Журнал «Юный техник» - Юный техник, 2009 № 05
Чтобы было понятнее, что они собой представляют, вот вам такое наглядное сравнение. Десять фемтосекунд — длительность импульса в лаборатории — во столько же раз короче минуты, во сколько сама минута короче времени существования всей Вселенной. Если же говорить о мощностях, то все источники энергии на Земле имеют мощность порядка 11 терраватт (1012 ватт). А пиковая мощность лазера, созданного в Нижнем Новгороде, в 50 раз больше!
Если такое излучение попадает на вещество, то оно переходит в состояние, подобное тому, что, по всей вероятности, имеет место в недрах звезд. Так что новые лазерные комплексы открывают возможность моделировать в лаборатории рождение звезд, процессы, идущие в ускорителях заряженных частиц, ядерные и термоядерные взрывы.
Именно потому сотрудники Института прикладной физики РАН с самого начала работали в содружестве с исследователями Российского федерального ядерного центра (г. Саров), где многие десятилетия ведется разработка и совершенствование новых образцов атомного и термоядерного оружия. И то, что раньше могло быть экспериментально проверено лишь на полигоне, теперь отрабатывается в лабораторных условиях.
Пригодятся супермощные лазеры также при создании экспериментальных установок термоядерного синтеза, которые, наряду с традиционными токамаками, позволят сделать новые шаги в освоении новых источников энергии. Подобные установки могут принести пользу и в медицине, поскольку, несмотря на мощность, они столь компактны, что могут быть установлены в любой клинике.
Что же позволяет получать такие мощности? Особых подробностей вам, конечно, никто не расскажет, поскольку они-то и составляют «ноу-хау» разработчиков. Но некоторые общие принципы уже известны. Уже через 5 лет после изобретения лазера, в 1960 году, в результате ряда технологических скачков мощность компактных (настольных) лазеров достигла одного гигаватта (109 Вт). Затем на протяжении последующих двух десятилетий мощность настольных лазерных систем не увеличивалась, поскольку единственным способом ее повысить было увеличение размеров установки. Попытки повысить мощность при тех же габаритах приводили к тому, что лазеры разрушались.
Проблема была решена только в 1985 году, когда импульс научились растягивать во времени, а потом, многократно усилив, сжимать заново, многократно увеличивая тем самым его мощность. Ведь мощность, как известно, это отношение величины энергии ко времени.
Впрочем, понятия «растянуть» и «сжать» кажутся простыми лишь на бумаге. Практически это гораздо сложнее. И все же в последние годы ученым удалось добиться максимальной интенсивности световой энергии.
С достижением петаваттного уровня мощности лазерного излучения источники сверхсильных полей, помимо своих традиционных областей исследований и приложений, начинают проникать в области, традиционно принадлежащие физике высоких энергий с ее особым инструментарием — синхротронами и линейными ускорителями заряженных частиц высоких энергий.
Схема сверхмощного лазера:
1 и 2 — зеркала; 3 и 4 — линзы; 5 и 6 — кристаллы, преобразующие излучение.
При этом компактность и дешевизна российских лазерных установок в сравнении с традиционными ускорителями и перспективы дальнейшего увеличения мощности излучения позволяют всерьез говорить даже о получении и изучении миниатюрных «черных дыр» непосредственно в лаборатории.
Кстати…
ЗАЧЕМ НАМ ИСКУССТВЕННОЕ СОЛНЦЕ?
Ученые десяти стран приступили к реализации проекта по созданию на земле частицы искусственного солнца. По сообщениям Би-би-си, в Америке и во Франции подходит к завершению строительство двух экспериментальных сверхмощных лазерных систем, которые станут сердцем установки термоядерного синтеза. Гигантские лазеры разместятся на площади размером с футбольное поле. Около 200 лазеров, расположенных по кругу, должны обеспечить такое сжатие атомов дейтерия и трития (в мишени диаметром около 2 мм), что температура внутри этого шарика станет более чем 100 миллионов градусов по Цельсию.
Ученые ожидают, что при этом ядра изотопов распадутся с выделением колоссальной энергии, как это происходит при взрыве сверхновой звезды.
ПО СЛЕДАМ СЕНСАЦИЙ
Автомобиль быстрее пули
Британские инженеры работают над созданием самого быстрого в мире автомобиля, который сможет развивать скорость 1000 миль в час (1600 км/ч). Эта машина, по словам разработчиков, будет мчаться не только быстрее скорости звука (1193 км/ч) — «звуковой барьер» на суше уже преодолен, — но и скорее, чем пуля, выпущенная из знаменитого пистолета Стечкина.
Если ученым удастся успешно завершить амбициозный проект, то скорость машины «Бладхаунд», которая названа так в честь сверхзвуковой зенитной британской ракеты, сможет превысить наземный рекорд скорости более чем на 400 км/ч. Существующий рекорд скорости, напомним, был установлен на соляном плато в американском штате Невада еще в 1997 году пилотом британских ВВС Энди Грином и равен 1220 км/ч.
Сейчас Э. Грин вместе с группой высококлассных специалистов поставил перед собой новую задачу — преодолеть барьер 1000 миль в час. Сделано это будет с помощью ракеты, уложенной на колеса.
Подробные сведения о разработке, стоимость которой составит более 12 млн. фунтов (20 млн. долларов), полтора года держались в строжайшем секрете. И лишь осенью 2008 года министр Великобритании по вопросам науки лорд Дрэйсон счел возможным подтвердить существование проекта и подчеркнуть, что «одной из главных целей создания данной машины является привлечение внимания британской молодежи к техническим наукам. Это поможет развитию высоких технологий в стране»…
Одновременно с работами по созданию рекордного реактивного болида его создатели подыскивают соответствующую трассу. Инженеры рассматривают возможность провести заезд в Южной Африке, США или Австралии, где на дне высохших соляных озер есть возможность подготовить идеально ровную дорогу длиной километров в тридцать.
Компьютерный рисунок «Бладхаунда» и схема его обтекания воздушными потоками.
Кстати…
А ЧТО У НАС?..
Идея построить советский сверхзвуковой автомобиль родилась в стенах Харьковского автодорожного института еще весной 1968 года. А через полтора года новость о том, что «русские стремятся создать самый быстрый в мире автомобиль», облетела планету.
Между тем, на самом деле болид ХАДИ-9 был лишь коллективным дипломным проектом студентов Сергея Шерстобитова, Александра Заговорова, Владимира Сегодина, Анатолия Корлякова и Анатолия Пурдыка.
Последняя разработка харьковчан, призванная штурмовать «звуковой барьер» — ХАДИ-31 2006 года.
Болид ХАДИ-9 1959 года выпуска.
Ребята в какой-то мере опирались на опыт старших товарищей. Еще в 50-е годы в лаборатории скоростных автомобилей Горьковского автозавода была создана скоростная машина с турбореактивным двигателем от истребителя МиГ, на которой гонщик М. Метелев достиг скорости 200 км/ч. В начале 60-х годов мастер спорта, неоднократный чемпион страны и мира Э. Лорент начал было строить машину, способную разогнаться до 900 км/ч, но осуществиться его идеям было не суждено.
Машина харьковчан, дорабатываемая несколькими поколениями студентов, была оснащена авиационной газовой турбиной с тягой 5500 кгс, гидравлической подвеской колес, каркасной рамой кузова. Ее длина 11 м, высота 1,10 м, масса — порядка 2500 кг. Торможение должно было осуществляться за счет парашютов и воздушных заслонок, а также реверса самой турбины.
В 1978 году многолетний труд был завершен. Новую авторакету успешно испытали на бетонке скоростной трассы в Чугуеве, а потом она была показана на очередной выставке НТТМ в Москве. Но «оседлать звук» нашим конструкторам не удалось до сих пор.
Правда, последнее время снова начались разговоры о создании в нашей стране рекордного автомобиля, способного развить скорость порядка 1500 км/ч! Но кто будет спонсировать этот проект и когда от слов перейдут к делу, пока неизвестно.
ВЕСТИ ИЗ ЛАБОРАТОРИЙ
Клей для… речного рака?
Клеить иной раз лучше, чем шить или скреплять детали гвоздями, болтами, скобами. И потому с незапамятных времен люди ищут способ склеивать самые различные материалы быстрее и надежней.
