Ce este mai puternic decât orice altceva

Descarcă (5,89 Kb)

Ce este mai puternic decât orice altceva

G. U. Lihosherstnyh
Chimie și Life №7, 1980. 31-33

Este posibil să se construiască o rachetă care poate zbura cu o viteză aproape de lumină? Știința spune, în principiu, este posibil, dacă antimateria ar fi utilizarea de combustibil, oferind interacțiunea cu substanța puternică radiație electromagnetică. Reflectați de o oglindă concavă, iar această radiație voință de tracțiune necesare pentru zborul spre stele. Astfel de rachete fotonice sunt descrise în detaliu scriitori de science-fiction. În fiecare detaliu, cu o singură excepție: nici unul dintre ei indică faptul că materialul din care a făcut oglinda. La urma urmei, acesta trebuie să fie în măsură să reflecte imaginea în anihilarea raze gamma rigide, ușor pătrunde în toate substanța terestră cunoscută. În plus, oglinda ar trebui să aibă o rezistență la căldură fenomenal ca un flux puternic de energie electromagnetică care poate crea un tiraj suficient, instantaneu vaporiza orice material convențional.

Acesta este doar un exemplu de modul în care caractere aldine fantezie de rupere pe un calcul de inginerie sobru, care ia în considerare proprietățile reale ale materialelor reale: puterea lor de asemenea, stabilește o limită pentru proiecte de designeri. Deși puterea teoretică a cristalelor unice perfecte, care funcționează la 100% din forțele de interacțiune interatomice trebuie să fie în sute sau mii de ori mai mult decât de obicei, chiar și aceste materiale nu pot rezolva toate problemele tehnologiei viitor îndepărtat.

Rezerva rezistență teoretică și rezistență la căldură este determinată de forța electromagnetică a interacțiunii dintre atomii la distanțe de ordinul 10 -8 cm. Se pare că această limită nu poate depăși orice născocire. Cu toate acestea, nu vom sari la concluzii. Toate calculele de posibila rezistenta materialelor bazate pe presupunerea naturală că este vorba despre substanțe, născut pe pământ. Dar substanța unor stele este destul de proprietăți neobișnuite. De exemplu, stele, numite pitice albe sunt compuse din materie, atomii din care cojile de electroni exterioare sunt rupte cum ar fi presiunea. Densitatea acestor substanțe este de aproximativ un milion de ori mai mare decât densitatea apei: au umplut un degetar ar trebui să cântărească aproximativ o tona. Chiar mai izbitor stele neutronice substanțe având o densitate de circa 10 15 g / cm3 - degetar umplută cu această substanță trebuie să cântărească miliarde de tone.

Dar ceea ce face problema de materiale grele și sverhtermostoykih materia are stelare? Cine are nevoie de design, cu o greutate de miliarde de tone, în timp ce sarcina principală este de a le face cât mai ușoare posibil?

Cu toate acestea, nu ne gândim la faptul că materialul stelar în timp ce creșterea densității și creșterea rezistenței. De exemplu, în stelele pitice, distanța dintre atomii într-o sută de ori mai mici decât în ​​mod normal, și, prin urmare forța de interacțiune dintre ele ar trebui să fie mai mare de cel puțin zece mii de ori. O particulă compunând stelele neutronice (adică nucleoni) interacționează unele cu altele, cu o forță de 10 12 ori superioară forței de interacțiune dintre atomii în orice materie terestră.

Prin urmare, rezistența specifică materiei stelare (adică rezistența pe unitatea de greutate) poate fi perfect acceptabil, iar rezistența la căldură trebuie să fie în mod clar destul de ridicat.

Aceasta este ceea ce arată cuantificarea estimată a proprietăților materiale ale pitice albe și stele neutronice.

substanță Distrugerea la temperatură ridicată se datorează creșterii vibrațiilor termice ale particulelor sale constitutive; în consecință, de căldură trebuie să fie direct proporțională cu energia de legătură dintre aceste particule. Din aceasta rezultă că materialul rezistent la temperatura medie într-o stea neutronică trebuie să fie de un milion de ori mai mare decât rezistența la căldură a oricărui material de pământ.

În mod similar, putem estima caracteristicile de rezistență ale materialului stelare, crezând că ei vor putea folosi doar o miime din puterea teoretică. Rezultatele acestor calcule sunt prezentate în tabelul de unde toate proprietățile materialelor de pământ realizate pe unitate:

Substanța este un pitic alb

Substanța de stele neutronice

Raportul greutăților de cabluri având aceeași rezistență la tracțiune
Raportul dintre diametrele cablurilor având aceeași rezistență la tracțiune
Raportul dintre lungimile de cabluri suspendate în mod liber, care poate rezista la propria sa greutate
Raportul grosimii grinzilor orizontale, care poate rezista la greutatea
Raportul dintre rezistent la căldură

După cum se vede din tabel, se încălzește substanța pitice albe și stelele neutronice este mult mai mare decât temperatura pe suprafața lor. Acest lucru sugerează că stelele sunt acoperite cu o crustă solidă. În prezent, se presupune că unele stele neutronice au o crustă solidă: acest spectacol schimbări bruște în perioadele de rotație a acestora, rezultate din cutremure specifice. Stabilitatea termică a materialului stelare este atât de mare încât din ea putem face rachete capabile de locuințe direct explora interiorul solar.

Care sunt proprietățile materiei stelare, ca material structural? În cazul în care o secțiune obișnuită a cablului de oțel de 1 mm 2 poate rezista la o sarcină de aproximativ 100 kg, același cablu de materia stea neutronică ar putea rezista la o sarcină de 1024 kg, care este de aproximativ o șesime din „greutatea“ a planetei noastre. Dacă înlocuim atracția dintre Pământ și cablul de oțel Luna, diametrul trebuie sa fie de aproximativ 500 km; din același diametru al cablului de un pitic alb va fi egal cu 50 m, iar substanța neutronice stelele atât de ferm încât filamentul este parul subtire (diametru de doar 5 microni) capabil să mențină Luna pe orbita.

Steel cablu km, care poate rezista la greutatea supertankerele încărcat cu o cilindree de o jumătate de milion de tone, ar cântări zeci de mii de tone, dar coarda de materie stele neutronice de aceeași lungime și rezistență va cântări doar câteva kilograme. În cazul în care oțelul este liber pauze agățat coarda gravitația Pământului prin propria sa greutate la o lungime de aproximativ 10 kilometri, cablul de materie de neutroni la o lungime de câteva zeci de kilometri nu ar fi tăiat scurt, chiar și în câmpul gravitațional al piticei albe - în cazul în care cablul de sârmă pentru a tăia scurt cu o lungime de numai câțiva milimetri.

Fenomenală ar trebui să funcționeze materie de neutroni și îndoire. Pentru a arunca o lumină de kilometri lungime și dreptunghiulară, bazându-se doar întâlni, nu s-ar prăbuși sub propria greutate în câmpul gravitațional al Pământului, ar trebui să fie o grosime de aproximativ 100 m. Aici un fascicul de materie de neutroni de aceeași lungime și în aceleași condiții ar susține propria lor în greutate, chiar și la o grosime de un micron; greutate astfel de grinzi ar fi egală cu aproximativ un milion de tone (rețineți că grinda de oțel ar fi de 80 de ori mai mare), dar fascicul delicat de lungime km materie de neutroni ar putea suporta sarcina de mai multe milioane de tone, la o greutate corporală de doar câteva tone.

La fel de izbitoare posedă proprietățile un neutron și un material de film. Un metru pătrat al unui film cu o grosime de numai un nucleon (adică, 10 -13 cm) și va cântări aproximativ șase tone; Cu toate acestea, pentru a puncție un film de un ac, ar trebui să aplice o forță de trei milioane de tone. O placă de materie stele neutronice în zona de un metru pătrat, marginile de odihnă liber ar putea rezista la o presiune de zece miliarde de atmosfere (o astfel de presiune predomină în interiorul soarelui), cu o grosime de numai câțiva microni. În natură nu există interacțiuni mai puternice decât cele care sunt responsabile pentru conectarea nucleonilor in nuclee. Prin urmare, nu se poate mai puternică decât materia neutroni: ea nu este doar capabil să reziste forțelor, domnind în „găurile negre“ din intestine (dacă există într-adevăr). Dar, în condiții terestre materie de neutroni nu ar trebui să fie măcar egale și posibilitatea de a servi ca material pentru a crea modele uimitoare și invenții, nu snivshihsya chiar autori de SF.

Să nu vorbim despre faptul că numai materia de neutroni este capabil să reziste sfârâit căldura motorului de fotoni. Materie Neutron - aceasta poduri aeriene imense, trepte peste munți și mare, acest turn sute de kilometri de mare, este de unelte și piese cu formă de mașini.

Toate acestea, desigur, deschide perspective uimitoare pentru tehnica de pământ. Oprirea numai pentru cei care să învețe să materie de neutroni. Dar poate exista în natura ceva de genul asta, ceea ce ar putea să nu fi făcut și o persoană?