Российские инженеры предложили концепцию лазерного ракетного двигателя
До тех пор пока двигатели на антиматерии и варп-двигатели не обрели своего места в космической инженерии, учёные разрабатывают необычные способы ускорения движения "обычных" ракет. Так, российские исследователи предложили новый способ ускорения космического корабля уже во время полёта. Методика подразумевает лазерную "пальбу" со станции наземного базирования.
Новая технология позволит ускорить аппараты, преодолевающие земное притяжение, с помощью потока плазмы, появляющейся в ходе лазерной абляции. Такой подход повысит эффективность традиционных систем ракетных двигателей.
Лазерная абляция традиционно используется для удаления вещества с поверхности материала. Для подталкивания кораблей сфокусированный лазерный луч будет "стрелять" по объекту в космосе и сжигать его поверхностный материал, создавая таким образом шлейф заряженных частиц плазмы, который и сгенерирует тягу.
Эта технология изначально рассматривалась как потенциальная методика для удаления космического мусора с орбиты Земли, но позднее стало ясно, что она может послужить и для других серьёзных целей. Лазерная абляция позволит обеспечить дополнительную тягу космическому кораблю без необходимости крепления первичного источника энергии на борт судна.
Однако, несмотря на попытку облегчить конструкцию корабля, его корпус всё же нужно будет снабдить дополнительным металлическим слоем, который будет сжигаться лазером уже вне Земли.
Идея принадлежит группе исследователей, возглавляемой Юрием Резунковым из Научно-исследовательского института оптико-электронного приборостроения. Резунков возглавляет Лабораторию мощных газовых лазеров и работает над технологиями дополнительного ускорения ракет уже много лет.
Занимаясь исследовательской деятельностью, Резунков и его коллеги поняли, что эффективность современных методов лазерного ускорения ограничена рядом факторов. Например, учёные выявили нестабильность сверхзвуковых газов, появляющуюся по мере их прохождения через сопло. Также при генерации ударных волн сдавливается входное отверстие сопла, из-за чего снижается тяга двигателя.
Все эти эффекты, по словам авторов нового исследования, могут быть уменьшены при использовании лазерной абляции. Струи плазмы будут направляться таким образом, что они будут течь максимально близко к внутренним стенкам сопла. Если объединить технологии абляционной струи и сверхзвукового потока газа, проходящего через сопло, то общая осевая нагрузка на сопле будет значительно эффективнее.
"Подводя итоги нашего исследования, мы уже можем составить определённые прогнозы. Описанные нами методики могут применяться не только для запуска малых спутников на околоземную орбиту, но и для дополнительного ускорения сверхзвуковых самолётов, которые смогут достичь скорости, превышающей 10 Маха", — сообщает Резунков в пресс-релизе Оптического общества.
Статья с результатами исследования вышла в журнале Applied Optics.
Впрочем, перед учёными по-прежнему стоит одна проблема, которая не была решена на этапе, когда лазерную абляцию хотели использовать для удаления космического мусора с орбиты.
Лазеры наземного базирования должны быть невероятно мощными и способными испарять металл на расстоянии сотен километров. Такая технология спокойно сможет сбивать искусственные спутники Земли и повреждать буквально всё, что находится на нашей орбите.
Конечно же, подобные установки пригодятся военным, но перед строительством столь мощных приборов необходимо будет решить массу политических и этических вопросов.
http://www.vesti.ru/doc.html?id=2088755#
Создание токопроводящей ДНК - большой шаг к появлению молекулярной электроники
В области разработки молекулярной электроники, электроники, компоненты которой реализованы на уровне отдельных молекул, в последнее время достаточно часто происходят значимые события. Уже созданы молекулярные транзисторы, диоды и даже простейшие молекулярные вычислительные устройства, но все это так и продолжает оставаться лишь на уровне лабораторных разработок. И основной причиной тому является отсутствие надежного связующего звена, способного объединять в единую электронную схему разнотипные молекулярные электронные компоненты. Достаточно значимый шаг в этом направлении удалось сделать группе исследователей из Еврейского университета в Иерусалиме. Этим ученым удалось создать токопроводящие молекулы ДНК и с высокой точностью измерить их электрические характеристики, что, без сомнений, можно считать одним из самых существенных достижений в области молекулярной электроники за последнее десятилетие.
В своих экспериментах, результаты которых были опубликованы в журнале Nature Nanotechnology, ученые продемонстрировали, что электрический ток может быть передан через достаточно длинные молекулы ДНК. И на основе таких молекул ДНК в будущем можно будет создавать весьма сложные электронные схемы, насчитывающие сотни и тысячи компонентов.
В предыдущие времена ученые уже пытались использовать специально спроектированные молекулы ДНК в качестве монтажных плат или своего рода каркаса, на которых с высокой точностью можно было помещать молекулярные электронные компоненты, размеры которых составляли около 6 нанометров. К сожалению, большинство подобных экспериментов не увенчалось успехом в силу самых различных причин, основной из которых было то, что ученые пытались реализовать принципы самосборки таких схем, основанные на информации, закодированной в последовательности ДНК. А такой процесс далеко не всегда приводил к желаемому результату. Кроме этого, даже в случае удачного завершения процесса самосборки молекулярной электронной схемы никто не мог достоверно измерить электрические параметры и размеры этой схемы, что делало невозможным подключение схемы к каким-либо внешним устройства и даже к источнику энергии.
Единственным выходом из этой ситуации является использование длинных молекул ДНК, которые должны выполнять роль электрических проводников, через которые осуществляется обмен информацией и снабжение энергией электронной схемы. Однако и в этом случае ученые столкнулись с тем, что они не смогли измерить силу тока, который способна пропустить через себя одна цепочка ДНК. Из-за разницы в условиях проведения экспериментов ученые все время получали разные данные, которые зачастую противоречили друг другу.
В последних исследованиях израильским ученым удалось с высокой точностью и достоверностью измерить уровень силы тока, который способна пропустить через себя молекула ДНК. Обычные молекулы могут пропускать прядка нескольких десятков пикоампер (пА) электрического тока, а сила тока через специально спроектированные для этого молекулы может превышать значение в 100 пА. Кроме этого, длина проводников из специальных молекул ДНК может превышать 100 нанометров.
"Наши исследования открывают путь к реализации программируемых электронных схем на основе молекул ДНК. Из таких схем можно будет составлять сложные молекулярно-электронные устройства, компьютерные процессоры новых поколений, сложность которых может превышать сложность современных кремниевых процессоров, но которые гораздо проще изготавливать и которые из-за этого могут быть более дешевыми" - рассказывает Дэнни Порэт (Danny Porath), профессор из Еврейского университета, - "К сожалению, все это произойдет не очень скоро, ведь существует еще масса препятствий, связанных с технологиями изготовления абсолютно одинаковых молекул и упорядоченного размещения их на кремниевой или металлической подложке".
Источник: tehnowar.ru.
Свежие комментарии