Средняя школа № 266
Альтернативные источники энергии.
Подготовил
Ученик 11 – А класса
Серый Евгений
1999
Киев
Perpetuum-mobile
Сенсационное сообщение пришло из Англии. Изобретатель Джон Серл сконструировал летательный аппарат в виде вращающегося диска. Аппарат потребляет энергию только при разгоне, а затем летит сам по себе по классическому варианту вечного двигателя.
Идея «перпетуум-мобиле» - двигателя, работающего без потребления энергии до полного износа деталей, пришла из глубины веков - чуть ли не со времен родоначальника механики Архимеда. Хитроумных конструкций, придуманных досужими умами, не сосчитать. Только ни одна не работала. Бесплодные попытки не прекратились и после того, как Французская академия наук в середине прошлого века наложила категорический запрет на рассмотрение проектов «вечных двигателей». Только энтузиастам никакой запрет не указ. Тем более что в то время в Антверпенском музее уже работали и по сей день работают деревянные часы, которых еще ни разу не заводили. Вместо гирь там изогнутая стеклянная трубочка с глицерином, в которой ходят два поршня. Глицерин реагирует на изменение атмосферного давления, сжимаясь и расширяясь, и поршни постоянно подкручивают пружину. Конечно, это не классический «перпетуум-мобиле», поскольку механизм потребляет энергию извне, но ведь работает же два столетия...
Французских академиков можно понять. Немецкий исследователь Клаузиус в свое время опубликовал знаменитый постулат о том, что в принципе невозможно создать устройство, вырабатывающее больше энергии, чем к нему подведено. А это автоматически исключает существование вечного двигателя.
В этом утверждении есть один нюанс. Оно выведено на основании фактов, полученных в то время наукой. Но она не стоит на месте и постоянно открывает новые явления природы, хотя далеко не всегда может их объяснить.
Еще в 1931 году знаменитый изобретатель Никола Тесла построил легковой автомобиль, работающий по принципу «вечного двигателя». Машину разгонял источник электроэнергии с так называемым аномальным энергобалансом, то есть, когда «на выходе» получается больше энергии, чем подается «на вход». Откуда поступала дополнительная энергия в машину Теслы?
Изобретатель не дал ответа на этот вопрос и не раскрыл секрета своей конструкции. Известно лишь, что в нее входили какие-то электровакуумные приборы и антенна. Автомобиль развивал скорость до 130 км/час - по тем временам просто рекордную. Почему же Тесла «закрыл» свое изобретение? Возможно, он сам не мог объяснить это явление. А может быть не хотел навлечь на себя упреки в «несерьезности» своего изобретения.
Агрегат, вырабатывающий электричество с аномальным энергобалансом, получил название конвертера. Такое имя дал ему американский изобретатель доктор Морей, который в 1937 году построил конвертер, потребляющий 100 ватт энергии, а выдающий 3,5 киловатта! Устройство весило 25 килограммов и тоже имело антенну. Два года спустя, Морей построил конвертер, выдающий 50 киловатт!
В конструкциях Теслы и Морея самое загадочное - это антенна. Что она принимает? Ближе всех к этой загадке, пожалуй, подошел наш современник, профессор Чернетский. В своей лаборатории он демонстрирует обычную электролампочку, в которой вольфрамовая нить светится от энергии вакуума!
Еще великий физик Поль Дирак утверждал, что вакуум - неисчерпаемая кладовая энергии. И энергия эта вокруг нас - протяни руку и возьми. Сейчас наука подошла к этому порогу! Например,аномальный энергобаланс неоднократно наблюдался на экспериментальном стенде ЦНИИМАША, где в специальном устройстве было зарегистрировано превышение энергии по отношению к затратам в четыре раза!
Летательный аппарат Джона Серла, о котором упоминалось выше, представляет собой магнитное кольцо, вращающееся на роликах. Больше ничего о конструкции неизвестно. При достижении определенной скорости вращения аппарат начинает саморазгоняться. Тогда происходит потеря веса аппарата, и он взлетает! Как утверждают наблюдатели, присутствовавшие на испытаниях, несколько моделей просто потерялись, улетев неизвестно куда. Итоговый полет был проведен с управляемым аппаратом из Лондона в Корнуэлл и обратно, что в общей сложности составило 600 километров.
Таким образом, вечный двигатель уже построен. И не исключено, что в XXI веке он органично войдет в наш быт. Так же как найдет применение энергия вакуума, которую невозможно исчерпать.
Время – бесконечный источник энергии?
20 января этого года состоялось очередное заседание Отделения планетологии Русского географического общества в Санкт-Петербурге с необычной повесткой дня: «Новый класс явлений в природных процессах и технологиях». Основным докладчиком был известный петербургский физик, старший научный сотрудник Физико-технического института имени академика А.Ф.Иоффе Анатолий Павлович Смирнов. Доклад этот в определенном смысле произвел впечатление разорвавшейся бомбы!
В самом деле, речь в нем шла о большой группе экспериментально обоснованных открытий, абсолютно не укладывающихся в рамки известных физических законов и привычных представлений о естественных природных процессах. О некоторых из них в разное время сообщалось в докладах на научных конференциях и даже в научно-популярных изданиях. Но собранные вместе с добавлением новых данных, они просто ошеломляли и, по справедливому утверждению докладчика, превратились в дерзкий вызов современной науке и обыкновенному здравому смыслу.
К примеру, французский ученый Л. Кирвран обнаружил, что в растениях со временем появляются химические элементы, которых в них отродясь не было! Единственное, но невероятное объяснение заключается в превращении одних элементов в другие (трансмутация) под воздействием какой-то энергии. Алхимия, да и только! Говорили даже, что это воздействие неуловимых космических частиц - нейтрино! Кирвран наблюдал подобные превращения химических элементов и у птиц в одном из экспериментов с курами ученый давал им корм с уменьшенным содержанием кальция. После этого они начинали нести яйца с тонкой, «кожистой» скорлупой Кирвран добавлял в корм очищенную слюду (кальция в слюде нет) и куры стали нести яйца с твердой скорлупой, как будто они наклевались кальция! Почему у яиц появилась скорлупа с высоким содержанием кальция - точно не известно. Если опять говорить о трансмутации, то надо объяснить, за счет каких сил она происходит...
Преведущая статья московского популяризатора науки Альберта Валентинова «Можно ли построить вечный двигатель?» В ней приведены примеры создания электрических устройств, вырабатывающих гораздо больше энергии, чем они потребляют. Откуда берется «лишняя» энергия? Непонятно. Она возникает, как кажется, буквально из ничего! Докладчик на заседании Отделения планетологии говорил, что даже живые существа, включая человека, расходуют на поддержание своей жизнедеятельности больше энергии, чем получают ее с пищей.
А тектонические процессы на Земле, перемещение целых континентов по поверхности нашей планеты - все это примеры вопиющего энергетического дисбаланса: в недрах Земли просто нет таких сил, которых хватило бы на выполнение столь титанической работы!
Новосибирские исследователи во главе с академиком Российской академии наук Михаилом Михайловичем Лаврентьевым неоднократно проводили такой удивительный опыт. Они направляли телескоп с помещенными в его фокусе бактериями на какую-нибудь звезду, и бактерии под влиянием ее света заметно оживлялись. Поскольку, как это понятно, видимое нами положение звезды расходится с истинным (мы видим, собственно говоря, не звезду, а свет, идущий от нее), то на самом деле эта звезда несколько смещена и находится на темном участке неба. Это место, зная скорость и направление движения звезды, можно точно рассчитать. Так вот, новосибирские исследователи перемещали потом объектив телескопа в точку истинного положения той самой звезды и - бактерии тоже начинали шевелиться быстрее! Почему? Ведь свет от истинного местоположения звезды еще не успел дойти до Земли? Какая сила теперь-то воздействовала на бактерии? Точного ответа нет...
Ученые по-разному высказываются относительно возможного источника «дополнительной» энергии в природе. Связывают его с физическим вакуумом, с так называемыми торсионными полями, космическими лучами и т.д. Но самую оригинальную теорию на этот счет высказал замечательный ученый, астрофизик, доктор физико-математических наук, многие годы работавший в знаменитой Пулковской обсерватории, Николай Александрович Козырев. В этом году ему исполнилось бы 90 лет...
Судьба Козырева и его нетривиальных идей исполнена высокого драматизма. Он скончался 15 лет назад - 15 февраля 1983 года в возрасте 75 лет. Комиссия планетологии Географического общества СССР планировала тогда провести вечер памяти ученого, но ... начальство не разрешило. А некролог в журнале «Земля и Вселенная» появился аж почти через год! Чем же не угодил Козырев сильным мира сего в то время? А своими смелыми научными идеями, выходящими за рамки «разрешенных» тогда Академией наук СССР...
6 ноября 1936 года Козырева арестовали. «Взяли» прямо с праздничного бала в Юсуповском дворце на Мойке. Вместе с другими астрономами-«участниками шпионской организации» он прошел все круги ада приснопамятного ГУЛАГа.
Находясь в тюремной камере на двоих, Николай Александрович продолжал раздумывать об оставленных на воле научных занятиях. Еще до ареста он озадачился вопросом: в чем причина свечения Солнца и звезд? Ученый подозревал, что причина эта не в термоядерных реакциях, как пишут в учебниках по астрономии. Ведь согласно измерениям яркости звезд, внутренняя температура у них явно недостаточна для поддержания этих реакций. Вообще, думал Козырев, звезда - не ядерный котел, а «машина», перерабатывающая неизвестную нам форму энергии в свечение. Для проверки этой идеи нехватало свежих фактов и цифр. По словам ученого, никогда он не просил у Бога помощи с таким дерзновением и с такой верой, как в те дни. И случилось чудо: вдруг открылось окошечко в двери камеры и кто-то просунул в него книгу. Это был только что вышедший «Курс астрофизики и звездной астрономии»!
Козырев освободился из заключения «условно-досрочно» в последних числах декабря 1946 года, а 10 марта 1947 года блестяще защитил докторскую диссертацию на тему «Источники звездной энергии и теория внутреннего строения звезд». Обратим внимание на срок, прошедший между освобождением ученого и защитой диссертации, - здесь нет ошибки. Действительно, защита прошла всего лишь через два с небольшим месяца после 10-летней изоляции Николая Александровича от науки, и этот удивительный факт остается самой большой загадкой его жизни!
Судя по всему, некие незримые силы поощряли поиски ученого на избранном им пути. А путь был все тот же: согласно расчетам, звезды и наше Солнце не могут существовать за счет термоядерных реакций еще и потому, что они просто «выгорели» бы за несколько десятков миллионов лет! А они, как известно, светят миллиарды лет. Звезда - это в высшей степени экономичная «машина», утверждал Николай Александрович, ибо на выработку энергии она не расходует собственного вещества!
Раз звезды не затухают, значит они пополняют откуда-то свою энергию. Эти пылающие солнца несутся в безбрежном космическом пространстве и при этом вращаются. А вращение происходит во времени. И здесь Козырева озарила мысль, возвращающая нас к названию этого очерка: вращение звезд обусловлено и вызвано ... потоком времени! Этот поток создается всем понятным объективным отличием прошлого от будущего. Как говорил герой романа М.Анчарова «Самшитовый лес» изобретатель Сапожников, если в поток времени вставить вертушку, она закрутится!
Итак, слово названо: Время. Вот в чем причина кислой мины на лицах людей, от которых зависела судьба Козырева-новатора. Вот в чем причина того, что в апреле 1979 года он был уволен из Пулковской обсерватории, а в 1986 году дирекция ликвидировала его лабораторию...
Жизнеспособность Вселенной, по Козыреву, объясняется исключительно «ходом» времени. В любом действии причина, как всем ясно, предшествует следствию и всегда находится на некотором расстоянии от него. Между ними существует и промежуток времени. Расстояние, разделенное на временной промежуток, дает, стало быть, скорость ( «скорость хода времени»). Но скорость - свойство физическое и поэтому время, как таковое, взаимодействует с окружающим веществом, изменяет его состояние, а значит, и энергию! Таким образом, говорил Козырев, все сущее живет не только во времени, но и с его активным участием!
Поскольку время, рассуждал Николай Александрович, присутствует во Вселенной повсеместно, его взаимодействие с материальными телами должно быть мгновенным на любом расстоянии! А вот этого правоверные физики не могут простить ему по сей день. Ведь, по их понятиям, скорость взаимодействий в природе не может превышать скорости света. Впрочем, решающее слово было за экспериментом...
Козырев направлял телескоп на яркую звезду. В его фокус помещал металлическую пластинку. При наведении телескопа на цель явно менялись электрические свойства пластинки. Видимо, от света звезды. Тогда ученый прикрывал объектив светонепроницаемой крышкой. Свет не попадал на пластинку, но результат не заставил себя ждать: опять изменились электрические свойства! Вывод Козырева: на пластинку действует поток времени, идущий от звезды. Критики давали иные объяснения. Тогда ученый направил телескоп на видимое положение звезды и, получив ожидаемый эффект на пластинке, перевел объектив на заранее вычисленное, истинное ее место. Пластинка и здесь отреагировала на сигнал. Этим сигналом, согласно мнению ученого, мог быть только поток времени!
Николай Александрович не успел полностью доработать свою революционную теорию об энергетической природе времени. И тем не менее следует считать доказанным фактом присутствие в нашем мире универсального вида мгновенных и повсеместных взаимодействий, которые ответственны за явления, с которых начинался этот очерк. Вполне возможно, что этим универсальным видом и является время...
Открытия Козырева были Откровением в самом высоком смысле слова. По словам его сына Федора Николаевича, провидец начал труд своей жизни не из научного любопытства, а из нравственного неприятия того, что над головой мы видим ядерные топки. И когда он пришел к своему главному выводу - звезда получает из времени ровно столько энергии, сколько излучает, -он увидел в этом подтверждение своего религиозного опыта: «рука дающего не оскудеет!» И человек озаряется светом в такой же степени, в какой он его излучает. Так было и так будет всегда!
Солнечная Энергия.
Говорить о надвигающемся на человечество кризисе энергетических и минеральных ресурсов уже давно стало привычным делом Однако все оценки на этот счет исходят из предполагаемого замедления роста населения Земли, правда, неизвестно каким образом (хотя обсуждаются разные варианты сокращения рождаемости).
Если же экстраординарные меры против бурного размножения человечества не будут приняты, то, согласно данным Организации Объединенных Нации к началу XXII века (после 2100 года) население Земли достигнет 11 5 миллиардов человек (сегодня - вполовину меньше)!
Предположим что уровень потребления земных ресурсов к тому времени сравняется с нынешним американским (видимо, это не так уж невероятно через 100 лет') В таком случае будущее наших даже ближайших потомков вырисовывается просто ужасающим' Если при нынешнем темпе потребления нефти ее известных запасов, как считают ученые хватит на 40 лет, то при "американском темпе спустя век, - всего на 7 лет Угля. считаем, хватит на 220 лет. а через 100 лет его достало бы лишь на 30 лет' Меди имеем на 40 лет. а через 100 лет- на 4 года' Цинка - вместо 20 лет- наЗ года итд. итп. Не говорим уже о продовольствии и пресной воде.
Как же быть? Выход один - искать новые высокоэффективные источники энергии не зависящие от наших планетарных ресурсов и. что немаловажно, экологически чистые. Можно конечно, уповать на то, что за 100 лет люди чему-нибудь научатся Но как представляется и сейчас уже не рано думать об этом.
Атомная и термоядерная энергетика конечно были бы очень хороши если бы не события, подобные Чернобылю и если бы люди научились управлять термоядерной реакцией (что уже много лет никак не получается). Остается надеяться на помощь космоса.
Имеется в виду бескрайнее море солнечной энергии разливающейся по космическому пространству которую можно было бы в принципе как-то концентрировать и отправлять на Землю Согласно одному из предварительных проектов эту задачу могли бы выполнить искусственные спутники Земли несущие солнечные батареи подобные используемый ныне на российской орбитальной станции Мир.
Идея спутников с солнечными батареями не нова Она была высказана в 1968 году и запатентована в 1973 Однако проработки проекта выполненные в конце 70-х - начале 80-х годов показали явную экономическую нецелесообразность его осуществления Но в последующие годы благодаря повышению эффективности солнечных батареи и открывшейся возможности сравнительно дешевых запуске в с помощью российских ракет идея обрела экономический смысл
Разумеется батареи на спутниках должны иметь гигантские размеры Сейчас самая большая конструкция на орбите - космическая станция Мир Она имеет длину 24 метра и вес -более 100 тонн' Спутник же способный сконцентрировать на своих батареях и отправить на Землю энергию достаточную для нагрева 5 миллионов бытовых электрических печей (крупная атомная электростанция обогревает лишь 1 миллион печей! должен иметь размеры порядка 10 километров длины С) и 3 километра ширины Такая конструкция даже изготовленная из сверхлегких материалов будет весить многие сотни тонн' Запустить ее на орбиту конечно будет очень трудно
Принцип работы спутника с солнечными батареями сводится к тому что солнечный свет падает на плоскую поверхность батареи сложенную из полупроводниковых элементов и в полупроводниках возникает электрический ток перетекающий с освещенной стороны батареи на затемненную В электрический ток преобразуется от 5 до 10 процентов солнечной энергии Это конечно мало Внушают оптимизм новые полупроводники из соединении галлия и арсенида которые повышают этот про цент до 40.
Теперь как передать полученную электроэнергию на Землю7
Предлагается использовать микроволновое излучение всем знакомое по бытовым микроволновым печам Микроволны - это электромагнитное излучение подобное видимому свету но со значительно большей длиной волны - от одного миллиметра до одного метра Микроволновое излучение проходит через земную атмосферу с минимальными потерями энергии - в хорошую погоду теряется всего 2 процента.
Это излучение впервые использовалось в радиолокаторах в годы Второй мировой воины В послевоенные десятилетия устройства преобразующие электрический ток в микроволновое излучение значительно усовершенствовались Экспериментальные системы сегодня уже преобразуют ток в микроволны которые поступают от излучающей антенны к приемной и в ней вновь превращаются в электрический ток При этом сохраняется 60 процентов энергии.
Система спутников с солнечными батареями должна будет иметь несколько сот генераторов микроволнового излучения' Они будут работать на орбитальную антенну диаметром 1 километр От нее излучение пойдет на наземную приемную антенну размерами тоже немалыми - 10 на 13 километров. Есть проект соорудить такую конструкцию на плавучем основании в океане Тепло от нее будет нагревать воду и появится возможность разводить под этим сооружением рыбу, причем в количестве до 5 процентов от всей рыбы потребляемой в США.
Микроволновое излучение с космической орбиты будет узконаправленным так что оно не представит опасности для здоровья людей Даже если все энергопотребление Соединенных Штатов Америки покроется спутниками с солнечными батареями микроволновая радиация не выйдет за пределы существующих допустимых норм Подобная система по расчетам специалистов, может появиться на космической орбите примерно к 2030 году.
В дополнение к сказанному можно добавить что спутник с солнечными батареями может быть выведен на геостационарную орбиту (с тем чтобы он постоянно находился над одним и тем же местом на Земле) на высоту 36 километров Этот спутник будет перерабатывать солнечную энергию практически круглый год и направлять ее на одну и ту же наземную приемную антенну Отсюда электрический ток уже пойдет к потребителям Таких комплексов "Космос-Земля'' может быть сколько угодно.
|
