Журнал «Юный техник» - Юный техник, 2009 № 09
Но можно ли использовать плазменный «щит» против ударов ракет и снарядов? По идее, не так сложно представить себе некий генератор плазмы, который будет формировать сильную струю, которая заставит взрываться и плавиться летящие ракеты и снаряды еще на подлете к цели.
Но для работы такого генератора опять-таки понадобится немалое количество энергии. Кроме того, плазменное поле как разновидность электромагнитного более действенно против тел, имеющих электрический заряд. Такой заряд довольно просто навести в металле.
Но что будет, если кому-то в голову придет идея вспомнить старое?.. Некогда стреляли каменными ядрами, а в XXI веке можно стрелять, например, снарядами с керамическими наконечниками…
Придется, видимо, подумать о многослойной защите. Возможно, каждый слой сам по себе не будет достаточно прочным, чтобы остановить пушечное ядро, но вместе они сделают это достаточно эффективно.
Невидимая броня в несколько слоев
Попробуем же представить себе структуру такого силового поля. Первый, внешний, слой, к примеру, может представлять собой нечто вроде плазменного щита, где плазма разогрета до температуры, достаточной для испарения металлов. Затем следует второй слой, представляющий собой решетку из высокоэнергетических лазерных лучей. Она будет испарять те объекты (скажем, керамические стержни), которые прорвались через первую линию обороны.
Далее — третий рубеж защиты, представляющий собой пространственную решетку из «углеродных нанотрубок». Такие трубки во много раз прочнее стали.
Пока самая длинная из полученных в мире углеродных нанотрубок имеет длину всего около 15 мм, но, вероятно, в будущем технологи смогут создавать углеродные нанотрубки произвольной длины и плести из них сети чрезвычайной прочности. Эти сети будут вылавливать те объекты, которые смогут проникнуть через два предыдущих рубежа защиты.
Экран из нанотрубок будет невидим, так как каждая отдельная нанонить по толщине сравнима с атомом. А значит, ей будет свойственен один недостаток — она не сможет задерживать лазерное излучение. Поэтому, чтобы остановить лазерный луч, наш многослойной щит должен будет обладать еще и сильно выраженным свойством фотохроматичности, или переменной прозрачности.
В наши дни материалы с такими характеристиками используются при изготовлении солнечных очков. Переменная прозрачность материала достигается за счет использования молекул, которые могут существовать, по крайней мере, в двух состояниях. При одном состоянии молекул такой материал прозрачен. Но под воздействием УФ-излучения молекулы мгновенно переходят в другое состояние, и материал теряет прозрачность. Примерно на том же принципе действуют и очки, предохраняющие глаза военных пилотов и солдат пехоты от слепящего лазерного излучения. Так что со временем, вероятно, можно будет создавать и целые экраны из фотохромного стекла, способные противостоять самому сильному лазерному излучению.
Но есть ведь еще микроволновое, рентгеновское и терагерцовое излучения, над защитой от которых еще придется подумать. Так что в силовом щите неизбежно появление все новых и новых слоев. Таким образом, извечное противоборство «меча и щита» будет продолжено, только на новом физическом уровне.
Публикацию подготовил С. НИКОЛАЕВ
СОЗДАНО В РОССИИ
Всем лазерам лазер
Новый инструмент науки удостоился особого упоминания в обзорном докладе президента РАН Юрия Осипова на майском общем собрании Академии наук России. «Учеными Института химии высокочистых веществ и Центра волоконной оптики впервые в мире получена технология получения кварцевых световодов, легированных висмутом, созданы лазеры, излучающие в диапазоне 1300–1500 нанометров», — сказал академик Юрий Осипов.
Почему эти лазеры специально выделены среди множества других квантовых генераторов? Об этом мы попросили рассказать одного из разработчиков, директора Центра волоконной оптики, академика Евгения Дианова.
Сегодня через океанские линии связи с континента на континент передаются со скоростью 1 терабит в секунду телепрограммы, телеграммы и телефонные переговоры, информация Интернета… Казалось бы, огромная пропускная способность волоконных кабелей на многие годы обеспечит нам беспрепятственную передачу всевозможных сведений. Однако на самом деле глобальный поток информации удваивается каждый год. Так что вскоре ныне существующие каналы связи перестанут справляться. Что делать?
Надо уплотнять передачу данных, увеличивать скорость передачи информации. Добиться передачи 100 терабит в секунду можно с помощью расширения спектральной области передачи сигналов. В настоящее время используется лишь довольно узкая часть спектра шириной около 80 нанометров. И нужно этот диапазон значительно расширить.
Загвоздка лишь в том, что низкие потери светового сигнала в волокне получаются лишь на определенных частотах. Один из таких диапазонов лежит в промежутке 1300–1500 нанометров. Однако беда в том, что для него до недавнего времени не существовало ни волоконных линий связи, ни лазеров-передатчиков, ни усилителей, которые бы могли работать в таком диапазоне.
Недавно появилась работа японца Фуджимото Накасуко, который теоретически показал, что если легировать оптическое стекло висмутом, то возникает люминесценция как раз в интересующем нас диапазоне частот. Однако у самих японцев дела далеко не пошли. В экспериментах у них получалась недостаточная полоса свечения.
Но мы все-таки рискнули и сделали лазер на висмутовом стекле. А когда он заработал, нашли и способ заставить его функционировать во всем диапазоне 1300–1500 нанометров.
Висмут — весьма своеобразный химический элемент. Он очень чувствителен к составу стекла, к температуре его обработки. Так что нам пришлось немало повозиться, прежде чем были достигнуты первые успехи. Тем не менее, все трудности преодолены. И сегодня мы обладаем технологией, которая позволяет нам создать целое семейство висмутовых лазеров нужного диапазона.
Новые квантовые генераторы могут осуществить прорыв в самых разных областях науки и техники. Например, они весьма перспективны не только в технике связи, но и в медицине. Вторая гармоника висмутового лазера дает желтое излучение длиной 580 нанометров. А оно весьма благотворно может быть использовано в офтальмологии, дерматологии и некоторых других областях медицины.
Как только мы опубликовали статью о возможности получения желтых лазеров, к нам тут же пришло сообщение из Японии. «Мы готовы покупать у вас 100 таких лазеров ежегодно», — говорится в нем.
Вместе с сотрудниками Физического института имени П.Н. Лебедева нам удалось также получить лазер с излучением синего цвета (длина волны 470 нанометров) с накачкой электронным пучком. Таких лазеров тоже не было раньше. А это открывает новые возможности, например, для передачи высококачественного цветного телеизображения.
Публикацию подготовил В. БЕЛОВ
С ПОЛКИ АРХИВАРИУСА
«Отец» Незнайки знал очень многое
В наши дни часто вспоминают о прогнозах, сделанных в свое время писателями-фантастами Жюлем Верном, Гербертом Уэллсом или Александром Беляевым. Между тем, 101 год назад в поселке Ирпень, что недалеко от Киева, родился детский писатель, книжки которого вы наверняка знаете. Звали того писателя Николай Николаевич Носов, а его романы-сказки о приключениях Незнайки и его друзей вы, наверное, читали. И возможно, заметили, что писатель включил в свои книги, написанные полвека тому назад, множество научных и технических предсказаний, заслуживающих самого серьезного внимания. Вот хотя бы некоторые из них…
Описания технических чудес, которые встречаются в тексте, стоит, пожалуй, начать с автомобиля конструкции Винтика и Шпунтика. «Этот автомобиль работал на газированной воде с сиропом, — сообщает писатель. — Газ из бака проходил по трубке в медный цилиндр и толкал железный поршень…» Тот ходил туда-сюда и вертел колеса. А сироп служил в качестве смазки.
Смешно, не правда ли?.. Как это автомобиль и вдруг работает на газировке?.. Между тем, в «ЮТ» № 7 за 2009 г. мы описали конструкции автомобилей, работающих даже на сжатом воздухе. И на водороде машины тоже ездят. В общем, не случайно ведь говорится, что сказка ложь, да в ней намек, добрым молодцам урок.
А вот другой эпизод из «Приключений Незнайки и его друзей». Наш герой получил в свое распоряжение волшебную палочку и тут же решил покататься на автомобиле. А поскольку управлять он толком не умел, то вскоре чуть не угодил в аварию. «Скатившись во весь опор с горы и влетев на мост, Незнайка неожиданно увидел, что две машины загородили проезд и теперь уже нельзя было свернуть в сторону, так как мешали опоры моста»… Тогда он взмахнул волшебной палочкой, и автомобиль перелетел через преграду, а потом, развернув крылья, вообще полетел по воздуху.
