Украденное Открытие

Что мы знаем о сверхпроводимости? Кто-то ничего не сможет ответить. Кто-то вспомнит школьный учебник физики: сверхнизкие температуры и закольцованные сверхпроводники, парящие над магнитом в научных лабораториях — интересное научное открытие, но в жизни, увы, мало применимо. И лишь немногие скажут: почти каждый из нас ежедневно и неоднократно пользуется этим явлением.

 

27 января 1986 г. два швейцарских физика, будущие лауреаты Нобелевской премии, Алекс Мюллер и Георг Беднорц, работавшие в цюрихском отделении IBM, испытывая образцы оксидных керамик, обнаружили их сверхпроводимость при температуре 30К, что было на 10 градусов выше, чем у сверхпроводников, известных на тот момент. В научном мире началось шевеление, приведшее к тому, что в феврале 1987г. американский китаец Пол Чу объявил, что ему удалось создать материал того же типа, который переходит в сверхпроводящее состояние при 98К (-175С), что гораздо выше точки кипения азота (77К). Открытие сразу было подтверждено сотнями лабораторий по всему миру. Это была Сенсация, Прорыв, Решение. Сверхпроводимость вдруг стала практическим делом…

 

«Химия и жизнь» №5 за 87-й. Рубрика: «Когда верстался номер». Заголовок: «Сверхпроводимость при комнатной температуре?» Текст: «В прессе появились сенсационные сообщения о создании материалов, способных проводить электрический ток без потерь при температурах, превышающих температуру кипения жидкого азота, и даже при температуре, близкой к комнатной. Сначала это казалось совершенно неправдоподобным: никто не надеялся на возможность столь головокружительного успеха. Однако буквально в считанные недели эти сообщения были подтверждены химиками и физиками разных стран мира, в том числе СССР. В одном из ближайших номеров “Химии и жизни” будет рассказано о результатах исследований высокотемпературной сверхпроводимости (ВТСП) по состоянию на март нынешнего года».

 

В «Науке и жизни» первой была статья в №6 за 87-й: «Страсти кипят при температуре ТК». Несколько фраз из нее: «… вечером в среду 18 марта почтенные, благовоспитанные клиенты нью-йоркского “Хилтона” испытали сильную встряску. Как только открылись двери в конференц-зал отеля, шумная толпа, нетерпеливо дожидавшаяся этого момента, бросилась заполнять места в зале. Не обошлось и без небольшой свалки, что для “Хилтона” уж совершенно неслыханно. В течение трех минут все 1200 мест были заняты, и еще больше тысячи человек толпились в проходах…. В тот вечер обсуждались последние новости о высокотемпературной сверхпроводимости… Открытие… имеет не только научное, но и огромное социальное значение. Именно поэтому сегодня все доклады о сверхпроводимости происходят в переполненных залах. Ведь жидкий азот очень дешев, дешевле лимонада, его получают непосредственно из воздуха, а это означает, что сверхпроводники уже сегодня становятся легкодоступными материалами для промышленных технологий. Новые сверхпроводниковые технологии способны радикально изменить энергетику, электротехнику и транспорт… а также революционизировать вычислительную, измерительную и медицинскую технику».

 

Поток статей на эту тему прервался в апреле 1988 г. В номере 10 появляется заметка, которую я привожу полностью: «Создано гибкое сверхпроводящее керамическое волокно. (Агентство ЮПИ, 10 июня 1988г.)» Заметка из «Науки и жизни», №11: «Бум “теплой” сверхпроводимости докатился до английской школы: группа старшеклассников под руководством учительницы химии изготовила в школьной лаборатории сверхпроводящую керамику. Взяли самый распространенный рецепт – смесь окисей иттрия, бария и меди в соотношении 1:2:3, пекли восемь часов в печи для обжига керамики, позаимствованной в школьном кабинете художественной лепки. Труднее всего было достать окись иттрия и жидкий азот (для демонстрации сверхпроводимости), но их пожертвовала школе одна химическая фирма, где раньше работала учительница».

 

Потом снова тишина и за весь следующий год я нашел только два упоминания о ВТСП. Привожу оба полностью(!): №7, 1989: «Получены высокотемпературные сверхпроводники, носителями электрического тока в которых являются электроны (АП, Нью-йорк, 23 января 1989 г.»  Второе сообщение: №10, 1989: «На сегодняшний день имеется более ста различных технологий получения высокотемпературных сверхпроводящих материалов (Chemical and Engineering news, 1989, т.67 №8 с.21)» Вот это и был последний бульк утопляемой ВТСП. Красиво, не правда ли?

 

Это отрывки из книги-исследования Сергея Кэнского «Украденное открытие». С теорией всё более-менее понятно — её «утопили» в информационном поле. А как обстоят дела с утверждением «почти каждый в нашей жизни ежедневно и неоднократно пользуется этим явлением»?

 

Как все мы наверняка ещё помним, вдруг, неожиданно и повсеместно, на рубеже 1993-1994 годов появилась мобильная связь. Также этот вид связи называется сотовым, поскольку вся территория, покрываемая данной связью, разбивается на своеобразные «пчелиные соты», внутри которых абонент автоматически связывается с той приёмо-передающей вышкой, сигнал от которой в данном месте является наилучшим. Наверняка многие задавали себе вопрос: почему такую связь нельзя было сделать на 10, 20, 50 или даже на 70 лет раньше, чем в 1994 году? Что этому мешало в техническом смысле?

 

Ограничения, накладываемые на приёмные и передающие устройства такой системы базовыми законами электротехники. При повышении несущей частоты радиосигнала расстояние уверенного приёма сигнала резко снижается. Радиостанции, работающие в УКВ-диапазоне, в частности, телевышки, были слышны на расстояниях всего лишь в десятки километров, т.е. только при наличии прямой видимости между передатчиком и приёмником. А если частота радиосигнала повышалась до сотен мегагерц или переваливала в гигагерцовый диапазон, сигнал такого передатчика был различим на расстоянии всего лишь сотен, а то и десятков метров.

 

Закодировать большое количество информации возможно лишь в высокочастотных радиодиапазонах. Но как этого достичь, если высокочастотный радиосигнал сразу же затухает, напоровшись на любое материальное препятствие в виде стены дома или даже нескольких отдельно стоящих деревьев? Нужно придать этому радиосигналу такую мощность, чтобы он мог проникать сквозь стены домов и другие небольшие препятствия. Однако повышение мощности натыкается на ограничения, связанные с конечным сопротивлением колебательного контура и антенны. Сверхпроводимость сняла это препятствие для передатчиков «сот».

 

Каким же образом слабомощный сигнал высокой частоты от передатчика сверхминиатюрного мобильного телефона уверенно принимается антеннами вышки сотовой связи? В радиотехнике существует такой термин – добротность колебательного контура. Если частоты контура и внешнего радиосигнала совпадают, в цепи получается резонанс, который необходимо усилить и расшифровать. Но, поскольку энергия внешнего радиосигнала очень мала, резонансные колебания в таком контуре очень быстро затухают, ведь «работает» сопротивление элементов контура. Если использовать ВТ-сверхпроводники, сопротивление в контуре стремится к нулю, а добротность – в бесконечность. Таким образом, можно достаточно эффективно усилить очень слабый входной сигнал.

 

Вы будете смеяться, но стандарт GSM, использующийся по сей день в качестве стандарта для мобильной связи во всём мире, был принят в… 1987 году! Действительно, зачем было раньше утверждать такой стандарт, если для его использования не просматривалось технических решений? Ну а если он был принят, значит появилась возможность его практической реализации! Или Вы можете привести пример неких технических стандартов, которые утверждаются на международном уровне из чисто теоретических соображений?

Источник материала
Настоящий материал самостоятельно опубликован в нашем сообществе пользователем Eprinter на основании действующей редакции Пользовательского Соглашения. Если вы считаете, что такая публикация нарушает ваши авторские и/или смежные права, вам необходимо сообщить об этом администрации сайта на EMAIL abuse@newru.org с указанием адреса (URL) страницы, содержащей спорный материал. Нарушение будет в кратчайшие сроки устранено, виновные наказаны.

Читайте также:

13 Комментарий
старые
новые
Встроенные Обратные Связи
Все комментарии
Henren
Henren
7 лет назад

Автор бредит. Прикалывает апломб личностей, берущихся говорить о том, в чем ни черта не понимают.

Proper
Proper
Администратор
для  Henren
7 лет назад

Ну, в статье просто не раскрыты подробности.

IRL сверхпроводимость в контурах базовых станций сотовых систем стала применяться с 90-х годов, и сейчас применяется широко. Естественно, никакого жидкого азота уже не требуется — необходимое охлаждение достигается твердотельными элементами Пельтье либо обращенными тепловыми насосами на базе машины Стирлинга.

Но внедрение GSM (да и вообще сотовой связи) сдерживало не это, и вообще проблем с приемно-передающим контуром на частотах в области 450 и 900 мегагерц (на которых работает классическая мобильная связь) нет уже очень давно. Проблемы были в алгоритмах управления сотами. Как только вычтехника достаточно развилась — эти проблемы были решены, и сотовая связь пошла в коммерческую эксплуатацию.

Первый полностью автоматический стандарт сотовой связи в истории — NMT-450, был предложен еще в 70-е годы, а в 1981 году первая сеть стандарта NMT начала коммерческую эксплуатацию. Расшифровка NMT как Нокия-Моторола-Телефон неправильна, это аббревиатура Nordic Mobile Telephony (стандарт и технология разработаны скандинавскими странами). Характерной особенностью стандарта NMT является полное безроуминговое пространство, благодаря тому, что подвижные станции полностью совместимы со всеми базовыми станциями системы любой страны.

Радиус ячейки NMT-450 составляет 15-40 км при мощности передатчика соты в 50 ватт. При такой мощности и частоте никаких сверхпроводников не требуется. Поскольку вычтехника тогда была слабая — стандарт использует почти аналоговые принципы, разделение каналов сугубо частотное (FDMA).

GSM (от названия группы Groupe Spécial Mobile) разработан под эгидой Европейского института стандартизации электросвязи (ETSI) в конце 1980-х годов. Поскольку вычтехника уже усилилась — стандарт использует разделение каналов по времени (TDMA), хотя и FDMA используется тоже. В отличие от NMT, где речевой канал был открытым аналоговым (и болтовню мобильников можно было слушать любым сканером), в GSM речь передается в цифре, предварительно сжатая алгоритмом EFR (разработки Нокия, кстати). В результате, если базовая станция NMT-450 имеет максимум 180 одновременных каналов разговора — база GSM может обеспечивать тысячи одновременных разговоров.

Коммерческие сети GSM начали действовать в Европейских странах в середине 1991 г.

Xenophob
Xenophob
для  Proper
7 лет назад

Это все правильно, но в том что касается распространения радиосигналов и разработки стандартов, аффтар таки бредит.

Ну и про жидкий азот — стратегическое сырье, что характерно, хотя таки да, из воздуха получается. Токо производство овердофига энергетически затратно, как и полученное сырье сложно в хранении и перевозке. Как собссно и все, с криогенными фишками связаное.

В общем, аффтар бредит)

Henren
Henren
для  Xenophob
7 лет назад

Ну не то чтоб очень уж энергоемкое, но да, электричества жрет много.

Xenophob
Xenophob
для  Henren
7 лет назад

Ну дык а я оп чём?)) Ну и криогенные емкости хранения и транспортировки кагбэ недешёвые =)

Henren
Henren
для  Xenophob
7 лет назад

Да, все эти сосуды Дьюара и прочие цистерны дорогие и транспортировка их небезопасна.

Proper
Proper
Администратор
для  Henren
7 лет назад

К криогенному охлаждению СВЧ-модулей сотовых систем сосуды дьюара и жидкий азот промышленного получения в цистерне — не имеют вообще никакого отношения.

Чтобы стало понятно, как там всё устроено — посмотрите на ПТРК FGM-148 Javelin. Как известно, у него ГСН охлаждается жидким азотом. Но если вы думаете, что пиндос тащит со склада канистру с жидким азотом — ха-ха, вы отстали лет на 50.

В самой ракете интегрирован маленький термос (сосуд дьюара) — но жидкий азот для его наполнения генерируется непосредственно перед выстрелом при помощи холодильной установки на базе двигателя Стирлинга замкнутого цикла. Перед запуском блок энергоснабжения и охлаждения устанавливается на внешней стороне пускового контейнера. Он питает электрические системы ракеты и обеспечивает охлаждающим газом через дроссель Джоуля-Томсона ГСН ракеты — в то время как сама ракета все еще находится в пусковом контейнере.

Система оказалась настолько эффективна, что в конце концов от жидкого азота вообще отказались и перешли на сжатый до 420 атм переохлажденный аргон.

Так вот — криогеника для базовых станций сотовой связи выполнена похожим образом. Либо холодильник на базе двигателя Стирлинга замкнутого цикла, либо вообще твердотельный холодильник на элементах Пельтье. Поскольку контура сотовых станций никуда не улетают — надобность в сосудах дьюара отпала, и холод подается непосредственно от холодильника к контурам, причем всё это гугно запаяно в вакуум.

Xenophob
Xenophob
для  Proper
7 лет назад

Прикольна, никогда не интересовался криогеникой у сотовикофф, надо будет покопаться на досуге… Токо сомневаюсь я что азот там генерится, бо как работает разделение воздуха я мал-мала знаю, заморочно оно и взрывооопасно, бо ~20% кислорода там в побочном продукте числится, так что скорее всего азот гоняется по кругу в системе.

Proper
Proper
Администратор
для  Xenophob
7 лет назад

В сотовых станциях? Там обычно переохлажденный аргон или другой инертный газ под давлением. Система-то замкнутая, испарение рабочего тела никому не интересно, а инерт позволяет не беспокоиться о коррозии.

Xenophob
Xenophob
для  Proper
7 лет назад

А, понятно, но что бы инерт закачать в систему, его сперва произвести надо, а это энерргозатратно и ты ды) Другое дело, что потребление у сотовиков копеечное и все это возможно благодаря развитию заводов по производству продуктов разделения, фиг бы им в совке выделили бы чего…

Gena
Gena
7 лет назад

Ниччонепонял.

Базилевс
Базилевс
для  Gena
7 лет назад

А до меня кое-что дошло:
Скандинавы научились делать телефоны, но оставлять в руках горячих финских парней такое золотое дно было как-то неправильно. Пусть лучше пасут оленей вместях с южными корейцами.))

Proper
Proper
Администратор
для  Базилевс
7 лет назад

Вы имеете в виду, что концентрация производства мобильныхь телефонов в Китае — это стратегическая задумка транскорпов или рептилоидов?

Чтобы добавить комментарий, надо залогиниться.