Новое в технике и технологиях. Том 3

Он также сообщил, что параллельно ведутся переговоры с потенциальными заказчиками экраноплана. По его словам, экраноплан А-050 идеально подходит для Федеральной пограничной службы, МЧС, Федеральной службы охраны, патрулирования ближней зоны в интересах Военно-морского флота.

Известно, что морской экраноплан А-050 будет иметь взлетную массу 54 тонны. Он рассчитан на перевозку 9 тонн груза или 100 пассажиров на дальность до 5 тыс. км при крейсерской скорости 350–450 километров в час. На экраноплане, возможно, будут установлены стартовые двигатели Р-195, как на штурмовике Су-25, и маршевые ТВ7-117СМ, как на самолете Ил-114.

Согласно международному определению, экраноплан – это многорежимное судно, которое летит с применением «экранного эффекта» над поверхностью, то есть на относительно небольшой высоте до нескольких метров. В воздухе судно поддерживается при помощи аэродинамической подъемной силы, которая генерируется на воздушном крыле или крыльях, корпусе экраноплана или на частях крыла, которые предназначены для применения «экранного эффекта».

Преимуществом экраноплана является тот факт, что они могут свободно эксплуатироваться на самых разных маршрутах. Кроме водной поверхности они способны передвигаться и над землей и снегом, а также базироваться на суше. Таким образом, экраноплан объединяет в себе лучшие качества самолета и корабля. Кстати, согласно международной классификации, экранопланы относятся к морским судам: они рассматриваются не как самолеты, которые могут плавать, а как суда, которые способны летать.

В конце августа Минобороны России поставило перед разработчиками цель – создать платформу для экранопланов грузоподъемностью до 240–300 тонн к 2020 году.

Как сообщала газета ВЗГЛЯД, в конце июля в штабе ВМФ заявили, что Россия возобновит производство экранопланов в качестве ударных боевых комплексов с крылатыми ракетами после 2020 года.

Мнения в экспертной среде тотчас разделились: одни назвали экранопланы-ракетоносцы очень перспективным оружием, другие – «экзотикой» и «многотонным чудищем с ракетами».

«Самая главная их проблема была в надежности, что и определило их дальнейшую судьбу», – говорил год назад газете ВЗГЛЯД бывший первый замглавкома ВМФ Игорь Касатонов. Адмирал застал экранопланы, когда командовал Черноморским флотом. По словам Касатонова, при «бумажной-теоретической» красоте проекта на практике экранопланы оказались крайне неэффективными.

Кроме того, год назад первый зампред комитета Госдумы по промышленности Владимир Гутенев призвал возродить производство экранопланов. Как писала газета ВЗГЛЯД, с их помощью он предложил наладить бесперебойное сообщение с Крымом.

07.10.2016 19:23 - Специалисты флагманского предприятия РОСКОСМОСА по пилотируемой космонавтике, РКК «Энергия», успешно провели уникальный эксперимент в рамках наземной отработки технологии передачи электроэнергии с одного объекта на другой посредством лазерного инфракрасного излучения.

Для проведения эксперимента была использована трасса на территории предприятия, где расстояние между излучателем и приёмником составляет 1,5 км. В процессе испытаний лазерный луч с помощью уникальной системы наведения был направлен в приёмник и успешно трансформирован в электроэнергию, использованную затем для электроснабжения другого лазера и зарядки мобильного телефона. Для визуализации эксперимента был использован зеленый маркерный лазер. При мощности лазера в 5 ватт аккумулятор ёмкостью 2000 mАh заряжается за 8 часов.

В сотрудничестве с РОСКОСМОСОМ в рамках проводимого по инициативе МГУ им. М.В.Ломоносова Всероссийского фестиваля науки велась прямая трансляция эксперимента на телеканале РОССИЯ 24.

Вячеслав ТУГАЕНКО, начальник отдела по энергетическим системам космических средств нового поколения РКК «Энергия»: «В результате первоначальных исследований пришло понимание, что мы можем провести такой эксперимент в космосе. В космическом эксперименте планируется передавать энергию с МКС на ТГК «Прогресс», который для этого будет отведен от станции на один-два километра». По его словам, создание эффективных лазерных систем открывает новые возможности при освоении космического пространства, так как позволит в перспективе передавать электроэнергию от космических аппаратов с достаточно мощными энергетическими установками на другие космические аппараты, оснащенные специальными приёмниками-преобразователями.

Подобные разработки могут найти применение и в тех сферах, где есть необходимость в использовании автономных робототехнических систем. В первую очередь – МВД и МЧС, которые регулярно задействуют роботов при ликвидации последствий стихийных бедствий, проверке объектов на наличие взрывчатых веществ и в выполнении других операций, которые могут быть слишком опасны для привлечения людей. Технологии лазерного электроснабжения позволяют значительно увеличить автономность дистанционно управляемых устройств и тем самым в разы повысить их эффективность.

Фестивали науки рассчитаны на самую широкую аудиторию – здесь понятным и доступным языком рассказывают обществу, чем занимаются ученые, как научный поиск улучшает качество жизни, какие перспективы он открывает современному человеку. Инициатор проведения фестивалей науки в России – МГУ им. М.В.Ломоносова. Первый в России Фестиваль науки был проведен в 2006 году по инициативе ректора МГУ, академика Виктора САДОВНИЧЕГО. Мероприятия фестиваля за три дня посетили более 20 тысяч человек. Успех первого Фестиваля науки убедил в необходимости проведения подобных мероприятий ежегодно. В 2007 году при поддержке правительства Москвы Фестиваль науки стал общегородским мероприятием, а в 2011 году Фестиваль науки получил статус Всероссийского и с тех пор проводится под эгидой Министерства образования и науки РФ.

Магниты и лазеры

Магнитное удержание основано на том, что магнитное поле специальной конфигурации удерживает разреженную дейтерий-тритиевую плазму, разогреваемую до высоких температур. Наиболее перспективен в этом отношении токамак (тороидальная камера с магнитными катушками), и именно на этой схеме основан международный экспериментальный термоядерный реактор ITER, который сейчас строится на юге Франции и должен вступить в строй в 2020 году.

Инерциальное удержание основано на принципиально другом подходе: импульсном сжатии до чрезвычайно высокой плотности. Такой подход реализуют в исследовательском центре NIF (National Ignition Facility) в Ливерморской национальной лаборатории им. Лоуренса. Лазерное излучение испаряет стенки топливной капсулы, образуя ударную волну, которая сжимает и разогревает топливо.

На паровой тяге

Существует еще несколько подходов к реализации управляемого термояда. При магнитно-инерциальном синтезе (МИС, MIF), одним из видов которого является синтез замагниченной мишени (СЗМ, MTF), обжимается заранее сформированная плазма с вмороженным магнитным полем, которое усиливается в процессе сжатия и помогает удерживать высокоэнергичные продукты синтеза внутри мишени, способствуя нагреву плазмы до термоядерных температур. Такой подход, известный с 1970-х, изучается во многих исследовательских центрах, а для собственно обжатия чаще всего используется лазерное излучение.

А вот канадская компания General Fusion при реализации схемы СЗМ пошла принципиально другим путем. Их реактор представляет собой сферическую камеру, заполненную жидким свинцом с добавкой лития (для размножения трития в процессе синтеза). Свинец закручивается, образуя в центре сквозной канал, в который выстреливаются с помощью инжекторов вихревые кольца замагниченной плазмы. В инжекторах плазма сжимается в 10−15 раз и разогревается до нескольких миллионов градусов. Когда плазменные вихри оказываются в центре камеры, сотня паровых молотов одновременно бьет в расплавленный свинец, формируя сходящуюся сферическую ударную волну. Канал схлопывается, и жидкий металл обжимает дейтерий-тритиевую плазменную мишень, начиная термоядерную реакцию. Тепловая энергия отводится тем же самым свинцом в парогенератор, пар вращает турбогенераторы и приводит в движение молоты.

Плюсы системы General Fusion — в простоте реализации и хорошей масштабируемости: выходная мощность регулируется путем изменения частоты «микровзрывов». Кроме того, такая схема не требует расходных элементов — капсул или хольраумов. Но и требования к симметричности обжатия достаточно высоки (пока этот параметр исследуется на небольших рабочих макетах с пневматическими молотами). И если General Fusion удастся осуществить управляемую термоядерную реакцию (компания планирует сделать это в 2020-х), в восторге будут не только поклонники стимпанка.

РЕМИКС-топливо (REMIX, от regenerated mixture) получают из неразделенной смеси регенерированного урана и плутония, которая образуется при переработке отработавшего ядерного топлива. В выделенную смесь добавляют небольшое количество обогащенного урана. Таким образом, повторно используется не только плутоний, содержащийся в облученном топливе, но и невыгоревший уран-235. Такая технология при масштабном производственном использовании позволит в будущем снизить потребление природного урана в атомной энергетике.

Первые сборки с РЕМИКС-топливом в июле нынешнего года были загружены в активную зону реактора ВВЭР-1000 третьего энергоблока Балаковской АЭС. Они пройдут ресурсные испытания, которые должны подтвердить работоспособность нового топлива. После этого в 2020–2021 годах они поступят на послереакторные исследования, по результатам которых будет приниматься решение о внедрении этого топлива на АЭС.

Параллельно с эти должны пройти испытания РЕМИКС-топлива в исследовательском реакторе МИР в ННИАР, их планируется завершить в 2017 году. Затем также пройдут послереакторные исследования.

Цель исследований

"Основными результатами испытаний (в реакторе МИР – ред.) должны стать данные, необходимые для дальнейшего продолжения работ. В первую очередь это данные по распуханию, газовыделению, распределению продуктов деления и, разумеется, экспериментальные данные по изотопному составу отработанных твэлов", – отметил начальник отдела по инновационному развитию предприятия Росатома АО "Радиевый институт имени Хлопина" (Санкт-Петербург) Андрей Белозуб, слова которого цитируются в сообщении.

"Исследования в реакторе МИР являются крайне важным шагом на пути к полномасштабной реализации проекта по внедрению нового ядерного РЕМИКС-топлива", — подчеркивается в сообщении.

Проект "Расчетно-экспериментальное обоснование РЕМИКС-топлива" стартовал в 2014 году. Над ним под руководством Радиевого института работают несколько предприятий российской атомной отрасли, в том числе концерн Росэнергоатом, ряд предприятий топливной компании ТВЭЛ, НИИАР, ОКБ "Гидропресс". Среди ключевых участников проекта также Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт".

Ранее сообщалось, что если РЕМИКС-топливо докажет свою эффективность и безопасность, то в 2030-е годы может начаться его внедрение на атомных электростанциях в России.

Также не исключается, что со временем РЕМИКС-топливо может стать частью интегрированного предложения Росатома своим зарубежным заказчикам.

Такое комплексное предложение российской госкорпорации включает в себя услуги по строительству энергоблоков АЭС за рубежом, их снабжению топливом, сервисному обслуживанию, содействию в выводе атомных блоков из эксплуатации, подготовке необходимых кадров и другое.

Энтузиаст удивительного двигателя Фил Уилсон (Phil Wilson) опубликовал под ником The Traveller об этом пост на форуме сайта НАСА Spaceflight, однако модераторы его удалили, объяснив, что статья должна быть опубликована Американским институтом аэронавтики и астронавтики официально в декабре 2016 года. Однако сайт Next Big Future обеспечил свободный доступ к документам и содержащимся в них схемах, окончательно сделав статью достоянием общественности.

Специалисты НАСА сообщают об успешном повторении эксперимента, проведенного британским инженером Роджером Шойером в 2006 году. Ему удалось создать вращающийся двигатель, который не производит никаких выбросов, и показать, что устройство подчиняется законам механики Ньютона. По словам разработчика, устройство конвертирует электричество в микроволны, их энергия накапливается в резонаторе, и в результате возникает небольшая тяга. С тех пор ученые бьются над загадкой EmDrive: работает ли он, и если да, то почему? Ведь согласно закону сохранения импульса, тяга возникает за счет реактивной струи. Иными словами, чтобы объект двинулся вперед, надо, чтобы от него что-то отскочило в обратном направлении.

Когда журнал New Scientist впервые опубликовал статью об EmDrive, в редакцию посыпались гневные письма. «Импульс, согласно одному из четырех базовых принципов, сохраняется, и он не может быть вновь создан или уничтожен. Двигатель нарушает это правило. В традиционных ракетах тяга достигается в соответствии с правилом, поскольку импульсы корабля и выхлопной струи, двигающиеся в противоположных направлениях, компенсируют друг друга», — указал изданию один из читателей.

Однако те, кто пытается разобраться в принципах работы двигателя, считают, что в нем закон сохранения импульса сохраняется, просто объяснить, как это получается, довольно сложно. Так, Майкл Маккалош из Плимутского университета (Великобритания) допускает существование фотонов, обладающих массой, а также изменение скорости света внутри устройства. Другая гипотеза говорит о гашении микроволн, в результате чего рождаются пары фотонов, переносящих импульс. Подобное может происходить только в конусовидных полостях. Однако эти предположения выходят за рамки современных представлений о физике и вряд ли смогут убедить других специалистов.

Эксперименты с EmDrive, проведенные в июне 2015 года Мартином Таймаром из Германии, не подтвердили и не опровергли работоспособность силовой установки. Однако в статье НАСА утверждается, что инженеры добились положительного результата.

В исследовании использовался крутильный маятник — алюминиевая конструкция, установленная на скользком столе в вакуумной камере. Такое устройство способно измерять даже очень слабую тягу. На одном плече маятника был EmDrive, и он в результате серии тестов при 40, 60 и 80 ватт показал силу в 1,2 миллиньютона на киловатт в вакууме. Проверки не выявили никаких неучтенных источников движения, однако специалисты признали необходимость дополнительных исследований, чтобы исключить искажения со стороны такого фактора, как тепловое расширение.

Чтобы объяснить полученные результаты, авторы статьи обратились к почти забытой теории волны-пилота. Эта теория пытается объяснить с точки зрения классической физики такие понятия, как коллапс волновой функции и парадокс кота Шредингера. Иными словами, вся неопределенность возникает из-за того, что наблюдателю неизвестны положение и импульсы частиц. Классического объяснения удостоились и постоянная Планка, и эффект Казимира, а также основное состояние водорода и многое другое.

Современная физика приняла на вооружение копенгагенскую интерпретацию квантовой механики, утверждающую, что неопределенность не зависит от наблюдателя. Однако физики Коудер и Форт еще в 2006-м показали, что капли воды могут вести себя подобно квантовым объектам. Так, капля, непрерывно отскакивающая от тонкого слоя жидкости при определенной частоте и двигающаяся в случайном направлении, создает узор из концентрических волн, сопровождающий каплю по всему ее пути. С помощью подобной системы удалось воспроизвести эксперимент с двумя щелями, туннелирование и другие квантовые феномены.

Возможно, квантовые флуктуации (виртуальные частицы) являются волнами, которые «следуют» за реальными частицами. Из этого, например, следует, что семь энергетических уровней атома водорода могут рассматриваться в качестве волн в квантовом вакууме. Ученые в статье приходят к выводу, что квантовый вакуум — среда, поддерживающая акустические осцилляции, а составляющие любой такой среды способны обмениваться импульсом. Значит, над вакуумом можно совершать работу и извлекать ее из него, что и делает двигатель.

Нужно заметить, что сама Eagleworks (также известная как Advanced Propulsion Physics Laboratory), где проводили исследования, — это маленькая научная группа, изучающая различные сомнительные теории, чтобы найти способы разработать новые двигатели для космических аппаратов. Вполне возможно, что статья, прошедшая рецензентов, будет серьезно отличаться от той версии, что доступна сейчас, и выводы сформулируют аккуратнее. В любом случае нужно ждать дальнейшие исследования и эксперименты других научных групп, поскольку статья НАСА сама по себе еще не дает никаких ответов.

"Частота осложнений и вторичных инфекций, возникающих при применении ортопедических имплантатов или катетеров, часто достигает 10-20% из-за формирования биопленок из бактерий внутри них. Поэтому очень важно, чтобы эти приборы не были токсичными для человека и в то же время быстро и эффективно растворяли патогенных микробов", – заявил Иван Бессонов из Московского государственного университета, чьи слова приводит пресс-служба Российского научного фонда.

В последние годы пациенты сталкиваются с возросшими рисками, находясь в палатах больниц, реанимационных комнатах, хирургических залах и других помещениях, связанные с лечением больных. Это связано с тем, что микробы, живущие в больницах и клиниках, стали почти неуязвимыми для действия антибиотиков и других лекарств. Из-за этого многие люди умирают в больницах или приобретают тяжелейшие осложнения не из-за их "старой" болезни, а из-за заражения "неуязвимым" пневмококком или стафилококком уже после операций.

Бессонов и его коллеги нашли способ предотвратить подобное развитие событий, создав особый полимерный материал, поверхность которого была бы токсичной для микробов и заставляла их в буквальном смысле "выворачиваться наизнанку" и умирать.

Разработанное ими покрытие, как рассказывают ученые, представляет собой аналог того, как устроены известные бактерицидные препараты, такие как мирамистин или хлоргексидин. Эти вещества хорошо растворимы в воде, что не позволяют использовать их в качестве базы для бактерицидных красок и покрытий, так как их "боевая часть" будет быстро вымываться при контакте с любыми источниками влаги.

Российские исследователи решили эту проблему, создав полимеры на базе полиэтиленимина, одного из основных компонентов некоторых клеев и косметических средств, которые почти не смачиваются водой и при этом похожи по своей структуре на молекулы бактерицидных препаратов.

Изготовив покрытие из такого материала и высадив на него "десант" из колоний синегнойной палочки (Pseudomonas aureginosa) и золотистого стафилококка (Staphylococcus aureus), Бессонов и его коллеги проследили за тем, как полимеры боролись с микробами.

Оказалось, что бактериям очень не нравилось это покрытие – число их колоний было в тысячи и даже миллионы раз ниже на полимере команды Бессонова, чем на обычном пластиковом покрытии, которое используют для изготовления медицинских приборов. Как считают ученые, столь высокий показатель успеха связан не только с тем, что их полимер сам по себе обладает бактерицидным действием, но и с его водоотталкивающими свойствами.

Данный материал, как считают отечественные химики, можно применять для изготовления имплантатов, подверженных "зарастанию" биопленками, поверхностей медицинских приборов и операционных столов, а также для ряда других целей. К примеру, фильтры на базе этих веществ можно использовать для очистки водоемов от водорослей и сине-зеленых бактерий, чье "цветение" делает их воды токсичными для человека и животных.

«Строительство нового моста в районе Карамышевской набережной запланировано в рамках единой концепции развития территорий Москвы-реки, разработанной по поручению Сергея Собянина», — заявил главный архитектор Москвы Сергей Кузнецов.

По его словам, одна из целей концепции — улучшение транспортной ситуации и повышение доступности районов. «Мост будет иметь элегантную вантовую конструкцию с опорой в центре в виде перевёрнутой буквы Y», — подчеркнул он.

На новом мосту будет шесть полос — по три в каждую сторону. Общая длина моста составит 528 метров, вместе с эстакадой через набережную — более 650 метров.

Как рассказали в пресс-службе Стройкомплекса, длина основного пролета моста — около 300 метров, она пройдёт над шлюзом № 9 в Карамышевском спрямлении Москвы-реки.

«В этом месте сваи вбивать нельзя, чтобы не вызвать оползни на склонах шлюза, поэтому нужен мост с длинным пролётом. Сооружение с таким пролётом нельзя строить классическим для Москвы “балочным” способом, поэтому решено возвести вантовый мост», — уточнил главный инженер проекта ОАО «Институт Гипростроймост» Сергей Глинский.

Поддерживать мост снизу будут девять опор. Сваи забьют на глубину до 40 метров. Все опоры моста спроектированы в монолитном железобетоне. В верхней части сооружения установят датчики, фиксирующие состояние моста. Для технического персонала предусмотрены два лифта.

Новый мост будет расположен в 400 метрах от старого — Карамышевского, построенного в 1937 году. Его пропускная способность будет значительно выше. «Перед тем как выехать на Карамышевский мост с улицы Нижние Мнёвники, автомобилисты должны сделать резкий поворот. При более интенсивном движении в этом месте образуется “бутылочное горлышко”», — рассказал Сергей Глинский.

Вантовый мост позволит соединить улицу Народного Ополчения с Нижними Мнёвниками по прямой без изгибов. Он будет существенно выше старого и не помешает проходу плавучих кранов для ремонта шлюза. Предполагается, что после запуска движения по Северо-Западной хорде по старому Карамышевскому мосту будет двигаться преимущественно общественный транспорт.

Напомним, сейчас в Москве есть только один вантовый мост на западе столицы — Живописный. До сих пор именно он считался самым высоким (высота его арки 105 метров).

Для создания светового компьютера, в котором двоичный код будет передаваться световыми, а не электрическими, сигналами, нужны быдут микросхемы и чипы, обладающие как раз такими свойствами. Они могут работать как транзисторы и светодиоды, которые способны пропускать или не пропускать световые волны.
Творение Менона и его группы — метаматериал, то есть материал, свофства которого отличаются от свойств его компонентов. Его собрали из наночастиц кремния, которые способны поглощать направленный на них свет и излучать его же обратно. Структура материала такова, что излученный луч направлен строго в точку, откуда он пришел. Поэтому для стороннего наблюдателя объект из метаматериала не выглядит никак: его как будто вообще нет.

Решить эту проблему Менону и его коллегам помогли метаматериалы на базе плазмонных резонаторов из небольших кусочков кремния, поглощающие свет и переизлучающие его обратно. Подобные «микроплащи», как рассказывает физик, можно встраивать внутрь чипов, производимых при помощи современных технологий «печати» электроники, что ускорит создание световых компьютеров.

Исследователи рассчитывают, что световые копьютеры будут потреблять в сотни раз меньше энергии, чем современные вычислительные машины. Еще они должны меньше греться, а скорость обработки информации у них будет выше. Менон отмечает, что промышленное производство чипов из метаматериала можно будет начать уже в ближайшие несколько лет.

"Так же, как и чистый титан, композит "титан-титан бор" имеет малый удельный вес, высокую коррозионную стойкость, гипоаллергенность. Однако, за счет достаточно высокой прочности и твердости, композит может держать заточку в отличие от чистого титана, что дает возможность применять данный материал для изготовления медицинских инструментов", — заявил Сергей Жеребцов из Белгородского государственного университета, чьи слова приводит пресс-служба Российского научного фонда.

Титан, как рассказывают ученые, имеет массу применений в аэрокосмической отрасли и медицине благодаря его прочности, легкости, стойкости к коррозии и тому, что он почти не вызывает раздражения при имплантации в организм. За последние годы были созданы сотни разных сплавов из титана, ни один из которых, правда, не устранил его главного недостатка – сравнительно низкой твердости, которая не позволяет использовать титан в качестве базы для режущих инструментов или других приборов, где необходимы материалы, хорошо сопротивляющиеся деформациям.

Жеребцов и его коллеги решили эту проблему, создав особое соединение на базе титана и соединения титана и бора, представляющее собой не обычный "сплав", а особый композитный материал, похожий по своему устройству на соты пчел или мозаику.

Как объясняют ученые, компоненты этого материала выполняли разные функции. В частности, стенки данных металлических "сот" состояли из борида титана, более прочного и твердого материала, а пустоты между ними были заполнены обычным титаном, более мягким и гибким, чем соединение бора и титана.

Интересные свойства борида титана были известны ученым и ранее, однако проблема с ним заключалась в том, что его очень сложно обрабатывать и заставлять его принимать нужную форму, не разрушая материала. Экспериментируя с подобными "сотами", авторы статьи поняли, как этого можно добиться, сохранив все плюсы и титана, и борида титана.

Как оказалось, очень прочный и при этом пластичный материал на базе таких сот можно получить, спекая смесь из порошков титана и диборида титана при температурах примерно в тысячу градусов Цельсия. В таких условиях матрицы из борида титана можно обрабатывать и деформировать без образования трещин в их структуре.

По словам ученого, медицинские инструменты, изготовленные из данного композита, будут значительно легче по сравнению с их стальными аналогами, а физические свойства данного материала позволят использовать его для ведения операций в магнитном поле.