Валерий Быков: Клан Идиотов

-Всё ясно?

-Вроде ясно.

-Слушай, начинается новый раздел и этап нашего обучения, теперь твоя задача не только усваивать материал, но и предлагать решения. Сейчас пока ты в начале пути, и ознакомился лишь с общими постулатами, но я хотел бы тебя спросить. Анализируя знания химии, можешь ли ты предложить вещество, обладающее наибольшим удельным импульсом?

-Да могу. Мы проходили горение, и я знаю, что условия протекания горения бывают разными. Так как в ракетном двигателе главное получить хорошую газовую постоянную. То, очевидно, что должны сгорать в первую очередь тяжёлые элементы топлива, а лёгкие элементы, конкретно водород гореть не должны. Поэтому, надо сделать так, чтобы в продуктах сгорания было больше не сгоревшего водорода, тогда газовая постоянная будет хорошей, и мы получим лучший двигатель.

-Всё это конечно верно, но больно уж туманно, ты можешь предложить что-то конкретное?

-Ну, учитель, я думал это не так сложно. Во-первых, существуют металлы, такие как бериллий, которые горят всё же быстрее водорода, и при этом имеют высокую теплотворную способность, хотя водород горит очень быстро. Если использовать бериллий водородное топливо, то удельный импульс будет больше, потому что бериллий сгорит, а водород в основном нет, получится высокая газовая постоянная.

Учитель нажал на пару кнопок, и поисковик вывел нам данные о бериллий водородном топливе.

-Да, его удельный импульс велик, 5500 метров в секунду, это нам известно.

-Бериллий очень дорог, - заметил я. - Я предложил его как решение, но на самом деле, это конечно не выход, потому что из-за стоимости, его невозможно использовать как топливо.

-А сколько он стоит? - Спросил учитель.

-Если я не ошибаюсь, на занятиях по экономике мы проходили, что его рыночная цена сегодня около шестисот тысяч долларов за килограмм, и поэтому, безусловно, использовать его как топливо не рационально, хотя он и обладает сказочными параметрами. Но это было просто непродуманное предложение с моей стороны.

-Впредь думай лучше сразу, - поругал меня учитель.

-Вообще, есть и альтернатива, это, например, использование гелия как рабочего тела, гелий инертный газ и при давлениях в диапазоне от пяти до ста мегапаскалей он при обычных условиях остаётся инертным. И тогда газовая постоянная будет хорошей и можно достичь большой величины удельного импульса, я думаю до шести километров в секунду и даже больше. Если правильно подобрать компоненты.

-Шесть, шесть... Это замечательно. Но номер семь, если я не ошибаюсь у гелия температура кипения очень низка, и при этом, все металлы будут очень хрупкими, как его хранить?

-Хранить? Ну, вспомните криогенную физику.

-Я не очень хорошо знаю криогенную физику, потому что в первую очередь я специализируюсь на ракетных двигателях.

-Ну, у водяного льда, например, четыре основных алотропных модификации. Хотя думаю, что если рассматривать совсем экзотику, то их может быть и больше. На Земле распространена лишь одна из них, потому что на Земле лёд всегда застывает при нуле градусов Цельсио и при атмосферном давлении.

-А он может застывать не при нуле? - Улыбнулся учитель.

-Конечно, яркий пример это спутник Нептуна Тритон, на нём лёд застывает при температурах иногда до минус двухсот тридцати градусов по Цельсию. Особенно, если на ночной стороне.

-Интересно, как же такое возможно? Если лёд застывает при нуле градусов по Цельсию? Что за глупости ты говоришь.

-Ну, это базовая астрономия, небольшое количество паров воды в виде газа может содержаться в атмосфере и при очень низких температурах, особенно если давление мало, и имеется постоянный приток ультрафиолета. Тогда, если вода будет конденсироваться из парообразного состояния сразу в лёд, при минус двухсот тридцати градусах, получится совсем другой лёд, не такой как на Земле, с иной плотностью, прочностью. Все физики, занимающиеся сверхнизкими температурами, знают об этом. И я думаю, что создание металлов подобным способом возможно не только из водяного льда, но вообще из любого элемента во вселенной.

-Что ты сказал? Что ты думаешь?

-Я думаю, что если взять, например, пары алюминия, потом резко остудить их при сверхнизком давлении, так чтобы температура газа была очень мала, например минус двести пятьдесят градусов по Цельсию. То я думаю, что тогда, при осаждении алюминия на любую подложку, мы получим совсем другой металл, который сильно отличается от обычного алюминия по многим свойствам, и я думаю, что так можно сделать с вообще любым веществом, хотя это не совсем простой процесс. Кстати, давление, при котором алюминий будет оставаться в виде газа, может быть и большим, даже при сверхнизкой температуре, если алюминий будет находиться в мощном электромагнитном поле. И давление, при котором будет происходить кристаллизация, также имеет огромное значение. Также, я бы вспомнил, что при переохлаждении сверхчистых жидкостей, если отсутствуют центры кристаллизации, можно остудить жидкость до температуры ниже температуры плавления, без застывания. Могу предположить, что такое охлаждение может быть очень сильным, и снова же не только с водой, но и с другими жидкостями, например с жидким металлом, типа того же алюминия. Я подозреваю, что если кристаллизация сверхчистого алюминия, лишённого центров кристаллизации, начнётся при температуре, например, плюс пятьдесят градусов по кельвину, то мы получим совсем другой алюминий, не тот, что имеем обычно сегодня. Конечно, речь идёт не только об алюминии, но о любых металлах, и у многих из них, в том числе у экзотики, типа индия, иттрия, висмута или галлия, такие свойства могут быть выражены более ярко. Стоит также вспомнить, что такой кристаллизацией можно управлять также через давление и электромагнитное поле. Так, например, постоянное электромагнитное поле может препятствовать кристаллизации, выравнивая атомы по спину, а значит, в нём возможно создание переохлаждённых жидкостей при особо низких температурах, я имею ввиду, можно получить, например, жидкий вольфрам, при температуре плюс один градус по кельвину. При такой крайности, при температуре плюс один градус по кельвину, кристаллизация будет идти по совсем иному закону, нежели обычно, получится иной металл, с иной температурой плавления и прочностью. Кстати, думаю, в отдельных случаях, запустить кристаллизацию при сверхнизкой температуре может быть сложно, и это тоже можно много где и как использовать. Да и плазменное осаждение при сверхвысокой температуре, тоже должно дать иной эффект, в смысле получится совсем иной материал, особенно если в плазме буду ионы, кстати, ионы в плазме могут быть не только плюсовыми, но и минусовыми, особенно если плазма помещена в особо мощное электромагнитное поле. Также при осаждении металла из состояния плазмы на подложку, имеют значения свойства подложки, такие как теплопроводность и сама температура. И снова же с намёком на сверхнизкие температуры подложки. Да и скорость столкновения ионов плазмы с подложкой, может изменяться в широком диапазоне, и от этого тоже многое зависит. Все эти принципы, можно и нужно использовать при создании принципиально новых веществ и металлов. Тем более, тут речь идёт не только о прочности и температуре плавления, но и о теплотворной способности топлива, электрическом сопротивлении, диэлектрическом сопротивлении, коэффициенте отражения, теплопроводности и других свойствах, которые появятся в этих новых металлах.