Клан Идиотов
Шрифт:
– Есть сэр.
– Отчеканил я.
И приступил к изучению материала. Здесь был довольно крупный текст о ракетных двигателях, написано было очень простым языком, и много. Но вроде бы всё было понятно, и ничего неожиданного не было. Основные постулаты я усвоил легко и быстро, главное это удельный импульс, он формируется прежде всего из температуры газовой постоянной и коэффициента изоэнтропы. Что касается давления, которое тоже вроде бы важно, его обеспечить не так сложно конструкцией двигателя.
– Всё ясно?
– Вроде ясно.
– Слушай, начинается новый раздел и этап нашего обучения, теперь твоя задача не только усваивать материал, но и предлагать решения. Сейчас пока ты в начале пути, и ознакомился лишь с общими постулатами, но я хотел бы тебя спросить. Анализируя знания химии, можешь ли ты предложить вещество, обладающее наибольшим удельным импульсом?
– Да могу. Мы проходили горение, и я знаю, что условия протекания горения бывают разными. Так как в ракетном двигателе главное получить хорошую газовую постоянную. То, очевидно, что должны сгорать в первую очередь тяжёлые элементы топлива, а лёгкие элементы, конкретно водород гореть не должны. Поэтому, надо сделать так, чтобы в продуктах сгорания было больше не сгоревшего водорода, тогда газовая
– Всё это конечно верно, но больно уж туманно, ты можешь предложить что-то конкретное?
– Ну, учитель, я думал это не так сложно. Во-первых, существуют металлы, такие как бериллий, которые горят всё же быстрее водорода, и при этом имеют высокую теплотворную способность, хотя водород горит очень быстро. Если использовать бериллий водородное топливо, то удельный импульс будет больше, потому что бериллий сгорит, а водород в основном нет, получится высокая газовая постоянная.
Учитель нажал на пару кнопок, и поисковик вывел нам данные о бериллий водородном топливе.
– Да, его удельный импульс велик, 5500 метров в секунду, это нам известно.
– Бериллий очень дорог, - заметил я.
– Я предложил его как решение, но на самом деле, это конечно не выход, потому что из-за стоимости, его невозможно использовать как топливо.
– А сколько он стоит?
– Спросил учитель.
– Если я не ошибаюсь, на занятиях по экономике мы проходили, что его рыночная цена сегодня около шестисот тысяч долларов за килограмм, и поэтому, безусловно, использовать его как топливо не рационально, хотя он и обладает сказочными параметрами. Но это было просто непродуманное предложение с моей стороны.
– Впредь думай лучше сразу, - поругал меня учитель.
– Вообще, есть и альтернатива, это, например, использование гелия как рабочего тела, гелий инертный газ и при давлениях в диапазоне от пяти до ста мегапаскалей он при обычных условиях остаётся инертным. И тогда газовая постоянная будет хорошей и можно достичь большой величины удельного импульса, я думаю до шести километров в секунду и даже больше. Если правильно подобрать компоненты.
– Шесть, шесть... Это замечательно. Но номер семь, если я не ошибаюсь у гелия температура кипения очень низка, и при этом, все металлы будут очень хрупкими, как его хранить?
– Хранить? Ну, вспомните криогенную физику.
– Я не очень хорошо знаю криогенную физику, потому что в первую очередь я специализируюсь на ракетных двигателях.
– Ну, у водяного льда, например, четыре основных алотропных модификации. Хотя думаю, что если рассматривать совсем экзотику, то их может быть и больше. На Земле распространена лишь одна из них, потому что на Земле лёд всегда застывает при нуле градусов Цельсио и при атмосферном давлении.
– А он может застывать не при нуле?
– Улыбнулся учитель.
– Конечно, яркий пример это спутник Нептуна Тритон, на нём лёд застывает при температурах иногда до минус двухсот тридцати градусов по Цельсию. Особенно, если на ночной стороне.
– Интересно, как же такое возможно? Если лёд застывает при нуле градусов по Цельсию? Что за глупости ты говоришь.
– Ну, это базовая астрономия, небольшое количество паров воды в виде газа может содержаться в атмосфере и при очень низких температурах, особенно если давление мало, и имеется постоянный приток ультрафиолета. Тогда, если вода будет конденсироваться из парообразного состояния сразу в лёд, при минус двухсот тридцати градусах, получится совсем другой лёд, не такой как на Земле, с иной плотностью, прочностью. Все физики, занимающиеся сверхнизкими температурами, знают об этом. И я думаю, что создание металлов подобным способом возможно не только из водяного льда, но вообще из любого элемента во вселенной.
– Что ты сказал? Что ты думаешь?
– Я думаю, что если взять, например, пары алюминия, потом резко остудить их при сверхнизком давлении, так чтобы температура газа была очень мала, например минус двести пятьдесят градусов по Цельсию. То я думаю, что тогда, при осаждении алюминия на любую подложку, мы получим совсем другой металл, который сильно отличается от обычного алюминия по многим свойствам, и я думаю, что так можно сделать с вообще любым веществом, хотя это не совсем простой процесс. Кстати, давление, при котором алюминий будет оставаться в виде газа, может быть и большим, даже при сверхнизкой температуре, если алюминий будет находиться в мощном электромагнитном поле. И давление, при котором будет происходить кристаллизация, также имеет огромное значение. Также, я бы вспомнил, что при переохлаждении сверхчистых жидкостей, если отсутствуют центры кристаллизации, можно остудить жидкость до температуры ниже температуры плавления, без застывания. Могу предположить, что такое охлаждение может быть очень сильным, и снова же не только с водой, но и с другими жидкостями, например с жидким металлом, типа того же алюминия. Я подозреваю, что если кристаллизация сверхчистого алюминия, лишённого центров кристаллизации, начнётся при температуре, например, плюс пятьдесят градусов по кельвину, то мы получим совсем другой алюминий, не тот, что имеем обычно сегодня. Конечно, речь идёт не только об алюминии, но о любых металлах, и у многих из них, в том числе у экзотики, типа индия, иттрия, висмута или галлия, такие свойства могут быть выражены более ярко. Стоит также вспомнить, что такой кристаллизацией можно управлять также через давление и электромагнитное поле. Так, например, постоянное электромагнитное поле может препятствовать кристаллизации, выравнивая атомы по спину, а значит, в нём возможно создание переохлаждённых жидкостей при особо низких температурах, я имею ввиду, можно получить, например, жидкий вольфрам, при температуре плюс один градус по кельвину. При такой крайности, при температуре плюс один градус по кельвину, кристаллизация будет идти по совсем иному закону, нежели обычно, получится иной металл, с иной температурой плавления и прочностью. Кстати, думаю, в отдельных случаях, запустить кристаллизацию при сверхнизкой температуре может быть сложно, и это тоже можно много где и как использовать. Да и плазменное осаждение при сверхвысокой температуре, тоже должно дать иной эффект, в смысле получится совсем иной материал, особенно если в плазме буду ионы, кстати, ионы в плазме могут быть не только плюсовыми, но и минусовыми, особенно если плазма помещена в особо мощное электромагнитное поле. Также при осаждении металла из состояния плазмы на подложку, имеют значения свойства подложки, такие
– Это твоя теория?
– Да это моя теория, я думаю, что такое возможно, и это надо изучить. Но вообще с водой физики такое делают постоянно. И я бы хотел вернуться к третьей модификации воды, а именно к самой прочной. Которая формируется под давлением в пятьсот мега Паскалей. Я бы хотел сказать, что такой лёд может иметь температуру плавления свыше ста десяти градусов по Цельсию, хотя на Земле его тоже нет. Но в недрах таких крупных небесных тел как хотя бы тот же Титан или Ганимед, или Уран, Плутон, я думаю такое возможно. Так вот, используя такие вещества, и обычный лёд, полученный под давлением в пятьсот мегапаскалей, можно было бы сделать бак для жидкого гелия. И причём такой водяной лёд не будет таить.
– Ясно... Знаешь, ты пока посиди, почитай, мне надо срочно отойти... Тут кой что произошло.
– Зачем?
– Просто надо отойти и всё... Ты это, прочти материал ещё раз, усвоишь получше.
– Да я уже всё запомнил, материал очень простой. И потом, я не рассказал вам самое интересное. В смысле, главную мысль, как можно регулировать горение.
– Давай, только быстро.
– Ну, в общем, я думаю, что добиться того, что будет сгорать только тяжёлая часть топлива, а водород не будет гореть вовсе, можно высокочастотным электромагнитным полем. Потому что поле определённого типа может гасить горение водорода, не позволяя ему сгорать вовсе. Тогда весь водород пойдёт на газовую постоянную, а тяжёлые компоненты топлива на тепло. Хотя сами продукты горения тяжёлых компонентов тоже могут быть разными, и иметь разную газовую постоянную, и их тоже можно отрегулировать в лучшую сторону. Но речь идёт не просто о любом электромагнитном поле, необходимо поле определённой частоты и вектора, способное вызвать конкретный результат, потому что неправильно подобранное поле, не изменит ничего, или даже может уменьшить удельный импульс. А вообще, я думаю, надо всё правильно рассчитать, потому что электромагнитным полем вообще можно регулировать горение и его ход в камере сгорания, также электромагнитным полем можно регулировать и саму способность газа к расширению. Кстати, я думаю, что в некоторых случаях, поляризованный газ, способен проявить анизотропию свойств по вектору разгона струи, это можно использовать как в ракетных двигателях, так и в кумулятивных боеприпасах. В тех же кумулятивных боеприпасах, этого можно добиться, если сделать оболочку боеприпаса из сильных постоянных магнетиков. То есть речь идёт о том, что сама способность газа к разгону может быть изменена по вектору, если поле будет правильным, газ будет разгоняться сам, используя свою внутреннюю энергию, но иначе, чем обычно. Не факт, что эффект будет сильным, может прирост удельного импульса составит всего процентов десять, но добиться его можно. Также нужно учесть возможность влияния на процессы горения звука, в том числе ультразвука определённых частот, потому что звук определённой частоты, также может направить процесс горения в нужное нам русло. А, комбинируя все эти принципы, можно заметно повысить удельный импульс у самого обычного и привычного всем топлива. Потому что, я так полагаю, в современных ракетных двигателях используется хаотичное явление состояния газа, когда все атомы и молекулы прыгают во все стороны произвольно, но этот процесс можно упорядочить, заставив атомы прыгать в одну сторону чаще, чем в другую. Тогда можно сильно увеличить удельный импульс, или даже изменить теплотворную способность веществ, правильно направляя реакцию в нужное русло. Не стоит забывать, что электромагнитным полем и звуком можно добиться того, что продуктами сгорания будут не обычные молекулы, а специфические химические изомеры. А, как известно, изомеры имеют иные энергетические порядки, чем базовые формулы молекул. То есть, если продуктом сгорания будет не обычная молекула, а специфический изомер той же самой молекулы, то при сгорании выделится иная энергия, например, так можно получить на двадцать процентов больше энергии, чем в обычном случае. А это КПД двигателя и его удельный импульс снова же. Но снова же речь идёт не о любом электромагнитном поле и не о любом звуке, для достижения чёткого результата необходимо использовать строго определённое электромагнитное поле и определённый тип звука, как по частоте, так и по мощности. К тому же я думаю, что также можно ослабить диссоциацию веществ, прежде всего водорода, и тогда, например, температура в камере сгорания может вырасти градусов на семьсот, а за ней и удельный импульс. Да и саму технологию можно модернизировать, например, создавая не один магнит, а систему магнитов, которые создают синхронизированное переменное электромагнитное поле в объёме по разным направлениям. Таким образом, верно регулируя определённым электромагнитным полем процессы горения в камере сгорания любого двигателя, можно резко повысить КПД или удельный импульс, повысить саму теплотворную способность топлива. И речь идёт не только о ракетных двигателях, но и об авиации, автомобилестроении и даже банальных электростанциях. Причём, те химические изомеры, которые возникнут в результате процесса сгорания, покинув двигатель, спустя какое-то время, превратятся в обычные молекулы, например, абсорбировав внешнее тепло, собственное тепло и солнечный свет. Также скорость деизомеризации может быть велика, и это явление может предотвратить образование нитратов в камере сгорания, а оксид азота очень опасен для экологии. Просто химический изомер, покинув пределы двигателя, будет мгновенно переходить в форму обычной молекулы, потребляя энергию, и мгновенно охлаждая температуру струи газа за пределами двигателя. Предотвращая, таким образом, возникновение нитратов. Так что эта технология может продвинуть обычные двигатели на горении во всех отношениях очень сильно. Впрочем, регулировать химические реакции электромагнитным полем и звуком, можно не только при горении, но и в других случаях. И речь идёт не только о производстве энергии любым способом, но и о производстве пластмасс, резин и для химической промышленности вообще. Например, можно было бы создать принципиально новые виды пластмасс, резин, иного химического состава и структуры.