Журнал «Юный техник» - Юный техник, 2008 № 11

РОССИЙСКИЕ СОЗДАТЕЛИ «ШАПКИ-НЕВИДИМКИ»

Вот, что рассказал профессор Виктор Веселаго, разработки которого используют сейчас в мире для создания метаматериалов.

«Конечно, я никогда не забывал об этой своей работе и следил за публикациями по этой и смежной темам. Я не сомневался, что рано или поздно данная идея будет реализована…

В 1964 году я с группой своих сотрудников занимался проблемой возбуждения и распространения электромагнитных волн в металле, точнее, в так называемой плазме твердого тела. Мы оказались первыми, кто наблюдал непосредственное прохождение электромагнитных волн сквозь массивные (толщиной порядка одного сантиметра) образцы висмута. Естественно, изучались различные варианты эксперимента и, в частности, тот хорошо известный случай, когда эффективная диэлектрическая проницаемость плазмы твердого тела оказывалась меньше нуля и волна не могла распространяться, так как коэффициент преломления оказывался мнимым. И вот тогда я задал сам себе вопрос, что будет, если среда, в которой распространяется волна, будет иметь одновременно отрицательные значения и электрической, и магнитной проницаемости? Далее последовал достаточно полный анализ проблемы, и родилась основная публикация по этой теме в журнале «Успехи физических наук»…

Работа над субмариной-невидимкой — не единственная в своем роде. Физики из университета Пердью в Уэст-Лафейетте (штат Индиана) уже сконструировали первый прототип «шапки-невидимки», способной укрыть от нежелательного взора любой объект в определенном диапазоне длин волн видимого света.

Во главе этой группы стоит работающий в США российский физик Владимир Шалаев. «Уже создана математическая модель такой конструкции, — пояснил ученый, — основанная на численном решении уравнений Максвелла, описывающих распространение электромагнитного излучения, которым, в частности, является и видимый свет».

Своим происхождением эффект опять-таки обязан электромагнитным характеристикам материала, из которого изготовлено устройство. При нужном распределении этих характеристик свет начинает плавно «обтекать» объект, а наблюдатель получает возможность без искажений видеть то, что ранее скрывалось в тени этого объекта.

Однако пока даже в теории подобное возможно лишь для отдельных длин волн видимого диапазона. Удастся ли сделать «шапку-невидимку» универсальной, то есть «мультиволновой», пока неизвестно. Ведь первый прототип устройства представляет собой полый стеклянный цилиндр с толстыми стенками. Внутри них, перпендикулярно к вертикальной оси цилиндра, размещены крохотные наноиголки из золота или серебра. Именно их размер и определяет, на какой длине волн будет работать «шапка-невидимка».

Агентство национальной космической безопасности США (АН КБ) в конце 2007 года опубликовало доклад, в котором рекомендовало правительству финансировать разработку и строительство экспериментального спутника. Он будет получать световую энергию от Солнца и направлять ее на Землю в виде лазерного или сверхвысокочастотного излучения.

Использовать энергию светила для космических или «эфирных поселений» предлагал еще К.Э. Циолковский. Тогда, конечно, это было невозможно. Но с появлением фотоэлементов идея обрела реальность.

Так, в 1968 году сотрудник НАСА, американский инженер Питер Глэзер, предложил разместить на околоземной орбите этакую чашу с зонтиком из фотоэлектрических панелей. Его площадь должна была достигать 50 кв. км, а для монтажа панелей на орбите должны были работать более сотни космонавтов-строителей. Само же сооружение, которое даже режиссеру «Звездных войн» Джорджу Лукасу показалось бы фантастическим, обошлось бы американскому налогоплательщику более чем в триллион долларов.

Сумма была непомерной, и к проекту вернулись лишь в 80-е годы XX века. Технологии стали более развитыми, и разговор о 100 строителях на орбите уже не шел. А потому триллион долларов эксперты Министерства энергетики США смогли ужать до 40 млрд., да и сам спутник уменьшили в размерах. В общем, проект казался уже не более сложным, чем организация экспедиции на Луну. Но разворачивать строительство все же не стали, поскольку топлива хватало и на Земле, оставались также надежды на быстрое развитие термоядерной энергетики. А потому с солнечными спутниками решили повременить, по крайней мере, до 2030 года.

Так выглядел предложенный 40 лет назад проект солнечного спутника, изложенный в заявке на патент американским инженером П. Глэзером.

Однако нефть ныне стала дорожать не по дням, а по часам, и к проекту вернулись. Причем на сей раз к делу подключены не только эксперты НАСА, но и военные.

Хотя в докладе Агентства национальной космической безопасности говорится, прежде всего, об энергетических выгодах проекта, не будем забывать и об иных возможностях его применения.

Итак, в докладе утверждается, что даже экспериментальный спутник способен генерировать энергию в 10 мегаватт, а система «солнечных» спутников, установленных на геостационарных орбитах, сможет дать энергии больше, чем все основные наземные источники электричества, включая атомные, угольные, гидро- и ветроэлектростанции, вместе взятые.

Помимо всего прочего, у солнечных спутников есть еще одно преимущество. С их помощью можно доставлять энергию в труднодоступные регионы — такие, например, как Ирак, где из-за опасностей при транспортировке топлива стоимость электричества в десять раз дороже, чем в США, и достигает доллара за киловатт-час.

Предполагается, что опытный спутник можно будет построить в течение десяти лет. В отличие от наземных солнечных батарей он будет поставлять энергию и ночью, и в облачную погоду.

Новый проект уже не так грандиозен, но все же поражает воображение. Если масса МКС составляет сегодня 232 т, то солнечный спутник будет весить более 3000 т, а площадь его фотовоспринимающих крыльев составит 3 кв. км.

При этом в отчете говорится, что пока строительство нового спутника находится на грани технологических возможностей человечества, а то и вообще за гранью. Ведь для того чтобы смонтировать такой спутник, потребуется не менее 100 запусков ракет или шаттлов. Сегодня же США способны запускать в год менее 15 ракет.

Однако если этот проект будет принят к исполнению, подчеркивают авторы доклада, он, во-первых, активизирует космическую промышленность. Во-вторых, космический источник энергии позволит ослабить зависимость мировой промышленности от добычи углеводородов. Ведь стоимость барреля нефти уже перевалила за отметку 100 долларов, да и сами запасы углеводородов на планете не бесконечны.