Космический обман Маска? Почему Марс не выдержит земных технологий
Инженер Поволяева: с помощью жидкого азота можно отправиться на Марс
Жидкий азот – творит чудеса: позволяет сохранять любые предметы в неизменном виде десятилетиями! С помощью этого вещества создают уникальные разработки не только в медицине, но и в других областях. Какие самые смелые идеи ученые воплощают благодаря жидкому азоту? Об этом рассказали в программе "Наука и техника" с Михаилом Борзенковым на РЕН ТВ.
Уличный кондиционер без электричества: как спастись в жару
Самое время готовиться к переезду в Антарктиду, ну или хотя бы… в холодильник! Пожалуй, только это спасет нас от надвигающегося климатического безумия. По прогнозам синоптиков, лето в России может стать самым жарким и засушливым за всю историю метеонаблюдений! Виной этому аномальная зима и слишком ранняя весна. Города средней полосы превратятся в раскаленные бетонные котлы. Шутка ли, тридцать пять градусов в тени! Но и у моря будет не легче.
"Если относительная влажность очень высокая, что бывает и на побережье, и в районе Большого Сочи – это наши влажные субтропики. А также во второй половине лета и на Дальнем Востоке, когда температура может тоже быть выше 30 градусов, но очень высокая относительная влажность, то испарение с поверхности кожи очень сильно ограничено и переносится такая влажная жара гораздо тяжелее", – отметила метеоролог Гидрометцентра России Марина Макарова.
Кажется, единственная возможность пережить предстоящий зной – поселиться под сплит-системой. Но это вовсе не значит, что вам придется запереться на все лето дома. Израильские ученые уже испытывают первый в мире уличный кондиционер, который работает без электричества. И питание, и охлаждающий эффект установки обеспечивает жидкий азот.
Температура жидкого азота – минус 196 градусов. Если жидкий азот попадет на человека, он может получить серьезное обморожение. Но инженеры Тель-Авивского университета, конечно, рассчитывают на другой эффект. Они загружают термосы с охлаждающим элементом в специальную установку и потихоньку выпускают его наружу крошечными порциями. Стоит жидкости нагреться хотя бы на градус, она тут же закипает, то есть превращается в газ. При этом объем вещества увеличивается в семьсот раз.
"Во время перехода из жидкости в газ высвобождается огромное количество энергии. Она и питает механический двигатель нашей установки. Мотор запускает вентилятор. Лопасти распыляют мелкие частицы азота при температуре минус десять градусов. Этого хватает, чтобы быстро охладить пространство вокруг нескольких столиков в уличном кафе. Один заправленный кондиционер способен работать около недели", – уверил президент Тель-Авивского университета Йосеф Клафтер.
Сырье для заправки такого кондиционера не закончится никогда. Азот – самый распространенный элемент в атмосфере Земли. Превращать его и другие газы в жидкость химики научились давно – для этого нужны очень высокое давление и низкая температура. А дальше с помощью таких охлаждающих веществ можно воплотить в жизнь огромное количество полезных изобретений.
Как снизить температуру компьютера с помощью азота
Жидкий азот способен не только заморозить все что угодно, но и спасти от смерти ваш компьютер!
Пугающее шоу из дыма и искр едва не закончилось крупным пожаром в офисном здании США. А все потому, что сотрудник забыл перед уходом домой выключить рабочий компьютер. За ночь системный блок перегрелся, кабель питания расплавился и загорелся. Пламя вот-вот должно было охватить все вокруг. Повезло, что сработала система тушения. Но зачем ждать, пока техника закипит, если можно охладить ее жидким азотом? Инженеры из США уже придумали устройство, способное снизить температуру процессора за рекордные пятьдесят шесть секунд.
Необычный медный стакан и есть революционное изобретение для экстремального проветривания процессора. Стоит залить в инновационную емкость жидкий азот – ее стенки замерзнут и отдадут часть холода разгоряченному компьютерному мозгу. Принцип, конечно, не новый. А вот рельеф дна сосуда – уникальный. Он-то и делает устройство суперэффективным. Идеальный чертеж для контейнера разработала нейросеть. Ученые напечатали прототип на 3D-принтере. Получился настоящий лес в стакане!
"Такая древовидная структура позволяет в сотни раз увеличить площадь соприкосновения жидкого азота с медью. А значит, металлический сплав быстрее принимает на себя холод, дольше сохраняет его и распространяет по процессору. Наш прототип в три раза эффективнее тех, которые применяли раньше. Однако пока устанавливать его в системные блоки слишком дорого. Устройство обходится в десять тысяч долларов. Мы размышляем над тем, как снизить стоимость производства", – рассказал блогер и создатель охладительной установки Питер Плезье.
Экологичный "бензин": как использовать азот в качестве топлива для машин
Не думайте, что ледяной сжиженный газ годится только для охлаждения. Это еще и отличный источник энергии! Американские изобретатели уже тестируют первый в мире гоночный внедорожник на криоводородном топливе! Звучит невероятно, но такая машина способна пройти две тысячи километров по раскаленной пустыне без единой дозаправки.
Первое, что бросается в глаза, – дополнительное колесо на капоте. Больше запаску держать просто негде. Ее законное место на задней части кузова занимает платформа с внушительным топливным баком. По сути, это мощный морозильник. Внутри при температуре минус 253 градуса плещется охлажденный до жидкого состояния газ. По специальным трубкам он движется к мембране. С противоположной стороны подается кислород. Когда оба вещества сталкиваются, происходит химическая реакция. Энергия атомов криоводорода превращается в электричество и приводит в движение мотор автомобиля. Заправить под завязку такой внедорожник в шесть раз дешевле, чем обычный бензиновый.
"Плотность энергии сжиженного газа почти в три раза выше, чем у горючего топлива. Сорок литров криоводорода – это все равно что 200 литров бензина. А значит, автомобиль может проехать больше даже в условиях бездорожья. Еще один плюс – полное отсутствие вредных выхлопов. В результате химической реакции образуется чистый водяной пар", – отметил руководитель компании – производителя гоночных дорожных автомобилей Джеймс Гликенхаус.
Благодаря холодному сжиженному газу появилась сталинская высотка на площади Красных Ворот
Возвести такое величественное здание, как высотка на площади Красных Ворот, в конце сороковых годов прошлого века было все равно что запустить космический корабль. И дело вовсе не в высоте. Архитектурная визитная карточка должна была появиться одновременно с вестибюлем станции метро "Красные Ворота". Котлован подземки вплотную примыкал к месту, где закладывали фундамент 24-этажного корпуса. При этом грунт был очень зыбким. Все могло запросто обвалиться. Чтобы избежать катастрофы, сначала следовало вырыть станцию, подождать с десяток лет, пока земля осядет, и только потом строить высотку. Но инженеры рискнули и впервые в СССР применили уникальную технологию заморозки почвы. Чтобы водонасыщенные суглинки стали прочнее камня, пришлось пробурить две сотни глубоких скважин.
"В скважины устанавливаются термоустановки, подключаются к холодильнику, и загоняется хладагент через эти скважины, где-то температура минус 20 градусов. Этот хладагент постоянно циркулирует, промораживает грунт. Здание высотки на Красных Воротах пришлось строить под наклоном, порядка 16 сантиметров в левую сторону с учетом того, что после того, как проект будет закончен и здание построено, установки по замораживанию грунта будут выключены, и грунт на пять сантиметров уменьшится в объеме. То есть здание должно было вернуться в исходное вертикальное положение, что, в общем-то, где-то к 1960 году и произошло", – поделился кандидат технических наук, заведующий кафедрой механики грунтов и геотехники НИУ МГСУ Дмитрий Чунюк.
Криогенный снос: как сносить аварийные здания с помощью жидкого азота
Холодный сжиженный газ способен не только строить, но и разрушать – с пользой, конечно. Краснодарские студенты первыми в мире придумали, как с помощью жидкого азота сносить аварийные здания – безопасно, без лишнего шума и пыли!
"В этом баллоне криогенная жидкость. Далее она поступает по соединительным трубкам в полимерную разрушающую капсулу, где находится уже вода", – отметила Влада Вавилова, студентка кафедры нефтегазового дела Кубанского государственного технологического университета.
Нужно лишь пробурить в стенах и фундаменте отверстия и разместить в них полимерные капсулы с водой. При мгновенной заморозке до минус 25 градусов жидкость увеличится в объеме, цилиндры одновременно лопнут – и здание плавно осядет. Никаких взрывов и опасных осколков! К тому же криогенный снос обойдется в два раза дешевле, чем привычный способ со спецтехникой и динамитом. Сейчас исследователи Кубанского государственного технологического университета разрабатывают мобильную холодильную установку, из которой насосы будут перекачивать жидкий азот к одноразовым капсулам.
"К самому разрушаемому объекту будет доставляться холодильная установка. Эта холодильная установка соединена вместе с капсулами с помощью соединительных трубок и системы магистральных трубопроводов. Далее от этой машинки подается холод в эти капсулы, идет замораживание и разрушение. И далее эта мобильная установка к другому участку будет перебазироваться", – добавила студентка Влада Вавилова.
Как жидкий азот поможет добраться до Марса
Спасаться от жары, строить и сносить холодным газом дешево и удобно. Но потенциал замороженного азота поистине космический, ведь жидкий азот – это ключ к покорению Марса! В этом уверены белгородские ученые. С помощью криогенной жидкости они тестируют революционный сплав для деталей будущих ракет и оборудования, без которого не обойтись на Красной планете!
"Это оборудование для определения ударной вязкости материала, мы испытывали наши образцы из разработанного сплава при комнатной и криогенной температурах", – рассказала аспирантка Института инженерных и цифровых технологий НИУ БелГУ Елизавета Поволяева.
Криогенная – в этом случае минус 196 градусов. Обычно при такой температуре даже самая лучшая сталь становится хрупкой и ломкой. Но уникальный материал ученых Белгородского государственного национального исследовательского университета выдерживает испытания жидким азотом с непринужденной легкостью – остается пластичным и крепким. А значит, и на Марсе, где всего-то минус 60, неприятных сюрпризов от него точно ждать не стоит. Низкая температура только закаляет сплав.
"Наш сплав, когда подвергается деформации при низких температурах, то есть минус 196 градусов, в его структуре происходит фазовое превращение. Одна фаза сменяется на другую. Но пластичность при этом не теряется. Возрастает предел прочности, а пластичность сохраняется на том же уровне", – объяснила Елизавета Поволяева.
В отличие от обычной стали, этот сплав состоит не из одного, а сразу из пяти основных элементов: железа, кобальта, никеля, хрома и углерода. Все атомы разного размера и строения. В экстремальном холоде они не успевают сформировать четкую структуру – застывают хаотично. Это и обеспечивает прочность и пластичность. А вот обычная сталь на морозе становится ломкой – как раз за счет упорядоченной кристаллической решетки. Самое удивительное, что изготавливать инновационный сплав можно на 3D-принтере!
"Для каждого материала ищется свой режим, чтобы структура не содержала трещины, поры и так далее. Вот мы нашли этот режим, запатентовали его, и, таким образом, с помощью 3D-печати можно изготавливать из этого сплава сложнопрофильные детали для космического оборудования", – добавила Поволяева.
А еще с помощью жидкого азота можно чистить скафандры: на теплой поверхности он мгновенно закипает и испаряется, забирая с собой пыль. Кроме того, замороженный газ отлично охлаждает ракетное топливо. И уже совсем недалеко те времена, когда космонавты смогут путешествовать к другим планетам, пребывая в криосне. Для этого придется всего лишь прилечь в капсулу с жидким азотом.