Саудовский принц одобрил строительство гигантского «лежачего небоскреба», который должен стать крупнейшим зданием в истории. Причем ещё и самым экологичным в мире. Пресса и соцсети полны возмущенных оценок: «это антиутопия!», «проект сырой!» и тому подобным. Однако чисто технически это не так: «Зеркальную линию» на пять миллионов жителей вполне можно построить. И такое здание в самом деле будет энергоэффективным (и формально безуглеродным). Но у проекта есть другие слабые места, лежащие скорее в сфере науки, нежели техники. Naked Science попробовал разобраться в деталях.

Такой создатели видят будущую «Зеркальную линию», причем строительство в этом районе уже началось / ©NEOM

Гонка самых больших зданий

Арабский мир — как и весь Ближний Восток — не вчера начал поднимать престиж своих правителей самыми большими или самыми причудливыми стройками. Пирамида Хеопса, Висячие сады Семирамиды и даже Вавилонская башня (впрочем, всего 91 метр высотой) — список довольно внушительный. Классическое объяснение таким мегапроектам что в древности, что сейчас одинаково: они выражают силу правителя, впечатляют его современников и создают сильное культурное влияние, длящееся веками и тысячелетиями.

Помимо этих привычных мотивов, у саудовского принца Мухаммеда бин Салмана есть новые, остро модные — углеродная нейтральность. Не секрет, что Саудовская Аравия имеет большие проблемы с энергоэффективностью. Но дело не только в том, что большой «углеродный след» — это немодно.

Западный мир активно обсуждает, что товары из таких «углеродных» стран надо бы при ввозе облагать большим налогом. Заставить «неуглеродонейтральные» народы платить за неправедную жизнь. В принципе, ничего нового: репрессии против мусульман и евреев в Испании времён Торквемады уже включали в себя отчуждение прибавочной стоимости в обмен на несоответствие тогдашним моральным стандартам западного мира. Так что речь идёт о вполне реальной перспективе.

Саудовская структура энергогенерации просто мегаархична. Это было оправдано в эпоху, когда отходы нефтепереработки было проще сжечь, чем выбросить. Но мы давно живём во время, когда даже отходы НПЗ можно использовать с прибылью / © NEOM

Но есть и ещё одна: Королевство Саудовская Аравия тратит 85 тысяч киловатт-часов энергии всех видов на душу населения, что близко к мировому рекорду. Это в четыре раза выше среднемирового и на десятки процентов больше, чем в США и тем более России. Причем более 60% саудовского потребления — архидорогая сегодня нефть. Газ даёт менее 30%, полного замещения им нефти нет и близко.

От нефти в балансе хорошо бы избавиться, потому что, отправив ее на экспорт, можно заработать куда больше, чем получают саудовцы сейчас, сжигая ее на ТЭС. Вообще, нефтяные ТЭС в наши дни — привычка очень богатых людей, поскольку такая энергия крайне дорога. А благодаря непредсказуемым действиям ЕС теперь вдобавок неясно: есть ли смысл переходить на газ? Да, до 2020-х он давал электричество в разы дешевле. Но теперь вне России и США газ стоит столько, что выгода не так велика.

Саудовский принц хочет заработать. Для этого его стране объективно надо переходить на какие-то энергетические решения, не опирающиеся на нефть и не зависящие от настолько непредсказуемого игрока, как западные правители.

И тут у проекта «Неом» и входящего в него здания-города «Зеркальная линия», в общем-то, все хорошо.

Энергоэффективная утопия

На первый взгляд, выбор высокого здания для экономии энергии выглядит… странновато. Учёные давно выяснили, что здания в 20 этажей и выше потребляют много больше электричества и газа на квадратный метр, чем те, что ниже шести этажей (здравствуй, Москва).

Но тут нужно учитывать нюансы. Чем дальше от поверхности земли, тем ниже температура воздуха и выше скорость ветра — то есть тем больше надо нагревать здание. Саудовская Аравия, даже ее север, — довольно теплая часть Земли. Там здания нагревать надо не очень часто, а вот более низкая температура и ветер снаружи — явный плюс.

Основная часть затрат на охлаждение и отопление зданий в Саудовской Аравии зависит от способности получать либо отдавать (зимой там бывает относительно прохладно) тепло через стены.

Мегаздание «Зеркальная линия» имеет ширину 200 метров, высоту 500 и длину 170 тысяч метров. Получается, тепло через боковые стены не придет (они слишком далеко) — то есть затраты на кондиционирование сразу становятся намного меньше, чем в типичных небоскрёбах в такой местности.

Более серьезный солнечный нагрев от высотности (и большие окна) могли бы испортить все дело, но здание не просто так получило свое название: внешние стены будут иметь отражающий почти все видимое излучение слой.

Примерно треть своей энергии человечество тратит на перемещения — или транспорт. Город «Зеркальная линия» на берегу Красного моря продуман как раз так, чтобы свести к минимуму подобные траты. До воды рукой подать: между тем именно водный транспорт самый экономичный, он требует всего грамм топлива на перевозку тонны груза на километр.

Внутри «Зеркальной линии» все перевозится по железной дороге. И тут выбор самый эффективный из всех возможных: на суше именно она тратит меньше всего энергии, около 10 граммов топлива на тонно-километр груза. Это логично, потому что трение колес о рельсы минимально: и те, и те — гладкие. Пассажиров будут возить сверхбыстрые поезда — со скоростью в 512 километров в час. Линии железных дорог пройдут под землёй, то есть фактически речь идёт и о крупнейшем метро в истории.

Обложка The Economist, посвященная саудовскому принцу, наглядно показывает: каким бы ни было новое здание, претензии к нему на Западе вызваны вовсе не особенностями его технических и архитектурных решений / ©The Economist

тонно-километр, в идеальном городе покончили: они не предусмотрены проектом (по крайней мере, для использования внутри города). И грузы, и пассажиры перемещают только железнодорожные линии — ну и, конечно, лифты.

Без них никуда: город шириной всего в 200 метров, но высотой в полкилометра. То есть это серьезный небоскреб — почти Останкинская башня, — а не просто самое длинное здание мира. В то же время это высота уже вполне освоена строителями технологически: подобное здание можно выстроить какой угодно длины и ширины.

Конечно, западные зелёные сразу заявили, что такое здание перекроет пути мигрирующих птиц, но, откровенно говоря, они поспешили. Во-первых, не так много видов перелетных птиц летают ниже полукилометра и не умеют подниматься выше, чтобы облетать препятствия. Собственно, оно неудивительно: в той самой части Саудовской Аравии, где планируют строить здание, лежит горная гряда, включающая высочайшие горы этой страны, до 2,4 километра. Если бы птицы не умели перелетать всего лишь полукилометровые препятствия, они бы давным-давно перестали посещать эти места.

Вид на мегаздание со стороны / © NEOM

Неприятные ощущения западных СМИ и зелёных порождены не какими-то объективными недостатками проекта, а в основном личностью самого Мухаммеда бин Салмана. Принц мало того, что отдал приказ убить в другой стране журналиста Джамаля Хашукджи, нелицеприятно писавшего о Саудовской Аравии: он осмелился напоминать США, которые последние месяцы упрашивают саудитов добывать больше нефти, что они не та страна, которая могла бы кому-то читать мораль.

Исходящие от такого человека инициативы на Западе практически в любом случае воспримут в штыки. С таким же успехом вы могли бы ждать панегириков Гитлеру за то, что он первым из правителей западного мира, опираясь на передовые научные достижения своей эпохи, начал и эффективно вел борьбу с курением (а это так и есть).

Что говорит более ранний опыт проектирования гигантских зданий

В СССР в XX веке жил талантливый архитектор Николай Никитин. В 1930-е он проектировал башню мегаветряка в Крыму, а позднее — Останкинскую телебашню в 540 метров высотой. Под впечатлением от таких проектов японская компания заказала его архитектурному бюро в 1966 году проект самого высокого небоскреба в мире — четырехкилометровой башни Никитина.

Проект был во всех смыслах проработан, обеспечивая устойчивость мегаздания даже в условиях сейсмичности Японии. Системы вентиляции и все остальное вполне позволяли эксплуатировать небоскреб как жилое здание с населением в полмиллиона человек.

Тут и начались трудности. Японская сторона думала, что это будет некая «тростиночка» типа Останкинской телебашни, отчего не придется ломать голову, как набрать для нее население. Тут — развлекательный комплекс, здесь — условный ресторан «На высоте». И готово, наполнение найдено.

Примерно так башня Никитина вписалась бы в облик этого японского города, если бы ее все-таки решили построить / © Wikimedia Commons

Но, как показали расчеты Никитина, устойчивое здание такой высоты в японских условиях (впрочем, не только там) должно иметь диаметр основания в 0,8 километра. Проще говоря, иметь огромный внутренний объем. Найти полмиллиона желающих жить на таких высотах — непростая задача. Японский заказчик сначала захотел «урезать осетра» до километра в высоту, а потом до 0,55 километра в высоту — но это делало проект уже повторением пройденного, типа аналогичной по высотности Останкинской башни.

Почему трудно найти людей, готовых жить в мегазданиях

Мы редко над этим задумываемся, но условия, в которых живет современный цивилизованный человек, для него довольно неестественны. Например, минимальная смертность у людей наступает, когда они занимаются спортом от 150 (а то и 300) минут в неделю.

Сорок тысяч лет назад это было элементарно: как и бушмены XX века, наши предки в плюс 42 охотились на африканских антилоп, загоняя их насмерть. Через несколько десятков километров животное не могло бежать, после чего человек подходил к нему и убивал копьем. Вот и «спортивная норма», нехватка которой так сокращает жизнь современного человека.

Предполагаемый вид мегаздания с большой высоты / ©NEOM

Излишне говорить, что сегодня нужные нагрузки не получает почти никто. Если вы скажете врачу, что планируете долгий забег при как минимум плюс 30 градусах, он, скорее всего, начнет нервничать (автор проверял). Из-за всего этого наши кости менее прочны, менее плотны, а мышечный рельеф скелета на фоне предков выглядит, мягко говоря, невпечатляюще. Женщина из палеолита в этом смысле смотрится лучше современных мужчин.

Примерно так же обстоит дело с другими сторонами нашей жизни: мы не адаптированы к тому, как живём. Да, нас заселили в цивилизацию, но из нас забыли выселить беспокойного саванно-джунглевого охотника-собирателя.

Исследователи более полувека назад установили: высотные здания плохо воздействуют на психическое равновесие человека.Соответствующая статья в рецензируемом научном журнале так и заключает:

«Мы не должны слепо строить эти вертикальные гробы, несущие преждевременную смерть нашей цивилизации».

Важно отметить, что это исследование провели ещё до того, как мода на жизнь в высотках на Западе прошла, когда там ещё не было повышенной концентрации более бедных и менее благополучных слоев населения. (Впрочем, в более поздних работах выводы не лучше).

Но и сама эта концентрация интересна. Обратим внимание: как только людям предоставляется возможность свободного выбора, где покупать недвижимость — в высотных домах или малоэтажных пригородах, — тут же оказывается, что первый выбор делают в основном бедные, а второй — в основном обеспеченные. Человек не тяготеет к жизни в высотных зданиях и в большинстве случаев даже не отдает себе отчёт почему.

Видеть из окна небоскреб или работать в одном из них — согласно опросам, позитив для большинства лондонцев (видимо, такие здания ассоциируются с престижем). Но вот жить там они почему-то не особо хотят / © Wikimedia Commons

До 1950-х массовое загородное жилье в Северной Америке не доминировало — для него не было нормального регулирования, а качество работы множества мелких застройщиков хромало (как в России сегодня). Но как только североамериканские государства внедрили жёсткие нормы госрегулирования, население буквально хлынуло за город. В Европе, правда, это доступно в основном лишь наиболее обеспеченным — в том числе из-за зарегулированности выдачи участков вне города. Несмотря на это, жить в высотных зданиях, согласно опросам, не хотят и там.

Общая картина вполне ясна: со времён Древнего Рима в высотных зданиях в норме живут те, кто просто не может позволить себе малоэтажное. Именно поэтому найти пять миллионов жителей для «Зеркальной линии» будет очень сложно. Даже невзирая на ее очевидную «зелёность».

Экономический аспект.

При всем понимании желания саудовских принцев сэкономить, срезав потребление нефти, этот аспект «зеркального» мегаздания вызывает большие сомнения. Допустим даже, что зеркальный слой внешнего ограждения снимет проблемы кондиционирования. Все равно остаётся вопрос: с чего разработчики проекта вообще решили, что смогут обеспечить его «на сто процентов возобновляемой энергией»?

Как уже писал Naked Science, наука на сегодня не показывает возможности организации крупных энергосистем на солнечной и ветровой энергии нигде в мире. Точнее, показывает, но только если 10-20% времени энергии не будет вообще. Никакие батареи этот вопрос пока не решают, поскольку нужный объем батарей стоит столько, сколько не может позволить себе никакая экономика мира.

Судя по некоторым рендерам, в ряде мест город будет ущельем между двух зеркальных стен. Правда, возникают вопросы: как при ширине 200 метров и высоте 500 метров эти стены будут стоять? И не слишком ли дорого встанет создание настолько тонких и жестоких конструкций? / ©NEOM

Единственное, что может закрыть эти провалы в солнечно-ветровой генерации, — ТЭС. Именно поэтому немецкие энергетики прямо говорят: нам нужно строить больше газовых ТЭС, ибо других способов обеспечить устойчивое энергоснабжение нет.

Конечно, это не значит, что на планете нет неуглеродных источников энергии нужной мощности. Уже добытый и складированный в одной только России уран способен обеспечить все человечество на тысячи лет вперёд. Только вот для этого нужны совсем другие электростанции — не ветряки и фотоэлементы. Нужно заметить: в Саудовской Аравии подобный переход не планируется, под возобновляемой энергией там имеют в виду именно СЭС и ТЭС.

Можно ли снабдить новое мегаздание одной возобновляемой энергией — например, с помощью такой гелио-ТЭС? В теории это возможно: солнечные лучи от зеркал нагревают расплав солей в центральной башни до сотен градусов, что позволяет паровой турбине крутиться от накопленного тепла по несколько часов. Вот только зимой даже на севере Саудовской Аравии сумма солнечного излучения может быть на десятки процентов ниже, чем летом / © Wikimedia Commons

Поэтому можно уверенно говорить: никаких «100 процентов возобновляемой энергии» в «Зеркальной линии» не будет. И если бы саудовские власти читали Nature, где объясняется, почему СЭС и ВЭС не дадут стабильного энергоснабжения даже при межконтинентальных перебросах солнечно-ветровой энергии, то сами бы это знали.

А как же концентрированная солнечная энергия, которую для NEOM предлагает вот эта научная работа? Такие станции с помощью поля зеркал нагревают центральную башню с солью, та греет воду, чей пар крутит турбину паросиловой ТЭС. Фактически перед нами и есть ТЭС, только теперь гелиотермальная.

Изменчивость солнечного излучения по месяцам для северного Египта, на широте «Зеркальной линии». По вертикали — мегаджоули солнечной энергии на квадратный метр, месячные суммы. По горизонтали — годы. Разрыв между зимней и летней солнечной генерацией тут может достигать трёх раз / © M.L.Eladawy et ak.

Что ж, такая электростанция действительно может нормально обеспечивать город энергией. Но при одном условии: если ее мощность будет избыточной. Такой, чтобы она справлялась с обеспечением города даже зимой, когда инсоляция будет минимальной (это север Саудовской Аравии: зимний день короче, зимой солнце ниже над горизонтом).

В этом случае летние излишки энергии придется куда-то экспортировать. Да, город будет на 100% на солнечной энергии, но только за счёт того, что в незимние дни где-то придется выключать другую электростанцию, чтобы принять энергию из окрестностей «Зеркальной линии». В таком случае перед нами будет решение из серии «формально все верно, но по существу — издевательство».

Игнорируя природу?

Чтобы лучше понять мотивы разработчиков проекта, можно просмотреть это видео:

Итак, «человечество слишком долго жило в нефункциональных и загрязнённых городах, которые игнорируют природу». А теперь, значит, мы старый мир отряхнём с ног и заживём по-новому. Авторы видео так и говорят: «Теперь в нашей цивилизации происходит революция» — имея в виду свой проект.

Суть любой утопии проста: некие интеллектуалы раздражены жизнью вокруг них и жаждут ее «упорядочить и улучшить». Как правило, такие люди довольно специализированы в своем образовании — например, это урбанисты, активисты по борьбе с загрязнениями либо кто-то ещё.

Крайне редко они задумываются: а почему так вообще получилось, что люди живут в «нефункциональных и загрязнённых» городах? Не таких, как «Зеркальная линия», где место работы и торгово-развлекательные центры рядом с домом. А где на работу надо ехать полчаса на машине — и хорошо, если на ней. Потому что если на общественном транспорте времён, например, Лужкова (или в сегодняшнем парижском метро), то стояние в пробке минут десять покажется раем.

Если бы интеллектуалы, смело рисующие города будущего, над всем этим задумались, быстро пришло бы понимание: наши города сложились так потому, что основой современной цивилизации остаётся промышленное производство.

Но НПЗ, сталелитейный или автозавод, равно как «Гигафабрику», нельзя поставить в каждом микрорайоне. Есть технико-экономические причины, по которым они будут неэффективны, если станут меньше определенных размеров.

OXAGON, индустриальный комплекс близ нового города. Как планируется доставлять туда людей? Множество параллельных железных дорог под землёй, которые будут стоить миллиарды долларов? Или одна, идущая вдоль всего города и обеспечивающая ему периодические «пробки» в стиле станции метро «Выхино» образца 2007 года? / © NEOM

Возьмём ту же «Зеркальную линию». В Саудовской Аравии живут 34 миллиона человек. Допустим, мы поселили пять миллионов в мегаздании, а чем они там будут заниматься и на что жить? Промышленность в таком городе не разместить: даже средний завод «разорвет» ткань идеального города, создаст крупный центр притяжения работающих, куда будут стекаться люди из множества разных кварталов.

Вообще, рядом с «Зеркальной линией» планируют ещё построить промышленный гиперкомплекс «Октагон»… Но ведь и поездки в него вызовут перенапряжение на одной-единственной линии подземной железной дороги города. Давка в метро — вряд ли черта идеального города, не правда ли?

Новая Гармония — город, где утопист Роберт Оуэн пытался построить коммунизм в Америке первой половины XIX века. Нетрудно догадаться, что из этого ничего не вышло / © Wikimedia Commons

Если внимательно смотреть на общество в целом, а не внутрь себя, в бездну своих представлений о том «как должно быть», то окажется, что заселить миллионы в «Зеркальную линию» — как и сотни тысяч в башню Никитина — можно только тем способом, которым в СССР миллионы приняли в колхозы. То есть добровольно-принудительно.

Все потому, что разработчики «Зеркальной линии» пытаются создать город, который не игнорировал бы природу, одновременно даже не задумываясь о том, что их детище игнорирует природу человека.

Похоже, это неизбежная судьба всех идеальных городов — а равно и идеальных обществ.

Автор: Александр Березин.
Источник.

Пуск боевым вертолетом ракет вверх по навесной траектории напоминает работу систем залпового огня. Дымные полосы выхлопа ракет, наклонно уходящие в небо. «Подскок» вертолета с задиранием носа. Со стороны не видно множества моментов и деталей, сопровождающих такой залп. Зачем и как он делается, чем эффективен и какой выигрыш дает, какие минусы содержит? Naked Science решил углубиться в подробности.

Пуск НАР с кабрирования с вертолета Ка-52. Фото: Красная весна

Кабрирование: что за зверь?

Кабрированием называется полет самолета или вертолета с набором высоты и задранным выше горизонта носом. Это слово пришло к нам из французского языка и происходит от французского «кабраж» (cabrage), восходящего к cabre (вздыбленное положение животного под наездником) или cabrer — поднимать на дыбы.

А слова «самолет или вертолет» лучше заменить на «аэродинамический летательный аппарат». Это может быть и планер, и автожир, и крылатая ракета, от дозвуковой до гиперзвуковой, или управляемая ракета класса «воздух—воздух».

А вот если набирает высоту околоземный спутник на восходящей части своего орбитального эллипса, и его передняя часть поднята выше плоскости местного горизонта, то про кабрирование не говорят. Равно как не говорят о кабрировании минометной мины, поднимающейся к высшей точке своей траектории с носом выше горизонта и с набором высоты.

Определяющим в кабрировании является не скорость набора высоты, а угловое положение самолета относительно горизонта

Его мерой выступает угол кабрирования — угол между продольной осью самолета и плоскостью горизонта. Это то же самое, что положительный тангаж, определяемый углом тангажа — также углом между продольной осью самолета и плоскостью горизонта.

Зачем используют кабрирование? Летчик задирает нос самолета, чтобы усилить набор высоты или прекратить снижение (например, при выдерживании самолета над полосой при посадке). С ростом угла тангажа обычно происходит и увеличение угла атаки, угла обдува самолета встречным потоком, что приводит к росту подъемной силы. Это используется при выполнении многих фигур пилотажа или для отрыва и набора высоты при взлете. Иными словами, кабрирование применяют для управления движением самолета, ради выполнения текущих и дальнейших элементов полета, обеспечения их нужных параметров.

И есть частный случай использования кабрирования, при котором угол задирания носа самолета выше горизонта служит не для дальнейшего полета. Выполняемое самолетом или вертолетом, такое кабрирование служит не аэродинамике, а баллистике, баллистической задаче. Это задача начального угла траектории для баллистического движения боеприпаса, отделяемого или запускаемого с угла кабрирования.

Первыми в авиации использовать неуправляемые боеприпасы начали самолеты. Способы их применения были разработаны задолго до появления управляемых боеприпасов. C режима кабрирования стали бросать с самолетов бомбы свободного падения. Отделяемая бомба получала начальную скорость, с которой летел самолет, и угол движения относительно горизонта, под которым сброшенная бомба набирала высоту. Далее бомба летела по баллистической траектории, достигая верхней точки и переходя после нее на нисходящую часть траектории. Сброс бомбы под углом вверх увеличивал дальность ее полета вперед после отделения от самолета (это называется относ бомбы). Вариации такого сброса давали и другие преимущества, ради которых выполнялось и бомбометание вертикально вверх, с углом кабрирования 90 градусов, и даже несколько назад, с кабрированием 110 градусов.

В 1939 году пять специально оборудованных истребителей И-16 под командованием капитана Звонарева применили на Халхин-Голе неуправляемые ракетно-осколочные снаряды РС-82 по самолетам противника, открыв эру этого вида оружия. Позже их запуск по наземным целям, в том числе и с кабрирования, стал логичным продолжением способов бомбометания. Разумеется, не для каждого пуска таких реактивных снарядов использовалось кабрирование. Оно практиковалось тогда, когда требовалось поразить наземную цель с наибольшего удаления и при этом не входя в зону противовоздушной обороны цели. Оставаясь вдалеке, самолет после пуска реактивных снарядов под углом значительно выше горизонта разворачивался и уходил, а растянутая горка, выполняемая снарядами, дотягивалась до цели.

У такого пуска, разумеется, есть и обратная сторона — вместе с ростом дальности растет и рассеивание запущенных снарядов. Ведь они неуправляемые, и основную часть полета проводят баллистически в свободном падении. Значит, их ничем не корректируемый удлиненный полет даст и увеличение эллипса рассеивания при падении на землю. Такой удар можно наносить по площадным целям, но не по точечным объектам. Учитывая разнообразие целей и боевых задач, пуск неуправляемых ракет с кабрирования занял свое место в авиационной боевой практике.

Вооружение боевых вертолетов, появившихся позже самолетов, пришло из самолетной области — и бортовая артиллерия, и управляемые ракеты, и бомбы, и неуправляемые реактивные снаряды. Применение последних с вертолета сохранило и запуск с кабрирования, только он был адаптирован под вертолетную специфику.

НАР — неуправляемая авиационная ракета

Сегодня неуправляемые авиационные снаряды называются неуправляемыми авиационными ракетами, или НАР. Они уже не используются для поражения воздушных целей, но широко применяются по наземным. Конструктивно эти ракеты не претерпели существенных изменений более чем за 80 лет существования: это длинная металлическая труба, наполненная твердым топливом, с реактивным соплом позади для создания реактивной тяги. Передняя часть трубы имеет обтекаемый нос (обычно взрыватель выполнен в форме конуса), за ним располагается боевая часть с зарядом взрывчатки и корпусом, дающим осколочную массу при подрыве. Сзади трубы находится оперение для аэродинамической стабилизации в полете — либо жесткое, либо раскрывающееся после пуска. НАРы снаряжаются в блок цилиндрической формы, этакий бочонок с многочисленными пусковыми трубами. (Самолетные блоки имеют заостренный обтекаемый нос, поскольку скорости полета самолетов выше, и такая форма даст меньше аэродинамического сопротивления.) Блок подвешивается на пилоны вертолета, несущие вооружение. В момент применения НАРы запускают свои твердотопливные двигатели и поочередно и часто вылетают из блока, создавая растянутый залп.

Чтобы лучше представить себе НАР и его работу, возьмем широко распространенную сегодня неуправляемую ракету С-8, имеющую несколько модификаций

Это металлическая труба длиной примерно с человека среднего роста (1428-1700 мм), диаметром 80 мм, и массой 11-15 кг. Боевые части в несколько килограммов весом (3,5-7,5 кг) содержат 1-3 кг взрывчатки, обычно на основе гексогена или октогена, мощных бризантных взрывчаток с высокой скоростью детонации. Назначение боевых частей самое разное: это и кумулятивно-осколочные, в том числе со стреловидными поражающими элементами (небольшие стальные гвозди с четырьмя стабилизаторами вместо шляпки, 2 тысячи штук в ракете). Это и бронебойные, бетонобойные, фугасные объемно-детонирующие боевые части, осколочно-фугасные проникающие, тандемные кумулятивные, осветительные, помеховые, маркерные (дымовые для целеуказания) и другие.

Различные типы НАР С-8 и блоки БМ8 для их запуска на заднем плане, самолетный (слева) и вертолетный (справа). Фото: voennoe-obozrenie.ru

Все семейство С-8 сверхзвуковое: скорость полета после выгорания топлива 450-700 метров в секунду. Дальность пуска составляет 1,2-4 километра, эффективной дальностью считается 2 км. Разумеется, дальность нужно конкретизировать: с какой высоты и скорости самолета произведен пуск, под каким углом к горизонту. Ракеты размещаются в пусковых блоках Б8 разных модификаций (самолетные и вертолетные), на 20 и на 7 ракет. Блоки подвешиваются на держатели носителя и остаются на них после пуска. После вылета из блока позади ракеты раскрываются шесть перьев стабилизаторов, двигатель работает 0,7 секунды, разгоняя ракету до рабочей скорости. Далее идет баллистическое падение на цель, подобно реактивной гранате, мине, пуле или снаряду. При встрече с целью срабатывает боевая часть, вызывая поражающее действие, под которое специализирована модификация ракеты.

Вертолетная специфика применения НАР

Наиболее эффективное оружие вертолетов, несомненно, управляемые ракеты. Но и НАРы находят применение на винтокрылых боевых машинах. Самым результативным использованием неуправляемых ракет признается их пуск по визуально наблюдаемой цели, находящейся в поле зрения вертолета. Такой пуск делают с горизонтального полета либо пикирования на цель, прямо наблюдаемую летчиком. Этим достигается прицельный пуск по точечной цели, объекту небольших размеров, с концентрацией падающих ракет на этом объекте и в непосредственной близости к нему.

Тут стоит отметить важный момент. Изначально «самолетные», неуправляемые авиационные ракеты более эффективны при использовании с самолета. Почему? У самолета выше скорость полета. Пуск НАРов С-8 происходит при скорости самолета в сотни метров в секунду — от 166 до 330, до околозвуковой скорости. Соответственно, выше скорость получают и запускаемые с него ракеты. В итоге они быстрее подлетают к цели и за счет этого их меньше сносит ветром. Самолет при этом летит стабильно, без ощутимой тряски и вибраций. А пусковые блоки НАРов закреплены на самолете соосно его главной оси: направление пуска ракет в высокой степени параллельно главной, продольной оси самолета (она называется СГФ — строительная горизонталь фюзеляжа). Что упрощает точное прицеливание перед пуском путем пилотирования самолета.

Условия пуска НАР с вертолета другие. Здесь скорость вертолета составляет лишь первые сотни километров в час, что значительно меньше самолетных скоростей. Ракеты летят до цели медленнее, поэтому их ветровой снос больше. Пуск ракет производится в условиях вибраций и тряски, постоянных небольших угловых движений корпуса вертолета, что повышает разброс траекторий ракет при пуске и их точек падения на земле. А подвеска блоков не всегда соосна продольной оси вертолета.

Пуск НАР с вертолета Ми-8. Фото: ria.ru

Так, горизонтальный полет Ми-8 на крейсерских скоростях происходит с отрицательным тангажем 2-3 градуса: вертолет летит вперед, наклонив нос. Это происходит в результате создания горизонтальной тяги несущим винтом — конус вращения несущего винта наклоняется вперед благодаря работе механизма качания лопастей. Из-за хитрой механики автомата перекоса винта, вследствие разноса горизонтальных шарниров лопастей, возникает момент, наклоняющий нос вертолета вниз при создании горизонтальной тяги.

Чтобы в полете выполнить горизонтальный пуск НАР, их блоки устанавливают под таким же углом вверх к оси (СГФ) вертолета — вверх на 2-3 градуса. Тогда при обычном наклоне вертолета вниз ось блока и оси пусковых труб в нем занимают горизонтальное положение. Для каждого типа вертолета этот угол свой. На самых современных боевых вертолетах могут применяться сервоприводы для изменения угла установки блоков НАР в полете.

Ситуации для пуска НАР вертолетами с кабрирования

Итак, вертолетное применение НАР с кабрирования увеличивает дальность и рассеивание точек падения ракет, не позволяя работать по точечной цели. Тем не менее в ряде ситуаций пуск НАР с вертолетов оптимально проводить с кабрирования.

Пуск НАР с вертолетов, снятый через тепловизор. Хорошо видно рассеивание НАР в полете и точки взрывов при падении на землю

Пуск по навесной траектории позволяет перебросить ракеты через вертикальное препятствие, что невозможно при пуске с прямым наблюдением цели (с горизонтального полета или пикирования). Локальным вертикальным препятствием обычно выступает поднятый элемент рельефа — сопка, холм, небольшой горный хребет или увал, отрог горы, высокий берег, складка рельефа. Одновременно препятствие играет роль маскирующего вертолет элемента, закрывая его от обнаружения и наблюдения со стороны цели. Прячась за возвышением, вертолет запускает НАРы в большей безопасности.

При работе по площадной цели, защищенной местной ПВО, кабрирование при пуске НАР позволяет выполнить задачу, не входя в зону видимости или действия ПВО

При пуске с кабрирования ракеты летят по более длинной навесной траектории. Длительность полета и действия аэродинамического сопротивления приводит к торможению ракет до дозвуковых скоростей. Снижение скорости делает нисходящую часть траектории более навесной, увеличивая угол падения (угол наклона траектории) и напоминая минометную стрельбу.

Пуск НАР семейства С-8 с вертолета Ми-8. Фото: Виталий Кузьмин

Такое навесное падение эффективно при обилии окопов и траншей на площади цели. А также при поражении техники, укрытой в капонирах, — высоких подковообразных грунтовых насыпях, окружающих стоянку с самолетом, вертолетом или другой техникой. Эти насыпи защищают технику на стоянке от осколков и ударных волн от взрывов бомб и боевых частей ракет снаружи капонира. При пуске НАР издали, с горизонтального полета или пологого пикирования, цели не видно — ее закрывает собой капонир. И НАРы прилетят, скорее всего, в склон капонира, не поразив цель. А при навесном падении выше вероятность попадания сверху по стоянке с поражения техники на ней.

Невозможность укрыться от навесного падения НАРов в окопах и траншеях, помимо самого поражения, оказывает сильное деморализующее действие на живую силу противника

Для попадания по цели необходима верная комбинация нескольких параметров полета: курса, дистанции до цели, скорости, высоты и угла пуска над горизонтом (в простом случае угла кабрирования). При этом процесс разворота вертолета на угол кабрирования занимает время и увеличивает высоту полета.

Поэтому пилот вертолета должен знать высоту и дальность (до цели) ввода вертолета в маневр кабрирования, а также требуемый угол кабрирования. То есть точку ввода в кабрирование на местности (в сочетании с высотой полета), в которой он должен взять ручку управления на себя. И держать ее до достижения требуемого угла кабрирования, лежащего обычно в пределах 17-25 градусов. После чего, сохраняя этот угол, произвести пуск всех НАР. После пуска происходит разворот вертолета на обратный курс со снижением.

Одновременно пилот должен знать тактическую обстановку, в том числе высоту обнаружения своего вертолета радиолокационными станциями противника. Обычно это высота около 150 метров, если мы говорим про зональную ПВО, прикрывающую большую территорию мощными ракетами большой дальности. А объектовая ПВО, прикрывающая отдельный объект цели, в виде ПЗРК или самоходных зенитных комплексов небольшой дальности, видит вертолет уже при высоте его полета 50 метров, а в пустыне и того меньше. При выполнении кабрирования вертолет не должен «вылезти» выше этой высоты.

Пилотирование вертолета при кабрировании: разница с самолетом

Кабрирование на самолете и вертолете выполняется различно. Пилот самолета для перехода в кабрирование делает только одно движение — берет (тянет) ручку управления или штурвал на себя и держит его в таком взятом на себя положении. Самолет начинает задирать нос, непрерывно увеличивая тангаж. И по достижении нужного угла тангажа (угла кабрирования) пилот отдает ручку от себя в ее нейтральное положение. Самолет остается с полученным углом тангажа и продолжает набор высоты.

Например, сверхзвуковые истребители с треугольным крылом при полете на боевой потолок должны выполнять подъем по специальному высотном профилю. На высоте 10 км самолет переводился в горизонтальный режим с розжигом форсажа (если до этого форсаж был убран). Так делали для быстрого выхода на сверхзвуковой режим (еще быстрее достижение сверхзвука будет на пологом снижении с 11 до 10 км). После выхода самолета на сверхзвук и дальнейшего разгона летчик брал ручку управления на себя, задирая нос до угла порядка 30 градусов выше горизонта. И в таком положении, удерживая ручкой управления угол тангажа (кабрирования) и значение числа Маха порядка 1,7, контролируя его по махометру, за минуту поднимался на потолок. Где переводил самолет в горизонтальный полет и разгонялся уже до максимальной скорости.

У вертолета ввод в кабрирование происходит по-другому, со своими особенностями

Пилот вертолета непрерывно удерживает вертолет в сбалансированном состоянии, чтобы не было лишних движений, которые немедленно появятся при любом изменении режима полета. Вертолет, если можно так выразиться, намного «гироскопичнее» самолета. Ротор несущего винта является большим и «мощным» гироскопом с большим моментом инерции. При попытках изменить положение оси несущего винта в пространстве немедленно возникает гироскопический момент, поворачивающий ось вращения в другом, перпендикулярном направлении.

Не «дремлет» и реактивный момент несущего винта, который становится нескомпенсированным. Результатом действий этой главной пары вертолетных моментов, гироскопического и реактивного, может стать скольжение вертолета. Оно означает, что НАРы улетят не по цели. Наиболее сильно эти роторно-гироскопические эффекты проявляются на вертолетах с одним несущим винтом, и в меньшей степени на вертолетах с соосными винтами, вращающимися в противоположных направлениях. Хотя у последних есть свои особенности, требующие внимания и правильной отработки.

Пуск НАР с кабрирования вертолетами КА-52 и Ми-28

Как это происходит практически, в полете? Чтобы задрать нос вертолета, летчик должен потянуть ручку управления на себя. Но из-за наклона оси несущего винта назад включится его гироскопический момент, который станет заваливать вертолет набок влево — даст левый крен. Поэтому летчик перемещает ручку управления сразу и одновременно на себя и вправо, по диагонали, для компенсации возникающего при задирании носа левого крена.

Скорость вертолета задается горизонтальной тягой, создаваемой наклоном конуса несущего винта вперед — наклоном его подъемной силы. При задирании носа вертолета наклон винта вперед уменьшается, снижается воздушная скорость вертолета и, как следствие, уменьшается тяга несущего винта в целом. Также из-за падения скорости обтекания рулевого винта уменьшается и его тяга. А значит, возникает нескомпенсированный реактивный момент несущего винта. Для его парирования летчик должен придавить ногой правую педаль («дать правую ногу», как говорят летчики), и этой дачей правой педали скомпенсировать снижение тяги рулевого винта и не допустить ненужного разворота вертолета по курсу. И это только в первые мгновения ввода в кабрирование, за которыми последует не менее насыщенное пилотирование.

Кабина транспортно-десантного вертолета Ми-8МТВ-5/Ми-17В-5, современной модификации вертолета Ми-8МТ, разработанной с учетом опыта боевого применения. Видны педали и ручка управления, а в центре приборной панели авиагоризонт с шариком внизу — индикатором скольжения. Фото: airwar.ru

Таким образом, вертолетчик при выполнении кабрирования работает несколькими органами управления, компенсируя сразу несколько возникающих отклонений. При этом он постоянно контролирует положение шарика внизу авиагоризонта, показывающего скольжение вертолета. Допущенное скольжение оказывает наиболее негативное влияние на точность попадания — пуск при скольжении практически гарантирует уход ракет мимо цели. Поэтому пилот должен выполнять ввод в кабрирование очень четко, точно выдерживая требуемые параметры на всей траектории движения вертолета, и компенсируя все возникающие «паразитные» движения. При этом не допуская разбалансировки сложного движения вертолета.

Авиагоризонт АГР-29-Р15. Внизу гирогоризонта находится шарик — индикатор скольжения. Фото: vk.com

В целом для вертолета кабрирование является более скоротечным состоянием по сравнению с самолетом, где оно может быть формой статичного полета. Долго удерживать вертолет в положении кабрирования сложнее, чем самолет, и, скорее всего, не получится. Начинаясь правильным образом, кабрирование вертолета быстро трансформируется в другие движения, искривленные и нерасчетные. Пилоту вертолета для их компенсации приходится выполнять намного больше действий, чем пилоту самолета. Что требует от вертолетчика летного опыта, правильного построения ввода в маневр кабрирования и его умелого и грамотного выполнения.

Прицеливание и пуск НАР при наблюдении цели — из горизонтального полета или пикирования

В советские годы для каждого типа вертолета, с учетом его аэродинамики (а аэродинамика каждого типа имеет свои уникальные особенности), рассчитывались табличные значения сочетаний типа НАР — дальность цели — скорость полета — высота ввода в маневр — угол кабрирования. Прицеливание происходило по аналоговым прицелам (Ми-8, Ми-24, Ка-27 и другим). Прицеливался и стрелял только командир воздушного судна, а второй летчик мог (если позволял опыт) подсказывать удаление. Поэтому стрельба НАР в те времена производилась с более крутого пикирования для повышения кучности.

Современные цифровые прицельные комплексы работают иначе. Их варианты могут действовать немного по-разному, но в целом схема работы остается похожей. Прицельный комплекс для НАР блочно состоит из круглосуточной оптической системы (ГОЭС, гиростабилизированная оптико-электронная система со встроенным лазерным дальномером), блока визуализации и вычислителя. ГОЭС — это расположенное внизу кабины вертолета «Око Саурона» на карданном подвесе, которое может фиксироваться в положении по оси (СГФ) вертолета или смотреть туда, куда его наведут. Вычислитель обрабатывает информацию с ГОЭС, навигационных систем вертолета, данных по типу НАР, и из других источников. Блок визуализации отображает результаты вычислений на прицельном интерфейсе в кабине.

ГОЭС в носовой части вертолета Ка-50. Фото: maks.sukhoi.ru

Работает же это так — в момент замера лазерной дальности (ЛД) до цели в вычислителе фиксируются с дальнейшем отслеживанием: воздушная и путевая скорости вертолета, высота относительно замеренной точки, наклонная дальность до нее, курс, углы крена и тангажа. С частотой 1 герц, раз в секунду, вычислитель начинает рассчитывать поправки к стрельбе и генерировать визуальные команды на блок визуализации.

Что при этом видит летчик? Он видит на интерфейсе подвижное кольцо или квадратик — марку. Которая показывает, куда ему нужно отклонить вертолет, чтобы попасть по выбранной цели (до которой померили лазерную дальность), то есть совместить неподвижное перекрестие с подвижной маркой. При этом марка не показывает значения поправок к стрельбе, но показывает летчику, куда нужно вывести СГФ (главную ось) вертолета для попадания по цели. Летчик, пилотируя вертолет, вызывает приближение марки к перекрестию (где находится СГФ), то есть направляет СГФ в марку. После совмещения марки с перекрестием (и после достижения дальности пуска) можно производить пуск. Такой режим прицеливания называется директорным — от английских слов to direct — «направлять», и direction — «направление».

Как это происходит в полете? Экипаж знает район расположения цели. Вывод вертолета в район пуска НАР будет выполнен с курсами, отличными от боевого плюс-минус 30 градусов. В противном случае станет необходим маневр значительного доворота до боевого курса, с большими углами крена и тангажа, что для вертолета характерно развитием большого скольжения и, как следствие, пуском НАР не по цели. На дальностях обнаружения и распознавания второй пилот, управляя ГОЭС, находит цель в переднем секторе и замеряет ЛД до цели. На этом миссия второго пилота выполнена. Теперь командир, глядя на монитор, выводит вертолет в ту сторону, куда показывает кружок (квадратик) марки. В момент, когда кружок наскакивает на перекрестие, командир жмет кнопку пуска НАР.

Прицеливание и пуск НАР с кабрирования

Но при пуске с кабрирования цель может быть (и как правило) не видна, находясь либо на большом удалении неразличимой черточкой на горизонте, либо закрываемая возвышением рельефа. В этом случае координаты цели определяются заранее, до боевого вылета. Географические координаты цели накладываются на матрицу высот, дающую высоту этой точки, так формируются геодезические координаты цели. Они и заводятся в прицельный комплекс. Вычислитель по текущей высоте, скорости полета, курсу и координатам вертолета рассчитывает выход на боевой курс, начало маневра кабрирования и его параметры, включая угол кабрирования.

Далее пилот выполняет пуск НАРов в директорном управлении: он должен четко выполнять то, что рассчитал ему прицельный комплекс. Довести вертолет в точку начала маневра кабрирования с заданными параметрами: высотой, курсом и скоростью. Далее выполнить кабрирование, задрав нос вертолета до марки, которая будет сверху. Ввести в этот директорный кружок ось вертолета и стволы оружия — пусковые трубы блоков НАР. И сделать это без скольжения, иначе НАРы улетят не по цели. И после совмещения марки и задранной выше горизонта главной оси вертолета произвести пуск НАРов. После чего выполнить выход из атаки и увести вертолет из места пуска.

Ка-52 производит пуск НАР с кабрирования

Так происходит развитие вечного и главного баланса двух базовых начал вертолетной атаки: эффективность применения и безопасность. Сегодня пуск неуправляемых ракет с кабрирования применяется в ситуации оптимального сочетания этих базовых факторов. Сказать, что пуск НАР с кабрирования стал широко распространенным и повседневным, нельзя. Однако с совершенствованием прицельных систем пуск с кабрирования упрощается для выполнения летчиком, а его эффективность растет благодаря более точному и быстрому динамическому (по текущим параметрам полета и обстановки) расчету параметров пуска и маневра.

Поэтому пуск ракет с борта вертолета при кабрировании остается используемым сегодня способом применения вооружения боевым вертолетом. А картины такого пуска периодически попадают в массовое информационное пространство как наглядный пример этой практики.

Источник

До сих пор изо всех приматов подобные явления отмечали только у человека. Впрочем, самцы шимпанзе смогли внести сюда нечто действительно новое.

Исследователи из Киотского университета (Япония) изучили поведение 12 взрослых самцов шимпанзе, проживающих в заповеднике города Кумамото. Шпионя за ними с помощью ИК-камеры, ученые узнали, что некоторые особенности полового поведения этих животных напоминают мужчин-людей. Впрочем, часть шимпанзе-самцов пошли на шаги, немыслимые для большинства представителей Homo sapiens мужского пола. Соответствующая работа опубликована в журнале Behaviour.

То, что в быту неточно называют утренней эрекцией, на самом деле случается у большинства мужчин по нескольку раз за ночь (в норме — в фазе быстрого сна, но не только). Исключениями остаются мужчины пожилого возраста или находящиеся в глубокой депрессии. Этот критерий даже используют для определения того, страдает ли тот иной пациент импотенцией физиологической либо только психологической: на пенис надевают эластичное устройство, фиксирующее, есть ли у мужчины ночная спонтанная эрекция или нет (если да, то импотенция лишь психологическая).

Известно, что аналогичное явление есть у женщин (ночное набухание клитора), однако исследовать его частоту намного сложнее, поскольку применять на них аналогичные устройства крайне затруднительно, а другие средства наблюдения за этим процессом довольно-таки непрактичны.

Еще сложнее выявлять нечто подобное у животных. Надеть устройство нельзя: они его сбросят. Спать при свете многие из них не желают. Так что в этот раз ученые использовали ИК-камеру, способную фиксировать наличие ночной эрекции даже без подобного прибора. Разумеется, камера имеет недостаток: если шимпанзе повернется так, что его возбуждение нельзя будет увидеть, то и выявить что-то путем наблюдения не получится. Поэтому не исключено, что цифры, полученные исследователями, несколько занижены.

Всего авторы статьи наблюдали каждого из 12 самцов по шесть ночей подряд — отметим, все они содержались без самок. У восьми из 12 особей была ночная эрекция, в норме — неоднократно. При этом более 75% всех таких случаев происходили при переходе от сна к бодрствованию. По мнению исследователей, это указывает на связь такой эрекции с фазами быстрого сна, наблюдающуюся и у людей.

Ученые отмечают, что у полудюжины особей они зафиксировали движения, чрезвычайно похожие на мастурбацию: у четырех из шести ее удалось увидеть ИК-камерой вполне ясно. У мастурбировавших особей также выявили необычную черту поведения, отсутствующую у мужчин-людей: они, судя по снимкам, поглощали собственную семенную жидкость, закономерно выделяющуюся в результате мастурбации.

Смысл этого неясен. У людей поглощение аналогичной жидкости женщиной — половым партнером имеет явный адаптивный смысл: оно снижает риск выкидыша и, вероятно, токсикозов. Предполагается, что иммунная система женщины «привыкает» к клеткам полового партнера и с меньшей интенсивностью атакует клетки с генетическим материалом, похожим на тот, что встречается у сперматозоидов ее партнера. В итоге снижается и вероятность преэклампсии, довольно тяжелого состояния беременной (оно отвечает за заметную часть материнской смертности). Однако в случае самца шимпанзе подобное явно невозможно.

Как считают авторы работы, и сами спонтанные ночные эрекции, и мастурбация с функциональной точки зрения могут быть полезны шимпанзе, поскольку улучшают качество их спермы. Надо отметить, что этот вывод сделан без анализа собственно эякулята наблюдавшихся животных — целиком на основе аналогии с мужчинами-людьми. У тех мастурбация действительно коррелирует с повышенным качеством спермы.

Также исследователи выдвинули предположение, что периодическое увеличение насыщенности кислородом тканей пениса снижает риск эректильной дисфункции — это тоже может быть позитивным фактором для самцов шимпанзе.

Источник

На пути к чистой энергетике человечество налетело на препятствие, кажущееся непреодолимым. Пять шестых всех энергозатрат землян не имеют отношения к электроэнергии. И поэтому солнечные батареи и ветряки не смогут их удовлетворить. Попробуем разобраться, почему атомные реакторы на это вполне способны — и почему для решения такой задачи их придется перевести с воды на довольно экзотические тяжелые металлы.

АЭС в городе Хайян уже начала поставки безопасного (в отличие от получаемого от котельных) тепла в квартиры китайцев / ©Wikimedia Commons

Пока Германия закрывает свои последние реакторы, КНР планирует ввести 150 новых атомных энергоблоков в ближайшие 15 лет. И часть из них будет вырабатывать совсем не электричество, а нечто, многократно более востребованное нашей цивилизацией: тепло. На отопление человечество тратит намного больше энергии, чем на электроэнергетику, а отапливаться от солнечных батарей и ветряков не выйдет наверняка. Несколько процентов от выработки электроэнергетики и сегодня уходят на отопление — но более 90% нужды в тепле покрывает не она, а обособленная от нее теплоэнергетика, в виде котельных в жилых кварталах и газовых котлов в отдельно стоящих домах. Заменить эти источники одной электроэнергией невозможно: от нее тепло будет выходить в несколько раз дороже.

Именно поэтому Китай, этот промышленный локомотив планеты, уже начал «топить ураном». Но вроде бы считается, что АЭС «нельзя держать близ городов»? Ведь во времена СССР отопительные реакторы уже начинали строить массово, но потом в России эти проекты были «зарезаны». Есть ли смысл нам — и всему миру — вернуться к ним вновь?

Атомная электростанция Циньшань находится прямо в городской черте — в городском округе Цзясин. Здесь живет 4,5 млн человек. Будь Цзясин в России, он был бы третьим по размеру ее городом, сразу после двух столиц. В зиму 2021/2022 года здесь начали отапливать плотную городскую застройку от АЭС.

Почему Naked Science решил обратить внимание на этот факт? Потому что по телевизору часто рассказывают про то, что скоро весь мир покроется ветряками и солнечными батареями, а топить будут водородом. Германия в следующем году закрывает все свои АЭС. Япония заглушила все свои реакторы еще к 2012 году. Правда, теперь в Японии почему-то строятся сразу 22 угольные ТЭС, но, быть может, у японцев просто помрачение ума? Ведь и Байден, и Грета Тунберг едины в том, что будущее за ВЭС и СЭС, а никак не за углем или атомом.

И тем не менее расширение отопления городских кварталов от атомных реакторов — возможно, одно из важнейших событий последнего времени в современной энергетике. Мы говорим «расширение», потому что это не первый шаг Китая в этом направлении, хотя и очень крупный. Чтобы понять, отчего Пекин придает атомному отоплению такое значение, нужно обратиться к цифрам.

Доля разных источников в первичном потреблении энергии (то есть, учитывающем не только электричество, но и тепло, и работу транспорта). Легко видеть, что углеродосодержащее топливо все еще доминирует / ©Wikimedia Common

Они таковы: 17% всех затрат первичной энергии человечеством приходится на электроэнергию. И около половины — на получение тепла. Только на отопление и нагрев горячей воды ее уходит куда больше, чем на обеспечение работы всех электростанций мира (а ведь есть еще тепло для промышленных процессов). Если мы получаем тепло из ископаемого топлива, оно стоит нам намного дешевле, чем если мы отапливаемся электричеством. Это потому, что КПД ТЭС в лучшем случае 60% (но бывает и ниже), да и турбина электростанции стоит дорого. А вот КПД газового котла — около 90%, и никакой дорогой и сложной турбины там нет — только горелка и теплообменник.

Иными словами, ветряки и солнечные батареи не позволят решить вопрос отопления для США и Канады. Конечно, их можно построить в нужном количестве (даже несмотря на то, что зимняя выработка солнечных батарей втрое ниже летней, а ветряки в безветренные морозные антициклоны могут вообще остановиться на пару недель), но вот цена такого отопления будет в несколько раз выше современной, а такого не выдержит ни одна экономика стран с умеренным климатом.

Атомные станции теплоснабжения vs политический хайп: в России — 0:1

В 1981 году советские атомщики совершенно корректно заключили: «Даже если все электростанции перевести на атомное горючее, эффект был бы не очень значительным: потребление природного топлива уменьшилось бы лишь на 20%». Сейчас ситуация не слишком изменилась: по-прежнему лишь ⅙ всех энергозатрат человечества приходится на электроэнергию, остальное уходит либо на получение тепла, либо на транспорт. Даже полный переход всей электроэнергетики на ВЭС и СЭС не сможет снизить потребление углеродного топлива больше чем на 1/6 — ровно так, как указали в СССР далекие сорок лет назад.

Все в том же 1981 году советские атомщики предложили и решение этой проблемы. Они имели в виду атомные станции теплоснабжения, АСТ-500, тепловой мощностью на 500 мегаватт. У тогдашних АЭС были санитарные зоны радиусом 25 километров, поэтому их было невозможно размещать рядом с жилыми кварталами. А прокачивать горячую воду на дистанцию более 20 километров невыгодно: затраты энергии на прокачку (и потери тепла при прокачке) становятся слишком большими, сравнимыми с тем теплом, которое эта вода может принести.

Идея АСТ-500 как раз и состояла в том, чтобы эту проблему решить. «Отопительный реактор» должен был иметь санитарно-защитную зону радиусом не более километра. Поэтому подобные станции разрешалось строить на удалении всего 2 километра от перспективной черты строительства города. Для этого требовалось добиться одного: практически нулевой вероятности выброса серьезного количества радионуклидов за пределы атомной станции.

Разработчики АСТ подошли к вопросу очень основательно. Их реактор был водо-водяным, но, в отличие от водо-водяных энергетических реакторов (ВВЭР), где водяной пар нагревали до 300 градусов с небольшим при 160 атмосферах, здесь водяной пар нагревали всего до 200 градусов, и давление в его контурах нигде не было выше 16 атмосфер. Десятикратное снижение давление означало резко сниженную вероятность прорыва корпуса.

Схема реактора АСТ-500. Высота корпуса реактора 16,5 метра. В первом контуре вода находится при +200°C и 16 атмосферах, во втором при +175 и 12 атмосферах, а в третьем снова при 16 атмосферах (и +150°C). Давление третьего контура выше второго, чтобы при повреждении стенок вода, контактировавшая с активной зоной, не могла пойти наружу, в систему отопления города / ©Wikimedia Commons

Все три контура охлаждения реактора разместили в его корпусе, а это исключило наличие труб, из которых при прорыве может уйти пар и вода. Тот же фактор означал, что в новом реакторе не нужны насосы принудительной циркуляции охлаждающей воды: при таких параметрах более чем хватало естественной циркуляции. Низкая температура работы позволяла использовать в качестве топлива отработавшее топливо реакторов ВВЭР, производящих электричество.

Что получилось в итоге? Классический водо-водяной реактор может дать радиоактивное загрязнение в двух сценариях. При первом по какой-либо причине прекращается подача охлаждающей воды в активную зону, где стоят урановые топливные сборки. Вода перегревается до многих сотен градусов, взаимодействует с циркониевыми топливными сборками (пароциркониевая реакция) и образует смесь водорода и кислорода. Та может дать взрыв, способный разрушить корпус реактора — примерно как в Чернобыле. Но пароциркониевая реакция начинается при 861 °C, и в АСТ таких условий не бывает. И даже при переразгоне такой разогрев не получится: содержание урана-235 в топливе этого реактора всего на 1,8% ниже, чем у ВВЭР.

Второй сценарий проблем водо-водяного реактора — фукусимский. Пропало электричество, питающее охлаждающие насосы, активная зона реактора перегрелась и топливные сборки частично расплавились (плюс пароциркониевая реакция). Опять-таки, в АСТ это не выйдет: охлаждающих насосов просто нет, перегрев из-за их остановки невозможен.

В самом худшем возможном случае корпус АСТ может быть пробит сверхмощным внешним взрывом, после чего вода из него частично выкипит в атмосферу. Но при этом нейтроны перестанут замедляться (ведь их замедляла та самая вода, что в таком сценарии выкипит), и реактор начнет тормозиться. Остаточное тепловыделение могло расплавить активную зону лишь после длительного цикла выкипания вообще всей воды (впрочем, и тогда взрыва с выбросом радионуклидов не произошло бы). Радиус санитарно-защитной зоны реактора составил всего километр.

Советские атомщики делали из этого однозначный вывод: «Следовательно, появляется возможность приблизить атомный источник теплоснабжения непосредственно к населенному пункту».

Это не скриншот от Сияния из Fallout 1, а пульт управления почти достроенной (но за десятки лет пришедешей в полное запустение) Горьковской Атомной станции теплоснабжения / ©Lana Sator

В 1982–1983 годах близ Горького (ныне Нижний Новгород) и Воронежа начали строить две такие станции, каждая — с парой АСТ-500. Два первых тепловых атомных гигаватта должны были начать работать в 1991 году, заменив много сотен малоэффективных котельных на твердом топливе и мазуте. Как мы знаем сегодня, такие котельные интенсивно убивают людей микрочастицами, вызывающими инфаркты и инсульты.

Однако в 1990 году обе тепловые атомные станции закрыли, причем Горьковская была завершена на 85%. Это никого не волновало: политики регионального уровня спешно зарабатывали очки, и им было неинтересно, что сценарий аварии с радиоактивным загрязнением в случае АСТ-500 исключен по чисто конструктивным причинам. Точно так же им было неинтересно и то, что отказ от тепловой атомной генерации заметно увеличил число смертей населения их регионов: ведь микрочастицы от котельных никуда не делись.

Как китайцы используют шанс, упущенный в СССР и ФРГ

Китай на данный момент делает упор сразу на два подхода к атомному отоплению жилых кварталов. В одном подходе часть пара забирается у обычных водо-водяных атомных реакторов — и пускается не на вращение турбины, а на нагрев (через герметичный теплообменник) воды, отапливающей дома. Как отмечает глава одной из китайских местных генерирующих атомных компаний У Фан (Wu Fang), при этом слегка снижается выработка электроэнергии реактором, но общий «тепловой» КПД даже растет на 3,25%. Это и логично: при нагреве воды нет потерь в 60%, типичных для вырабатывающей ток турбины.

Второй подход к атомному отоплению у Китая на первый взгляд напоминает советский АСТ-500. Речь о проекте реактора DHR-400 (расшифровывается как реактор районного отопления на 400 тепловых мегаватт). Но есть и отличия: в DHR-400 вода в принципе не кипит, вода там греется лишь до 90 градусов, после чего через теплообменники отдает тепло воде, уходящей на отопление домов.

Макет ядерной котельной с ректором DHR-400 / ©Wikimedia Commons

Иными словами, здесь в области минимизации рисков пошли еще дальше, чем с АСТ-500: вместо 200 градусов и кипящей под давлением 16 атмосфер воды — 1 атмосфера и температура ниже точки кипения. Активная зона реактора погружена в бассейн диаметром 10 метров и глубиной 20 метров. Даже если внешнее электроснабжение в результате стихийного бедствия пропадет, вода из этого реактора будет выкипать месяц. Само собой, за этот срок где-то рядом или починят водопровод, или подвезут дополнительную воду. И зальют ее в бассейн куда раньше, чем активная зона реактора начнет расплавляться от остаточного тепловыделения.

Экономически DHR-400 выгоден: он топит лишь немногим дороже, чем угольные котельные. Поскольку, в отличие от угольных котельных, он не убивает людей микрочастицами, в условиях КНР (то есть дорогого газа) это решение явно лучше аналогов на ископаемом топливе. У него только один недостаток в сравнении с АСТ-500: температура воды на выходе из него всего +90, а не +150, как у советского проекта. Поэтому переброска воды из него рациональна лишь на несколько километров, а не на расстояние до 20 километров, как у отечественного АСТ.

Электростанция из шести блоков (выделены синим, в реальности они белые) газо-графитового реактора HTR-PM / ©Wikimedia Commons

Кроме отопления жилых домов, в Поднебесной думают и о тепле для промышленности. Его в мире требуется примерно столько же, сколько уходит на обогрев жилья и нагрев горячей воды. Но у промышленного тепла совсем другая оптимальная температура, на порядок больше: в районе 800 градусов. Производство цемента, химпром — все это требует температур примерно такого порядка. Понятно, что реактор в этом случае должен быть рядом с производством: подать теплоноситель с такими температурами на 5–10 километров будет слишком дорого.

Для 800 градусов водо-водяные реакторы не годятся: так сильно греть воду технически нереально. Поэтому китайцы заимствовали уже работавшую в Германии в 1960–1980 годах схему газово-графитового реактора. В Поднебесной его называют HTR-PM (тепловая мощность — 250 мегаватт, примерно половина АСТ-500). И 20 декабря 2021 года первый из них в этой стране был подключен к электрической сети.

Схема газо-графитового реактора HTR-PM / ©Sun et al., 2018; reproduced with permission © Elsevier B.V. 2017

Присмотримся к тому, как он работает. Газ — гелий под давлением в сотни атмосфер — там уносит тепло от топливных гранул и крутит турбину или, если реактор не электроэнергетический, греет промышленные теплообменники. Графит в HTR-PM нужен потому, что в нем нет воды, а реакторы на тепловых нейтронах нуждаются в замедлителе этих самых нейтронов. Графит нейтроны замедляет весьма прилично, и именно им покрыты топливные гранулы с урансодержащим топливом.

Топливные гранулы для HTR-PM, покрытые графитом. Пока они не попали в реактор и не успели накопить продукты распада, их вполне безопасно брать руками / ©Wikimedia Commons

У такого типа реакторов, впрочем, есть и недостатки. В Германии после его остановки выяснилось, что часть гранул «прогорела»: графитовое покрытие, в теории теплостойкое, на деле пропускало продукты распада. Конечно, за пределы реакторного здания лишняя радиация не распространялась, но вот стабильной работе реактора остановки из-за ненужных инцидентов никак не помогали. А ведь промышленные источники тепла должны, в отличие от реакторов для отопления жилья, работать на полной мощности круглый год.

В чем проблема китайского пути к атомному теплу?

Главная проблема любого атомного отопления заключается в том, что с точки зрения экономики реактору хорошо бы работать 24 часа в сутки, 12 месяцев в году на полной мощности. Так выше отдача от капиталовложений на него. Если он будет работать на полной мощности только 3–4 зимних месяца, а в остальное время «еле коптить», подогревая горячую воду для домов, то капиталовложения он будет отбивать медленно, отчего его тепло будет несколько дороже угольного в Китае (DHR-400) или газового в СССР (АСТ-500).

Чтобы разобраться с этой проблемой, советские планировщики АСТ-500 решили, что их реактор будет нести только «базовую» часть тепловой нагрузки. То есть примерно половину — ту, что летом уходит на нагрев горячей воды для жилых домов. Зимой же на помощь АСТ-500 приходят газовые котельные. Экономически это отличный ход: реактор работает весь год, и поэтому тепло от него стоит дешево.

Q – тепловая нагрузка, максимальная зимой и минимальная летом. При работе одного реактора АСТ-500 покрывается примерно четверть от пиковой нагрузки на городские сети отопления (горячая вода, потребляемая даже летом). Такой реактор будет загружен более 8000 часов в год, то есть круглогодично. При работе двух реакторов в одной городской котельной покрывается 50% нагрузки теплосетей (включая отопление в без- и маломорозные дни). Пиковая нагрузка самых морозных дней покрывается вспомогательными газовыми котельным (их работа на графике показана цифрой 1) / ©Wikimedia Commons

DHR-400 почти наверняка будут использовать так же. Именно на это указывают цифры из китайской прессы, согласно которым он сможет отапливать «до 20 млн квадратных метров жилья», или сотни тысяч квартир. 20 ватт тепловой мощности на квадратный метр жилья не могут справиться в пиковые для северного Китая зимние морозы. А вот если им помогают пиковые же котельные на ископаемом топливе — вполне.

Но экономически прекрасное решение выходит не очень однозначным в плане сбережения жизней. Зимой воздух сух, и именно в этот период микрочастицы от ископаемого топлива остаются в нем дольше всего и наносят максимальный ущерб здоровью людей. Ведь в сухом воздухе их не «ловят» капельки влаги. Да и полностью безуглеродного будущего, обещаемого даже китайскими или российскими политиками, так не добиться.

Налицо технологическая необходимость создания такого атомного отопления, которое могло бы гибко менять свою тепловую мощность без ущерба для экономики. А еще и давать высокотемпературное тепло для промышленности без пауз и остановок. Вот только возможно ли это?

Свинцово-висмутовый коктейль: смешать и обязательно взболтать!

Во времена холодной войны в СССР были созданы подлодки со свинцово-висмутовым реактором на быстрых нейтронах. Теплоноситель на них — смесь тяжелых металлов свинца и висмута, с температурой плавления всего +123,5 градуса, ниже, чем у свинца или висмута по отдельности. Они не замедляют нейтроны, поэтому такой реактор может работать на быстрых нейтронах. Значит, он не нуждается и в замедлителях, типа графита, как у китайского газово-графитового реактора. В чем же он тогда нуждается?

Как и аналогичные ему реакторы, ему нужен корпус, внутри которого находятся стальные трубки с «таблетками» ядерного топлива. Трубки эти погружены в смесь расплавленных металлов, нагретую до нескольких сот градусов. На текущих проектах СВБР (свинцово-висмутовых реакторов на быстрых нейтронах) рабочая температура металлической смеси — 480 градусов. Однако в случае использования жаропрочных сплавов (некоторые стали или титановые сплавы) она может подниматься и до 800 градусов (аналог газово-графитового реактора для выработки промышленного тепла).

Дальше тепло от свинца-висмута первого контура передается теплоносителю второго контура. Это либо вода (как на советских АПЛ), либо инертный газ (если речь идет о перспективных промышленных тепловых реакторах).

Как такие свинцово-висмутовые решения выглядят на фоне АСТ-500 или китайского DHR-400? Начнем с безопасности: здесь свинец-висмут лучше АСТ. Он работает при таком давлении, которое исключает все виды аварий со взрывной саморазгерметизацией корпуса или первого контура. Избыточное давление (в АСТ до 16 атмосфер) не может разорвать СВБР потому, что в СВБР такого давления нет.

Если сравнить его по безопасности с DHR-400, то они практически равны. Свинцово-висмутовая смесь кипит при +1670, и остаточное тепловыделение СВБР просто недостаточно велико, чтобы вызвать закипание на таких температурах. Если по каким-то причинам кругом СВБР прекратится разумная жизнь, и все люди исчезнут, то реактор при перегреве постепенно затормозится, после чего будет отдавать энергию остаточного тепловыделения топливных сборок просто через поверхность своего корпуса (тот нагреется до сотен градусов, но не разрушится). Кажется, эта ситуация даже чуть лучше, чем у АСТ-500 или DHR-400. Там, если подвода новой воды не будет, старая может рано или поздно выкипеть, а свинец-висмут не сможет. На практике, повторимся, безопасность примерно одинаковая: за тот месяц, что вода будет выкипать в DHR-400, к китайскому реактору явно приедут спасатели и подольют в него воды.

Моноблочный реактор СВБР на 100 мегаватт электрической мощности. Диаметр его около 4,5 метра, высота примерно 7,5 метра, то есть это исключительно компактная конструкция, которую в сборе можно перевозить на большие расстояния, без нужды в строительстве циклопических сооружений на месте, как у обычных водо-водяных реакторов / ©Wikimedia Commons

Но у СВБР есть ключевой плюс, которого нет у его водо-водяных аналогов. А именно: он может быть двойного назначения. Весь год он способен вырабатывать в основном электричество. Пока это так, пар из парогенератора вращает турбину. И лишь после нее, когда он уже слишком холодный, чтобы снова вырабатывать электричество, такой пар подогревает воду, идущую в жилые дома. Летом ее меньше (только на горячее водоснабжение), зимой больше — еще и на отопление.

При этом предельная тепловая мощность реактора СВБР-100, которую можно пустить на отопление,— больше 100 тепловых мегаватт. Этого хватит, чтобы отопить миллион квадратных метров жилья даже в самые суровые морозы. Причем безо всякой подстраховки со стороны котельных на газе или угле.

Да, тепловые возможности такого реактора в остальную часть года будут использоваться не на сто процентов. Но это не ударит по его экономике: ведь он «зарабатывает» на производстве электричества, а теплогенерация для него просто приработок. Он не тратит на нее специально практически ничего: просто то тепло, которое реактор летом выбрасывает в атмосферу, зимой будет уходить на отопление домов.

При этом СВБР — реактор намного более компактный и поэтому намного менее материалоемкий, чем водо-водяные реакторы сопоставимых возможностей. Размеры его — 4,53 × 7,55 метра, масса без теплоносителя — 270 тонн. На единицу объема и массы он дает намного больше электрической мощности, чем водо-водяные реакторы.

Наконец, последнее преимущество: это реактор на быстрых нейтронах, поэтому через 7–8 лет его работы извлекаемое из него топливо содержит чуть больше ядерного топлива (плутония и урана-235), чем в нем было на момент начала работы. Этот избыток появляется за счет того, что быстрые нейтроны превращают часть урана-238 — самого по себе в реакторе бесполезного — в плутоний, а тот — вполне топливо. Это значит, что даже при массовом строительства таких реакторов вопрос, где брать топливо, не встанет.

Зато сам собой возникает другой вопрос. Если у свинцово-висмутовых реакторов все так хорошо, то почему Китай строит копии морально устаревших советских и немецких образцов? Наконец, почему Россия строит не СВБР (хотя и планировала), а все те же ВВЭР, которые никогда не решат проблемы ядерного отопления?

Главная проблема внедрения любой технологии: фактор личности в истории

Только в исторических книгах (причем не лучших) выбор правильного технического решения всегда выглядит как простой и очевидный процесс. На самом деле он очень сложен, в первую очередь из-за очень высокой степени специализации ученых, инженеров и политиков в нашу эпоху. Поясним на примере.

В нашей стране с советского времени сложилось несколько «реакторных школ», каждая из которых состоит из ученых, убежденных в том, что та или иная конструкция — самая лучшая, а все остальные ей уступают. Сторонники водо-водяных реакторов (ВВЭР) категоричны: у нас огромный опыт эксплуатации, и ни одной жертвы, у нас все безопасно. Санитарно-защитная зона 25 километров (на случай аварии с разрывом нашего корпуса, внутри которого 160 атмосфер) не дает приблизить реактор к городу, и не дает его отапливать? Ну не знаем. Может, лучше топить газом?

Политики и администраторы в этот момент напрягаются: они слышали, что на отопление уходит больше топлива, чем на выработку электричества. А еще слышали, что мир станет безуглеродным, а те страны, что не станут, превратятся в изгоев. Поэтому они идут в следующую реакторную школу: к сторонникам реактора БРЕСТ, где теплоноситель — чистый свинец. Там говорят: наш реактор имеет ноль атмосфер избыточного давления, ему не нужна санитарно-защитная зона, ибо у нас в реакторе нечему взрываться. А на свинцово-висмутовые реакторы даже не смотрите: из висмута при работе образуется тот самый полоний, которым отравили Литвиненко. Представляете, что будет при его выбросе?

Количество свинца в первом контуре БРЕСТ-300 (на схеме) около 8600 тонн, хотя его электрическая мощность всего 300 мегаватт (29 тонн теплоносителя на мегаватт). Такое количество металла перед запуском реактора нужно расплавить прямо в железобетонном бассейне, играющем роль корпуса. На его расплавление планируется потратить семь месяцев. Стоит напомнить, что БРЕСТ-300 — демонстрационный реактор, а полноценный чисто свинцовый реакторы будет вчетверо больше. Сколько времени придется греть свинец перед его пуском? Насколько все это разумно на фоне радикально менее тяжелого и материалоемкого СВБР (всего две тонны теплоносителя на мегаватт мощности)? А ведь материалоемкость влияет не только на время стройки и подготовки, но и на цену киловатт-часа / ©Wikimedia Commons

Политик-администратор напуган: он не хочет полоний. Вместо этого он хочет «кружевные» реакторы, у которых все красиво и безуглеродный статус, «как в западном мире».

Тут могли бы встать сторонники еще одной школы, СВБР, и сказать: полоний — это альфа-излучатель. А альфа-частицы (в отличие от фотонов гамма-излучения) надежно тормозятся фольгой, не то что корпусом реактора. Полоний убил Литвиненко, но тех, кто не ест его ложками, он не убивает. Есть реакторный полоний ложками никто не будет: свинец-висмут остается внутри СВБР при любом сценарии аварии. А потом полоний быстро распадается, и свинец-висмут можно извлечь из отработавшего 60 лет старого реактора и использовать в новом.

Наконец, сторонники чисто свинцового реактора как бы забыли рассказать вам, политики и администраторы, что БРЕСТ требует 29 тонн свинца на мегаватт электрической мощности, а СВБР всего две тонны смеси свинца и висмута на тот же мегаватт. А это означает радикально меньший размер «свинцово-висмутового» реактора, и намного меньшую его удельную стоимость. В итоге и электричество от СБВР будет много дешевле, чем от БРЕСТа.

Но сторонники СВБР не могут рассказать это политикам. Как честно отмечает один из их создателей Георгий Тошинский:

«Единственное, о чем я сожалею, у свинцово-висмутового направления сегодня нет в России харизматического лидера, какие есть у других направлений».

Без такого лидера убедить публику (и политиков) нельзя, а без этого нельзя начать строить даже демонстрационный реактор нового типа.

Описанная выше ситуация типична и для России, где в 2017 году отложили строительство СВБР-100, и во многом для Китая. Почему КНР выбрала отопление квартир в своих городах от водо-водяных реакторов? Потому что они уже были построены, и тут не надо вникать в технические вопросы: реакторы такие работают, не взрываются, с ними все ясно. По той же причине был выбран клон немецкого газо-графитового реактора: тот тоже работал и не взрывался.

Все это наводит на мысль, что самые перспективные игроки мировой атомной отрасли не перейдут к строительству свинцово-висмутовых реакторов как минимум долгие годы, а скорее всего и десятилетия. Западные страны не выйдут на них еще дольше. Германия активно закрывает свои последние атомные реакторы, туда же движется Япония. Как Naked Science уже писал, заместить их генерацию только ветром и солнцем не выйдет, отчего западным странам придется строить новые газовые ТЭС, и Япония уже начала строить даже новые угольные станции. Финляндия, Франция и США пытаются строить обычные АЭС, но попытки хотя бы заговорить об атомном отоплении там разбиваются о тотальное нежелание местных политиков даже слышать о нем.

Может ли произойти разворот в сторону атомных станций тогда, когда на Западе осознают, что ветер и солнце зимой генерируют мало? Сомнительно. В СССР осознали, что колхозы плохо справляются с обеспечением страны продовольствием еще в начале 1930-х. Однако вплоть до коллапса Советского Союза колхозы никуда не делись: идеология не давала распустить их и вернуться к частным хозяйствам.

Разница между потреблением топлива в миллионах тонн нефтяного эквивалента (левая колонка) и электроэнергии (в тех же единицах, третья колонка слева) наглядно показывает: без перевода теплоснабжения на атомные рельсы безуглеродное будущее просто не наступит / ©Wikimedia Commons

Отказ европейских стран и Японии от атома носит идеологический характер — отдельно мы писали об этом здесь. Идеология, согласно которой любые антропогенные процессы зло, и чем их меньше, тем зла меньше, автоматически означают, что атомная энергетика всегда будет казаться менее «естественной», чем ветряки или солнечные батареи. А значит, какие-то шансы у атомной энергетики есть только за пределами зоны доминирования этой идеологии.

Не может стать центром атомного возрождения и Россия. Ее экономика фактически стагнирует уже дюжину лет, и по идеологическим причинам не может перейти к сколько-нибудь быстрому невосстановительному росту в обозримом будущем. Точно так же, как СССР не мог отказаться от колхозов, или как современная Германия не может отказаться от антиатомных настроений. А без роста экономики массовое строительство новых электростанций и котельных невозможно: уже имеющиеся нужды намного дешевле обеспечить уже построенными станциями и котельными.

Из всего это получается, что единственный реалистичный претендент на атомную революцию в первой половине XXI века — это Китай. У него нет ни антиатомной, ни антимонетаристcкой идеологии, поэтому он может и выбрать «ядерный» путь, и строить много атомных реакторов. Следовательно, пока атомное тепло будет приходить только в дома китайцев — и на основе устаревших водо-водяных концепций прошлого. Быть может, через несколько десятилетий в Поднебесной все же дойдут и до копирования проекта СВБР — и тогда у человечества впервые появится надежда на настоящий, полный безуглеродный переход.

Для всех остальных стран надежда тоже есть, но, увы, большинство наших соотечественников до ее реализации почти наверняка не доживут.

Автор: Александр Березин

Источник: Naked Science

Всего десяти недель оказалось достаточно, чтобы добровольцы — слепые и зрячие — научились ориентироваться в пространстве с помощью эхолокации.

Летучие мыши и некоторые другие животные активно пользуются эхолокацией, ориентируясь по звуковым сигналам, отраженным от окружающих предметов. Эхолокация может помогать и слепым людям: показано, что она позволяет локализовать объекты, находящиеся на расстоянии 0,5-1,5 метра. Человека достаточно легко обучить использованию этого нового инструмента восприятия. Существуют руководства, составленные другими слепыми и медиками, а ученые исследуют возникновение эхолокации, чтобы лучше понять механизмы нейропластичности — способности мозга гибко приспосабливаться и меняться.

Этой работой занята и команда психологов из Даремского университета во главе с Лоре Талер (Lore Thaler). В новой статье, опубликованной в журнале PLOS One, ученые представили первые доказанные результаты обучения эхолокации и показали, что такая способность действительно облегчает жизнь людям со слепотой.

Авторы собрали две группы добровольцев возрастом от 21 до 79 лет: 14 человек с нормальным зрением и 12 слепых с детства. Прежде ни один из них эхолокацию не практиковал, и лишь двое слепых когда-либо пробовали ее прежде. Добровольцы проходили 20 уроков в течение 10 недель, а в промежутках занимались самостоятельно. Для оценки результата привлекли опытных «эхолокаторов» — семь человек, практикующих более 10 лет.

К концу обучения все до единого добровольцы смогли продемонстрировать существенный прогресс в использовании эхолокации. По отраженному звуку им удалось оценивать расстояние до близких предметов и их размер, справляться с ориентацией на улице. Любопытно, что ни возраст, ни слепота на результативность заметно не влияли. Некоторые зрячие даже лучше прошли тесты, чем слепые.

Однако незрячим эхолокация помогла улучшить ежедневную жизнь. Спустя три месяца после обучения исследователи провели опрос, выяснив, что все они сообщали о большей легкости ориентации в обыденной обстановке. Более 80 процентов сказали, что чувствуют себя свободнее. Все это указывает, что обучение эхолокации может стать полезным новым инструментом для помощи людям с серьезными нарушениями зрения.

Источник: Naked Science

Читайте также:

– Китайская «волшебная палочка» из тория;

– Пародийные религии;

– Мобильный атом: от Чукотки до тропических островов?

Эксперименты показали, что исходный диаметр зрачка тесно связан с когнитивными способностями. По словам ученых, разница в размере зрачка у людей, набравших наибольшее количество баллов в тестах, и у тех, кто получил плохой результат, слишком значительна.

Зрачок — диафрагмируемое отверстие в непрозрачной радужной оболочке глаза, через которое световой поток проникает внутрь глаз / © Getty Images

Всем известно выражение «глаза — зеркало души», которое произошло от фразы Imago animi vultus est («лицо есть зеркало души»), произнесенной римским политическим деятелем и философом Цицероном. Исследование ученых из Технологического института Джорджи (США) предполагает, что по глазам, а точнее — зрачкам, можно определять еще и уровень интеллекта. Об этом авторы работы рассказали в статье для журнала Scientific American.

Зрачок — круглое отверстие, расположенное в центре радужки глаза. Он может изменять свой диаметр, который обычно равен двум-восьми миллиметрам, и благодаря этому регулирует поток лучей света, падающих на сетчатку. Однако зрачки реагируют не только на свет: их размер указывает и возбуждение человека, интерес или психическое истощение.

Ученые провели несколько экспериментов в лаборатории с участием более 500 добровольцев в возрасте от 18 до 35 лет. Размер их зрачков измеряли в состоянии покоя и при приглушенном свете с помощью так называемого айтрекера — устройства, которое фиксирует отражение света от зрачка и роговицы с помощью мощной камеры. Испытуемые смотрели на экран компьютера на протяжении четырех минут. Затем исследователи рассчитывали средний размер зрачка каждого человека.

Потом участники проходили серию когнитивных тестов, определявших уровень их «подвижного интеллекта» — способности мыслить логически, анализировать и решать новые задачи, выходящие за пределы предыдущего опыта, применяя рабочую память, а также концентрировать внимание, невзирая на помехи. Так, в одном из тестов на внимание испытуемые должны были быстро угадать букву на экране компьютера, не отвлекаясь в то же время на большую мерцающую звездочку. Малейшее движение глаз в сторону звездочки могло привести к провалу задания.

Результаты показали, что изначально большой диаметр зрачка связан с более высоким уровнем подвижного интеллекта, внимательностью, но в меньшей степени — с объемом рабочей памяти, которая ответственна за временное хранение информации, доступной для обработки, и важна при построении рассуждений и принятии решений. Как оказалось, у участников эксперимента более старшего возраста зрачки были сужены, хотя после стандартизации по возрасту выводы ученых остались прежними.

Исследователи попытались определить причину столь удивительной корреляции. Дело в том, что диаметр зрачков зависит от активности голубого пятна — ядра в стволе мозга, на уровне моста (участок голубоватого цвета в верхнелатеральной части ромбовидной ямки ствола головного мозга кнаружи от верхней ямки), и имеет множество нервных связей с остальными отделами этого органа. Голубое пятно высвобождает норэпинефрин, который действует как нейротрансмиттер и гормон: он регулирует процессы восприятия, внимания, обучения и памяти, а еще помогает поддерживать здоровую организацию мозговой деятельности, чтобы отдаленные области работали вместе для выполнения сложных задач.

Дисфункция голубого пятна и последующие нарушения в организации мозговой деятельности связаны с такими состояниями, как болезнь Альцгеймера и синдром дефицита внимания и гиперактивности. Одна из гипотез заключается в том, что у людей с постоянно расширенными зрачками, даже в состоянии покоя, активность голубого пятна регулируется лучше: видимо, это и повышает когнитивные способности и функции мозга.

Источник: Naked Science

Читайте также:

– Стоит ли прогревать двигатель в холодную погоду;

– 10 поразительных космических событий, запечатленных на камеру.