любое время суток посмотреть на нее через камеру.

Батарейка, работающая с 1840 года

Прямо сейчас в мире существует батарейка, которая работает уже более 175 лет.

Оксфордский электрический звонок — один из старейших в мире экспериментов. В Clarendon Laboratory Оксфордского университета стоит колокольчик, который звонит без перерыва почти двести лет. Звук негромкий, потому что устройство находится в двухслойном стеклянном колоколе. Звонок питается от одной батареи, установленной в 1840 году.

Звонок нельзя услышать, но можно увидеть процесс работы

Прибор состоит из двух высоковольтных батарей гальванических элементов, так называемых столбов Джузеппе Замбони, изобретенных в начале 1800-х годов. Столбы Замбони отличаются использованием малых разрядных токов, высоким внутренним сопротивлением элемента и полной герметичностью от окружающей среды, обеспеченной заливкой в слой серы.

Под батареями находятся латунные чашки-колокольчики, зафиксированные на осях половинок батареи. Между колокольчиками колеблется 4 мм шарик, подвешенный на нити, соударяющийся с колокольчиками с частотой 2 Гц. Когда шарик попадает в один из колоколов, соответствующий столб испускает небольшой заряд (около 1 наноампера), электростатически отталкивая шарик, заставляя его притягиваться к противоположному колоколу.

Колокольчики звонка колеблются постоянно и быстро — за все время работы совершено более 10 миллиардов колебаний.

Как долго будет продолжаться эксперимент, ученые не знают, поскольку точно не известно, из чего именно сделаны элементы питания. Предполагается, что внутри, вероятно, есть несколько сотен чередующихся слоев оловянной фольги и бумаги, пропитанной сульфатом цинка, и покрытой с одной стороны двуокисью марганца.

Батарея из Оксфордского университета — не единственная из долгоживущих. Есть неподтвержденное мнение, что в Бухаресте с 1950 года находится термоэлектрическая батарея, которую создал известный румынский физик Николае Василеску-Карпен.

Часы Беверли отсчитывают минуты с 1864 года

Раз уж речь зашла про эксперименты, то вспомним и другой продолжительный научный опыт, связанный с работой механизма. Часы Беверли в Университете Отаго в Данидине, Новая Зеландия, продолжают тикать с 1864 года по сей день. Механизм, созданный часовщиком Артуром Беверли, приводится в движение за счет колебаний температуры окружающей среды и изменений атмосферного давления. Колебания температуры наиболее важны для функционирования часов, так как они останавливаются, если в течение дня температура изменялась меньше, чем на 6 °С.

Воздух в герметичной коробке объемом в 28 литров расширяется или сжимается, толкая диафрагму. При изменении температуры в течение дня создается достаточное давление, чтобы часы работали. Принцип действия подобного механизма был разработан нидерландским изобретателем Корнелиусом Дреббелем (1572–1633).

С 1864 года часы все же останавливались несколько раз, но по причинам, не связанным с несовершенством их механизма. Например, когда часы нуждались в чистке. Несмотря на это, часы Беверли считаются одним из самых длительных экспериментов в мире, и механизмом, наиболее близким по эффективности к несуществующему «вечному двигателю».

Если же говорить про обычные часы, требующие постоянного ухода и «завода», то старейшим экземпляром можно назвать те, что расположены в Солсберийском кафедральном соборе на юге Англии. Они работают (с перерывами) приблизительно с 1386 года.

С массивными железными колесами и длинными веревками, они больше похожи на двигатель индустриальной эпохи, чем на привычные часы. В них нет стрелок, и вы никак не можете узнать по этим часам, сколько минут осталось до следующего часа. На эти часы нельзя «посмотреть», но их можно услышать — раз в час они издают колокольный звон, сигнализирующим о том, что пришло время идти в церковь или, может быть, есть.

Старейшие действующие компьютеры

Сервер от Stratus Technologies работает 24 года подряд под управлением операционной системы, которая в последний раз обновлялась в начале 2000-х годов. Сервер никогда не отключался и ни разу на нем не было сбоя. Многие элементы этой отказоустойчивой системы продублированы, со временем некоторые из них заменили, но сохранность оригинальной структуры составляет примерно 80%. Каждый логический процессор сервера создан из 4 физических процессоров, которые размещены в виде двух парных наборов.

Более 30 лет в школьном округе Гранд Рапидс (Мичиган, США) работает компьютер Commodore Amiga, купленный в начале 1980-х годов. Commodore Amiga контролировал и продолжает контролировать системы отопления и кондиционирования воздуха в 19 школах.

Компьютер, оснащенный модемом с пропускной способностью 1200 бит/сек, работает с программным обеспечением, написанным еще в начале 80-х годов учеником средней школы, который до сих пор живет в этом районе, и поддерживает систему в течение последних 30 лет.

На протяжении всей своей жизни Commodore сменил два монитора и одну мышь — и это все затраты, которые понес округ (не считая оплаты труда обслуживающего персонала). Более современная система, которая могла бы прийти на смену компьютеру, обошлась бы в сумму от 1,5 до 2 миллионов долларов.

Старейший компьютер, все еще обрабатывающий древнейшие программы, выставлен в Национальном музее компьютеризации в английском графстве Бакингемшир. 2,5-тонный компьютер Harwell был запущен в 1951 году для работы в Центре по исследованию атомной энергии, где эксплуатировался по 80 часов в неделю.

В 1957 году ему на смену пришли новые вычислительные машины и Harwell передали местному техническому колледжу Wolverhampton and Staffordshire Technical College, ныне университет Вулверхэмптона. С его помощью стали обучать будущих программистов. Компьютер получил новое название «WITCH» — сокращенное от Wolverhampton Instrument for Teaching Computation from Harwell, то есть «Вулверхэмптонский инструмент по обучению вычислениям из Харвелла».

В 1973 году WITCH подарили Бирмингемскому музею науки и промышленности, где он и находился в течение 24 лет. В 1997 году музей был закрыт, компьютер разобрали на составные части и отправили на склад. Его обнаружили случайно только в 2009 году. Потребовалось еще три года, чтобы восстановить WITCH до первоначального состояния и включить. Более того, на нем запустили некоторые оригинальные компьютерные программы 1950-х годов. Чтобы увидеть его в действии, посмотрите видео ниже.

WITCH — очень простой компьютер, который считывает данные с перфоленты, сохраняет их в энергозависимой памяти, а затем использует реле для выполнения вычислений по сохраненным значениям. Данные выводятся либо электромеханической пишущей машиной (телепринтером), либо ленточным перфоратором. Самое интересное в WITCH — это память, созданная на основе декатронов, больших вакуумных трубок, используемых для хранения численных значений. Компьютер использует десятичную, а не двоичную систему счисления.

Помимо WITCH, сегодня в мире существуют еще некоторые модели действующих старых компьютеров. И речь идет не только о музейных экспонатах, как компьютер FACOM 128B 1958 года выпуска, который находится в рабочем состоянии в Ikeda Memorial Hall (Япония). Бортовые компьютеры, установленные в семействе американских межконтинентальных баллистических ракет наземного базирования LGM-30 Minuteman, несут службу в ВВС США с 1970 года и состоят на вооружении в настоящее время.

Компьютер Autonetics D-17 от ракеты Minuteman I

В ракетах LGM-30 Minuteman использовался компьютер (D-17, затем D-37C, и несколько других модификаций), ставший одним из первых транзисторных компьютеров, хранящих данные на жестком магнитном диске; D-17 держал в памяти координаты цели и мог быть перенацелен путем перепрограммирования за сравнительно короткое время. Кроме того, программа оптимизировалась и обновлялась, без каких-либо механических изменений в самой ракете или ее навигационной системе, что со временем позволило держать в памяти до 8 целей одновременно и чрезвычайно гибко адаптировать стратегию ядерного удара.

LGM-30 Minuteman-3 с бортовыми компьютерами, которым уже больше 40 лет, планируется сохранить в эксплуатации до 2030 года.

Самая долгоживущая солнечная батарея

В 2010 г. в Великобритании обнаружили солнечную батарею, которая пролежала в коробке 60 лет — и оказалась, что она все еще работает.

Батарея, сделанная в форме стеклянного шара, была создана в 1950 году. Под прямыми солнечными лучами устройство может генерировать 1,5 вольта. Для преобразования света в электричество используется светочувствительный селен. Даже относительно небольшое количество селена значительно повышает эффективность поглощения света. Селен, также как и кремний, выделяет электроны при попадании солнечного света, создавая электрический ток.

На самом деле в давности технологии, которую мы привыкли ассоциировать с 21-м веком, нет ничего удивительного. В 1883 г. Чарльз Фритц покрыл кремниевый полупроводник очень тонким слоем золота и получил солнечную батарею, КПД которой составил не более 1%. Российский физик Александр Столетов развил эту концепцию в 1888 г. и построил первую солнечную ячейку, основанную на внешнем фотоэлектрическом эффекте.

А какое старейшее действующее устройство есть у вас?