Цитата

---

приняли на вооружение межконтинентальную ракету

---

Цитата

---

Огненная Земля (крайний остров Южной Америки)

---

Цитата

---

В эту ракету было заложено вместо боеголовки провизия и т.д. Ракету запустили успешно. Через 20 мин. она приземлилась в 5 метрах от борта корабля.

---

Сейчас можно констатировать, что этот момент приблизился к нам «на расстояние вытянутой руки». Потому что при нынешнем уровне потребления энергии углеродосодержащего топлива в разведанных месторождениях (включая уголь) должно хватить на 40–50 лет. К сожалению, потребление постоянно возрастает, и возрастает, увы, не по линейному закону. Что же касается перспективы добычи нефти в Северном ледовитом океане, то она пока что куда более призрачна, чем запуск на Луне сети АЭС с последующей транспортировкой энергии на Землю при помощи лазерного луча.

В настоящий момент основные надежды на достижение управляемого термоядерного синтеза связаны с токамаком — реактором правильной геометрической формы (ТОроидальная КАмера с МАгнитными Катушками — термин, предложенный Андреем Дмитриевичем Сахаровым (1921–1989) и Игорем Евгеньевичем Таммом (1895–1971), рассчитавшими и его первый проект). Первый токамак был создан под руководством Арцимовича в Институте ядерной энергии им. И.В.Курчатова в 1960-е годы. В его камере, заполненной смесью изотопов водорода, при температуре в сотни миллионов градусов происходила термоядерная реакция синтеза инертного газа гелия с выделением обладающих огромной энергией нейтронов.

Но с токамаками связана одна серьезная проблема: плазма, удерживаемая внутри тороидальной камеры магнитным полем, нестабильна. В процессе неконтролируемого дрейфа она «сползает» к внешним стенкам реактора, мгновенно охлаждается, и происходит «большой срыв» реакции. Сравнительно недавно время удержания плазмы составляло десятые доли секунды. Сейчас счет уже идет на секунды, и тем не менее на удержание плазмы приходится тратить почти столько же энергии, сколько производится. Рекорд пока принадлежит токамаку EAST китайского Института физики плазмы — 1,25:1.

Опираясь на эти обнадеживающие результаты, мировое научное сообщество строит во Франции грандиозный экспериментальный токамак ITER. Предполагается, что к 2015 году он будет выдавать мощность 1 ГВт при времени непрерывного горения плазмы более часа. Выходная мощность должна превышать затрачиваемую в 10–15 раз. Ну, а к 2030–2050 году на базе ITER будет создан прототип коммерческой термоядерной электростанции. В проекте стоимостью 13 миллиардов долларов принимают участие Евросоюз, Индия, КНР, Россия, США, Южная Корея и Япония. И если эти планы реализуются, то, перефразировав подзабытую фразу Хрущева, можно надеяться, что нынешнее поколение землян будет жить при управляемом термояде.

Однако научные поиски получения мирной термоядерной энергии не сводятся лишь к одному «токамачному мейнстриму». Есть еще два направления, также весьма обнадеживающих. Один из них — создание стеллараторов, которые, как и токамаки, представляют собой реакторы с магнитным удержанием плазмы. В них точно так же осуществляется синтез гелия из тяжелых изотопов водорода при тех же самых температурных режимах и давлении в миллионы атмосфер. Однако механизм разогрева плазмы и ее магнитного удержания в стеллараторах иной.

В токамаке плазма «удерживает сама себя». То есть тороидальные магнитные катушки, насаженные на тороидальную замкнутую камеру, создают магнитное поле, которое наводит в круговом плазменном шнуре ток. Этот ток создает полоидальное поле, которое удерживает плазму, сжимает шнур в диаметре (это называется пинч-эффектом), не давая плазме соприкасаться с холодными стенками камеры. Помимо этого электрический ток в плазме нагревает ее за счет омического сопротивления. Правда, такого нагрева недостаточно, и в камеру приходится инжектировать пучки нейтральных атомов высокой энергии либо использовать высокочастотное облучение плазмы.

Стелларатор, разработанный под руководством Лео Спитцера (Leo Spitzer, 1887–1960) в Принстонском университете (Princeton University), конструктивно сложнее токамака. Он представляет собой перекрученный и деформированный в плане бублик. Не менее причудлива конфигурация насаженных на него магнитных катушек. За счет этой изощренности удается отказаться от использования тока в плазме в качестве генерации удерживающего поля, формирующегося внутри камеры. Эту роль играет внешнее по отношению к камере реактора поле, создаваемое внешними магнитами сложной конфигурации.

За счет этого удается существенно повысить стабильность плазмы, надежно препятствуя ее соприкосновению с холодными стенками камеры. Рекордное время поддержания и нагрева плазмы, превышающее 54 минуты, было зафиксировано на японском стеллараторе LHD. То есть по этому параметру токамак ITER должен приблизиться к стеллараторам лишь через десять лет.

Еще одно достоинство данного типа термоядерных реакторов заключается в том, что винтовая обмотка стелларатора способна очищать рабочую смесь от примесей и удалять продукты реакции. Впрочем, такие — диверторные — обмотки начали использовать и в токамаках нового поколения.

Но есть и существенный недостаток — большие потери энергии плазмы, вызванные неравномерностью удерживающего магнитного поля, запирающего группы частиц в своих гофрах. Из-за этого пока не удается получить в реакторе данного типа температуру, обеспечивающую устойчивый термоядерный синтез. Проблема усугубляется еще и тем, что сверхпроводящие магниты стелларатора для создания поля необходимой напряженности потребляют энергии существенно больше, чем катушки токамака, в котором поле создает ток в плазменном жгуте.

Ученые в разных странах мира небезуспешно пытаются решить эту проблему, о чем свидетельствуют параметры нагрева плазмы в новейших стеллараторах. К таковым относятся вышеупомянутый японский LHD (Large Helical Device) в токийском Национальном институте ядерного синтеза (National Institute for Fusion Science) и создающийся в Институте физики плазмы Макса Планка (Max-Planck-Institut f&覴r Plasmaphysik) Wendelstein 7-X, где температура плазмы приближается к 10 миллионам градусов. Увеличение температуры достигается не только за счет увеличения энергии инжектируемых в плазму атомов, но прежде всего при помощи усовершенствования магнитных ловушек, сглаживания неравномерностей удерживающего поля. В результате этих мероприятий, ставших возможными благодаря моделированию процессов на современных суперкомпьютерах, получается квазисимметричное поле, потери энергии в котором приближаются к потерям в токамаках.

В немецком проекте принимают участие ученые из других стран, среди которых есть россияне и украинцы. Wendelstein 7-X будет крупнейшим стелларатором в мире. Большой радиус рабочей камеры — 5,5 м (3,6 м у японского LHD). Малый радиус — 0,5 м. Мощность нагрева плазмы — 20 МВт. Сверхпроводящие магнитные катушки NbTi с рабочей температурой 1,8 К имеют индукцию 6 Тл.

К квазисимметричному типу стеллараторов относится и запущенный в середине этого года HSX (Helically Symmetric eXperiment), на создание которого группа ученых из университета Висконсина-Мэдисона (University of Wisconsin–Madison) под руководством Дэвида Андерсона (David Anderson) потратила 17 лет. На основании результатов тестирования установки ее создатели утверждают, что по уровню потерь энергии плазмы он ничем не уступает современным токамакам. HSX, можно сказать, — миниатюрный стелларатор в сравнении с японским и немецким «собратьями». Большой радиус рабочей камеры у него 1,2 м. Малый — 0,3 м. Магнитные катушки создают индукцию 1,37 Тл при рабочем токе 13,4 кА. Мощность нагрева плазмы — 100 кВт. И при этом плазма нагревается до температуры почти 20 миллионов градусов — отменный показатель.

Выбор реактора системы токамак для глобальной международной программе ITER объясняется несколькими причинами. Во-первых, ощутимый прорыв к режимам, при которых получаемая энергия синтеза приблизилась к затрачиваемой энергии, произошел на реакторах данного типа раньше. Во-вторых, затраты на строительство стеллараторов выше, поскольку они сложнее в конструктивно-технологическом отношении. К тому же эффективность работы стелларатора сильно зависит от его размеров — чем он больше, тем лучше. Следовательно, и стоят они дороже, что непосредственно влияет и на стоимость вырабатываемого электричества. И, наконец, в-третьих, как всегда, когда решается вопрос о расходовании миллиардов долларов, сработали и бюрократические рычаги, и политические. И нам остается с удовлетворением констатировать, что отечественная научная школа взяла верх над американской.

В 1960-е годы, когда появился лазер, возникла идея получения термоядерной энергии при помощи инерционного термоядерного синтеза. Ее суть такова. В реакторную камеру с определенной частотой вбрасывают мишень, представляющую собой миллиметровый шарик, заполненный дейтерием и тритием, и поджигают его мощным лазерным лучом. В результате происходит последовательная череда термоядерных микровзрывов, энергия которых преобразуется в электрическую. Что напоминает работу двигателя внутреннего сгорания, где дискретная энергия воспламенения топлива превращается в непрерывное вращательное движение.

Идея оказалась красивой, но трудно реализуемой в техническом отношении. Проще всего было создать мишень и испытать ее традиционным для военных методом — под землей, с использованием в качестве запала плутониевого заряда. Мишень представляет собой шарик диаметром в 1–3 мм. Под твердой оболочкой в ней находится слой замороженного топлива — дейтерий и тритий. В центре мишени — разреженное газообразное DT-топливо. Оболочки для мишеней могут изготавливаться из разнообразных материалов — металлических сплавов и пластиков.

Для поджига мишени необходимо приложить к ней мощность с плотностью 1020 Вт/см2. При этом излучатель — драйвер — должен выдавать 10-наносекундный импульс с энергией в несколько МДж. Существуют и другие жесткие требования. Неравномерность облучения мишени не должна превышать 1% (мишень со всех сторон «поджаривается» несколькими лучами). И, наконец, для получения выходной мощности в 1 ГВт необходимо поджигать мишени с частотой 5–6 Гц. В результате воздействия на мишень громадной энергии она сжимается, в ее «полом» центре происходит термоядерная реакция, которая распространяется на твердое замороженное, топливо.

Существуют две схемы поджига мишени — прямой, когда лучи лазера падают непосредственно на ее поверхность. И при помощи отражающей камеры из тугоплавкого материала, например, вольфрама, в которую лучи проникают через отверстия и многократно отражаются от стенок.

NIF — один из краеугольных камней специальной программы Министерства энергетики США (Stockpile Stewardship Program). Для запуска реакции в NIF будет использован самый большой в мире лазер. Этот эксперимент должен помочь ученым убедиться в возможностях ядерного оружия без проведения реальных испытаний, а также станет источником ценной информации для фундаментальной науки и термоядерной энергетики. Фото: DOE

Наибольших результатов в освоении инерционного термоядерного синтеза добились американцы на 192-лучевой лазерной установке NIF (National Ignition Facility), расположенной в Ливерморе. Она обрушивает на мишени энергию в 1,8 МДж. Однако использование лазера для генерирования коммерческой электроэнергии весьма проблематично в связи с низким кпд лазеров. Но США, потратившие на создание NIF более 5 миллиардов долларов, предполагали использование ее не только и, вероятно, не столько для решения энергетической проблемы, сколько для разработок новых видов вооружений.

Куда более перспективными для поджига мишеней являются ионные пучки тяжелых элементов, например, свинец. (Пучки легких ионов, несмотря на простоту их генерации, не позволяют добиться необходимой фокусировки луча, а также теряют энергию при прохождении через остаточный газ в камере сгорания).

Одна из главных сложностей при создании драйверов пучков тяжелых ионов — достижение значительной плотности частиц в импульсе. И, похоже, она вскоре будет устранена. Ученые американской национальной исследовательской лаборатории Беркли на установке NDCX-1 (Neutralized Drift Compression Experiment facility), экспериментируя с ионами ксенона, ртути и цезия смогли сжать полученный на выходе ускорителя 200-наносекундный импульс до 4 наносекунд. Это стало возможно благодаря некой хитроумной магнитной системе, которая, как говорится в релизе, разгоняет «хвост» импульса быстрее, чем «голову».

Энергия импульса пока невелика — 255 кэВ, и ее явно недостаточно для поджигания DT-мишени. Однако исследователи полны оптимизма, намереваясь создать более совершенную установку NDCX-2. И это означает, что будет построен многокилометровый линейный ускоритель.

И в заключение стоит сказать несколько слов о рабочей камере реактора инерционного синтеза. Существует проект HYLIFE-11, согласно которому камера имеет диаметр 8 метров и высоту 20 метров. Для поглощения энергии взрыва используется жидкая завеса из расплавленной соли Li2BeF4, окружающая область, куда вбрасываются мишени. Жидкая завеса служит также для смывания остатков мишеней и демпфирования давления взрывов, сила которых эквивалентна 20–200 кг в тротиловом эквиваленте. Расход жидкого теплоносителя составляет 50 м3/с. Предусмотрена жидкая шторка, открывающаяся синхронизировано с подачей мишени с частотой около 5 Гц для пропускания пучка тяжелых ионов. Точность подачи мишени составляет доли миллиметра.

Кто в итоге победит в термоядерной «гонке» — токамаки, «мятые бублики» или установки инерционного ядерного синтеза, в самые ближайшие годы всё же вряд ли станет понятно. Но победитель будет — это определенно ясно уже сейчас.

В дискуссии вокруг достоинств и недостатков российского аналога Google Earth, развернувшейся на портале Исследования и разработки – R&D.CNews, обозначился новый аспект. Разведка США не прочь вернуть ДДЗ-цензуру.
Как сообщает Associated Press, директор национального агентства геопространственной разведки США (NGA) , вице-адмирал Роберт Марретт (Robert Murrett) обмолвился в интервью, что вопрос о цензуре космических снимков Земли сверхвысокого разрешения отнюдь не снят с повестки дня. Неожиданная ремарка оживленно обсуждается разработчиками приложений для Google Earth в разных странах мира.
«Могу представить себе обстоятельства особого рода, - отметил он, - при которых мы будем не заинтересованы в свободном распространении информации об объектах того или иного рода. Будь то на территории США или же за рубежом». Методы контроля за распространением информации вице-адмирал не уточнил.
Теоретически возможен либо запрет на распространение данных дистанционного зондирования (ДДЗ), либо внесение в них искажений перед распространением. Законодательной основы для такого рода цензуры, по мнению экспертов Федерации американских ученых, в настоящее время, вероятно, не существует. Тем не менее, Google Earth уже ведет активную работу над искажением геоданных, сообразуясь с политическими интересами того или иного рода.
В настоящее время в США уже действует пороговое ограничение на распространение данных космической съемки Земли с разрешением лучше 0,5 м. Коммерческих аппаратов с более высоким разрешением в настоящее время еще нет («рекорд» для коммерческих систем составляет 0,6 м), однако вывод спутников нового поколения на орбиту запланирован на этот год. Снимки с «непозволительно» хорошим качеством будут загрубляться до 0,5 м. Как видно, это загрубление – не единственная мера ДДЗ-цензуры, обсуждаемая в разведсообществе США.
Насколько эффективной окажется гипотетическая цензура космических снимков в условиях, когда все большее число стран эксплуатируют собственные космические системы дистанционного зондирования Земли высокого разрешения, не вполне понятно. Тем не менее, готовность администрации США пойти на «непопулярную» меру и ограничить дальнейший прогресс в области геоданных служит наглядным индикатором ценности информации такого рода и важности создания действительно открытых информационных геосервисов, аналогичных Google Earth и превосходящих его.

2008-01-22 / Галина Гусман, Роман Смирнов
Один из крупнейших физиков прошедшего XX века, величайший универсал, внесший фундаментальный вклад в самые различные области: квантовую механику, физику твердого тела, теорию магнетизма, теорию фазовых переходов, ядерную физику и физику элементарных частиц, квантовую электродинамику, физику низких температур, гидродинамику, теорию атомных столкновений, теорию химических реакций и ряд других дисциплин.

Сегодня, 22 января 2008 года, исполняется 100 лет со дня рождения великого российского физика-теоретика, создателя крупнейшей научной школы в области теоретической физики, лауреата Нобелевской премии, Ленинской и трех Государственных премий СССР, Героя Социалистиче?ского Труда академика Льва Давидовича Ландау (22.01.1908 - 01.04.1968). Его именем назван Институт теоретической физики РАН.

Способность охватить все разделы физики и глубоко проникнуть в них является характерной чертой его гениальности. Она ярко проявилась в созданном Л. Д. Ландау в сотрудничестве с Е. М. Лифшицем уникальном курсе теоретической физики, последние тома которого были завершены по плану Ландау его учениками Е. М. Лифшицем, Л. П. Питаевским и В.Б. Берестецким. Ничего подобного не существует во всей мировой литературе. Полнота изложения в сочетании с четкостью и оригинальностью, единый подход к проблемам и органическая связь различных томов сделали этот курс настольной книгой для многих поколений физиков различных стран, от студентов до профессоров. Будучи переведен на многие языки, курс оказал огромное влияние на уровень теоретической физики во всем мире. Несомненно, он сохранит свое значение и для ученых будущего.

Разносторонние научные интересы Ландау можно проиллюстрировать списком проблем, которыми он занимался: энергия звезд, дисперсия звука, передача энергии при столкновениях, рассеяние света, магнитные свойства материалов, сверхпроводимость, фазовые переходы веществ из одной формы в другую и движение потоков электрически заряженных частиц. Работы Ландау по электрически взаимодействующим частицам оказались полезными впоследствии, когда возникла физика плазмы.

Пожалуй наиболее известные работы Ландау были связаны со сверхтекучими жидкостями и сверхпроводимостью, за что великий физик был удостоен Нобелевской премии по физике 1962 года. Формулировка Нобелевского комитета звучала так: "за основополагающие теории конденсированной материи, в особенности жидкого гелия". Вопросами сверхтекучих жидкостей Ландау занимался в отделе теоретической физики Института физических проблем в Москве, который возглавлял другой выдающийся российский ученый П.А. Капица. При охлаждении до температуры ниже 2,17 К гелий переходит в жидкость, называемую гелием-2 и обладающую необычными свойствами. Гелий-2 протекает сквозь мельчайшие отверстия с такой легкостью, как будто у него полностью отсутствует вязкость. Он поднимается по стенке сосуда, как будто на него не действует сила тяжести, и обладает теплопроводностью, в сотни раз превышающей теплопроводность меди. Капица назвал гелий-2 сверхтекучей жидкостью. Позже Ландау объяснил сверхтекучесть, используя принципиально новый математический аппарат. В то время как другие исследователи применяли квантовую механику к поведению отдельных атомов, он рассмотрел квантовые состояния объема жидкости почти так же, как если бы та была твердым телом. Теория Ландау помогла продвинуться в понимании природы другого уникального явления – сверхпроводимости.

Во время Великой отечественной войны Ландау занимался исследованием горения и взрывов, особенно воздействием взрывных волн на большой удаленности от источника. Он также принимал участие в разработке атомной бомбы наряду с другими известными учеными.

После окончания войны и до 1962 г. он работал над решением различных задач, в том числе изучал редкий изотоп гелия с атомной массой 3 (вместо обычной массы 4), и предсказал для него существование нового типа распространения волн, который был назван им "нулевым звуком».

Ландау жил в России в то время, когда быть преданным исключительно Науке и Истине было просто опасно для жизни. А иногда натиск Ландау при поиске истины был настолько мощным, что переходил зыбкую грань допустимого риска, угрожал круто изменить условия существования самого Ландау и его окружения. Но он все равно рисковал. Так было в Харькове, в УФТИ (Украинский физико-технический институт, иногда называемый также Харьковским физико-техническим институтом, ныне ФТИНТ), когда в 1935 г. Ландау, Корец и группа немецких специалистов яро выступали за чистую науку и против проведения работ по оборонной, радиолокационной тематике в институте. Так было, когда Кореца из-за этого арестовали в 1935 г., а Ландау, которого тронуть тогда не решились, написал наркому Украины просьбу о его освобождении. Так было, когда Кореца вскоре выпустили, и он уже в Москве предложил Ландау отредактировать антисталинскую листовку – Ландау, скрепя сердце, согласился, за что и был арестован вместе с Корецом и Румером. Так продолжалось, хотя и в значительно менее резких формах, когда Ландау был неожиданно освобожден Сталиным – он продолжал позволять себе весьма резкие антисоветские высказывания в своем окружении, в котором, как он знал, были осведомители. Был уверен в их возможном присутствии, но не считал нужным сдерживаться.

Нередко такая честная бескомпромиссность Ландау при оценке научных ошибок, помноженная на экстравертный темперамент и необузданность в выражениях, оборачивалась едва ли не оскорблениями собеседника или докладчика. Когда Ландау как-то упрекнули в том, что он зря обидел резкостью достойного человека, всеми уважаемого профессора, он удивился: «Я же не назвал его идиотом. Я только сказал, что у него идиотская работа».

А вот что вспоминает давний друг Ландау и его сестры академик М.А. Стырикович: «В характере Дау наряду с определенными элементами физической боязливости (он, как, впрочем, и я, боялся собак) была редкая моральная твердость. И раньше, и особенно позднее (в трудные времена), если он считал себя правым, его невозможно было убедить идти на компромисс, даже если это было необходимо, чтобы избежать серьезной реальной опасности».

Это качество Дау проявилось и во время его пребывания в тюрьме. Согласно записке следователя, подготовленной, судя по всему, для высокого начальства, Ландау на допросах 7 часов стоял, 6 дней сидел в кабинете без разговоров (и, по-видимому, без сна), следователь Литкенс «убеждал» его по 12 часов, следователи «замахивались, но не били», угрожали переводом в Лефортово (где, как знали в камере, пытают), показывали признательные показания его расстрелянных к тому времени харьковских друзей. А он объявлял голодовку и, вопреки утверждению следователя, что «назвал Капицу и Семенова как участников организации, руководивших моей а/с работой», не подписал протокола допроса, прежде чем не внес «уточнения», согласно которым он «лишь рассчитывал на Капицу и Семенова как на антисоветский актив, но не решался на полную откровенность, не будучи с ними достаточно близок, а кроме того, отношения зависимости моей от Капицы не позволяли рисковать». При первой же возможности, на допросе, проводившемся заместителем Берии Кобуловым, «от всех своих показаний как от вымышленных отказался, заявив, однако, что во время следствия мер физического воздействия к нему не применяли». Невольно вспоминаются слова любимого Львом Давидовичем поэта Гумилева из поэмы «Гондла»: «Да, к его костяному составу подмешала природа и сталь», относящиеся к физически слабому, но сильному духом человеку».