Связь под водой и летающий поезд: технологии, работающие на магнитах

Ученые нашли магнитам самые удивительные применения. Выяснилось, что они способны не только что-то притягивать или двигать – им под силу повернуть время вспять и сделать людей моложе, заставить летать автомобили и поезда. Какие еще магнитные технологии создают по всему миру и главное – зачем? Об этом рассказывает программа "Наука и техника" с Михаилом Борзенковым на РЕН ТВ.

Расправить крылья мухе

Американские ученые дистанционно заставили муху расправлять крылья и метаться по камере. Они вставили в мозг насекомого крошечные частицы железа, затем посадили в специальный вольер с электромагнитным напольным покрытием и стали увеличивать интенсивность поля. Как только оно менялось, металл в голове мухи-киборга разогревался и запускал работу отдельных нейронов.

"Муха начинала расправлять крылья ровно через полсекунды после посланного сигнала. Наш эксперимент – настоящий прорыв в сфере нейротехнологий. С помощью дистанционного влияния магнитов на мозг мы сможем лечить разные болезни, в первую очередь слепоту. А в далекой перспективе – даже ускорять работу нейронов так, чтобы люди повышали свои природные способности", – объяснил доцент кафедры электротехники, вычислительной техники и биоинженерии Университета Райса Джейкоб Робинсон.

Летающие машины и поезда

Трудно поверить, но через несколько лет станет возможным за пару секунд разгонять свою машину до 230 км/час и при этом заправляться раз в месяц, и все благодаря магнитам. Китайские инженеры Юго-западного университета Цзяотун уже тестируют летающие болиды на магнитной подушке.

Чтобы нестись над землей, обычная трасса не подходит – под асфальт нужно уложить магнитные рельсы под постоянным током. На востоке Китая уже построили первые восемь километров экспериментальной магистрали, а затем запустили по ней с виду самые обычные машины. Но под днищем каждой спрятаны постоянные магниты, а под капотом – мощный генератор электромагнитного поля.

"У магнитов, встроенных в магистраль и установленных на автомобиле, – одинаковый заряд. Поэтому они отталкиваются друг от друга, преодолевают гравитацию, и машина зависает в воздухе. А постоянный ток обеспечивает движение. Эту технологию мы уже применяем для скоростных поездов. Пока нам удалось поднять авто в несколько тонн только на 35 миллиметров над землей, периодически колеса касались поверхности, ощущалась тряска. Но в будущем личный транспорт с магнитной левитацией на суперскоростных магистралях станет реальностью", – заявил руководитель исследовательской группы в области магнитных технологий Юго-западного университета Цзяотун Дэн Зиганг.

А вот в Италии решили не тратить время и деньги на строительство специальных дорог для летающих поездов: зачем, если состав на магнитной подушке вполне может парить и над обычными рельсами?

Странного вида коробка смогла пролететь несколько километров над железнодорожным полотном со скоростью 70 км/час. И это еще не предел. Следующий прототип поезда будущего разработчики собираются разогнать до 200 км/час. Чтобы поднять в воздух такую махину, инженеры используют свойства давно известных материалов – ферромагнетиков. Так называют металлы и сплавы, из которых делают в том числе обычные рельсы.

"Ферромагнетики сами становятся магнитами, если находятся в сильном электромагнитном поле. Более того, материалы сохраняют эти свойства, пока не разогреются до 770 градусов. То есть нам совершенно необязательно строить какое-то особое полотно. Воздушную подушку между рельсами и транспортом способно создавать электромагнитное оборудование, установленное на сам поезд. Какое именно – мы держим в секрете. Главное, что технология работает. А значит, мы сможем сделать скоростными полтора миллиона километров железных дорог по всему миру", – сказал основатель компании-разработчика поезда на магнитной подушке Адриано Джиротто.

Аэротакси на магнитах

Магниты способны поднять нас прямо в небо. Для этого к ним нужно всего лишь подключить парочку огромных вентиляторов – это концепт американского воздушного такси с уникальным аэродвигателем на магнитной подушке.

Такие небольшие летательные аппараты смогут разгоняться почти до 500 км/час. То есть, чтобы добраться с севера на юг Москвы, потребуется каких-то пять минут, но при этом нет риска на время оглохнуть от шума реактивного двигателя. В отличие от обычных самолетов, эту машину будет толкать вперед не ревущая выхлопная струя от сгоревшего топлива, а множество тонких лопастей. Вращение вентиляторов запустят электродвигатели, а тишину и маневренность обеспечат магниты.

"В кольце вокруг лопастей установлены постоянные магниты. Они все время отталкиваются друг от друга и заставляют вентиляторы как бы висеть в воздухе. То есть они не касаются других деталей, а значит, нет лишнего трения, шума и механических потерь. Лопасти крутятся в разные стороны, более того, пилот может менять угол наклона каждой из них. Это помогает уравновешивать машину, чтобы в воздухе она не крутилась, как юла, лавировать без рулевого винта, а также подниматься и приземляться вертикально", – уточнил вице-президент компании-производителя аэротакси Себастьен Виньерон.

Интернет на дне моря

Ученые Севастопольского государственного университета придумали, как наладить отличную связь на дне моря. Для этого нужна всего пара антенн.

"Вот сама рамочная магнитная антенна. Здесь спрятаны в герметичном корпусе согласующие устройства, и коаксиальным кабелем они соединяется с передатчиком либо с приемником. Антенны одинаковы по своей конфигурации и по конструкции полностью. Одна антенна – передающая, в данном случае мы ее держим в руках, приемная погружена уже в бассейн", – объяснил РЕН ТВ доцент, доктор технических наук, профессор кафедры "Электронная техника" Севастопольского Государственного университета Игорь Широков.

Если погрузить в бассейн вторую антенну и запустить передатчик на определенной частоте, данные будут лететь со скоростью 100 кбит/с. Этого хватит, чтобы отправлять под водой огромные объемы текста, небольшие видео и даже телекартинку на расстояние до 300 метров. Ни одна беспроводная подводная система в мире на такое больше не способна.

"Электромагнитная связь предполагает, что распространяются две волны. Электрическое переменное поле порождает переменное магнитное поле. Переменное магнитное поле в свою очередь порождает электрическое. И так, цепляясь друг за дружку, распространяется волна. Если просто электромагнитная волна попадает в морскую воду, то она, естественно, быстро затухает. Но если первично генерировать не электрическое поле, а сначала магнитное поле, то оказывается, что можно передавать на дальности десятки, сотни метров при достаточно приемлемой скорости", – добавил Игорь Широков.

Дальность и скорость сигнала удастся увеличить, если сделать специальный передатчик и повысить частоту. А с такой связью в морских глубинах можно уже не просто обмениваться видеосообщениями – антенны способны координировать навигацию подводных лодок, отправлять со дна на сушу информацию с акваплантаций и археологических раскопок.

Омолаживающие магниты

Ученые нашли способ сделать человечество моложе. Чтобы совершить это чудо, тоже нужен магнит, но не простой, а самый мощный в мире. И такой уже существует – его создали в китайском Институте физических наук города Хэфэй.

В огромной установке живет рекордсмен, способный создать устойчивое магнитное поле в миллион раз сильнее, чем у Земли. Но как магнит способен влиять на организм человека? Дело в том, что тело состоит из миллиардов клеток, которые имеют свой электрический заряд – именно они и реагируют на магнит.

"Магнитное поле проходит через все органы и доходит до нервных окончаний и сосудов. При определенной индукции этого поля действительно можно воздействовать на ткани человека. Уже известно, что правильно подобранная магнитотерапия нормализует кровоснабжение, уменьшает воспаление, приводит в тонус мышцы, и даже ткани костей быстрее срастаются. Мы считаем, что с помощью магнитов в будущем можно даже решить проблему старения организма", – заявил научный сотрудник Института физических наук Хэфэй Фан Чжэнь.

Удивительно, но по размеру самый могучий на планете магнит чуть больше пятирублевой монеты, а вот чтобы он работал, требуется мощность целой городской электростанции. Но все затраты оправданы: с помощью уникального объекта ученые могут ускорить любой процесс – от регенерации тканей до создания полупроводников для электроники.

"Это происходит за счет значительного увеличения скорости электронов. Добиться рекордных показателей удалось, соединив два типа магнитов – Биттера и сверхпроводящего. Первый создает большую часть мощности, а второй не позволяет терять ток. Вместе они компенсируют недостатки друг друга", – объяснил Фан Чжэнь.

Прототип Луны на Земле

С помощью магнитов человечество сможет еще и освоить космос. Чтобы ускорить заселение далеких просторов, китайские исследователи даже построили искусственную Луну – мини-копию земного спутника.

В китайской провинции Цзянсу построили исследовательский центр, а в нем – вакуумную камеру диаметром 60 сантиметров. Внутрь этого бокса размером с фитнес-мяч и поместили искусственную Луну. На ней все как на поверхности оригинала – пыль, камни и гравитация в шесть раз меньше, чем на Земле. Силу тяжести уменьшили, поместив в стенки камеры мощные магниты.

"Они воздействуют друг на друга и создают внешнее магнитное поле, которое отталкивает все атомы внутри камеры. Это и есть преодоление гравитации. Получается, что копия Луны левитирует в пространстве. Меняя силу магнитов, можно экспериментировать с силой тяжести", – рассказал доктор технических наук, доцент кафедры гражданской и экологической инженерии Национального университета Сингапура Джейсон Коэн.

На искусственном спутнике будут репетировать прилунение мини-копий настоящих космических аппаратов, а еще тестировать разные типы строительства баз для колонистов. Если эти эксперименты окажутся успешными, ученые подумают и о большом магнитном тренажере для первых поселенцев: на Луне человек весит в шесть раз меньше, а значит, ему нужно заново учиться ходить, прыгать и бегать, и лучше сделать это заранее.

О самых невероятных достижениях прогресса, открытиях ученых, инновациях, способных изменить будущее человечества, смотрите в программе "Наука и техника" с ведущим Михаилом Борзенковым на РЕН ТВ.