Наработки и инновации
SUGAR для волн тяготения. Рекордный КПД. Гравитационный светильник. Топливо из водорослей
Американские ученые заканчивают отладку специализированного суперкомпьютера с 320 центральными процессорами, с помощью которого они надеются доказать реальность гравитационных волн. Их существование непосредственно вытекает из общей теории относительности. Ее создатель Альберт Эйнштейн предсказал этот феномен в 1917 году. В этом он последовал примеру великого шотландского физика Джеймса Клерка Максвелла, который 52 годами ранее открыл «на кончике пера» электромагнитные волны. Теорию Максвелла в 1888 году подтвердил профессор Боннского университета Генрих Герц, который обнаружил эти волны в серии блестящих экспериментов. А вот волны, которые вычислил Эйнштейн, еще только предстоит зарегистрировать. Волны тяготения – это периодические колебания гравитационного поля, которые распространяются в пространстве со скоростью света. Они возникают при любых движениях материальных тел, приводящих к неоднородному изменению силы тяготения в окружающем пространстве. Чтобы их получить, достаточно покрутить в руках самую обычную спортивную гантель. Однако любые гравитационные волны, возникающие в земных условиях, настолько слабы, что ни один существующий физический прибор не может их обнаружить. Поэтому ученые пока что стараются найти волны тяготения, рождающиеся в ходе мощных космических катаклизмов – например, при взрывах сверхновых звезд или при столкновениях нейтронных звезд либо черных дыр. Теория также утверждает, что Вселенная должна быть буквально пронизана реликтовыми волнами тяготения, возникшими в процессе ее рождения. Еще одним мощным источником гравитационных волн служат двойные звезды, как обычные, так и нейтронные. Первые косвенные свидетельства реальности волн тяготения были получены как раз при изучении двойной нейтронной звезды. В 1974 году американские радиоастрономы Джозеф Тейлор и Расселл Халс впервые обнаружили пару нейтронных звезд, обращающихся вокруг общего центра тяжести. Им удалось доказать, что период этого вращения, который сейчас составляет 3 часа 45 минут, ежегодно уменьшается на 70 микросекунд. Это происходит из-за потери энергии, которую как раз и уносят гравитационные волны. Физики уже много лет строят приборы, предназначенные для прямого детектирования космических волн тяготения. Три года назад в США было закончено сооружение крупнейшей в мире установки этого рода, аппаратного комплекса LIGO. Он состоит из двух гравитационных обсерваторий, одна из которых находится в тихоокеанском штате Вашингтон, а другая – в Луизиане. Там установлены лазерные интерферометры, с помощью которых ученые рассчитывают обнаружить деформации пространства, вызванные прохождением волн тяготения. Аналогичные лазерные интерференционные детекторы меньших размеров действуют также в Японии, Франции, Германии и Италии. Расчеты показывают, что эти приборы в принципе обладают достаточной чувствительностью для регистрации космических волн тяготения с частотой в десятки и сотни циклов в секунду. Новый суперкомпьютер будет работать в паре с обеими обсерваториями LIGO. Он смонтирован в Сиракузском университете в штате Нью-Йорк, Это отражено в его имени - SUGAR. Это отнюдь не написанное заглавными буквами английское слово «сахар», а частичная аббревиатура названия Syracuse University Gravitational and Relativity Computing Cluster. В русском переводе эта формулировка выглядит длиннее – Вычислительный комплекс Сиракузского университета по исследованию гравитационных и релятивистских эффектов. Главная задача компьютера SUGAR будет состоять в анализе сигналов, приходящих с комплекса LIGO. На нем также будут выполнены сложнейшие вычисления, которые дадут возможность точно смоделировать структуру гравитационных волн, приходящих от различных космических источников. Результаты этих расчетов позволят надежней выявить чрезвычайно слабые сигналы, которые эти волны рождают при взаимодействии с интерферометрами. SUGAR должен заработать в полную силу не позже конца февраля. Американские энергетики установили новый мировой рекорд по части эффективности получения промышленного электричества из солнечной энергии. Это достижение было установлено в ходе эксплуатации экспериментальной солнечной электростанции, созданной специалистами Национальных лабораторий Сандиа в сотрудничестве с корпорацией Stirling Energy Systems. Приемником лучистой энергии там служит огромное вогнутое зеркало, которое собирает солнечный свет и направляет его на теплообменники, где циркулирует водород. Газ, нагретый солнечным теплом, подается в двигатель Стирлинга, который вращает генератор переменного тока, поступающего в местную энергетическую сеть. Рекордный коэффициент полезного действия был зарегистрирован 31 января. В тот день станция, построенная в 2005 году на полигоне в Альбукерке в штате Нью-Мексико, использовала для производства электричества 31,25% энергии солнечного излучения, падающего на ее тарелкообразное зеркало. Предшествующий рекорд этого рода, установленный в 1984 году, равнялся 29,4%. Студент архитектурного факультета Вирджинского политехнического института Клэй Моултон в качестве дипломной работы представил проект напольной лампы, работающей за счет силы тяготения. Это акриловая колонна высотой примерно метр с четвертью. Внутри нее спрятаны десять светодиодов, которые питаются от встроенного генератора. Генератор соединен с ротором, который начинает вращаться, когда грузы в верхней части колонны под действием тяготения медленно смещаются вниз. Когда этот процесс завершается, лампу надо просто перевернуть вверх ногами наподобие песочных часов. Освещенность, которую обеспечивают светодиоды, примерно соответствует возможностям 40-ваттной электрической лампочки. Одной гравитационной «зарядки» лампы хватает на 4 часа. Изобретатель утверждает, что его светильник может без поломок и смены деталей работать по 8 часов в сутки свыше двухсот лет. Калифорнийская фирма Solazyme разработала новую технологию получения биотоплива из растительной массы. Ее источником служат несколько штаммов генетически модифицированных одноклеточных водорослей, которые выращиваются в танках из нержавеющей стали. Эти микроорганизмы могут существовать и делиться в полной темноте, что позволяет не тратить электроэнергию на их подсветку. Водоросли надо подкармливать сахаром, который они перерабатывают в сложные органические соединения. Некоторые виды производят триглицериды, подобные тем, которые содержатся в растительных маслах. Другие растения синтезируют углеводородные смеси, которые имеют много общего с легкими компонентами нефти. Все эти соединения используются в качестве сырья для производства дизельного биогорючего и других видов топлива. Пока что это биотопливо обходится дороже обычного горючего. Однако руководители компании считают, что в близком будущем себестоимость ее продуктов удастся снизить настолько, что они станут коммерчески конкурентоспособны. Solazyme рассчитывает выпустить свое биотопливо на рынок через два-три года.