Юный техник, 2011 № 03
Шрифт:
И все же исследователи надеются, что надежные ловушки со временем будут созданы. И тогда можно будет подумать о космических двигателях на антивеществе, о которых уже не раз писали фантасты.
Институт перспективных концепций аэрокосмического агентства США (НАСА) финансирует небольшую американскую компанию Positronics Research, расположенную в г. Санта-Фе. Она уже не первый год занимается разработкой и постройкой опытных устройств для работы с антиматерией. Не так давно ее сотрудники представили две новые схемы космических двигателей на антиматерии.
В принципе, для путешествия, скажем, к Марсу хватило бы нескольких десятых долей грамма антивещества, полагают сотрудники компании. Причем полет длился бы всего 45–90 суток в зависимости от времени старта и взаимного расстояния между планетами, которое периодически меняется. Дело, как говорится, за малым. Надо выбрать наиболее подходящий способ хранения антиматерии на борту и рациональный способ использования ее огромной энергии.
Исследователи компании считают, что топливом для кораблей будущего должны стать позитроны, а не антипротоны, как предлагалось ранее. Выбор этот обоснован так. При реакции аннигиляции материи и антиматерии рождаются гамма-лучи высокой энергии, что в случае пилотируемого аппарата потребует особых защитных экранов. Аннигиляция позитронов порождает гамма-излучение с энергией примерно в 400 раз меньшей, чем в случае использования антипротонов, что упростит защиту.
Предполагается, что энное количество позитронов (сотые доли грамма) можно наработать на земных установках и поместить в большое число миниатюрных магнитных капсул-ловушек. Капсулы эти по очереди, с определенной частотой направляют в реактор. В центре реактора силовое поле ловушки выключают, позитроны взаимодействуют с ее веществом и дают вспышку излучения, нагревающего специальный теплообменник. Через него пропускают водород, который, нагревшись, с большой скоростью истекает из сопла двигателя, обеспечивая тягу.
Часть горячего водорода отводится для привода насоса, а холодный водород из бака, прежде чем попасть в реактор, проходит через двойные стенки сопла — для его охлаждения.
Позитронный реактор мог бы дать удельный импульс в 900 секунд, сообщают исследователи. То есть на каждый грамм израсходованного за секунду рабочего тела (водорода) он дал бы 900 граммов тяги. Это примерно в 2–3 раза выше, чем у современных ракетных двигателей.
Второй вариант привода назван «Абляционный позитронный двигатель». Капсулы с магнитными ловушками, в которых хранятся позитроны, здесь еще покрыты слоем свинца. Свинец поглощает гамма-радиацию от аннигиляции и переизлучает этот поток энергии в виде рентгеновских лучей, от которых легче защититься. В частности, они будут поглощаться слоем специального покрытия сопла. Покрытие, постепенно испаряясь, и создает тягу.
Таковы перспективы. Но пока для осуществления этих планов физикам придется немало потрудиться.
С. НИКОЛАЕВ
ВЕСТИ ИЗ ЛАБОРАТОРИЙ
Вилка вместо пистолета, или зачем автомобилю электричество?
На недавнем Московском международном автосалоне (ММАС-2010), например, заметно выделялся городской транспорт завтрашнего дня — электроминикары, которые, по идее, должны занять промежуточное место между обычными автомобилями и мотоциклами. Обратить на них особое внимание инженеров заставили… статистики. Ведь они знают все, в том числе, кто, куда и как далеко ездит. Согласно статистике получается, что большинство автолюбителей пять раз в неделю совершают поездки из дома на работу и обратно, преодолевая расстояние порядка 50 км. Причем ездят в большинстве своем в одиночку или вдвоем.
А если так, то зачем, спрашивается, ставить в машине 4 кресла и стараться обеспечить электромобилю пробег, сравнимый с бензиновым авто, то есть 400–500 км без подзарядки? Ни к чему, получается, и создавать сеть электрозаправочных станций. В конце концов, розетка найдется в каждом офисе, в каждом доме, так что заряда батареи на 50–70 км вполне хватит. И со скоростью зарядки можно не спешить: ночь длинна, и рабочий день не так уж короток… Главное, чтобы аккумулятор был долговечен и выдерживал ежедневные подзарядки в течение, скажем, лет пяти.
При этом выяснилось, что такие аккумуляторы можно изготовить уже сегодня и они вовсе не так уж тяжелы и громоздки. Так что в машине хватит места и для них, и для электромотора, и даже для бензобака с двигателем внутреннего сгорания. ДВС может понадобиться водителю, если вдруг батареи сядут во время, скажем, поездки за город. Кроме того, если добавить к такому двигателю еще и электрогенератор, который есть сейчас во многих машинах, то подзарядку аккумуляторов можно производить даже на ходу…
Известная японская фирма Honda представила в Москве новинку: Honda FCX Clarity — это первый в мире серийный автомобиль на водородных топливных элементах. Он питается от компактной, но мощной батареи топливных элементов Honda V Flow. В ней идет реакция между водородом и атмосферным кислородом, в результате чего вырабатывается электроэнергия, которая и приводит автомобиль в движение. Причем вместо вредных выхлопных газов в атмосферу выделяется только чистый водяной пар.
Инженеры «Хонды» разработали также компактную солнечно-водородную АЗС Honda Solar Hydrogen Station. Она позволяет заправить автомобиль прямо в гараже или во дворе вашего дома. Причем FCX Clarity полностью заправляется всего за 4 минуты и обладает запасом хода в 460 км.
Любопытная деталь: начиная с 2007 года компания Honda ежемесячно проводит семинары для всех желающих, посвященные проблемам и преимуществам силовых установок на топливных элементах. Особенно приветствуется посещение этих занятий… детьми — будущими потребителями новых технологий. По окончании семинара каждый юный участник получает именной сертификат о прохождении курса обучения.
В экспозиции концерна можно было увидеть и 3R-C — трехколесный одноместный электрокар, прототип компактного городского автомобиля будущего. Он оснащен прозрачным пластиковым колпаком, который накрывает водительское место во время стоянки, а во время движения превращается в обтекаемый защитный экран и обеспечивает водителю высокий уровень комфорта. Прочные борта капсулы безопасности защищают водителя 3R-C от травм во время боковых столкновений.
Такая конструкция — не единственная в своем роде.