Ссылки для упрощенного доступа

logo-print

Наука и техника наших дней


Топливо, которое в будущем веке, возможно, заменит нефть и уголь, американское общество исследователей Марса, а также последние научные новости - вот темы нашей сегодняшней передачи.

Лилия Шукаева:

В Японии началась разработка месторождений энергетического топлива нового типа, которое специалисты единодушно называют топливом ХХI-го века. В открытом море, в 60 километрах от мыса Омае-заки, неподалеку от горы Фудзи, с вышки полуподводного типа был опущен бур, достигший дна на глубине около километра. Бур легко прошел придонные слои и вгрызся в твердую породу. По расчетам геологов Японской национальной нефтяной компании, начавшей экспериментальное бурение, месторождение нового топлива залегает на глубине 350 метров ниже уровня дна.

Собственно, новым его можно назвать лишь условно. Это всем известный метан - основной компонент природных, попутных нефтяных, рудничного и болотного газов. Но метан не обычный, а существующий в виде гидрата - соединения, в котором молекулы газа заполняют пустоты кристаллической решетки льда. Сам по себе метан образуется как продукт жизнедеятельности мириадов бактерий, пожирающих остатки древней флоры и фауны, и человеку, как уже сказано, известен, в основном, в виде газа. Кристаллический же его гидрат - результат особого сочетания низкой температуры и высокого давления. Это сочетание характерно для пород, называемых промерзлыми. В зонах умеренного и жаркого климата эти породы залегают там, куда уже не проникает солнечное тепло, но где еще не ощущается жар земных недр. Метановый гидрат холоден как лед. Но если его поджечь, он горит.

Удивительно, как быстро изменился взгляд на гидрат метана. Газовики ненавидят его лютой ненавистью, так как в газопроводах он образует пробки, нарушающие работу всей системы. Геологи, наталкивающиеся на него в зонах вечной мерзлоты, до недавних пор обходили его стороной - они искали другое. Однажды в Сибири пробурили скважину, добыли образцы гидрата, но так и не решили, нужно им заняться или нет. Отношение к гидрату метана начало меняться лет десять назад, когда стало ясно, что дни традиционного топлива сочтены (пусть даже в масштабе века), а запасы гидрата метана грандиозны и его добыча может стать вполне рентабельной.

Пониманию всех этих обстоятельств больше всех способствовала Япония. И не только потому, что научно-техническая мысль не стоит там на месте, но и потому, что эта страна кровно заинтересована в собственных источниках энергии. "Нефть и газ мы в основном ввозим, - говорит один из руководителей Национальной нефтяной компании Арата Накамура, - и избавиться от этой зависимости - наша давняя мечта. Теперь она начинает претворяться в жизнь".

В 1994-м году Япония разработала пятилетнюю программы исследований гидрата метана, в которую входили все аспекты проблемы - от разведки запасов и технологии добычи до химических свойств топлива и экономических тонкостей всего цикла производства и потребления. В рамках этой программы в начале прошлого года японские геологи вместе со своими канадскими коллегами пробурили скважину в Дельте Маккензи, находящейся на северо-западе Канады, в зоне вечной мерзлоты. Там на глубине 900 метров нашлись пласты гидратов метана, достигавшие 200-метровой толщины. Геологи подняли наверх образцы песчаных осадочных пород, из которых складывалось когда-то, много тысячелетий назад дно тогдашнего океана. Гидраты метана заполняли все пустоты между песчинками, цементируя их в твердые, как бетон слои.

"Наша задача заключалась в том, чтобы измерить, сколько гидрата находится в осадочных породах, - объясняет Скотт Далисор, сотрудник Геологической службы Канады и координатор всей научной работы, связанной со скважиной. -Оказалось, что песчинки занимают в образцах 65 процентов общего объема, остальное приходится на пустоты между ними. Но гидраты метана заполняют их не полностью, а на 55-60 процентов. Таким образом, в каждой единице объема находятся 20 процентов гидрата. Это даже лучше, чем в известных нам природных залежах".

И залежи богаче на суше, и бурить там легче, но у Японии нет своей вечной мерзлоты, а подводные залежи под боком, и, выполнив пятилетку исследований, она приступила к подводному бурению. Официально оно считается еще пробным, экспериментальным, а коммерческие перспективы, это, мол, через 10 лет, не раньше. Но специалисты из Англии и США полагают, что уже года через два производство гидрата метана станет частью японской экономики.

По предварительным оценкам геологов, мировые запасы гидратов метана более чем вдвое превышают все запасы нефти, природных газов и угля. Гидратов метана, найденных в США, говорят они, хватит на то, чтобы обеспечить американскую энергетику на ближайшие две тысячи лет. Немаловажно и то, что метан по сравнению с нефтью и ее продуктами является экологически чистым топливом, так как в продуктах его сгорания нет ни сернистых остатков, ни солей металлов.

В этом году Конгресс США выделил 42 миллиона долларов на исследования, связанные с добычей метанового гидрата. Кроме того, вслед за Японией новым видом топлива занимаются Канада, Норвегия, Индия и Южная Корея. Нет сомнения, что этот список будет расширяться с каждым годом.

"Запасы запасами, но добыча метана должна быть экономически выгодной, - замечает Тимоти Коллет, работник Геологической службы США. - Во многих залежах концентрация гидрата слишком низка, чтобы на них можно было ориентироваться. Так что разведка ресурсов будет продолжаться не один год". Эта разведка ведется традиционными методами: порождаемая взрывом звуковая волна проходит через толщу воды или части земной коры, отражается от различных геологических структур и возвращается с информацией об их свойствах и особенностях. Информация часто заключена в определенных изменениях скорости звуковых волн. Если, например, скорость волны, проходящей через породу, резко возрастает, значит, в этом месте мягкая структура превратилась в твердую, и произошло это под воздействием гидрата метана.

Кроме экономических проблем существует немало проблем технологических. Извлекать из глубин Земли твердые гидраты намного труднее, чем жидкую нефть или природный газ, которые сами рвутся наружу. Первое, что пришло в голову инженерам - надо ослабить давление на слой, где обнаружены гидраты, тогда лед превратится в воду, а метан отделится от нее. Ведь нам, по сути, нужен не гидрат, а метан. Основное преимущество этого метода в том, что он относительно дешев. Ослабить давление удается без особого труда: достаточно выпустить газообразный метан, который обычно концентрируется под гидратами и давит на них снизу, даже порой толкает их кверху. К сожалению, разделение метана и воды происходит слишком медленно, так как, хотя давление и ослабевает, низкая температура все равно остается.

Но этот процесс можно ускорить, если закачать в залежь горячую воду. Вода быстро расплавит гидраты. Ту же задачу еще лучше выполнит антифриз. "Технически все это осуществить довольно просто, -говорит Тимоти Коллет, - но эти расходы могут поглотить всю выгоду, которую вы надеетесь получить от добычи гидрата". Впрочем, и Коллет, и другие специалисты надеются, что со временем методы добычи усовершенствуются настолько, что убыточной добыча гидрата метана не будет.

Метан, как хорошо известно шахтерам, да и не только им одним, вещь опасная. Метановый гидрат не менее опасен. Неуправляемое растопление гидрата, возникшее от какого-нибудь сотрясения, может привести к образованию газового пузыря, объем которого более чем в 160 раз превысит первоначальный объем гидрата. Именно высвобождение большого количества газа вызвало в свое время разрушение добывающих платформ в Каспийском море.

Неосторожное бурение с корабля может стать причиной его гибели. Некоторые исследователи считают, что именно в высвобождающихся с океанского дна больших количествах метана кроется загадка всех тайн Бермудского треугольника. А что взрыв метана способен сыграть роль спускового крючка для цунами, это, по их мнению, само собой разумеется. Точно так же само собой разумеется, что неконтролируемое высвобождение миллионов тонн метана вносит самый весомый вклад в усиление на Земле парникового эффекта.

С проблемой метановой опасности столкнулись недавно операторы платформ, с которых ведется добыча нефти в Мексиканском заливе, все чаще и чаще их буры проходят сквозь слои гидрата метана, вызывая разделение газа и воды и образование грозных газовых пузырей. Мексиканский залив становится своеобразной лабораторией, в которой ведутся исследования по технике безопасности. Такая же лаборатория возникла недавно и вблизи от берегов Японии.

Александр Сиротин:

Доктор наук Роберт Зубрин, 47-летний глава компании "Пайонир Астронаутикс" разрабатывает идеи для НАСА. Роберт Зубрин является также основателем американского общества "Марс", настаивающего на скорейшем изучении и освоении "красной" планеты. Недавно в нью-йоркском издательстве Тарчер-Путнам вышла новая книга Роберта Зубрина "Цивилизации космических кочевников", а в 1996-м году Зубрин выпустил большой труд, ставший сенсацией в кругах исследователей космоса, потому что автор выдвинул очень экономную программу исследований Марса: так называемый "Марс директ план". По этому плану для марсианской экспедиции можно использовать ныне существующую технику и минимальное количество топлива за счет того, что астронавты смогут вернуться на Землю на топливе из материалов, добытых на самом Марсе. В совей новой книге Роберт Зубрин продолжает развивать эту тему.

В интервью корреспондентке газеты "Нью-Йорк Таймс" Клаудии Дрейфус Роберт Зубрин на вопрос, почему в обеих книгах он связывает возрождение США как нации с идеей колонизации Марса, ответил:

- Я полагаю, мы нуждаемся в новой цели, в общей объединяющей идее. Цивилизация похожа на человека. Она идет вперед, когда у нее есть великая цель и стагнирует, когда ее нет. Это особенно важно для молодежи, которая стремится сделать то, чего никто раньше не делал, добиться того, чего никто раньше не добивался. Программа колонизации Марса захватит умы детей и подростков всей нашей страны, резко повысит популярность точных наук, стимулирует научно-техническую мысль. Каждый захочет как-то участвовать в новом процессе освоения дальних миров. В результате этого процесса США получат миллионы новых ученых, изобретателей, медиков, как это было в свое время после запуска первых спутников земли.

Клаудиа Дрейфус:

У читателя вашей книги, господин Зубрин, может сложиться впечатление, что вы слишком романтизируете Америку 19-го века. Да, это была эпоха расширения жизненного пространства, но процесс сопровождался насилием, уничтожением природы, физическим уничтожением индейцев.

Роберт Зубрин:

Я думаю, людям необходимы новые открытые рубежи. Они всегда будут искать места, где правила еще не писаны. Наиболее глубинная суть свободы в том, что люди стремятся свободно создавать свой собственный мир, а не просто обитать а нем. Именно такого рода свободой пользовались те, кто создавал нашу страну. И если мы откроем для наших людей новую Америку, они вновь обретут свободу для расширения жизненного пространства. С той лишь разницей, что на Марсе вряд ли найдется коренное население, которому придется потесниться.

Клаудиа Дрейфус:

Но если на Марсе все же есть коренное население, скажем, на уровне микробов, разве мы имеем право менять их условия жизни? Ведь экология Марса неизбежно измениться, если мы, по вашему совету, станем радикальными колонистами и будем оттаивать участки вечной мерзлоты и добывать на Марсе полезные ископаемые?

Роберт Зубрин:

Если на Марсе есть микробы, то мы не сможем их полностью уничтожить, даже сбросив все имеющиеся на Земле водородные бомбы. Но я говорю не об истреблении, не об уничтожении, а об оживлении мертвой планеты. По крайней мере, поверхность Марса не имеет признаков жизни, и если какая-то форма жизни там существует, то лишь в грунтовых водах. Вот эту форму можно развить.

Клаудиа Дрейфус:

Когда вы были студентом университета штата Вашингтон в 1983-м году и готовились стать инженером, могли ли вы предполагать, что вам придется заниматься и политическими вопросам?

Роберт Зубрин:

Не в такой мере. В принципе, я всегда верил, что в работе изобретателя, инженера, конструктора, ученого есть и политический компонент. Я изучал, например, ядерную технику. Она не получила должного развития, став жертвой политической борьбы. Ядерщики просто не смогли доказать важность своего дела.

Клаудиа Дрейфус:

По-вашему, вся проблема лишь в плохой подготовке общественного мнения? А может быть аварии на АЭС, вроде тех, что произошли на Трехмильном острове в США или в Чернобыле, сыграли главную роль?

Роберт Зубрин:

Случай на Трехмильном острове стал, конечно, ударом для всей американской программы строительства атомных электростанций. Но тогда ни один человек не пострадал. Гораздо более страшны последствия аварий в угольных шахтах, если говорить о потерях человеческих жизней. Что же касается Чернобыля, то он не имеет отношения к американской ядерной промышленности. Возвращаясь к вопросу "Ученый и политика" скажу, что я давно видел себя участником политического диалога, потому что наука должна отстаивать свои права, добиваться у Конгресса средств, склонять на свою сторону общественное мнение. Даже Бруклинский мост не был бы построен, если бы инженеры и конструкторы не боролись бы за свой проект.

Клаудиа Дрейфус:

Сколько человек состоит в вашем обществе исследования Марса?

Роберт Зубрин:

Две тысячи постоянных членов, которые платят членские взносы. Еще восемь тысяч человек числятся в списках друзей общества. Ежедневно на наш вебсайт в Интернете выходят 50 тысяч человек. В числе наших сторонников есть очень влиятельные и известные лица. Кстати, наше общество разрабатывает также проект научно-исследовательской станции на острове Девон в канадской Арктике. Девон - полярная пустыня с кратером метеоритного происхождения. По геологии это место должно быть похоже на Марс. И опытная станция призвана служить испытательной моделью и базой подготовки к жизни человека на Марсе. У нас уже собраны средства на строительство первого модуля полярной станции. Деньги поступают от частных спонсоров. Самое крупное одноразовое пожертвование сделал глава интернетной компании "Инфосик" Стив Кирш. Он дал 100 тысяч долларов.

Клаудиа Дрейфус:

Как вы думаете, почему направленная к Марсу космическая лаборатория "Марс Клаймет Орбитер" потерпела неудачу?

Роберт Зубрин:

Прежде всего, потому что на эту программу было отпущено мало средств. Мы раньше запускали в космос лаборатории-роботы парами, потому что их миссия очень рискованная и дублирование необходимо. Теперь ради экономии мы посылаем по одному аппарату. В результате этой неразумной экономии мы потеряли больше. Но, главное - неудача затормозила темпы исследований космического пространства на несколько лет. В денежном исчислении от потери "Марс Клаймер Орбитер" мы недосчитались по 50 центов от каждого гражданина США, а вот время, которое мы потеряли гораздо дороже.

Клаудиа Дрейфус:

Скажите господин Зубрин, кого из ученых вы считаете для себя примером?

Роберт Зубрин:

Эйнштейн был моим кумиром. А "идолом" инженерной мысли для меня с детства был адмирал Риковер - создатель первых атомных подводных лодок. На всю жизнь я запомнил его фразу о том, что главное качество инженера-конструктора - это смелость. Он имел ввиду смелость убеждений, дерзость научно-технической мысли. Вот что производит сильное впечатление и, в конце концов, приводит к наиболее значительным результатам.

Евгений Муслин:

На днях в Вашингтоне должна состоятся международная конференция электронщиков, на которой будет объявлено о крупных успехах, достигнутых в области создания новых полупроводниковых устройств и интегральных схем в последнее время.

В частности, представители таких известных американских фирм, как компьютерный гигант "IBM", "Моторола", "Люсент", и также ученые Калифорнийского университета в Бертли расскажут о разработанных ими способах дальнейшей миниатюризации микроэлектронных систем. Это особенно важно сейчас, когда у электронщиков возникли опасения, что они приблизились к принципиальным физическим пределам, ограничивающим дальнейший прогресс Исследовательская группа, возглавляемая профессором Ченмингом Ху из Калифорнийского университета продемонстрирует, в частности, транзистор с поперечником всего 18 нанометров, то есть толщиной не более 100 атомов, что в 20 раз меньше, чем у самых тонких существующих полупроводников. Это позволит, считают исследователи, в 400 раз повысить плотность информации в устройствах компьютерной памяти.

Начиная с 60-х годов, электронщики руководствовались так называемым законом Мура, согласно которому число транзисторов на стандартных кремниевых чипах удваивается каждые 18 месяцев. Недавно, однако, сам Гордон Мур высказал опасение, что таким удвоениям скоро наступит конец. Но человеческой изобретательности нет предела. Группа исследователей компании "IBM" доложит в Вашингтоне о новом типе вертикальных транзисторов с многоэтажным чередованием логических цепей и ячеек памяти. В таких транзисторах резко сократится расстояние между электронными элементами, что позволит строить более быстродействующие компьютеры. В сочетании с новыми полупроводниковыми материалами, разработанными также инженерами "IBM", это откроет путь к созданию микропроцессоров, выполняющих до миллиарда операций в секунду. Такие микропроцессоры начнут выпускаться через 12-18 месяцев.

Исследователи компании Моторола покажут в Вашингтоне новый класс полупроводниковых материалов - первоскайтов, обладающих лучшими техническими параметрами, чем традиционные кремниевые полупроводники.

Наконец, на вашингтонской конференции будут показаны элементы компьютерной памяти, по размерам не превышающие молекулу.

Как сделать праздник еще праздничнее? "Очень просто, - отвечают изобретатели из Питтсбупгской компании "Пролюм". - Угостите гостей светящимся в темноте шампанским, на которое в США уже выдан патент №5.687.995". Дело в том, что шампанское, а также пиво и другие напитки можно сделать биолюминесцентными, добавив в них люциферазу и люциферин - те же химические соединения, которые можно найти в светлячках и многих светящихся морских организмах. Основатель компании "Пролюм", доктор Джим Финли поясняет, что ген люциферазы вводится непосредственно в дрожжи, участвующие в бродильном процессе при изготовлении вина, а люциферин попадает в шампанское из пластикового мешочка, который разрывается при открывании пробки. Поскольку эти вещества встречаются в естественном виде в рыбах и других морских животных, употребляющихся в пищу, они вполне съедобны.

Сотрудники компании "Пролюм", пробуют использовать явлении биолюминесценции и для более серьезных целей, в частности, для получения изображений раковых опухолей и для других видов медицинской диагностики.

"Сначала мы хотим ознакомить широкую публику с явлением биолюминесценции, - говорит доктор Финли, - а потом использовать доходы, полученные от светящихся игрушек и вин на важные научные исследования".

XS
SM
MD
LG