Когда заходит речь об звукоизоляции зданий, помещений или автомобилей большинству людей тут же приходят мысли о звукопоглощающих материалах, которые нашли широкое применение в настоящее время. Но в этой области уже некоторое время блуждают слухи о применении так называемых акустических диодов, сложных материалов, которые пропускают звук только в одном направлении. И теперь, исследователи из Калифорнийского технологического институт создали структуру, успешно выполняющую функцию акустического диода. Если поместить такие диоды в определенном порядке в объем строительных материалов, то эти материалы стали бы прекрасной звукоизоляцией, препятствуя проникновению шума внутрь помещения.

Акустический диод работает подобно электрическому диоду, который позволяет электрическому току проходить только в одном направлении и препятствует току двигаться в обратном направлении. Только в случае с акустическим диодом роль электрического тока выполняют звуковые колебания.

Акустический диод, созданный калифорнийскими учеными, состоит из множества крошечных сфер, сделанных из более мелких упругих гранул. Эти сферы передают звуковые колебания друг другу, подобно тому, как передают энергию колебаний металлические шарики "колыбели Ньютона". Свойства кристаллов-гранул могут быть подобраны изначально или изменены с помощью внешних воздействий, что бы обеспечить их работу или в узком выбранном диапазоне или в широком диапазоне звуковых частот.
Новый акустический диод может так же выступать в роли преобразователя частоты звука, понижая частоту проходящих колебаний до определенного значения. Такое свойство этого диода позволит реализовать устройства получения энергии из энергии звуковых колебаний, понижая высокочастотные колебания до уровня, необходимого для эффективного преобразования колебаний в электрическую энергию.

И хотя создание очередного акустического диода является не первой попыткой реализации такой технологии, разработка калифорнийских ученых выгодно отличается от всех предыдущих. Предыдущие акустические диоды могли работать или в узком диапазоне слышимых частот или в более широком диапазоне ультразвуковых колебаний, в других диапазонах эти диоды имели достаточно высокую обратную проводимость звука, что делало низкоэффективным их использование в качестве звукоизоляции. Новый акустический диод лишен всех вышеперечисленных недостатков и идеально подходит для реализации управления прохождением звуковых волн.

Вся история человечества неразрывно связана с использованием огня. Но эта стихия легко может выйти из-под контроля, легко превратившись в масштабное бедствие. Поэтому во все времена люди искали эффективные методы борьбы с разбушевавшимся пламенем и все эти методы, которые были придуманы, использовались и широко используются в настоящее время, основаны на химических принципах, делающих невозможным возникновение и поддержание химической реакции горения. Но в последнее время все чаще начинают появляться методы борьбы с огнем, основанные на физике, которые с помощью электричества, звука или другими способами воздействуют на физику пламени, подавляя его горение.

Естественно, новые методы не остались незамеченными военными, для которых проблема борьбы с пожарами, особенно в закрытых помещениях судов и подводных лодок, стоит не на последнем месте. В начале этого года мы уже рассказывали о звуковой "волшебной палочке", способной с помощью звуковых колебаний гасить пламя, и которая была разработана учеными по заказу Управления перспективных исследовательских программ Пентагона DARPA. С момента первой презентации уже прошло достаточно много времени, за которое данная технология получила дальнейшее развитие. И недавно исследователи продемонстрировали новое устройство борьбы с пламенем в действии.

На видео можно увидеть два источника звука, два динамика, расположенные по обе стороны от источника пламени. Высокочастотные звуковые колебания заставляют воздух, находящийся между динамиками, так же колебаться и двигаться с высокой скоростью. Этот эффект имеет двойное действие. Во-первых, двигающийся с высокой скоростью воздух просто разрушает пламя. Во-вторых, интенсивное движение воздуха приводит к усиленному испарению жидкого топлива, что становится причиной понижения температуры в области горения пламени, что так же не способствует продолжению процесса горения.

Конечно, за счет двойного действия, новое устройство выгодно отличается от других подобных. Но представители DARPA еще сами не знают, можно ли в будущем будет использовать разработанную технологию на практике, ведь для реального применения система пожаротушения должна охватывать гораздо большие объемы и площади помещений. Но в любом случае, этот проект может стать просто одной из идей, из которых разовьются новые высокотехнологичные системы пожаротушения.

Возникновению новых идей могут способствовать разные, порой самые невероятные вещи и события. Как, к примеру, падающее яблоко привело к открытию Ньютоном нового, на то время, закона физики. Теперь, настольная безделушка, называемая колыбелью Ньютона (Newton's Cradle), стала той самой вещью, которая подсказала ученым новую идею, приведшей к созданию нового вида акустического оружия, которое можно использовать как разрушительное оружие, убивающее "звуковыми" пулями, так и в более мирных целях для разрушения клеток раковых опухолей.

Исследователи из Калифорнийского технологического института (Cal Tech), используя модифицированный принцип колыбели Ньютона, добились эффекта концентрации и усиления звуковых волн, наделяя их, таким образом, чрезвычайной разрушительной силой. Используя в качестве основы акустическую линзу из метаматериалов, ученые расположили в ряд 21 металлический шарик. Звуковая волна, возникшая в результате удара по последнему шарику, двигаясь, постоянно усиливалась звуковой линзой и складывалась с новыми звуковыми волнами, возникшими от ударов шариков друг об друга, усиливаясь еще больше. Но, в отличие от колыбели Ньютона, кинетическая энергия последнего шарика и созданная суммарная звуковая волна воздействовали на препятствие, изготовленного из метаматериала акустической линзы, с помощью которой вся энергия на выходе фокусировалась в очень маленьком объеме, создавая в нем звук невероятной мощности.

Помимо идеи такого необычного звукового усилителя, в этой работе был использован новый тип метаматериала, который позволил ученым получить коэффициент усиления звуковой волны в сто раз больше по сравнению с предыдущими опытами, в которых использовались другие метаматериалы. При этом ученые утверждают, что теперь, зная все зависимости и характеристики метаматериалов, они могут без особых затруднений увеличить коэффициент усиления в несколько раз.

Поскольку "звуковые" пули, в отличие от обычных пуль, могут практически беспрепятственно проходить через воздух, воду и землю, их разрушительную энергию можно использовать для нанесения повреждений подводным лодкам, находящимся в погруженном состоянии, и для разрушения подземных укрытий. Но, с более мирной точки зрения, такая технология, в меньшем масштабе, может быть использована в медицинской области для "звуковой" рентгенографии. Так же "звуковые" пули могут быть использованы для разрушения клеток раковых опухолей, что позволит обойтись в некоторых случаях без хирургического вмешательства.

Профессор Корейского института Науки и Технологий Кеон Джэй Ли (Keon Jae Lee) создал аккумулятор, тонкий как лист бумаги и обладающий схожей гибкостью. Об этом своим читателям сообщает заметка с сайта Tech Crunch, она же содержит небольшой видеоролик, демонстрирующий работу новинки. Аккумулятор представляет собой литиево-ионный элемент питания, нанесённый на тонкую плёнку, способный деформироваться без потери своих рабочих качеств.

Одной из проблем, с которой сталкивались технологи при попытке создать гибкое мобильное устройство, являлось совмещение сравнительно давно разработанного гибкого экрана с аккумулятором. Изобретение Джэй Ли, похоже, данную проблему решило, и со временем позволит приблизить эпоху появления смартфонов и планшетов нового типа, а также новых носителей "электронной бумаги" и другой техники.

То, что вы видите на первом из снимков, больше напоминает газонокосилку. Но в реальности это - летательный аппарат, разработанный исследовательской австрийской компанией IAT21. Двигательная установка этого аппарата основана на быстро вращающихся цилиндрах со спрятанными в них лопастями и позволяет летательному аппарату вести себя в воздухе подобно вертолету.
Глядя на этот летательный аппарат, D-Dalus, и не скажешь, что он даже в состоянии оторваться от земли. Но его разработчики твердо утверждают, что подобный аппарат может стать достойной заменой современных вертолетов, основа конструкции которых не претерпевала существенных изменений с момента ее создания. Как и вертолет, летательный аппарат D-Dalus может осуществлять вертикальные взлет и посадку, зависать в воздухе и маневрировать в сложных условиях без страха задеть вращающимися лопастями на объекты окружающей среды.
Цилиндры, которые Вы можете рассмотреть на изображениях, вращаются со скоростью 2000 оборотов в минуту, внутри каждого цилиндра находится несколько подобных лезвиям лопастей. Эти лопасти могут перемещаться, изменяя угол атаки, благодаря чему такая двигательная система может производить вектор тяги, направленный в любом направлении.
Как уже говорилось выше, летательный аппарат D-Dalus, подобно вертолету, может взлетать и садиться вертикально, зависать и вращаться на месте. Но он так же может сделать то, чего не может обычный вертолет, к примеру, осуществляя посадку на судно во время шторма, двигательная система аппарата может обеспечить отрицательную тягу, что бы прижать аппарат к поверхности посадочной площадки. Аппарат D-Dalus при полете производит гораздо меньше шума, чем вертолет, и может маневрировать в непосредственной близости от препятствий, чему способствует отсутствие внешних движущихся частей.
Самое очевидное использование аппарата D-Dalus заключается в его использовании в качестве летающего робота-шпиона, который может залетать в окна и двери, и вести разведку внутри закрытых помещений. Более крупные модели аппарата D-Dalus станут идеальным решением для проведения спасательных операций. Разработчики так же полагают, что в долгосрочной перспективе транспортные летающие средства, базирующиеся на этой технологии, могут стать тем, что Вы будете использовать для того, что бы добраться на работу.

«А за хранение ядерных отходов дома мы получаем скидку по ипотеке», — такова была шутка некоего карикатуриста, не слишком любящего атомную энергетику. Но хотя АЭС на кухне ещё не созданы, похоже, всё идёт к тому. Как вам миниатюрная ядерная станция, предназначенная для групп домов или частных фирм? Её уже можно заказать у производителя. Юридические согласования в своей стране – оставим за рамками рассказа.

Недавно американский консорциум федеральных лабораторий для передачи технологий (FLC) вручил премию Notable Technology Development Award компании Hyperion Power Generation из Санта-Фе. Выдающимся достижением признан Hyperion Power Module — почти домашний энергетический ядерный реактор.

Hyperion — необычайно компактная установка, питаемая низкообогащённым ураном. Она способна выдавать электрическую мощность 25-27 мегаватт, которых хватит на 20 тысяч среднестатистических домохозяйств или не слишком крупное промышленное предприятие. Цена «ядерного» электричества от этого устройства составит 10 центов за киловатт-час, обещают разработчики.

Но, может, сами эти «реакторы будущего» баснословно дороги? Нет. Джон Дил (John Deal), исполнительный директор Hyperion, говорит: «Они будут стоить примерно $25 миллионов. Для сообщества в 10 тысяч домохозяйств это окажется весьма доступным приобретением — всего $2500 на дом».

Помимо стального корпуса Hyperion облачён ещё и в бетонную оболочку. Наружу выходят только несколько труб. Интересно, что для перегрузки ядерного топлива весь реакторный модуль предполагается демонтировать и отвозить на завод-изготовитель, а потом (со свежим «зарядом») – обратно. Благо этот реактор легко транспортировать на грузовике, самолёте или судне. Накладно? Зато очень безопасно. Для конечного пользователя этот агрегат будет «невскрываемым ящиком» (иллюстрация Los Alamos National Laboratory).

Что-то определённо меняется в мире. Вдумайтесь — речь идёт о маленькой, но настоящей АЭС. Вы готовы увидеть такую в соседнем дворе? Впрочем, полюбоваться новинкой не получится, разве что во время монтажа. Ведь Hyperion Power Module должны зарывать в грунт — ради пущей безопасности, разумеется.

Первыми покупателями новинки станут, однако, не эксцентричные владельцы коттеджей в престижных районах (представляете, лениво так бросить в разговоре: «А я вчера портативную АЭС купил...»), а промышленные компании. Hyperion уже получила заказы на 100 своих установок, главным образом от предприятий нефтяного и энергетического комплекса.

Производство модулей Hyperion должно начаться в течение пяти лет. Первый экземпляр уйдёт в Румынию на одно из предприятий чешской компании TES, которая уже приобрела шесть реакторов, что называется, «с ватманского листа» и намечает купить ещё 12. Интерес к Hyperion проявили и на Каймановых островах, в Панаме, на Багамах...

Но это только начало. Hyperion Power Generation намерена открыть три завода в разных частях света, чтобы в период c 2013 по 2023 год выпустить 4000 таких установок.

Атомный реактор в наручных часах? Спокойно – это просто «дизайнерские» часики Radio Active от Tokyoflash. Ныне уже не выпускающиеся. Индикация загрузки активной зоны и уровня излучения отражает часы и минуты (фотографии с сайта tokyoflash.com).

Какой смысл в большом количестве крошечных атомных станций? В оправданности внедрения таких источников энергии в удалённых местностях, даже в совсем небольших поселениях, в высоком темпе строительства (обычную АЭС строят лет 10, портативную, собранную на заводе, смонтируют на месте «на раз-два»), в низкой цене и простоте.

Если привычные атомные электростанции вырабатывают гигаватты энергии, новое поколение малых и, можно даже сказать, миниатюрных АЭС (к которым и относится произведение Hyperion Power Generation) оперирует мощностями, на два-три порядка меньшими.

Такие небольшие реакторы сами по себе — не новость. Достаточно вспомнить стратегические субмарины, авианосцы или ледоколы «на атомном ходу». Но одно дело — флоты, являющиеся «игрушками» гигантской государственной машины, и совсем другое — собственная АЭС, которую может купить какой-нибудь богатый городок вскладчину.

Главное, чтобы городок был прогрессивный и доверял учёным с инженерами. А что утверждают последние?

Полностью саморегулирующаяся система Hyperion обладает внутренне присущей безопасностью. Авторы технологии уверяют, что этот реактор никогда не выйдет на сверхкритический режим и никогда не расплавится от перегрева, а если кто-то преднамеренно повредит оболочку (которую вообще-то предполагается «хоронить» под землю и охранять), крошечное количество активного материала быстро остынет. (При этом из имеющегося в устройстве ядерного топлива нельзя получить уран «оружейных кондиций», подчёркивает компания.)

Внутри основного модуля нет подвижных частей, что повышает надёжность системы. И эта АЭС не нуждается в обслуживании в течение месяцев, а то и лет. Она автоматически настраивает генерируемую мощность в зависимости от текущей нагрузки в сети. А срок работы на одной заправке составляет (по разным данным) от 5 до 10 лет. При этом ядерные отходы за один цикл оказываются по размеру вдвое меньше футбольного мяча.

За десятилетия карьеры Отис Петерсон получил немало наград за разработки не только в ядерной сфере, но и, к примеру, в области лазеров

Тут пора сказать об изобретателе сверхминиатюрного энергетического реактора. Это доктор Отис Пит Петерсон (Otis «Pete» Peterson) из национальной лаборатории в Лос-Аламосе (Los Alamos National Laboratory). Именно в колыбели атомной бомбы и шла первоначальная работа над установкой, ныне получившей имя Hyperion. Причём дизайн аппарата восходит к проекту едва ли не 50-летней давности, уже доказавшему свою безопасность и простоту использования в роли так называемого учебного реактора.

Помните, в начале мы говорили о призе от консорциума по передаче технологий? Все «секреты» миниатюрной АЭС как раз и были переданы лос-аламосской лабораторией фирме Hyperion, которая получила от государства лицензию на тиражирование и коммерциализацию разработки Петерсона.

Кстати, в том же Лос-Аламосе находится второй офис компании Hyperion, тот, где трудятся разработчики чудо-системы. В столице же штата расположена штаб-квартира фирмы.

Интересно, что Hyperion Power Generation не является первооткрывателем ниши миниатюрных гражданских АЭС. Она лишь являет собой яркий пример набирающего силу нового направления в отрасли, предполагающего, что крошечные и предельно автоматизированные атомные станции, разбросанные по удалённым уголкам мира, помогут и отдельным населённым пунктам, испытывающим трудности с энергообеспечением, и планете в целом — за счёт сокращения выбросов парниковых газов.

Неужели это ренессанс атомной энергетики, проглядывающий из-за пелены общественного недоверия (вызванного, в первую очередь, трагедией Чернобыля)? Мы не возьмёмся утверждать наверняка. Но давайте посмотрим на другие примеры.В 1960-х годах в обществе наблюдался удивительный оптимизм относительно будущего атомной энергетики. Некоторые грезили даже автомобилями на атомной тяге, а услужливые промышленники подогревали интерес публики «атомными концептами» (таковым был Ford Seattle-ite XXI 1962 года – на снимке)
. О его истории вы можете прочитать подробнее (фото с сайта shorey.net).

«Плавучая атомная теплоэлектростанция» (ПАТЭС) — это, конечно, ещё не «домашний реактор» (всё-таки это судно-АЭС будет весить более 20 тысяч тонн), но электрическая выходная мощность в 70 мегаватт позволяет записать российский проект (развивающийся не первый год) в упомянутую выше категорию.

Два реактора на борту «баржи» ПАТЭС, «припаркованной» у берега, должны поставлять тому или иному городу и электричество, и тепло. Конструктивно установка схожа с силовыми установками атомных ледоколов, богатейший опыт эксплуатации которых имеется в нашей стране. Такая станция намного дешевле классической АЭС.

Пилотный образец ПАТЭС уже строится в Северодвинске (где и будет работать). В планах — Певек и Вилючинск.

А ещё просто необходимо вспомнить мини-АЭС Toshiba 4S — действительно крошечный реактор (подземный, капсулированный), способный поставлять в сеть 10 мегаватт.

Японцы давно уже предложили установить такую мини-станцию на Аляске — в городке Галена (Galena), насчитывающем менее 700 жителей. Однако проект Galena Nuclear Power Plant уже не первый год ползёт через всяческие согласования и разрешения.

ПАТЭС и Toshiba 4S (иллюстрации Госкорпорация по атомной энергии России/Севмаш, Toshiba).

Собственно обитатели Галены — за. Городской совет уже не раз высказывался в пользу установки станции. Оно и понятно. Японские инженеры клятвенно заверяют, что безопасность 4S (расшифровывается, к слову, как Super Safe, Small, Simple) беспрецедентно высока (в силу самих особенностей конструкции). Так что опасения по поводу пресловутого взрыва можно положить на самую дальнюю полку и посмотреть на выгоду затеи.

Toshiba поставит реактор бесплатно! Она будет лишь брать с галенцев «оброк» за выработанное электричество: всего-то 5-13 центов за киловатт-час. Если сравнить с нынешними затратами данного поселения на солярку, которую везут за тридевять земель, выбор становится ясен.

Станция 4S должна проработать внушительные 30 лет без перезагрузки топлива (а это металлический сплав урана, плутония и циркония, который ранее тестировался, но никогда не выпускался как коммерческое ядерное горючее). Кстати, для сравнения, реакторы ПАТЭС потребуют перегрузки топлива через 12 лет после запуска.

Toshiba намерена направить заявление в Ядерную регуляторную комиссию США (Nuclear Regulatory Commission) в 2009 году, и, если ответ будет положительным, станция на Аляске может быть запущена в 2012 или 2013 году.

Благотворительность японцев легко объяснима — если проект в Галене окажется успешным, Toshiba попробует продавать 4S по всей Америке.

Да и российская плавучая АЭС вполне может пойти на экспорт (Острова Зелёного Мыса уже проявили интерес). Тут кстати, надо отметить, что российские атомщики пишут: особенно перспективна связка ПАТЭС с опреснительной установкой. Такой автономный комплекс был бы востребован во многих странах.

Показательно: аналогичное применение прочат своему мини-реактору и спецы из Hyperion Power Generation.

АЭС Hyperion в комплекте с опреснительной системой (иллюстрация Hyperion Power Generation).

Эта фирма вообще рассматривает заводы и фабрики лишь как одну часть потенциальных покупателей маленькой АЭС. Жилой сектор – вторая предполагаемая половина.

Уменьшение зависимости от импортной нефти, борьба с глобальным потеплением – всё идёт в ход, чтобы убедить Америку – пришла пора малых ядерных реакторов.

И в этом порыве та же Toshiba вторит заокеанским единомышленникам. Она испытывает прототип ещё более компактной (2 х 6 м) АЭС с выходной мощностью всего 200 киловатт, сообщает Guardian. Такая установка могла бы питать один дом 40 лет.

Любопытно, сколько будут брать с частников за вывоз и захоронение отработанного ядерного топлива? Представляете такую графу в жировке из ДЕЗа? 

Новый метод, разработанный итальянскими учеными, позволяющий "закручивать" радиоволны с определенной скоростью и затем успешно их детектировать, может быть использован для увеличения количества доступных каналов связи на одной и той же частоте. Во время демонстрации инновационного достижения ученые передавали две радиоволны, имеющие различную скорость вращения, на одной и той же частоте, а приемник, удаленный на расстояние в 400 метров, успешно принимал и разделял две волны, реализуя два независимых канала передачи данных.

"Не стоит путать закручивание радиоволн с поляризацией, это совершенно два различных физических состояния радиоволны" - рассказывает Фабрицио Тамбурини (Fabrizio Tamburini), ведущий исследователь, в интервью издательству The Engineer. - "Используя эту новую "степень свободы" мы можем реализовать два или большее количество независимых каналов передачи данных, подобно тому, как в свое время сделал Гульельмо Маркони, разбив на части всю полосу электромагнитного спектра".

Тамбурини и его коллеги использовали тот факт, что радиоволны могут вращаться с определенной скоростью в двух направлениях. Это означает, что на одной и той же частоте можно получить несколько фиксированных каналов, которые могут быть переданы и приняты независимо друг от друга. Исследователи разработали и изготовили специальную параболическую антенну, способную передавать два независимых канала на стандартной частот 2.4 ГГц.

Теоретически, используя новый подход разделения, на одной и той же частоте можно организовать до 11 независимых каналов передачи данных, используя пять фиксированных значений скорости вращения в одну сторону (+5) и еще пять скоростей вращения в обратную сторону (-5). А если применить еще и технологии мультиплексирования сигналов, подобные тем, которые применяются в цифровом телевидении, количество независимых каналов на одной несущей частоте может быть расширено до 55.

С широким распространением мобильных электронных устройств, беспроводного интернета и цифрового телевидения возникает все больший дефицит свободных каналов передачи данных, многие могли это почувствовать на своем опыте, пытаясь выйти в Интернет через открытый Wi-Fi в месте большого скопления людей. "Мы пытаемся решить подобную проблему, создавая принципиально новый тип радиосвязи. На основе технологии закручивания радиоволн совершенно нетрудно создать Wi-Fi нового поколения, улучшить надежность и безопасность беспроводной связи без необходимости увеличения ширины полосы используемого радиосигнала" - подвел итог Тамбурини.