lion_rat (lion_rat) wrote,
lion_rat
lion_rat

Category:

Ещё раз о том, как делать больше, затрачивая меньше.

Техника развивается таким образом, что заданный эффект получается при всё меньших затратах материалов. Этот процесс под названием "эфемерализация" ("ephemeralization") описал Ричард Бакминстер Фуллер. Его же называл одним из законов развития техники сам Генрих Саулович Альтшуллер, автор ТРИЗ - Теории Решения Изобретательских Задач. Вот как он это сформулировал:

ЗАКОН УВЕЛИЧЕНИЯ СТЕПЕНИ ИДЕАЛЬНОСТИ СИСТЕМЫ

Развитие всех систем идет в направлении увеличения степени идеальности.

Идеальная техническая система — это система, вес, объем и площадь которой стремятся к нулю, хотя ее способность выполнять работу при этом не уменьшается. Иначе говоря, идеальная система — это когда системы нет, а функция ее сохраняется и выполняется.


Техника становится всё более "пористой", "воздушной", в её состав включается всё больше пустоты, либо заполненной средою, либо нет. Увеличение размеров техники (транспортных средств, например) - одно из проявлений этого: из-за действия закона куба-квадрата внутренние объёмы растут быстрее, чем ограничивающиме их площади, и поэтому собственно конструкция становится всё меньше по объёму и весу по отношению к полезной нагрузке внутри неё. Использование ферменных конструкций - ещё одно проявление. Нетрудно себе представить, что элементы ферм могут быть сами фермами, как это было сделано уже в конструкции Эйфелевой башни и жёстких дирижаблей-цеппелинов. Продолжая последовательно уменьшать элементы конструкции, можно придти к фермам, составленным из отдельных атомов. Третье проявление закона увеличения степени идеальности систем - применение надувных конструкций.

Но во всех трёх случаях делание большего из меньшего достигается размещением вещества в пространстве определённым образом - в виде решётки или оболочки. А можно ли пойти ещё дальше - в буквальном смысле сделать само вещество больше? Наполнить пустотой не только полости в нём, но и сами атомы? Ведь их объём итак почти весь состоит из пустоты, они сами по себе уже эдакие надутые баллончики, или полости ферменной конструкции.

Во времена моего детства и юности по телевизору довольно часто крутили диснеевские фильмы про полусумасшедшего изобретателя Уэйна Шалински, который у себя на чердаке построил "пушку", изменявшую размеры физических объектов, делая их больше или меньше. С помощью этой "пушки" он не раз устраивал приключения всем, кто невовремя оказался у неё на прицеле. Однако изобретатель хотел применить своё детище для решения серьёзной задачи - выведение грузов на орбиту Земли. А работало оно именно за счёт изменения пустот внутри объектов с помощью воздействия некоего излучателя, подозрительно похожего на электролазер. Фантастика?

Оказалось, что не совсем. Размеры атомов действительно изменяются, причём это может происходить и естественным путём. Например, когда атомы или ионы получают или теряют электроны, они могут изменить свои размеры примерно в 1.5-3 раза. Происходит это благодаря тому, что внешняя электронная оболочка атома значительно превосходит размерами все остальные, не говоря уж о ядре атома. И если эта оболочка теряется, или наоборот, создаётся новая, то атом (или ион) существенно прибавляет или теряет в размерах. Известно, что вещество может состоять и полностью из одних ионов - например, ионные жидкости.

Однако ещё более впечатляющий (и близкий к фильму) пример - это так называемые Ридберговские атомы. С помощью лазерного излучения можно привести атомы в возбуждённое состояние, так, что электроны отдалятся от ядра. И при достаточно сильном возбуждении размер атома способен увеличится ни много ни мало в миллион раз, достигнув 1/10 миллиметра. Причём такие возбуждённые атомы способны конденсироваться, формировать подобие кристаллической решётки и объединяться в молекулы с обычными атомами. Более того, астрономы обнаружили признаки существования таких "надутых атомов" в космическом пространстве.

Всё это наводит на мысль о возможности получения огромного количества очень лёгкого материала из небольшого количества исходного сырья, если бы удалось найти способ поддерживать его в возбуждённом состоянии столько, сколько понадобится, и оно предоставляло необходимые свойства вроде прочности, упругости и.т.п. Где бы это могло понадобится? Первое что приходит на ум - это различные астроинженерные сооружения. Однако есть область применения поближе к нашему времени - это солнечные электростанции, солнечные паруса и зеркала космических гипертелескопов. Все они требуют разворачивания в космосе объектов очень большой площади, которые при этом должны быть ещё и лёгкими.

Например, разработчик гипертелескопов Антуан Лабейри предложил использовать газовые (!) зеркала диаметром 100 метров. Массив из сотни таких зеркал образует телескоп-интерферометр в 10 тысяч километров в поперечнике и, теоретически, с орбиты за Юпитером он смог бы разглядеть на экзопланетах ближайших звёздных систем объекты величиной с крупный город. Однако для того, чтобы разглядеть такой город в деталях и увидеть самих жителей, не летая туда, потребуется уже интерфрометр поперечником в миллиард километров. И дело скорее всего не ограничится одним лишь разнесением зеркал на большее расстояние - так вырастет разрешающая способность, но не способность улавливать свет, для которой надо увеличивать площадь зеркал. Тут-то и может пригодится технология, основанная на Ридберговских атомах: "накачав" те самые сто газовых зеркал с помощью лазеров до размера "всего" в 100 тысяч раз больше, можно получить миллиард километров в поперечнике.
Tags: Астроинженерия, Космократия, Космос
Subscribe

  • Когда пишут историю войн - логика страдает.

    Как известно, сомнения в описаниях войн прошлого у людей возникают, когда они начинают задавать очевидные, в общем-то, вопросы, которые, однако,…

  • "Брат-1" как пропаганда

    Когда я был намного моложе и зеленее, фильмы вроде этого заходили на ура. Потом стало не до них, и вообще не до кино. Однако со временем приходит…

  • Суэцкий кризис

    Прямое свидетельство несовершенства нынешней мировой транспортной системы и связанной с нею мировой экономической. Один контейнеровоз, из-за ветра…

  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

  • 0 comments