Текст книги "Юный техник, 2000 № 02"

Автор книги: Юный техник Журнал

сообщить о нарушении

Текущая страница: 1 (всего у книги 8 страниц)

ЖУРНАЛ «ЮНЫЙ ТЕХНИК»
_{НАУКА ТЕХНИКА ФАНТАСТИКА САМОДЕЛКИ}
№ 2 февраль 2000

Популярный детский и юношеский журнал.

Выходит один раз в месяц.

Издается с сентября 1956 года.

РАССКАЖИТЕ, ОЧЕНЬ ИНТЕРЕСНО…
Гиперболоид XXI века

Слышал, что американцы ведут работы над боевыми лазерами, которые подобно гиперболоиду инженера Гарина могут уничтожать на расстоянии ракеты, самолеты, даже разрезать боевые корабли и танки. Насколько верны подобные слухи? Ведутся ли подобные работы в нашей стране?

Игорь Коровин,

г. Новосибирск

Гриф «совершенно секретно» стоит на всех материалах, связанных с созданием лазерного оружия. И хотя о том, что подобные работы ведутся, наслышаны многие, разузнать какие-то подробности очень трудно. Создание лазерного оружия можно сравнить с рождением ядерной бомбы. И секретность здесь такая же, и уверенность, что та из стран, которая решит эту сложнейшую научно-техническую проблему первой, получит возможность диктовать свои условия мировому сообществу.

Военные эксперты по обе стороны океана – и наши, и американские – наотрез отказываются обсуждать какие-либо перспективы создания отечественного лазерного оружия. Однако, заглянув в Интернет, покопавшись в специальной литературе, можно кое-что все-таки узнать.

Тем более что нас ведь не интересуют конкретные цифры и секреты «ноу-хау», а лишь принципиальные возможности.

Итак…

Мобильные лазерные комплексы способны эффективно поражать воздушные цели.

Лазер на борту самолета – грозное оружие против ракет.

ЧУДО-ОРУЖИЕ

По мнению специалиста в области лазерной техники лауреата Государственной премии, академика Ф.Бункина, создать лазерное сверхоружие теоретически возможно. Но современные технологические процессы вряд ли позволят «космической пушке» стать столь же надежной и безотказной, как современные артиллерийские орудия обычного типа.

Сбить с курса ракету мощным лазерным импульсом возможно, считает академик, но разрезать ее нереально. Расчеты показывают, что даже если будет создано идеальное зеркало для лазера диаметром 10 метров, то пятно лазерного пучка на расстоянии в 1000 км составит не менее метра. Концентрация энергии в нем недостаточна, чтобы расплавить металл. Поэтому академик Бункин убежден: в ближайшие десятилетия практического применения военного лазера ожидать не стоит.

Впрочем, если какая-нибудь страна решит применить лазерное оружие, то это, по мнению Бункина, скорее всего будет автономный лазер, который можно доставить с Земли в нужную точку. И такие устройства уже есть.

Так выглядит схема эшелонированной противоракетной обороны.

ЛАЗЕР НА БОРТУ – КОНЕЦ РАКЕТЕ

По виду этот самолет ничем не отличается от серийного «Боинга-747». Весь секрет внутри. За кабиной пилотов располагаются не пассажиры, а комплекс кислородно-йодных химических лазеров суммарной мощностью 1 мегаватт.

Много это или мало, можно судить хотя бы по такому примеру: несколько лет назад специалисты в Николаеве предложили разрезать на металлолом один из списанных линкоров. Так вот для этой цели оказалось вполне достаточно плазменного лазера мощностью в 100 киловатт.

Построила систему американская компания «TRW». В конце прошлого года фирма «Boeing» должна была передать ей первый лайнер для установки на нем обоймы из шести химических лазеров и зеркала-телескопа диаметром 1,8 м для фокусировки и наведения луча на цель. Предполагается, что «летающая лаборатория» закончит испытания в 2003 году, а спустя еще четыре года будет создана эскадрилья из шести таких машин.

Расчетная дальность действия бортового лазера – до 580 км, в чем разработчики и намерены убедить заказчиков, продемонстрировав им осенью 2002 года перехват и уничтожение баллистической ракеты оперативно-тактического назначения.

Пока использовать группу ударных самолетов планируют следующим образом. Барражируя в тылу собственных войск, тотчас при получении сигнала о старте баллистической ракеты от малоразмерных – дистанционно пилотируемых летательных аппаратов, действующих непосредственно над территорией противника, самолет нацелит на нее лазер и уничтожит в первые же минуты ее полета, когда она находится еще над расположением собственных войск. Тогда использование ракет станет нецелесообразным – вся их начинка повалится на головы своих же солдат.

Кроме того, подобные системы могут оказаться эффективным оружием для борьбы со спутниками-шпионами, выведенными на низкую орбиту, непосредственно пролегающую через районы боевых действий.

Предполагается, что запаса химических компонентов на борту каждого самолета хватит для ведения огня в течение 30,5 с. Стоимость одного выстрела – около 1000 долларов, причем большая часть этой суммы будет израсходована на компоненты, необходимые для работы йодно-кислородного лазера.

Дальность действия лазерной установки сильно зависит от состояния атмосферы. Тем не менее наземные испытания показали, что лазер с первой попытки сбивает ракеты российского «Града». Лазер также сжег вторую ступень американской баллистической ракеты, установленной на стартовом столе. В 1998 году была также предпринята наделавшая много шума попытка уничтожить космическую цель – американский спутник связи. Попытку признали успешной, хотя во время залпа пострадала и сама лазерная установка.

Параллельно создаются тактические лазерные системы морского базирования.

ГЕНЕРАТОР В ВОЗДУХЕ

Впрочем, программа, осуществляемая под руководством «Boeing», не единственная новинка для Пентагона. Многим экспертам не нравится, что бортовой лазер способен действовать лишь короткое время.

Ведь упомянутые полминуты – это суммарная длительность его работы. Единичный же цикл составляет всего 6 – 10 с. после чего лазер необходимо перезарядить. Израсходовав же все 6 комплектов химических компонентов, самолет должен вернуться на базу, где полное восстановление боеспособности займет минимум несколько часов.

Все это заставило искать другие источники энергоснабжения для питания мощных лазеров. Одним из них, как ни странно, может стать мобильный МГД-генератор «Памир ЗУ» мощностью 15 МВт, разработанный в России. Да, эксперты Пентагона считают, что он вполне годен для питания лазерных систем дальнего радиуса действия. Говорят, они даже купили пару образцов для ознакомления.

Нынешние габариты установки 2,5x2,5x10 м и общая масса порядка 20 т в принципе позволяют разместить ее на борту того же «Boeing». А при замене нынешних тяжелых электромагнитов (на них выпадает около 65 % общей массы) на легкие сверхпроводящие она станет намного легче и компактнее.

Генератор практически не имеет движущихся частей, обладает исключительно высокой надежностью, а стало быть, годится для создания боевых систем, способных поражать компьютеры, которые используются в наиболее эффективных комплексах высокоточного оружия. Отсутствие же в самой установке элементов микроэлектроники делает ее неуязвимой для аналогичных ударов со стороны возможного противника.

Схема защиты по идее Р. Авраменко.

БЫТЬ ИЛИ НЕ БЫТЬ?

Долгое время СССР лидировал в создании лазерного оружия. Сегодня он поотстал. Об этом прямо говорили участники недавнего семинара в Смолячкове, дачном поселке под Санкт-Петербургом. Смолячково для лазерщиков – примерно то же самое, что Арзамас-16 для атомщиков. Именно здесь ежегодно собираются на семинар создатели мощных химических лазеров. Интересная конспиративная деталь: участники семинара узнают друг друга по маленькому голубому значку, на котором кошка стреляет «лазерным глазом» по мышке.

Организует эти закрытые встречи государственный научно-технический центр с нейтральным названием «Прикладная химия». В прошлом году этому широко известному в узких кругах институту исполнилось 80 лет. Последние тридцать из них ученые центра вплотную занимаются проблемой химических лазеров.

Сегодня они отдают себе отчет, что догнать Америку по военным химическим лазерам нам уже вряд ли под силу.

Единственное утешение: на обороноспособности страны это не должно сказаться – у нас есть свое решение задачи защиты от ракет. Причем, как говорят знающие люди, наше оружие будет дешевле и эффективнее.

По всей вероятности, речь идет о возможности преобразования некоторых участков земной атмосферы в плазму. Попав в такую зону, боеголовка тут же должна сгореть, а то и испариться.

Но как именно должны создаваться подобные зоны?

Один из намеков по этой части сделал академик Р.Авраменко, предложивший разработку под кодовым названием «Невидимая смерть» (подробности см. в «ЮТ» № 5 за 1998 г.). Основу ее должны составить источники лазерного или сверхвысокочастотного (СВЧ) излучения, способные создать на высоте порядка 50 км высокоионизированное облако. Попав в него, как сказано, ракета неминуемо сойдет с траектории и разрушится….

Причем энергию для создания такого облака можно будет поставлять не только с земли (по тому же лазерному лучу), но и из космоса. Для этого, как полагают, достаточно будет разместить на орбите специальные монохроматические линзы, способные выделять и фокусировать в той или иной области атмосферы определенный спектр космического излучения. За счет него и произойдет ионизация…

Станислав ЗИГУНЕНКО

Художник В. КОЖИН

ИНФОРМАЦИЯ

ГОЛЛАНДСКОЕ ЧУДО НА РОССИЙСКОЙ ЗЕМЛЕ. Александр Иванович Медведев, зооинженер по образованию, а по нынешнему своему положению – хозяин уникального животноводческого комплекса, построенного в Самарской области под эгидой местного губернатора неподалеку от г. Тольятти.

«Началось все с того, что я выиграл конкурс, проводившийся в нашей области еще пять лет тому назад. – вспоминает Медведев. – После этого начались события, казалось бы, для нашей страны сказочные. Администрация города Самары и АвтоВАЗ нашли деньги для финансирования комплекса, построенного по голландскому проекту с российскими усовершенствованиями»…

Строительство велось под присмотром нынешнего хозяина и ему же было сдано «под ключ». На сегодняшний день на ферме около 60 дойных коров плюс молодняк. Всего – 135 голов.

Содержание ведется по стойлово-выгульному методу. Это означает. что коровы сами выбирают, где им находиться – в помещении или на выгульной площадке. Надо им на солнышке полежать – полежат, захотели поесть – поедят. И лишь в строго определенное время их под музыку приглашают на дойку.

Средний надой на корову в прошлом году составил более 9000 л со средней жирностью молока более 4 процентов. Рекордсменки же дают до 45 литров в день.

За производимое молоко фермер Медведев получает неплохие деньги, которые по-хозяйски, с умом расходует. Часть уходит на плату за комплекс и дом, в котором он живет, часть – на лекарства и корма для животных. Ну и себе надо что-то оставить…

В общем, крутится фермер. За пять лет выплатил уже около трети стоимости комплекса и надеется, что через 10–12 лет расплатится со своими кредиторами полностью. Так что его сыновья – а их у него двое – станут полноправными хозяевами фермы.

Самое удивительное – что со всем этим большим хозяйством управляется, по существу, сам Медведев, да его семейство. Конечно, на заготовку кормов, бывает, нанимает рабочих, но в основном обходится своими силами.

В этом ему немалую помощь оказывает современная техника и те изобретения, которые были заложены при строительстве комплекса российскими умельцами. Так. скажем, система вентиляции здесь придумана настолько мудро, что в любую погоду в коровнике сухо, не возникает обычной для таких помещений испарины. И даже не холодно, хотя собственной системы отопления комплекс не имеет, а морозы в России – не чета европейским.

Вся хитрость – в… навозе. Проваливаясь через решетки под пол, он постепенно превращается в специальном отстойнике в компост, будущее удобрение. А выделяющееся при этом тепло идет на обогрев коровника.

УТЮГ, КОТОРЫЙ ГЛАДИТ… СВЕТОМ, изобрел умелец из подмосковного города Королева Владимир Курихин. Внешне этот утюг похож на обычный, электрический, только подошва у него прозрачная и… холодная. Эффект разглаживания осуществляется за счет интенсивного светового потока, который, как оказалось, может действовать ничуть не хуже тепла. Более того, как показали опыты, проведенные изобретателем, сильный свет обладает еще и усиленным бактерицидным действием, то есть очень хорошо дезинфицирует ткань, что особенно ценно, когда гладят, скажем, больничное белье или врачебные халаты.

В настоящее время дома у изобретателя имеется несколько моделей «световых утюгов» различной мощности.

ЭЛЕКТРОННЫЙ НОС ДЛЯ ПОИСКА ВЗРЫВЧАТКИ создан в Новосибирске Специально натренированные ищейки могут найти взрывчатку, как бы хитро она ни была упрятана. Только вот беда: четвероногие поисковики, как и всякие живые существа, подвержены усталости, болезням…

И вот ученые Новосибирского конструкторско-технологического института геофизического и экологического приборостроения создали уникальный аппарат, который не только способен найти взрывчатку, но и определить ее тип, количество и даже установить производителя данного взрывчатого вещества!

Причем эту информацию аппарат выдает буквально в считанные секунды. Как именно он это делает, его авторы, конечно, не раскрывают.

Однако кое-что можно понять по названию. Прибор называется «высокочувствительный переносной газовый хроматограф». За рубежом прибор уже оценили: со всех концов планеты поступают заказы на новосибирский «чудо-нос». В России ведомств, желающих приобрести прибор, гораздо меньше. Можем остаться сносом!..

«ПОРТРЕТ» ВИРУСА позволяет получить технология, созданная учеными Института теоретической и экспериментальной физики. Главная деталь функционирующего здесь тоннельного микроскопа – тончайшая игла, которая управляется специальным пьезоэлектрическим двигателем, позволяющим сканировать исследуемый объект с шагом 0,1 ангстрема.

Поскольку к игле при этом прикладывается напряжение, то при «ощупывании» вируса возникает переменное электромагнитное поле, которое и рисует на экране дисплея «портрет» вируса. Кроме того, персональный компьютер сравнивает полученное изображение с эталонами, хранящимися в его памяти, и тут же классифицирует конкретный возбудитель болезни. Таким образом ныне в Институте проводят оперативную диагностику возбудителей полиомиелита, гепатита В и ряда других опасных заболеваний.

Любопытно, что интерес к новой разработке проявили не только медики, гигиенисты из «Мосводканала», но и… криминалисты. Они полагают, что разработанная методика может оказаться полезной для анализа микрочастиц с места преступления.

«ПАМПЕРС» ДЛЯ РЕАКТОРА. Уникальный материал, способный впитывать любую жидкость, изобрели в одной из лабораторий Института химии и химической технологии Красноярского отделения РАН. Как сообщили руководитель лаборатории, профессор А.Анщиц, новинка, которую нарекли «красноярской губкой», представляет собой пористые блоки, изготовляемые на основе обычной золы. Этот материал вбирает в себя практически любую жидкость и может удерживать ее неограниченно долго.

Именно последнее обстоятельство весьма заинтересовало химиков и экологов. Ведь теперь появилась возможность в подобных блоках перевозить и хранить жидкие радиоактивные отходы, ликвидировав отстойники, которые существуют сегодня на территории Красноярского горно-химического комбината и некоторых других предприятий края.

Впрочем, пригодится такая «губка» и во многих других регионах России, где нужно очистить природу от вредных выбросов. Заодно, кстати, решается и проблема использования золы, отвалы которой высятся на территории любой ТЭЦ.

ГОРИЗОНТЫ НАУКИ И ТЕХНИКИ

«Термояд» на Луне

Природный спутник Земли может стать неистощимым кладезем энергии для нашей планеты. Так полагают сотрудники НПО им. Лавочкина, Института космических исследований и НПЦ «Институт атомных исследований им. Курчатова», работающие в рамках проекта «Луна-3».

ТРИ ВОЛНЫ ОДНОЙ ИДЕИ

Проект вовсе не случайно получил такое название. Во-первых, он предполагает использование гелия-3, которого на Луне, считают, неисчерпаемые кладовые. Во-вторых, это уже третья попытка осуществления интересной задумки. Первый раз об использовании полезных ископаемых Луны на благо человечества люди задумались тридцать с лишним лет назад когда на Землю впервые попали образцы лунного грунта – реголита, доставленные с естественного спутника нашей планеты советскими автоматическими станциями и американскими астронавтами.

Именно тогда двое американских ученых – физик Джералд Кульчински и геолог Гарри Смит (он, кстати, участвовал в высадке на Луну в составе экспедиции «Аполлон-17») – пришли к выводу, что лунный грунт необычайно богат редким изотопом гелия, который может быть использован в качестве источника энергии при проведении определенного класса термоядерных реакций.

Однако лунную программу вскоре свернули: внимание физиков-термоядерщиков было приковано тогда в основном к запуску очередного токамака, который, по расчетам, должен был вот-вот дать первый промышленный ток.

Об экзотическом проекте на время забыли. Вторая волна интереса к нему возникла лишь в конце 80-х годов, когда стало понятно: скоро термояда ждать не приходится. Физики требовали новых ассигнований на строительство еще более крупной установки для термоядерного синтеза, а правительства даже ведущих стран мира раскошеливались все с меньшей охотой. Тем более что после Чернобыля стало ясно: и в токамаках в ходе обычного дейтерий-тритиевого цикла тоже накапливаются радиоактивные вещества, которые потом неизвестно куда девать.

Тогда исследователи обратили внимание на еще одну экологически безопасную разновидность получения энергии с помощью термоядерной реакции. Она основана на синтезе дейтерия и нерадиоактивного изотопа – гелия-3. Важно, что продукты этой реакции также нерадиоактивны – это протоны с энергией 14,7 МэВ (которые к тому же можно непосредственно трансформировать в электричество, не обращаясь к тепловому циклу с его малым КПД) и обычный гелий-4 с энергией 3,6 МэВ, достаточной для самоподдержания термоядерного синтеза.

Возможны здесь, правда, и побочные ветви реакции, уже с радиоактивными продуктами. Это слияние двух ядер дейтерия, дающее либо тритий и протон, либо гелий-3 и нейтрон. Но доля обоих процессов в полной суммарной энергии синтеза при указанной температуре не превышает 2 %.

ГДЕ ВЗЯТЬ ГЕЛИЙ-3

Итак, использование смеси дейтерий-гелий снижает общую радиоактивность по сравнению с обычным дейтерий-тритиевым циклом более чем в 50 раз. Значит, при сопоставлении с АЭС равной мощности радиация здесь уменьшается в 1000 раз и более; другими словами, трагедия масштаба Чернобыля была бы в таком реакторе лишь событием микрорайонного значения.

В обстоятельной работе И.Н.Головина (Институт атомной энергии имени И.В. Курчатова) был дан принципиальный расчет и обоснована целесообразность токамака-реактора на горючем дейтерий-гелий-3. Конечно, с одной стороны, работа с таким горючим породила бы новые трудности. Главное – требуемая температура плазмы должна достигать здесь 700 млн. градусов, а значит, необходимо и более сильное магнитное поле. Но зато значительно упрощается обустройство реактора. Благодаря резко сниженной радиации, например, отпадает необходимость в биологической защите, что значительно упрощает конструкцию самого токамака.

Словом, все складывалось прекрасно, за исключением «пустяка»: гелия-3 на Земле чрезвычайно мало. В атмосфере его концентрация составляет лишь 10–11, и, видимо, примерно такова же она в минералах. Конечно, на земном гелии-3 можно вести исследовательскую работу, можно даже снабдить им несколько промышленных реакторов, но энергетику планеты этим не обеспечить.

И тогда взгляды исследователей вновь обратились к Луне – уж там-то гелий-3 в полном смысле слова валяется под ногами. Однако тут грянула перестройка, затем кризис в районе Персидского залива… Про лунную программу не то чтобы забыли, но отложили ее на дальнюю перспективу. Как-никак, согласно прогнозам, угля, газа и нефти на ближайшие полвека нам должно хватить, а уж потом что-нибудь да придумаем…

НЕ БЫЛО БЫ СЧАСТЬЯ…

По словам ведущего научного сотрудника Курчатовского института, кандидата физико-математических наук Ю.Н. Смирнова, нынешний виток интереса к лунному термояду не случаен. Как известно, ныне по соглашению с американцами должны быть уничтожены ракеты СС-18, известные на Западе как «Сатана». Но не уничтожать же их без толку. И ученые предложили использовать ракеты для оценки эффективности предлагаемого проекта…

Расчеты показывают: с помощью ракет СС-18 вполне реально забросить на Луну необходимое технологическое оборудование. С помощью автоматического модуля вполне можно оценить на практике, действительно ли так легко добыть гелий-3 из лунной породы, как это получается в земных условиях.

Если понадобится, исследователи внесут в этот цикл необходимые коррективы, а затем отправят на Луну еще одного автоматического разведчика. Когда выяснится что можно наладить добычу гелия-3 в производственных масштабах, на Луну отправятся космонавты для развертывания полномасштабного завода по производству и сжижению гелия-3, а также для организации бесперебойной поставки его на Землю.

Надо сказать, что землянам понадобится не так уж много сжиженного гелия-3. Как показывают расчеты, одной тонны в год вполне достаточно для того, чтобы обеспечить энергией всю нашу планету! Так что возить гелий со спутника Земли окажется вполне выгодно, даже с учетом затрат на запуски лунных ракет, переработку гелия, его транспортировку, прочих транспортно-производственных расходов, а также с учетом стоимости разработки и строительства реактора, который будет работать на лунном сырье. Уже разведанных его запасов, между прочим, хватит нам как минимум на 1000 лет.

ПО ЛУНЕ ПОЙДУТ КОМБАЙНЫ

Итак, основные принципы данного проекта ясны. Осталось утрясти детали. И вот сегодня специалисты разных стран, в том числе России, прорабатывают различные варианты реализации будущих энергетических программ по переработке и использованию лунного грунта. Рассматриваются наиболее перспективные районы Луны для промышленной разработки, определяются основные контуры лунных баз и заводов, транспортных систем. И здесь неоценимую помощь оказывает научный и практический опыт советских автоматических станций и американских пилотируемых космических аппаратов серии «Аполлон», совершивших посадку на Луну и собравших образцы лунных пород в различных ее районах еще в 60-е годы.

На основе их анализа установлено, что наиболее богаты гелием-3 реголиты морских образований на Луне (по меньшей мере, содержание в них гелия-3 в 2–3 раза выше, чем в районах лунных материков). Что касается самих лунных комплексов для добычи и переработки сырья, то намечаются пока вот какие основные принципы их построения и функционирования.

Промышленную добычу реголита целесообразнее всего вести с помощью комбайнов, которые наподобие экскаваторов будут снабжены ковшами, с помощью которых сыпучий грунт станут загружать в приемную камеру.

Прямо на борту комбайна целесообразно разместить камеры для сепарации и сжижения гелия-3. Источником энергии для такого передвижного завода может послужить солнечная энергия. В течение же лунной ночи можно будет переходить на использование энергии бортовых аккумуляторов или иных источников энергоснабжения.

Накопленный и сжиженный с помощью космического холода гелий-3 будет доставляться взлетно-посадочным модулем на окололунную орбиту. Здесь модуль состыкуют с межорбитальным буксиром и отправят к Земле. Такой транспортный аппарат будет находиться на периодически возвратной орбите, поочередно приближаясь то к Земле, то к ее спутнику. При подлете к нашей планете с помощью тормозной установки модуль будет переведен на орбиту искусственного спутника Земли, а затем и спущен на поверхность.

Предварительные оценки такого проекта показывают экономическую целесообразность разработки и транспортировки на Землю лунных запасов солнечного топлива для последующего использования его в термоядерных установках вместо радиоактивного трития. Затраты на добычу и доставку этого топлива составят около 25 млрд. долларов в год. Для сравнения: затраты на производство традиционных видов топлива только в США составляют в настоящее время 40 млрд. долларов в год. А ведь не одна Америка на земном шаре.

Напомним, что, по американским проектам, первые поселения на Луне намечено построить в 2005 году, и, может быть, уже через десять лет будет введена в строй первая фабрика гелия-3.

А к тому времени, когда ресурсы лунного топлива истощатся, наша техника, будем надеяться, позволит добывать его на Юпитере. Гелия-3 в его атмосфере хватит на миллиард лет!

В настоящее время наши специалисты вместе с учеными Висконсинского университета, США, ведут эскизное оформление первой стадии проекта. К концу 2000 года его представят на суд экспертов. А затем может начаться разработка второй части проекта, касающейся уже непосредственной подготовки лунной экспедиции второго поколения.

Максим ЯБЛОКОВ