Космический обман Маска? Почему Марс не выдержит земных технологий
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.
"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!
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.