Энергия сверхцивилизаций

[Pribavkin]

Энергия сверхцивилизации
20 марта 2020   Андрей Орлов
Не так давно была новость про звезду KIC 8462852 и её странное изменение яркости. Тогда учёные заговорили о возможном проявлении деятельности высокоразвитой цивилизации в этой системе. Я тогда в статье "Где искать инопланетян?" написал о смехотворности попыток поиска "Сфер Дайсона" или других признаков высокоразвитых цивилизаций по избыточному тепловому излучению из звёздной системы, потому что никакая цивилизация не может называться высокоразвитой, если не научилась утилизировать и полностью использовать самую распространённую во вселенной энергию - тепловую. Поэтому всё будет скорее наоборот - поток инфракрасного излучения из такой системы должен быть заметно ниже.
Тогда я понадеялся, что и нашей цивилизации не долго осталось, как дикарям, разбрасываться тепловой энергией и что скоро будет изобретён способ её полного использования. Это технология мечты.
На этот раз наши учёные не подвели и не заставили долго ждать. Вскоре появилась статья "Ученые продемонстрировали новый способ поглощения инфракрасного излучения" с описанием первого прототипа такого устройства.
Пока это даже не устройство, а материал, способный полностью поглощать ИК излучение только определённой длины волны, но начало есть и разработать подобные материалы для широкого спектра излучений, в том числе и космических микроволновых уже будет делом техники.

Что это нам даёт?
1. Для начала защиту от радиации, рентгеновского, УФ и других видов излучений. Это как защита космонавтов во время перелётов, так и безопасное хранение ядерных отходов. Применений очень много.
2. Потом преобразование всего спектра излучений в электричество даст неисчерпаемый источник электричества практически в любом месте. Даже там, где нет света и тепла может быть радиация, ионизированное и другое излучение, от которого сейчас приходится защищаться. Космические корабли и зонды на окраинах солнечной системы смогут пополнять запасы энергии не только от света солнца, но и от его радиации и других выбросов.

В быту нас всегда окружает огромное количество как ИК так и радио излучений, которые смогут пополнять заряд аккумуляторов постоянно и круглосуточно. Представьте, например, что горящий камин или печь в доме будет не только его обогревать, но и давать электроэнергию. Что кондиционер и холодильник будут не просто бесплатно охлаждать воздух и продукты, но при этом ещё и вырабатывать электрических ток без каких либо сложных устройств. Это же просто мечта!
Я очень надеюсь, что все эти исследования не затянутся на десятки лет и я ещё доживу до их реального применения.

Источник: https://zen.yandex.ru/media/id/5beaa26784edee00aa843514/energiia-sverhcivilizacii-5e7465f83a53684f619d0537

[Pribavkin]

https://zen.yandex.ru/media/id/5beaa26784edee00aa843514/gde-iskat-inoplanetian-5e64bc7f6c3f9e70e9062c13
Где искать инопланетян?
8 марта  2020   Андрей Орлов
Я не большой поклонник поиска разума в космосе и, возможно, это помогает мне посмотреть на вопрос шире и более критично, чем увлечённым фанатам. У каждого может быть своё мнение на этот счёт, но мне кажется, что и простые люди и матёрые исследователи допускают ряд ошибок в оценках перспектив развития технологий, цивилизаций и вообще жизни.

Я выскажу только своё мнение.

В своих поисках жизни учёных в первую очередь интересует вода. Что на Марсе, что на Альдебаране, т.к. считается, что земная жизнь зародилась в ней. Однако уже достаточно давно известно, что органические молекулы могут быть не только на основе углерода, но и на основе кремния. Эта жизнь может отличаться от земной не только внешним видом, но и условиями своего зарождения и существования. Почему она сразу списывается со счетов? Её искать не будем? А если будем, то на каких планетах?
Жизнь ищут по каким-либо признакам её активности начиная от выделения метана в атмосферу (было бы не плохо прилететь и найти коров на лугу - проблемы с продовольствием экспедиции отпали бы сами ) и до радиоизлучения с инфракрасным свечением. Считается, что высокоразвитая цивилизация должна просто гудеть, как улей на нескольких соседних планетах и по этому гулу мы её и найдём. Однако давайте представим себе, что мы и есть та высокоразвитая цивилизация и имеем технологии как минимум для массовых межпланетных перелётов и для колонизации других планет. Что бы мы делали?

На сегодняшний день существует две самые популярные теории решения проблем перенаселения и нехватки ресурсов: колонизация других планет и строительство сферы Дайсона. Про сферу я писал в посте "Инопланетяне на сфере Дайсона", а вот тема переселения требует отдельного рассмотрения.

Давайте реально посмотрим на задумку колонизации другой планеты, даже имея в будущем нужные технологии:

1. нужен источник энергии. На Марсе самозабвенно ищут воду, чтобы не только выращивать пищу, но и производить водород для получения энергии. С другой стороны на Земле воды хоть залейся, но вот водородными станциями как-то мало кто интересуется. А почему? Да потому что есть более дешёвые и доступные источники энергии. Да, они могут иссякнуть, но воды на Земле всё равно будет намного больше, чем на Марсе и выколупывать её из камней не придётся.

2. ладно, можно использовать термоядерные или другие реакторы и найти планету не только с водой, но и с подходящим климатом, на которой - о счастье! - даже есть своя жизнь... которая вполне может угробить людей своими болезнями, ядами или просто агрессией. У нас на Земле на границах стоит фитосанитарный контроль и ни семена, ни растения, ни животные без специальных справок не пропускаются, потому что могут нарушить сложившийся баланс в отдельной экосистеме.
Перестраивать целую планету с её экосистемой под себя и постоянно рисковать, что где-то что-то может случайно выползти, как сибирская язва из незарегистрированного могильника? Серьёзно? По-моему проще будет самим под неё перестроиться. Не знаю, как в будущем будет с генной модификацией людей, но в любом случае это будут уже потомки переселенцев, а сами они умрут только за идею и надежду на такую колонизацию.
Даже если жизни нет, будут различные катаклизмы в виде землетрясений, вулканов, наводнений и бурь, которые никто не отменял. Мне особенно понравилось цунами в "Интерстелларе". Что делать с ними?

3. опасности самих перелётов можно снизить до разумного предела. Сделать защиту от радиации и излучения, создать искусственную гравитацию, погружать экипажи на долгие годы в сон, но законы физики это не отменяет. В случае опасности столкновения с космическими камнями, мусором или пылью, даже если её успевать замечать, выполнить манёвр уклонения на скоростях выше третьей космической без риска угробить всё живое внутри корабля просто невозможно.
Вариант испарения опасных объектов лазером или другим оружием проходит только в кино. Лазер не остановит массу образовавшейся пыли или даже газов и она всё равно ударит по кораблю, просто сделает не компактное сквозное отверстие, а большую воронку в обшивке. Тут придётся придумывать что-то вроде силового поля, но и оно не спасёт от перегрузок.

[Pribavkin]

(Продолжение)
На самом деле ключ к выживанию цивилизации в её рассредоточении в пространстве, чтобы в случае опасности или аварии это не грозило вымиранием всему виду, поэтому я и высказал свою идею о том, что высокоразвитая цивилизация не будет сидеть на планете и рисковать, что на неё обрушится астероид или соседняя планета, которую она не сможет остановить, или планетное ядро взорвётся и расколет поверхность вулканами, или где-то на другом краю планеты кто-то что-то просто из любопытства смастерит и случайно угробит пару окрестных городов. Нет. Она не будет так рисковать, как сейчас вынуждены рисковать мы.

Есть доступный источник энергии - отлично! Налажено массовое производство космических кораблей и баз - замечательно! Есть защита от излучений (а я считаю, что их переработка в энергию для корабля технология не такого уж далёкого будущего) - ещё лучше! А длительная невесомость опасна только для организма, который должен опять возвращаться на планету с гравитацией. Нет гравитации - нет проблем.

Что ещё нужно? Человек, вышедший в космос уже никогда не вернётся ни на какую планету хотя бы только потому, что ему в своём корабле будет намного комфортнее и безопаснее, чем в непредсказуемых условиях любой из планет и соседстве с миллиардами других людей, от которых неизвестно чего ждать. На планетах будут только производственные базы по добыче ресурсов и то только после выработки более доступных астероидов и спутников.

Самая простая и доступная везде энергия, в том числе и в космосе, - тепловая. Даже на достаточно большом удалении от звезды сейчас для любого космического аппарата стоит проблема не обогрева, а охлаждения в условиях космического вакуума. Он действует как термос и это только такие первобытные варвары, как мы могут разбазаривать столько энергии впустую. У меня язык не повернётся назвать цивилизацию высокоразвитой, если она будет поступать так же. Поэтому никакого теплового излучения мы тоже не увидим.

Так где же и по каким признакам искать инопланетян? Давайте прикинем перспективы.

Первое правило эволюции - выживает сильнейший - не актуально. Опасности нет, условия комфортные, ресурсов хоть завались, за всем следят роботы и автоматика. Что бы вы сами делали, если бы это так и было уже тысячи лет? Скорее всего ничего. Болтались бы где-то в своём родовом корабле и тупо пялились на звёзды. Разум, как это ни странно, развивается только в плохих для жизни условиях, когда он является инструментом для выживания, а чем условия становятся лучше, тем больше он атрофируется.

Это не фантазия. Даже в нашей истории полно примеров такого существования. Так что не будет никаких радиосигналов с переговорами, излучений и смога в атмосферах планет. Я бы искал сферическое облако примерно однородного состава вокруг звезды, поглощающее излучения и не похожее на обычный протопланетный диск. Это и будет высокоразвитая (в прошлом) цивилизация. Возможно, нашу в будущем ждёт та же участь.

[Pribavkin]

https://www.vesti.ru/nauka/article/2531229
Астрономы наконец открыли космические струны?
03 марта 2021  Анатолий Глянцев
Недавнее открытие может стать свидетельством существования космических струн.
Возможно, наблюдатели наконец обнаружили космические струны. Эти удивительные объекты, предсказанные самыми смелыми физическими теориями, могут простираться от галактики до галактики, будучи по диаметру не больше протона.

Мир как струнный оркестр
Как может образоваться этакое чудо? Теоретики дают несколько возможных объяснений. Например, знаменитая теория струн предполагает, что всё, что кажется нам частицами – на самом деле лишь струны, которые по-разному колеблются. Один способ колебаний превращает струну в электрон, другой – в протон, и так далее.
Почти все эти струны очень короткие. Но, если передать струне очень много энергии, она начнёт расти. В первые доли секунды после Большого взрыва пространство было так наполнено энергией, что некоторые струны могли достичь астрономической длины.
Кроме того, струны могут быть участками многомерного пространства, "свёрнутыми в трубочку" по всем измерениям, кроме одного. Есть и другие гипотетические способы возникновения струн космического масштаба.

Волны нетерпения
Многие модели предсказывают, что в юной Вселенной возникла целая сеть космических струн. Колебания этих струн должны были породить волны, только не звуковые, а гравитационные. И если так, то это гравитационное эхо до сих пор странствует по космосу.
Между тем учёные наблюдают гравитационные волны уже несколько лет. Однако действующие детекторы LIGO и VIRGO могут засечь лишь высокочастотные сигналы. Такие гравитационные всплески порождаются столкновениями чёрных дыр массой в несколько солнц или нейтронных звёзд. Гипотетическая паутина космических струн должна была испускать гравитационные волны более низкой частоты.
И, похоже, недавно наблюдатели всё-таки обнаружили низкочастотные гравитационные волны. Вести.Ru подробно рассказывали об этом открытии. Напомним, что астрономы отслеживали смещение пульсаров – своеобразных космических маяков, созданных самой природой. Учёные стремились выяснить, не раскачиваются ли эти небесные тела на гравитационных волнах, и пришли к выводу, что, кажется, всё-таки раскачиваются.
Сами авторы открытия призывают к осторожности. Они напоминают, что данные нуждаются в дальнейшей проверке. Всё ещё не исключено, что обнаруженный эффект создают не гравитационные волны, а просто случайные шумы и помехи, неизбежные при любых измерениях.
Однако пока наблюдатели осторожничают и перепроверяют расчёты, теоретики говорят: "Допустим, что это всё-таки низкочастотные гравитационные волны. Что же в таком случае могло их породить?". И предлагают разные механизмы, один интереснее другого.

[Pribavkin]

(Продолжение)
Долгожданная музыка
Сами авторы открытия связывают обнаруженные низкочастотные гравитационные волны со сверхмассивными чёрными дырами. Но есть и другие варианты.
В журнале Physical Review Letters опубликованы сразу две научные статьи (1, 2), авторы которых заявляют: найденный наблюдателями сигнал может быть порождён именно космическими струнами.
Первое исследование опубликовано физиками из Королевского колледжа Лондона. Они утверждают, что гипотеза о космических струнах объясняет свойства обнаруженных гравитационных волн даже лучше, чем версия со сверхмассивными чёрными дырами.
Исследователи из Института ядерной физики Общества имени Макса Планка, опубликовавшие второе исследование, не столь категоричны.
"Всё, что мы можем сказать, это то, что в настоящее время гравитационные волны от космических струн являются вполне жизнеспособным объяснением [свойств] сигнала", – говорит соавтор этого исследования Кай Шмитц (Kai Schmitz).
Любопытно, что одновременно в том же журнале вышла и третья статья. Её авторы предлагают совсем иную, но не менее интересную версию. Они предполагают, что низкочастотные гравитационные волны возникли… при рождении первичных чёрных дыр, о которых Вести.Ru тоже в своё время писали.
Это, конечно, не космические струны, но тоже "заклятые друзья" теоретиков, которые никогда ещё не обнаруживались наблюдателями. Их открытие стало бы не менее значимым историческим событием.
Все три модели объединяет одно: их можно проверить. Правда, не прямо сейчас, но с помощью детекторов гравитационных волн следующего поколения, таких как LISA. Этим инструментам будут доступны частоты, скрытые от действующих систем LIGO и VIRGO. Тогда и станет окончательно ясно, звучит ли во Вселенной музыка космических струн.
К слову, ранее Вести.Ru рассказывали о том, что наблюдатели, возможно, уже обнаружили космическую струну в центре Галактики.

[Pribavkin]

https://zen.yandex.ru/media/id/5beaa26784edee00aa843514/gde-iskat-inoplanetian-5e64bc7f6c3f9e70e9062c13
Где искать инопланетян?
8 марта  2020   Андрей Орлов
...3. опасности самих перелётов можно снизить до разумного предела. Сделать защиту от радиации и излучения, создать искусственную гравитацию, погружать экипажи на долгие годы в сон, но законы физики это не отменяет. В случае опасности столкновения с космическими камнями, мусором или пылью, даже если её успевать замечать, выполнить манёвр уклонения на скоростях выше третьей космической без риска угробить всё живое внутри корабля просто невозможно.
Вариант испарения опасных объектов лазером или другим оружием проходит только в кино. Лазер не остановит массу образовавшейся пыли или даже газов и она всё равно ударит по кораблю, просто сделает не компактное сквозное отверстие, а большую воронку в обшивке. Тут придётся придумывать что-то вроде силового поля, но и оно не спасёт от перегрузок.

Как ни странно, но эта проблема может быть решена. Способ решения подсказывает наша Земля.
Земля миллиарды лет летит в космическом пространстве со скоростью порядка 220 км/сек - с такой скоростью движется
Солнце вокруг центра Галактики. То есть эта скорость гораздо выше, чем третья космическая скорость.
И ничего - мы выживаем. То есть достаточно сделать космический корабль, который окружить атмосферой примерно такой же
толщины, как и земная атмосфера. То есть вокруг корабля соорудить пузырь, который наполнить воздухом. Все встречные объекты типа метеоритов будут сгорать в этом пузыре. Одновременно будет обеспечена защита от галактического излучения.
Как ни странно, но материал для этого пузыря уже имеется в весомых количествах.
Например, англичане из этого материала уже пытаются кроить пуленепробиваемую одежду для солдат.
Это ткань из углеродного нановолокна. Ещё этот материал называют графеном. То есть для изготовления этого материала нужны только атомы углерода. Грифель графитового карандаша как раз и состоит из слоёв графена.
Только нужно научиться сшивать между собой куски графена, чтобы сделать плёнки больших размеров.
То есть пузырь можно делать из обычного каменного угля или из природного газа.
В таком пузыре космонавты могут гулять также, как и ночью под звездным небом.
Естественно, корабль будет выполнен в виде вращающегося бублика, который обеспечит искусственную гравитацию.

[Pribavkin]

https://www.popmech.ru/science/398982-grafen-okazalsya-istochnikom-beskonechnoy-energii-revolyuciya-v-energetike/
Графен — источник бесконечной энергии: революция в энергетике
04.03.2021  Василий Макаров
Физики из США случайно обнаружили, что графен может вырабатывать энергию с помощью окружающей среды и уже в ближайшем будущем станет новым словом в энергетике и бионике.
Существование в природе графена — феномен, который стал возможен благодаря тому, что ученые нашли «лазейку» в законах физики и заставили сплошное двухмерное атомное полотно вести себя как трехмерный материал. Все новые и новые исследования открывают полезные применения этого материала, и прогнозы звучат весьма обнадеживающе: оказалось, что графен можно использовать для получения практически бесконечного числа энергии!

Случайное открытие
Команда физиков, возглавляемая исследователями из Университета Арканзаса, совершила открытие совершенно случайно. Первоначальной целью их испытаний было изучение вибрации графена — но для чего?
Все мы знакомы с зернистым графитом, который обычно используют вместе с керамическими компонентами для создания стержня карандаша. Черная полоска, которая остается после того, как грифель карандаша проведет по бумаге — это, по факту, тонкие листы атомов углерода, которые легко скользят друг над другом. В течение многих лет физики задавались вопросом: можно ли изолировать такой лист и сделать его самостоятельной двумерной плоскостью?
В 2004 году физикам из Манчестерского университета это удалось. Чтобы существовать отдельно друг от друга, листам углеродных атомов необходимо вести себя подобно трехмерному материалу, чтобы обеспечить необходимую стабильность. Оказалось, что «лазейкой» в данном случае является смещение подвижных атомов, что и придает графену свойства третьего измерения. Другими словами, графен никогда не был 100% плоским — он вибрировал на атомарном уровне так, чтобы его связи не подвергались спонтанному распаду.
Именно для того, чтобы измерить уровень этого смещения и вибрации, физик Пол Тибадо недавно возглавил группу аспирантов и совершил с ними весьма простое исследование. Ученые уложили листы графена на специальную медную сеть и наблюдали изменения в положениях атомов с помощью микроскопа. Однако цифры почему-то не соответствовали ожидаемой модели. Более того, от испытания к испытанию данные разнились.

Графен как источник энергии
Тибадо решил повести эксперимент в другом направлении, пытаясь найти подходящий шаблон и изменив для этого способ анализа данных. Исследователи разделили каждое изображение, полученное в процессе измерений, на суб-изображения. Стратегия оказалась верной: масштабная картина не позволяла изучить закономерности движения атомов, а вот анализ ее частностей в результате позволил выяснить нечто интересное. Предполагалось, что листы графена двигались по тому же принципу, что и согнутые листы металла — но это предположение оказалось ложным.
Оказалось, что все дело в так называемых «полетах Леви» — шаблонах небольших случайных колебаний, сочетающихся с внезапными, резкими сдвигами. Подобные системы раньше наблюдались в биологических и климатических системах, но в атомном масштабе физики видели их впервые. Измеряя скорость и масштаб этих графеновых волн, Тибадо предположил, что их можно использовать для извлечения энергии из окружающей среды.
Пока температура среды препятствует «комфортному» перемещению атомов графена относительно друг друга, они продолжат пульсировать и изгибаться. Поместите электроды с обеих сторон секции такого графена — и получится крошечный генератор. Согласно расчетам, граф размером 10х10 микрон графена обладает мощностью в 10 микроватт. Учитывая, что на булавочной головке может поместиться целых 20 000 таких квадратов, подобная «электростанция» выглядит не слишком впечатляюще, верно? Однако этой мощности при комнатной температуре будет достаточно, чтобы обеспечить энергией какой-нибудь маленький гаджет — к примеру, наручные электронные часы. Интересно и то, что в будущем подобный способ получения энергии может привести к созданию биоимплантов, которым будут не нужны громоздкие аккумуляторы.

Заключение
В настоящее время Тибадо уже сотрудничает с учеными Военно-морской исследовательской лаборатории США, чтобы понять, есть у этой стратегии будущего. Возможно, именно графен станет тем источником «энергии будущего», который уже в ближайшее время позволит технологиям сделать существенный прорыв.

[Pribavkin]

https://www.popmech.ru/science/413832-fiziki-prevratili-grafen-v-svrehprovodnik-budushchee-na-poroge/
Сверхпроводник из дешевого графена: будущее на пороге
03.03.2021  Василий Макаров
Превратить графен в сверхпроводник, по которому электричество передается без сопротивления, удалось группе ученых из MIT. Секрет заключается в том, чтобы объединить два слоя наноматериала под «магическим углом».
Сверхпроводник — это такой Святой Грааль электротехников. В отличие от обычных проводников на основе золота или меди, сверхпроводники отличаются тем, что передают электричество без какого-либо сопротивления. Это означает, что ни потери тепла, ни потери мощности во время передачи не происходит. Эффективность систем (к примеру, компьютеров) на базе таких проводников намного выше, чем у привычных нам современных аналогов.

В прошлом исследователям уже удавалось обнаружить несколько сверхпроводящих материалов, однако все они работают лишь при температуре, близкой к абсолютному нулю. Наиболее успешными сверхпроводниками стали купраты, но даже они работают при температуре на 200 градусов ниже, чем точка замерзания воды. Однако просто открыть такой проводник намного легче, чем приспособить его для практических нужд, а потому за последние 25 лет индустрия не достигла в этом направлении особых успехов. Мечтой всех изобретателей является такой материал, который проявлял бы свойства сверхпроводимости при обычной, комнатной температуре и не требовал дорогих и громоздких систем охлаждения.
Новые исследования ученых из MIT могут открыть человечеству дверь в эру сверхпроводников. Ученые экспериментировали с графеном, который, как известно, уже зарекомендовал себя множеством интересных и необычных физических свойств. Этот двухмерный материал состоит из атомов углерода, и за последние несколько месяцев исследователи опытным путем доказали не только невероятную прочность, но и отличную способность графена проводить тепло и энергию. Теперь в общую копилку добавилось и еще одно замечательное свойство: при охлаждении почти до абсолютного нуля два листа графена, сжатые вместе и смещенные относительно друг друга на 1.1 градус, становятся сверхпроводниками. Это открытие стало неожиданностью даже для самих ученых!

Открытие того факта, что графен способен к сверхпроводимости, в ближайшем будущем положит начало целому ряду исследований в этой области. С графеном работать намного легче, чем со сложными купринами, а потому именно этот материал в будущем может стать ключом к созданию универсальных сверхпроводников, которые будут работать при комнатной температуре.