Некоторые специалисты полагают, что первоначально надо создавать не электромагнитные пушки, а так называемые рельсотроны, которые могут найти себе применение в сугубо мирных целях. Например, сотрудники Федерального центра двойных технологий «Союз», ГНЦ РФ ТРИНИТИ, НИИФА имени Ефремова и Курчатовского института работают над созданием системы предварительного электродинамического разгона ракет с целью увеличения их полезной нагрузки.
Пока образец разгонной секции представляет собой гигантскую индукционную катушку с размерами внутреннего канала 1,5x2 м. Ускорительный комплекс будет состоять из набора секций длиной по 10–20 м каждая. И к каждой из них необходимо подвести коммутируемый импульс от накопителя, состоящего из батареи сверхпроводящих конденсаторов. В итоге общая длина комплекса составит около… 4 км!
Планируется, что рельсотроны будут разгонять космические аппараты, заключенные в специальные капсулы, до скорости 2 км/с. А дальше включатся собственные ракетные двигатели аппарата. С одной стороны, такая схема позволит вдвое снизить стоимость доставки полезного груза на орбиту. С другой — колоссальные перегрузки (до 60 g), действующие на космический аппарат при старте, не способны выдержать ни люди, ни оборудование спутников и ракет.
Публикацию подготовил В. САВОСИН
ПРЕМИИ
Применимы каждый день
Нобелевская премия по химии за 2010 год присуждена ученым из США и Японии «за реакцию кросс-сочетания при органическом синтезе с использованием палладия в качестве катализатора». Лауреатами стали 79-летний Ричард Хек, 75-летний Эйити Нэгиси и 80-летний Акира Судзуки.
Лауреаты Нобелевской премии по химии (слева направо): Ричард Хек, Эйити Нэгиси, Акира Судзуки.
В своем решении Нобелевская академия отметила, что исследователи, работая независимо друг от друга, изучили реакции органического синтеза, которые в присутствии палладиевого катализатора образуют перекрестные связи. Говоря научным языком, в реакции кросс-сочетания атомы углерода из разных молекул создают между собой так называемую С-С-связь. Образуется как бы двойная молекула, которая сочетает в себе свойства тех, которые оказались в подобном кросс-соединении.
Теперь эти реакции известны по именам их первооткрывателей. Реакция Хека, реакция Нэгиси и реакция Судзуки лежат в основе технологий, которые используются в промышленности для синтеза самых разных химических соединений — от пластмасс до жидких кристаллов, от лекарств до пестицидов.
Ну, а проще суть дела можно объяснить так. Органическая химия, как известно, основана на реакциях углерода. Этот элемент является не только фундаментом органики во всех ее проявлениях, но и служит основой промышленности, которая обеспечивает нас медикаментами, удобрениями, пластиками, полупроводниками…
Чтобы получить все эти соединения, химики должны сблизить атомы углерода так, чтобы они образовали прочные связи. Однако углерод — это довольно инертный химический элемент, который не так уж охотно вступает в химические взаимодействия. А потому химики изо всех сил изобретают всевозможные приемы, повышающие реакционную способность углерода.
Беда только в том, что эти методы становятся все менее эффективными по мере того, как химики ведут синтез все более сложных соединений. И лишь реакции, разработанные новоявленными лауреатами с помощью палладиевого катализатора, позволили избежать многих побочных и нежелательных явлений.
В итоге вместо того чтобы работать лишь с десятком более или менее активных элементов, вроде водорода, хлора, кислорода, химики теперь могут работать и со многими другими — ведь всего в таблице Менделеева более сотни элементов. Главным образом это касается переходных металлов, которые оказались весьма полезны в органическом синтезе. Например, химикам удалось синтезировать вещество гексадармовид, которое активно подавляет рост раковых клеток. Первоначально это соединение было обнаружено в тканях морской губки, живущей на большой глубине. Его количество измерялось буквально миллиграммами и стоило баснословно дорого. Теперь налажен синтез этого вещества, ставшего основой эффективного лекарства.
Подобным образом удалось наладить производство новых антибиотиков, способных подавлять рост болезнетворных микробов, не поддающихся другим лекарствам.
ВЕСТИ ИЗ ЛАБОРАТОРИЙ
Лазер излучает… темноту!
Пишут обычно черным по белому — темной пастой или чернилами по бумаге. Но можно писать и наоборот — белым мелом на черной доске. Эта аналогия наглядно объясняет суть новшества, предлагаемого ныне сотрудниками американского Национального института технологических стандартов.
Говоря иначе, в институте создано устройство, которое его создатели преподносят как «лазер, источающий… темноту». Обычные лазеры, как известно, с очень высокой частотой генерируют вспышки света. В новом же устройстве происходит все с точностью до наоборот: постоянный световой поток перемежается резкими краткими провалами, когда интенсивность светового излучения падает на 70 %.
Какая в этом необходимость? Чтобы понять это, углубимся несколько в историю. Когда в конце прошлого века авиаконструкторы начали работать над созданием технологии «Стелле», они полагали, что покрытие самолета, практически полностью поглощающее излучение радара, сделает самолет «невидимкой». Однако при этом они не обратили внимания на такую «частность».
А именно: в природе уже присутствует некий электромагнитный фон. И если из какой-то точки пространства перестает приходить фоновое излучение, этот факт может выдать «Стелле». Что и произошло на практике.
Люди умные отличаются от своей противоположности тем, что умеют учиться не только на своих, но и на чужих ошибках. Сотрудники института стандартов решили использовать метод инверсии и решать свою задачу способом «от противного». Рассуждали они примерно так. Ныне лазеры используются в основном для передачи сигналов информации по линиям оптоволоконной связи. Сигналы эти представляют собой своего рода «морзянку» из лазерных импульсов и промежутков между ними. Для того чтобы повысить четкость передачи, можно либо повысить яркость лазерных импульсов, либо усилить «черноту» в промежутках между ними.
Так вот оказалось, что второй вариант требует меньше энергии. Ведь «чернота» попросту означает отсутствие сигнала. На практике и в самом деле оказалось, что стандартный лазерный импульс быстрее меняет свою форму, а то и просто исчезает при неблагоприятных условиях. Это может приводить к потерям информации и ошибкам в ее передаче. А вот с «темными» импульсами, уверяют исследователи, ничего подобного не происходит. Новый лазер способен генерировать «черноту» без каких-либо внешних оптических элементов, которые могут оказывать на них влияние. И ошибок при передаче информации меньше.
Сама лазерная установка построена на базе диода. Она, как говорят специалисты, «использует энергетическую динамику квантовых точек, а также метод синхронизации колебаний, с помощью которого удается получать сверхкороткие импульсы, продолжительность которых исчисляется в пико- или фемтосекундах (то есть секундах в минус двенадцатой и пятнадцатой степенях соответственно)».
Что стоит за этим довольно туманным объяснением, авторы разработки не уточняют — схема темнового лазера является их «ноу-хау». Известно только, что, кроме его использования в качестве передатчика информации в оптоволоконных сетях, американские исследователи видят перспективу применения своего детища в вычислительных и измерительных устройствах. Говорят, лазер с «темными» импульсами может стать частью атомных часов следующего поколения, для которых обычные лазеры большой мощности признаны чересчур дорогими.