donmigel_62: (кот - учёный)

CATS - лазерная пушка, которая будет "атаковать" земную атмосферу с борта космической станции





К концу 2014 года Международная Космическая Станция (МКС) обзаведется собственной лазерной пушкой, которая будет доставлена туда в грузовом отсеке космического корабля CRS-5 Dragon компании SpaceX, старт которого намечен на 12 сентября. Эта лазерная система, имеющая название CATS, будет установлена на японском модуле станции JEM-EF (Japanese Experiment Module-Exposed Facility), но, в отличие от лазеров из "Звездных войн" и других фантастических произведений, эта система будет использоваться в более мирных целях.


Основной задачей, которая будет решаться при помощи лазерной системы CATS, разработанной специалистами Центра космических полетов НАСА имени Годдарда, будет изучение распределения и перемещения крошечных аэрозольных и пылевых частиц в атмосфере Земли. Следует отметить, что после извержения 2010 года вулкана Эйяфьядлайёкюдль (Eyjafjallajokull) в Исландии выбросы вулканического пепла стали причиной нескольких отказов двигателей пассажирских и грузовых самолетов, после чего полеты самолетов над территорией Европы и частью прилегающего океана были запрещены. Но, если бы людям было достоверно известно местоположение облаков пепла, то самолеты могли бы летать дальше, придерживаясь безопасных маршрутов.

Для того, чтобы отследить наличие частиц аэрозолей и пыли в атмосфере лазер CATS будет излучать по 5 тысяч импульсов в секунду с энергией 1 миллиджоуля на длинах волн 1064, 532 и 355 нанометров, в диапазоне инфракрасного, видимого и ультрафиолетового света. Такие параметры намного превосходят возможности существующего подобного инструмента дистанционного зондирования атмосферы, спутника Cloud-Aerosol Lidar and Infrared Pathfinder Satellite Observations (CALIPSO). Использование излучения с длиной волны 355 нанометров позволит не только определить наличие и концентрацию загрязняющих частиц в атмосфере, но и измерить их размеры наряду с измерением горизонтальной и вертикальной плотности их распределения. Датчики системы CATS способны улавливать даже одиночные фотоны отраженного лазерного света, что обеспечивает ей высочайшую разрешающую способность, позволяющую изучать во всех деталях процессы, происходящие в различных слоях атмосферы.

Следует заметить, что лазерный сканер спутника CALIPSO излучает мощные импульсы, энергия которых составляет 110 миллиджоулей, с частотой 20 раз в секунду. Система CATS излучает менее мощные импульсы, но следующие с гораздо большей частотой, это является причиной того, что работу системы CATS нельзя будет увидеть во время дня, но ночью ее работу будет видно не хуже, чем работу спутника CALIPSO.

Международная космическая станция является идеальным местом для размещения лазера CATS. Наклон орбиты станции в 51.7 градус позволит при помощи лазера произвести сканирование большей части земной атмосферы один раз за три дня. При этом особо тщательное внимание будет уделяться областям основных транспортных коридоров через Атлантический и Тихий океаны.
http://www.universetoday.com/109239/space-station-to-get-a-laser-cannon/
donmigel_62: (кот - учёный)

Начато сооружение лазера HAPLS, самого мощного лазера на сегодняшний день

Мощная лазерная система


В современной науке мощные лазеры являются одними из самых важных инструментов научных исследований, которые позволяют ученым заниматься изучением быстротекущих процессов из области классической физики, химии и квантовой механики. Поэтому совершенно не удивительно то, что в различных уголках земного шара постоянно идет почти непрекращающееся создание все более мощных лазерных установок, способных сгенерировать луч света, несущий все больше и больше энергии. И не так давно специалисты Национальной лаборатории имени Лоуренса (Lawrence Livermore National Laboratory, LLNL) приступили к сооружению новой чрезвычайно мощной лазерной системы. Согласно имеющейся информации, система HAPLS (High-Repetition-Rate Advanced Petawatt Laser System) сможет вырабатывать череду чрезвычайно коротких импульсов света, каждый из которых будет иметь 1 петаватт моментальной мощности.


Петаватт - это один квадрильон (1,000,000,000,000,000) ватт мощности. Именно эта мощность будет определять количество энергии, которая будет заключаться в каждом из импульсов света, длительностью 30 фемтосекунд (0.03 триллионной доли секунды) и которые будут следовать с частотой 10 раз в секунду.

Возможность генерировать столь необычайно мощные импульсы света с такой относительно большой частотой является главным отличием лазерной системы HAPLS от других мощных систем, которые могут оперировать таким же уровнем мощности и энергии, но вырабатывают одиночные импульсы, длительность которых намного превышает длительность импульсов лазера HAPLS. Кроме того, благодаря инновационной системе охлаждения жидким гелием лазерная система HAPLS сможет работать на своей максимальной частоте и мощности практически непрерывно в течение достаточно длительного времени.

Структура системы HAPLS


В лазерной системе HAPLS используется уникальный мощный источник света на основе массива лазерных полупроводниковых диодов и система сокращения длительности импульса, которая позволяет уменьшить длительность импульса в два раза, подняв, тем самым, его моментальную мощность. За счет этих технологий достигается необычайно высокая энергетическая плотность лазерного луча, которая составляет 10^23 ватта на один квадратный сантиметр.

Лазерная система HAPLS разрабатывается специалистами австрийской компании Femtolasers, которая специализируется на разработке высокоскоростных лазеров и оптических систем. Сборка системы HAPLS производится на территории и специалистами лаборатории LLNL, которые уже имеют богатый опыт по созданию мощных лазерных систем. Также в лаборатории LLNL будут произведены первые испытания новой лазерной системы. После этого установка будет демонтирована и отправится к месту ее постоянного пребывания, в Чешскую Республику, где начато сооружение целого комплекса чрезвычайно мощных лазерных систем в рамках европейской программы ELI-Beamlines (Extreme Light Infrastructure).

Ожидается, что общая стоимость реализации проекта ELI-Beamlines составит приблизительно 350 миллионов долларов. Из этой суммы выделено 45 миллионов, которые получила лаборатория LLNL на сооружение и испытания лазерной системы HAPLS. Если реализация проекта ELI-Beamlines пройдет согласно намеченным планам, то первые запуски самой мощной лазерной системы в мире произойдут в 2017 году, а после этого ученые со всех уголков земного шара получат возможность использовать это для проведения уникальных исследований в области квантовой механики, физики, химии, материаловедения и многих других областей.


https://www.llnl.gov/news/newsreleases/2014/Feb/NR-14-02-02_.html#.UvyhSoUwZO0
donmigel_62: (кот - учёный)

Ученые в США ставят ядерный синтез на службу АЭС

По сообщению ВВС специалисты Ливерморской национальной лаборатории в Калифорнии в ходе двух экспериментов впервые получили больше энергии при ядерном синтезе, чем при распаде ядер, что может стать важным шагом на пути к новому функционированию АЭС.


Как отмечается в журнале Nature, ученые предупреждают, что до получения достаточного количества энергии для поддержания атомного реактора еще далеко.

Физики возлагают большие надежды на ядерный синтез, поскольку для реакции необходим лишь водород, запасы которого неисчерпаемы.

Используемая в современных АЭС технология ядерного распада, напротив, предполагает использования крайне недешевого урана.



Ссылок на материал и упоминаний на сайте Nature не нашёл. 


UPD. Статья об открытии на сайте Ливерморской национальной лаборатории им. Э.Лоуренса https://www.llnl.gov/news/aroundthelab/2014/Feb/NR-14-02-06.html#.Uvx5lIUwZO0

Ученые впервые в ходе управляемой реакции термоядерного синтеза получили на 1% больше энергии, чем было затрачено на ее инициацию. Это важное достижение на пути к овладению технологией, которая решит энергетические проблемы человечества.



С помощью набора самых мощных лазеров NIF (National Ignition Facility) американской Ливерморской национальной лаборатории, ученые впервые получили от управляемой реакции термоядерного синтеза чуть больше энергии, чем было поглощено топливом. По словам ученых, это важная символическая веха, которая укрепляет веру в то, что человечеству удастся овладеть практически неисчерпаемым источником энергии.

Разумеется, до конечной цели еще далеко: зажигание и поддержание стабильной реакции, выдающей огромное количество энергии, пока остается отдаленной перспективой. Тем не менее, руководитель проекта по изучению высокоэнергетических рентгеновских импульсов в Sandia National Laboratory Марк Херрманн отметил, что это важный шаг на пути к зажиганию продуктивной реакции.

Управление термоядерной реакцией оказалось чрезвычайно трудным делом. Проблема в том, что необходимо управлять чрезвычайно сложным рабочим телом: плазмой, нагретой до температуры в миллионы градусов. Ученые из разных стран исследуют различные способы поддержания термоядерной реакции, например опытная установка ITER, строящаяся на юге Франции, будет удерживать плазму магнитными полями внутри реактора тороидальной формы.

В ходе обычной ядерной реакции энергия выделяется в результате ядерного распада очень тяжелых атомных ядер, например, урана. При термоядерном синтезе, энергию образуется в результате слияния легких ядер, например водорода. Во время такой реакции крошечная часть массы отдельных атомных ядер водорода превращается в энергию. Именно термоядерный синтез питает звезды, в том числе и наше Солнце.


Мишень с хольраумом, готовая к «обстрелу» лазерами

Для зажигания термоядерной реакции необходимо применить значительное количество энергии, чтобы преодолеть силу электростатического отталкивания атомных ядер и сблизить их друг с другом. В NIF эта энергия обеспечивается воздействием 192 мощных лазеров, которые облучают золотой цилиндрический топливный контейнер размером с горошину. Этот контейнер, названный хольраум, содержит песчинку топлива: тончайший слой из дейтерия и трития. Хольраум поглощает энергию лазеров и повторно излучает ее в виде рентгеновских лучей, часть которых поглощается капсулой топлива. При этом внешний пластиковый корпус хольраума взрывается, и сила взрыва сжимает легкие атомные ядра до такой степени, что этого достаточно для запуска термоядерного синтеза.


Геометрия хольраума с капсулой внутри. Это модель топливной ячеки для будущих термоядерных реакторов

К сожалению, до сих пор большая часть энергии лазеров поглощалась хольраумом, а не пластиковой оболочкой, что приводило к ее неравномерному и менее интенсивному испарению. В итоге хольраум поглощал слишком много энергии - гораздо больше, чем давала термоядерная реакция на выходе.

Чтобы решить эту проблему, ученые перенастроили лазер, чтобы доставить больше энергии в начале импульса. Это приводит к более интенсивному нагреванию хольраума и «разбуханию», пластиковой оболочки. В результате пластиковая оболочка становится менее склонной к неравномерному испарению и меньше нарушает течение термоядерного синтеза.

В результате исследователи смогли достичь положительного выхода энергии на уровне 1,2-1,9 от затраченной, причем большая часть произведенной энергии была получена в ходе самонагревания топлива излучением, что является важным условием поддержания стабильной управляемой реакции синтеза. Ранее ни в одной лаборатории не удавалось достичь подобного результата. Несмотря на то, что положительный выход энергии составил лишь на 1% больше затраченной на зажигание синтеза, – это большой успех.

donmigel_62: (кот - учёный)

Наночастицы помогли физикам МИТ создать прозрачный проекционный экран


Американские физики создали крайне необычное устройство, которое представляет собой первый в мире полностью прозрачный проекционный экран из смеси стекла и особых наночастиц, пропускающих обычный свет и являющийся непроницаемым для синих лучей лазера, и опубликовали «инструкции» по его сборке в журнале Nature Communications.

В последние годы ученые активно используют наночастицы-плазмоны для создания «невозможных» с точки зрения классической оптики устройств, способных манипулировать свойствами света.



Так, в январе 2012 года физики создали микроволновый «плащ-невидимку», а в августе — научились использовать плазмоны для печати цветных изображений с рекордным разрешением и качеством.

Чиа Вэй Сюй из Массачусетского технологического института (США) и его коллеги использовали подобные наночастицы для создания футуристического проекционного экрана, экспериментируя с плазмонами, которые взаимодействуют только с лучами определенного цвета.

Изучая их свойства, ученые предположили, что подобные частицы можно вставить в прозрачный материал, такой как стекло, и при этом сохранить его проницаемость для света Солнца или ламп.

Руководствуясь этой идеей, группа Сюя изготовила небольшое количество наночастиц из серебра и покрыла ими лист из обычного стекла. Эти микроскопические кусочки металла были устроены таким образом, что они пропускали весь свет, кроме лучей синего лазера с определенной частотой волны.

Благодаря этому лист стекла оставался прозрачным в нормальных условиях, но при этом он был «зеркалом» для лучей лазера.

Затем ученые собрали особый «лазерный» проектор, который выводил изображение на экран, и успешно проверили его в действии.



«В принципе, мы можем создать цветной дисплей, используя три типа наночастиц, поглощающих лучи красного, зеленого и синего цвета. С другой стороны, можно объединить все эти свойства в одной частице, однако нам тогда придется бороться за прозрачность стекла», — заключает другой автор статьи, Марин Сольячич.



donmigel_62: (кот - учёный)

Робот-паук, вооружённый лазером ...сжигающий всё на своём пути.


На Ютубе появился видеоролик, в котором молодой человек демонстрирует самодельного робота-паука, вооружённого синим лазером достаточной мощности, чтобы от его воздействия лопались надувные шарики.
«Я представляю свою самую опасную лазерную разработку на сегодняшний день… дистанционно управляемого дрона! Это чудовище оснащено двухваттным синим лазером, сжигающим всё на своём пути.»









Началось? )



Profile

donmigel_62: (Default)
donmigel_62

March 2014

S M T W T F S
       1
2 3 4 5 6 7 8
9 10 11 12 13 14 15
16 17 1819202122
23242526272829
3031     

Syndicate

RSS Atom

Style Credit

Expand Cut Tags

No cut tags