Юный техник, 2014 № 01

Однако «каспийский монстр» был не единственным детищем Алексеева и его сотрудников. На основе полученного опыта вскоре был построен экраноплан «Орленок», способный перевозить танки, а затем и ракетоносец «Лунь», предназначенный для охоты за подлодками. Еще через некоторое время на базе экраноплана создали летающий госпиталь на 500 коек. В случае необходимости такой госпиталь можно быстро перегнать на место ЧП. Хороши подобные аппараты и в качестве спасательных средств для эвакуации людей с судов, терпящих бедствие. Кроме того, подобное транспортное средство вполне пригодилось бы в качестве пассажирского парома, способного пересечь, скажем, Черное море всего за несколько часов. Однако после смерти Р.Е. Алексеева работы над экранопланами были свернуты.

И вот сейчас мы наблюдаем вторую волну интереса к этим необычным транспортным средствам. Как рассказал журналистам председатель ассоциации «Экраноплан» Юрий Варакосов, проект машины под названием «Стерх-10» изготовило ООО ЭО «Оиион». Первые полеты машины состоялись в августе 2013 года.

«Лунь» ныне на приколе

Экраноплан «Иволга»

Машина массой 10 т рассчитана для полетов на высоте до 6 м и способна перевозить до 20 человек. При этом самый экономичный режим полета — на высоте от 0,8 м до 1,5 м, где экранный эффект наиболее значительный. Экраноплан может летать не только над водой, но и надо льдами, торосами, глубоким снежным покровом и болотами. Опытно-конструкторская работа над «Стерхом» завершена успешно. Испытания должны подтвердить конструкторские характеристики на практике, пояснил Ю. Варакосов.

С просьбой ускорить разработку экранопланов для Арктики к производителям обратился президент Республики Саха (Якутия) Егор Борисов. Он считает, что в условиях тундры это самый удобный вид транспорта. Ведь, в отличие от самолетов, экраноплану не нужна аэродромная сеть, он более экономичен и неприхотлив к погодным условиям.

Новый аппарат в полной мере использовал опыт предыдущей разработки «Ориона» — экраноплана ЭК-12П «Иволга», которым уже заинтересовалась пограничная служба. «Стерх-10» выполнен по схеме катамарана, часть элементов конструкции — из композитных материалов. Крейсерская скорость — 250 км/ч. Согласно техническому заданию, «Стерх» должен к 2015 году заменить старые пассажирские самолеты Ан-28 и Ан-24.

НАГРАДЫ

Премия Хиггсу за Хиггса

Бельгиец Франсуа Энглер и британец Питер Хиггс стали лауреатами Нобелевской премии по физике за 2013 год. Поскольку о бозоне Хиггса и связанных с ним исследованиях и открытиях мы рассказали в «ЮТ» № 6 за 2013 г., то сегодня приводим некоторые подробности, не вошедшие в предыдущую публикацию.

Объявление лауреатов по физике состоялось с более чем часовой задержкой, что нехарактерно для Нобелевского комитета, который старается все делать в соответствии с традициями и вовремя. Некоторые скептики предположили, что опоздание было вызвано дискуссией, возникшей в самый последний момент: кому давать премию за предсказание бозона Хиггса и давать ли вообще.

Дело в том, что, говоря официально, пока обнаружена лишь «частица, похожая на бозон Хиггса», и у работающих на Большом адронном коллайдере (БАКе) есть еще множество данных, которые следует обработать. Кроме того, во-вторых, по правилам Нобелевского комитета премию дают лишь трем участникам работы, а их насчитали как минимум шесть, не учитывая еще и многотысячный коллектив сотрудников БАКа, принимавших непосредственное участие в экспериментах.

В-третьих, у ученых были и другие кандидаты, вполне заслуживающие подобных почестей. Так, по мнению экспертов агентства Thomson Reuters, другую группу кандидатов на получение премии возглавлял Мишель Майор, в 1995 году обнаруживший первую в истории человечества экзопланету. Это открытие, которое Майор сделал совместно с Дилье Келозом и Джефри Марси, означало, что Солнечная система не является уникальной.

Нобелевские лауреаты 2013 года Ф. Энглер и П. Хиггс.

Еще одним кандидатом на Нобелевскую премию по физике в 2013 году, по информации агентства, являлся японский физик Хидео Хосоно, в 2008 году открывший сверхпроводник LaAsFeO с критической температурой 26°.

Эксперты также обращали внимание на деятельность 80-летнего академика РАН Юрия Цолаковича Оганесяна — научного руководителя лаборатории ядерных исследований в Объединенном институте ядерных исследований в Дубне. По предложенной Оганесяном программе изучения наиболее тяжелых элементов в реакциях слияния кальция-48 с актинидными мишенями, его коллегам удалось осуществить прорыв в синтезе сверхтяжелых элементов. В итоге впервые в мире были получены элементы с порядковыми номерами от 113 до 118.

Наконец, не совсем понятно, что делать дальше с исследованиями подобных частиц. БАК, похоже, исчерпал свои возможности, а о строительстве нового ускорителя — с длиной тоннеля в 40, 80 или даже 233 км — речи пока нет.

Впрочем, прогресс все же не остановишь. И в печати начинают появляться очередные публикации о проектах инструментов, которые могут понадобиться ученым для расширения познаний человечества о Вселенной. Так, например, сейчас идет обсуждение, где бы можно было построить Международный линейный коллайдер, который должен представлять собой сооружение длиной почти 31 км с потребляемой мощностью 330 МВт.

ВОЗВРАЩАЯСЬ К НАПЕЧАТАННОМУ

О холодном термояде

Холодный термоядерный синтез — таким те о ми ном обозначают некую загадочную реакцию с выделением энергии, которая в отличие от традиционного термояда не требует сверхвысоких температур. Ее уже не раз объявляли столь же неосуществимой, как и идею вечного двигателя. Тем не менее, периодически в разных частях света появляются группы исследователей, которые заявляют о своих достижениях в этой области.

Еще один вечный двигатель?

Принято считать, что о возможности осуществления холодного термояда впервые заявили профессора Мартин Флейшман из Университета Саутгемптона и Стэнли Понс из Университета Юты. Однажды, а именно 21 марта 1989 года, они якобы наблюдали в лаборатории устойчивую реакцию ядерного синтеза при комнатной температуре. Когда они сообщили об этом, сенсация взорвала не только научный мир. Даже обыватели стали мечтать о безопасных ядерных мини-реакторах на кухонном столе или под капотом автомобиля. Однако вскоре начали поступать сообщения и совсем иного рода. Опыты Флейшмана и Понса, несмотря на многочисленные попытки, не смогли воспроизвести ни в одной лаборатории. Сами же они отказались предоставить на суд коллег свои записи и предпочли засекретить свою разработку.

Общество разочарованно отвернулось от исследователей, посчитав их сообщения недостоверными. Однако недавно просочились сведения, что работы по холодному термояду вовсе не прекратились. Финансовую поддержку Флейшману и Понсу продолжают оказывать некоторые японские корпорации и частные фонды, а их технологией заинтересовались серьезные ведомства, например департамент прикладных наук Центра космических и морских военных систем ВМФ США.

Кроме того, стали объявляться исследователи, тоже якобы совершившие прорыв в данной области. Так, японский ученый Йосиаки Арата провел в Университете Осаки публичный эксперимент, показавший возможность термоядерного синтеза при невысоких температурах. Он и его коллеги использовали особые структуры из наночастиц. Это были специально подготовленные кластеры из нескольких сотен атомов палладия. Главная их особенность состояла в том, что они имели внутри обширные пустоты, в которые можно закачивать атомы дейтерия до очень высокой концентрации. Когда они сливаются, происходит реакция…

Реактор Росси и Фокарди

Многих еще больше заинтересовало сообщение сотрудников Болонского университета Андреа Росси и Серджио Фокарди, которые также заявили об успешном эксперименте по холодному термоядерному синтезу. Они даже продемонстрировали действующую установку — никель-водородный термоядерный реактор. В нем соединяются никель с водородом, в результате чего образуется изотоп меди и выделяется тепловая энергия.

Первая публичная демонстрация нового реактора прошла 14 января 2011 года на одном из итальянских заводов. «Росси объяснил, что они получали от реактора около 10–12 киловатт энергии на выходе, в то время как на входе система требовала в среднем 600–700 ватт», — информирует своих читателей издание Pure Energy Systems.

А. Росси (справа) и С. Фокарди позируют у своей установки.

Поясним, что на вход подается электричество из розетки, а на выходе образуется тепло. В установке оно шло на испарение воды, поставляемой в систему охлаждения реактора насосом. Количество превращенной в пар Н₂О и служило мерилом КПД установки. В итоге получалось, что производство энергии многократно превышает затраты.

В общих чертах работает этот аппарат так. В металлическую трубку с электрическим подогревателем помещают нанопорошок никеля и легкий изотоп водорода под давлением до 80 атмосфер. При первоначальном нагреве до высокой температуры, как объясняют итальянцы, часть молекул Н₂ разделяется на атомарный водород, далее тот вступает в реакцию с никелем.

Реагирует, впрочем, не весь водород и далеко не весь никель, а очень малая их доля. «Однако перед нами именно ядерные реакции, — убеждены авторы аппарата. — Ведь энергетический баланс положителен»…

Все относящиеся к делу документы, а также гипотезы и предположения о синтезе, отчет группы приглашенных профессоров, анализы и часть высказываний, касающихся чудо-машины, Фокарди собрал в частном издании Journal of Nuclear Physics, где он сам является одним из консультантов.

За этим фактом можно, конечно, усмотреть и подтасовку. Особенно если учесть, что нераскрытая физика процесса никак не помешала итальянцам заявить, что до конца 2011 года они собираются наладить серийный выпуск своих реакторов.

Однако назначенный срок давно миновал, а производство так и не налажено, а новых сообщений не поступало.

В серийном варианте реактор Росси должен представлять собой сравнительно небольшой чемодан.

Схема возможного механизма синтеза в установке Росси. На короткое время некоторые атомы водорода, оказываясь внутри кристаллической решетки металла, наполненной электронами проводимости, могут переходить в неустойчивое состояние..

Что думают в НАСА?

Между тем их работу продолжают дотошно проверять в других научных центрах. И результаты у всех получаются неоднозначные. Так, скажем, в НАСА полагают, что низкоэнергетическая ядерная реакция с выделением минимума гамма-излучения в принципе возможна, хотя и не является холодным термоядерным синтезом. Это, скорее, явление, связанное с резонансом водорода в металлической решетке.

Тем не менее, специалисты НАСА видят большие перспективы подобной реакции, надо только довести ее до ума. Правда, работы в этом направлении ведутся уже около 20 лет, и пока никаких конкретных результатов нет. Однако в НАСА все же надеются совершить прорыв и подарить человечеству неисчерпаемый экологически чистый источник энергии.

Он будет иметь уникальные достоинства. Мощность реакторов можно менять от микроватт до гигаватт, им не нужна антирадиационная защита. А стало быть, компактные источники энергии смогут питать двигатели автомобилей, самолетов, кораблей, обогреют помещения и осветят улицы.

В НАСА даже набросали эскиз космолета с силовой установкой на базе низкоэнергетической ядерной реакции. Небольшой многоразовый космический аппарат длиной в 30–40 м и весом 40–50 т сможет доставить на низкую околоземную орбиту около 9 т груза. При этом он будет взлетать и садиться по-самолетному и обойдется без огромных баков с химическим горючим.

Сомнения все же остаются

В России эксперименты в этой области проводятся сразу в нескольких физических институтах. Подобными разработками занимаются и отдельные изобретатели. Например, инженер Алексей Расулов утверждает, что холодный ядерный синтез происходит при грозе, и остается только подсмотреть механизм действия у природы, чтобы грамотно воспользоваться им в своих интересах.

«В грозовых тучах есть все необходимое для такой реакции — положительные и отрицательные заряды, высокая напряженность электрического поля, — полагает Расулов. — Все это условия для электролиза тяжелой воды и образования закиси азота. Природный инструмент дает возможность преобразовывать молекулярный азот в плазму — состояние, при котором происходит реакция синтеза»…

Температура при возникновении разряда молнии достигает 30 тысяч градусов, и это относительно немного по сравнению с обычной термоядерной реакцией. Более того, при грозе отмечалось выделение нейтронов, которые как раз свидетельствуют о реакции синтеза. Осталось воспроизвести грозу в лабораторных условиях, и мечта человечества об альтернативном источнике энергии сбудется.

Несколько иначе рассуждает профессор Сергей Тимашев, заведующий лабораторией Государственного научного центра Российской Федерации «Научно-исследовательский физико-химический институт имени Л. Я. Карпова». «К сожалению, термин «холодный синтез» из-за кажущейся легкости реализации ядерных превращений в условиях практически любой лаборатории и получения при этом дешевой энергии, как следовало из работы Флейшмана и Понса 1989 года, за прошедшие с тех пор почти 25 лет оказался в значительной мере дискредитированным усилиями многих неспециалистов, бросившихся разрабатывать «золотую жилу», — рассказал он.

И все же ряд экспериментов убедительно показал, что ядерные превращения действительно могут происходить при значительно более низких энергиях по сравнению с теми, которые реализуются в высокотемпературной плазме»…

Установка холодного ядерного синтеза обещает быть компактнее, чем этот реактор ITER.

Чтобы как-то реабилитировать саму идею, вместо термина «холодный синтез» стали использовать иные термины — низкоэнергетические ядерные реакции, ядерные процессы в конденсированной среде. Но смена терминологии не отменила вопросов, возникающих при низкотемпературных ядерных превращениях: «В чем причина невоспроизводимости результатов? Каков все же физический механизм таких процессов?..»

Тем не менее, если результаты работ по холодному ядерному синтезу пока еще вызывают сомнения из-за их невоспроизводимости, то экспериментальные доказательства возможности превращения, трансмутации разнообразных ядер при лазерном распылении металлов в водных средах, в частности в тяжелой воде, несомненны. Это дает основание полагать, что мы приближаемся к пониманию механизма холодного синтеза.

Публикацию подготовил С. НИКОЛАЕВ

УДИВИТЕЛЬНО, НО ФАКТ!

Выстрел в лаборатории

Ученые из США и Британии экспериментально показали, что аминокислоты могут синтезироваться из простых соединений при падении метеоритов на поверхность ледяных спутников или комет, пишет журнал Nature Geoscience. Подробности таковы.

Опубликовано немало гипотез о происхождении жизни на Земле. Одни полагают, что источником первых органических соединений некогда стал «первичный бульон», варившийся в первобытном океане миллиарды лет назад. Другие считают, что готовые органические молекулы прилетели на Землю из космоса вместе с метеоритами и кометами. Ну, а третьи предположили, что жизнь на Земле могла возникнуть при ударе космического тела о нашу планету. И решили подтвердить свои рассуждения серией лабораторных экспериментов.

Ученым под руководством Зиты Мартинс с факультета наук о Земле Имперского колледжа Лондона предстояло, собственно, воспроизвести процессы, протекающие в то время, когда комета падает на поверхность Луны или планеты или когда она сталкивается с каким-нибудь метеоритом.

Известно, что в составе комет и в недрах метеоритов присутствуют сложные органические вещества. Так, аммиак и метанол были обнаружены в составе сразу нескольких комет, а простейшая аминокислота глицин была недавно обнаружена в образцах кометы 81Р/Вильда, доставленных на Землю по программе космической миссии NASA Stardust. А данные, полученные с зонда Cassini, говорят о присутствии на ледяных спутниках Сатурна метилового спирта, аммиака, углекислого газа и гидрата аммония.

Откуда эти соединения там взялись? Один из вариантов ответа на этот вопрос таков: органические соединения родились непосредственно в ходе столкновения небесных тел. Это предположение и решили проверить ученые: может ли в самом деле удар кометы о поверхность небесного тела или падение астероида на ледяное тело Солнечной системы породить аминокислоты, могущие затем стать основой жизни?

Установка для расстрела кометного льда.