Помоги проекту - поделись книгой:
КОЛЛЕКЦИЯ ЭРУДИТА
Компьютер до Рождества Христова
Первый «компьютер» был создан более 2000 лет тому назад. К такому выводу пришла группа ученых из США, Великобритании и Греции, изучавшая на протяжении нескольких лет 80 фрагментов шестеренок и осей, обнаруженных еще в 1901 году на затонувшем в начале I века до нашей эры у греческих берегов древнеримском судне. Однако более 100 лет ушло у ученых на то, чтобы понять, что представлял собой странный механизм.
Как сообщает газета «Лос-Анджелес тайме», сложное устройство — фактически механический «компьютер», позволявший вычислять фазы Луны, дни солнечных затмений, а также положение Земли по отношению к Солнцу, Луне и пяти планетам, известным в то время астрономам.
В «смонтированном» виде устройство было заключено в деревянную оболочку, которая по размеру не превосходила коробку из-под обуви. В ней находились соединенные друг с другом 37 шестеренок. Две шкалы с рычагами в передней части устройства открывали зодиак и календарь с днями года, которые пользователь мог «вводить» в машину. Металлические указатели демонстрировали положение планет, а две круговые шкалы с тыльной стороны коробки показывали движение Луны и позволяли предсказывать затмения. Изменяя положение рычагов, пользователь мог наблюдать положение планет в определенный день в прошлом или будущем. Удивительная точность предсказаний обеспечивалась, по меньшей мере, на 15–20 лет.
Для осуществления своих функций устройство выполняло операции вычитания, умножения и деления. Так что, обладая таким уровнем знаний, древние инженеры вполне могли создавать механические калькуляторы и для повседневных «бухгалтерских» нужд, полагают эксперты.
СОЗДАНО В РОССИИ
Чудодейственная вода
Среди прочих проблем длительных космических экспедиций есть и такая. Как защитить экипаж от всепроницающего космического излучения? Физические методы защиты, основанные на построении пассивных экранов или активных методов противодействия с помощью искусственно наведенных электромагнитных полей, оказываются не очень действенными.
Дело в том, что каждый протон космических лучей, пронизывающих околосолнечное пространство, обладает огромной кинетической энергией — порядка 2 ГэВ. Чтобы остановить лучи на дистанции в несколько метров, необходимо магнитное поле соответствующей мощности, что потребует использования сверхпроводящих систем и заметно усложнит конструкцию.
Кроме того, здесь можно попасть, как говорится, из огня да прямо в полымя. Ведь людям придется жить в магнитном поле с индукцией 20 тесла, и никто не знает, какие это вызовет биологические последствия. Так что, вероятно, инженерам придется нейтрализовать внешнее силовое поле в пределах жилых помещений, используя компенсирующие сверхпроводящие электромагниты, что еще усложнит и удорожит систему.
Создание же защитного экрана, например, из воды, как показывают расчеты, потребует создания вокруг жилой кабины водяного слоя толщиной порядка 5 м, что опять-таки делает конструкцию космолета весьма громоздкой. Ведь при этом общая масса сферического водного резервуара, окружающего капсулу с людьми, составит около 500 т. (Для сравнения: максимальная грузоподъемность нынешнего «шаттла» — около 30 т.) Поэтому в настоящее время специалисты все больше надежд возлагают на биохимические способы защиты организма от радиации. Говоря проще, они хотят стимулировать защитные силы самого организма, чтобы он сам противостоял космическому излучению и иным источникам радиации.
Неожиданный способ для этого предложен сотрудниками Института медико-биологических проблем РАН. По словам одного из разработчиков, Юрия Синяка, здесь проходит экспериментальную проверку метод защиты организма от радиации при помощи сверхчистой воды.
Как известно, природная вода обычно содержит некоторый процент примеси тяжелой и сверхтяжелой воды, состоящей из изотопов водорода и кислорода. Так вот, как оказалось, если освободить воду от этих примесей с помощью специальной обработки, она приобретает поистине чудодейственные свойства.
Методы очистки, а также аппаратура для ее проведения созданы в Дубне, в Научном центре прикладных исследований. Как рассказал мне директор центра Валентин Самойлов, вода, очищенная с помощью специальных фильтров, уже получила высокую оценку медиков из Института хирургии имени Вишневского, где сверхчистую воду используют для лечения раневых инфекций и онкологических новообразований.
Весьма интересные свойства сверхчистая вода показывает при приготовлении на ее основе, например, растворов для инъекций, сказал Самойлов. Скажем, эффективность инсулина, разведенного в сверхчистой воде, возрастает в десять раз!..
О результатах экспериментов по защите человека от радиации с помощью сверхчистой воды мы еще расскажем.
ВАКЦИНА ОТ РАДИАЦИИ
Ученые из Северной Осетии недавно создали вакцину, блокирующую воздействие радиации на живые организмы. Вот что об этом в беседе с журналистами сообщил профессор Владикавказского научного центра РАН Вячеслав Малиев. По его словам, исследователям удалось выделить и изолировать из лимфы животных вещество, разрушающее организм под воздействием радиации — радиотоксин. На основе этого и была создана вакцина.
Осетинские ученые совместно с национальным аэрокосмическим агентством США провели серию противорадиационных экспериментов. Ученые экспериментально сравнили вакцину российских радиобиологов с наработками исследователей из США.
«Мы одинаково облучили подопытных животных. Затем половину вакцинировали российским препаратом, а другую половину — американским, — рассказал Малиев. — Доза облучения предполагала максимальный период выживаемости — 7 дней. Животные, вакцинированные американским средством, погибли на четвертый день, остальные выжили. За ними мы потом наблюдали еще 2 месяца, и в их организмах не было обнаружено никаких отклонений».
Если бы ликвидаторы аварии в Чернобыле были вакцинированы этим препаратом, то, возможно, вообще никто бы не погиб после взрыва реактора на Украине, уверен Вячеслав Малиев. Кроме того, новый препарат может быть использован в онкологии, где он снизит негативные последствия облучения организма для лечения раковых заболеваний.
Ученый также считает, что применение вакцины позволит отказаться от противорадиационных отсеков на космических кораблях и станциях.
ГОРИЗОНТЫ НАУКИ И ТЕХНИКИ
Зажжем солнце на Земле
Так, пожалуй, можно сформулировать цель, которую поставили перед собой создатели нового экспериментального термоядерного реактора. Он должен перерабатывать обычную воду в энергию, имитируя процессы, проходящие на Солнце. Насколько это реально?
После долгих предварительных переговоров в конце 2006 года в Париже была достигнута договоренность о начале строительства международного термоядерного экспериментального реактора ИТЭР (ITER —
Соответствующие документы подписали представители России, Европейского союза, Китая, Индии, Республики Корея, США и Японии. Приступить к совместному сооружению реактора ИТЭР в местечке Кадараш (Франция) — в 40 милях от Марселя — стороны должны в начале 2007 года. На строительство по плану отводится 10 лет, после чего реактор предполагается использовать в течение 20–25 лет как опытно-экспериментальную установку.
Расчетная мощность ИТЭР — 500 МВт. Общая стоимость проекта оценивается примерно в 10 млрд. евро, из которых 40 % вносит Евросоюз, а остальные 60 % — примерно в равных долях другие участники проекта.
Тут стоит, наверное, сказать, что ИТЭР — второй по масштабности финансовых затрат международный научно-технический проект современности. Первый — это Международная космическая станция (МКС).
1. дейтерий; 2. тритий; 3. гелий; 4. нейтрон.
Об этом мы упомянули не случайно. Люди постарше могут вспомнить, каким ажиотажем сопровождалась подготовка к созданию МКС. Один из первых проектов назывался «Альфа», поскольку были надежды, что вслед последует «Бета» и так далее до конца латино-греческого алфавита. Сейчас на МКС вместо запланированных 6 членов экипажа работают лишь двое. И мало кто верит, что станция когда-нибудь будет развернута в запланированном ранее объеме.
Не произойдет ли нечто подобное и с ИТЭР? Задать такой вопрос заставляет хотя бы ретроспективный взгляд в прошлое.
Еще в 1942 году один из «отцов» ядерной бомбы, знаменитый итальянский физик Энрико Ферми, в Чикаго сделал первый шаг к термоядерному реактору. В 50-х годах XX века советские ученые Андрей Сахаров и Игорь Тамм предложили принципиально новую идею, которая воплотилась в легендарные токамаки (см. «Справку»).
В 1956 году, будучи в Англии, руководитель советских ядерных и термоядерных исследований Игорь Курчатов впервые публично объявил о начале исследований в СССР с целью осуществления управляемой термоядерной реакции.
Тогда полагали: пройдет лет десять, и человечество получит в свое распоряжение неиссякаемый источник энергии. Причем, в отличие от атомных электростанций, термоядерные не будут давать вредных радиоактивных отходов.
Вера в успех подкреплялась конкретными делами.
В том же 1956 году Лев Арцимович, Игорь Головин и Натан Явлинский соорудили первый токамак. Теория получила первое подтверждение на практике. Однако те же расчеты показывали: практическое значение экспериментальные установки будут иметь, если удастся разогреть плазму до температуры 100 млн. градусов. Расчет основывался вот на каких соображениях. Термоядерная реакция на Солнце, приводящая к синтезу из водорода и его изотопов — дейтерия и трития — ядер гелия и сопровождающаяся выделением огромного количества энергии, идет при температуре 20–30 млн. градусов и давлении в миллионы атмосфер. Только тогда удается дополнительно к каждому грамму синтезированного гелия получить еще 175 000 кВт/ч энергии.
На Земле стабильно получать столь высокие давления пока не можем. Поэтому физики предложили «компенсировать» недостающую плотность подъемом температуры, а чтобы изолировать плазму от стенок камеры, разработали систему удержания ее в магнитном поле. Ведь ни один, даже самый теплостойкий, материал не выдержит и секундного соприкосновения с таким жаром. Были разработаны хитроумные конструкции магнитных «ловушек», которые позволяли удерживать плазму вдали от стенок с помощью сверхсильных магнитных полей.
В 1962 году плазменный шнур разогрели до 1 млн. градусов. В 1971 году подняли температуру до 10 млн. Счетчики нейтронов регистрировали уже не отдельные импульсы, а целые лавины, что говорило о несомненном начале термоядерного синтеза.
Термоядерной энергетикой стали заниматься во многих странах. На сегодняшний день в мире насчитывается уже 300 токамаков. Правда, работает из них лишь около 30. Причина тому — огромная сложность и сумасшедшая дороговизна экспериментов. На исследования потрачено уже около 30 млрд. долларов, причем половина приходится на долю США. Но воз, как говорится, и ныне там: едва начавшись, термоядерная реакция затухает.
Между тем, расходы на термоядерную программу стали расти такими темпами, что ни одна страна не в состоянии нести их в одиночку. Потому и возникла идея совместного строительства экспериментального термоядерного реактора. Она была предложена президентом СССР Михаилом Горбачевым и одобрена президентом Франции Франсуа Миттераном и президентом США Рональдом Рейганом на Женевском саммите в 1985 году.
Разработка технического проекта ИТЭР была завершена в 2001 году. Еще три с лишним года ушли на подбор оптимального варианта размещения площадки для строительства. В итоге, 28 июня 2005 года в Москве была подписана совместная декларация, согласно которой было решено соорудить реактор в ядерном центре Кадараш во Франции.
Сейчас многие элементы будущего реактора уже изготовлены. В Японии сделали гигантскую вакуумную камеру и роботов, способных работать внутри реактора. В России создано уникальное устройство для втягивания сверхпроводящего кабеля, в котором при длине в 1 км нет ни одного стыка. Мы также построили компьютерную модель ИТЭРа.
Далее наше участие в проекте будет заключаться в изготовлении и поставке в Кадараш технологического оборудования по согласованному списку (основную его часть составят сверхпроводники) и в соответствующем денежном взносе (около 10 % от общей суммы).
Впрочем, предполагается, что участие России в сооружении, а затем и в исследованиях на реакторе позволит нашим специалистам получить уникальный опыт сооружения и эксплуатации термоядерных реакторов, создать собственные технологии термоядерного синтеза, а также обеспечит подготовку ученых и инженеров для будущих термоядерных электростанций в России.
1. индуктор; 2. тороидальные катушки; 3. полоидальные витки; 4. плазменный шнур.
Тем не менее, многие эксперты указывают на недостатки проекта. Скажем, превращение энергии термояда в электричество будет происходить посредством нагрева воды, превращения ее в пар, который будет затем вращать обычную паровую турбину, а та, в свою очередь, электрогенератор. А ведь чем сложнее система, тем меньше кпд.
И это еще не все. Критики утверждают, что для получения от проекта практической отдачи понадобится не 10 лет и даже не 30, а, по меньшей мере, полвека. Причем нет никакой гарантии, что именно этот проект приведет к реальному результату. Ведь и в СССР, и в США, напомним еще раз, многие десятилетия — с 50-х годов прошлого столетия — пытались запустить термоядерную реакцию…
Так что, полагают эксперты, пожалуй, полезнее было бы потратить выделяемые деньги на использование энергии ветра, прилива, того же Солнца.
ТОКАМАК И ДРУГИЕ
Токамак — это сокращение слов «тороидальная магнитная камера». И в самом деле, главная часть установки — тороидальная (в форме бублика) магнитная камера, внутри которой и удерживают раскаленную плазму при температуре в несколько сотен миллионов градусов сильными магнитными полями. Правда, впоследствии выяснилось, что удержать плазму таким образом даже 1 секунду — это большой успех. Поэтому американец Лайман Спитцер предложил свернуть бублик в восьмерку. Такая ловушка получила название стелларатор, на ее основе развернулись американские программы термояда. Впрочем, последнее время и в США все более популярными становятся токамаки.
А недавно в Японии на токамаке
В Кадараше исходное сырье — водород — будет при помощи микроволн и электричества разогреваться до температуры 150 млн. градусов. При этом оно превращается в плазму, в которой происходят реакции синтеза — водород превращается в гелий — и выделяется энергия. Как показывают расчеты, таким образом можно получить в 10 млн. раз больше энергии, чем при сгорании угля, нефти или иного органического топлива, и в 100 раз больше, чем при расщеплении ядер урана.
Поделиться книгой: