Журнал "Компьютерра" №727 - Компьютерра

Японским ученым удалось "накрыть" лес из нанотрубок многослойным листом графена, обеспечив прекрасный контакт большинства нанотрубок с листом, и, что важно, проделать все операции при сравнительно низкой температуре в 510 градусов. Такая структура хорошо проводит во всех направлениях, имеет ровную гладкую поверхность и может быть встроена в современные технологические процессы производства чипов.

Ученые решили не останавливаться на достигнутом и продолжают разрабатывать сложные углеродные нанокомпозиты, пытаясь еще понизить температуру технологического процесса и улучшить свойства получаемых материалов. ГА

Небо в алмазах

Новые пути к решению старой загадки космических алмазов нашли ученые из Научно-исследовательского центра Эймса NASA (Ames Research Center). Численное моделирование оптических свойств этих удивительных углеродных наночастиц подсказало, как и где следует искать решение проблемы.

Алмазы очень редко встречаются на Земле, но, по-видимому, обычны в открытом космосе. Свидетельства удивительно широкой распространенности этой самой твердой разновидности углерода в космосе ученые начали получать еще в восьмидесятые годы. Тогда систематический анализ состава упавших на землю метеоритов показал, что в них часто встречаются вкрапления алмазиков нанометровых размеров. Около 3% всего метеоритного углерода - именно наноалмазы. Если предположить, что состав метеоритов сходен с космической пылью, из которой они в конце концов формируются, то таких алмазов в далеком космосе должно быть очень много. Но для образования алмазов из углерода на Земле нужна очень высокая температура и давление, а где их взять в пустом и холодном космосе, ведь там давление близко к нулю, а типичная температура меньше –240 °С? Эта и другие загадки давно волнуют ученых. Для ответа на них нужно прежде всего убедиться, что наноалмазов в космической пыли действительно много. Но как их обнаружить?

Наноалмазы поглощают и испускают свет совсем не так, как отдельные атомы углерода или алмазы обычных размеров. Компьютерное моделирование свойств наноалмазов в межзвездной среде показало, что они должны хорошо излучать энергию в инфракрасном диапазоне в полосах 3,4–3,5 и 6–10 мкм. Кроме того, они должны активно поглощать ультрафиолетовое излучение ярких горячих звезд и переизлучать полученную энергию в инфракрасном диапазоне.

Теперь более-менее ясно, как и где искать космические алмазы. Для этого идеально подходит инфракрасный космический телескоп Spitzer, вращающийся на околоземной орбите. Его надо направить на пылевые облака, расположенные рядом с горячими звездами, и там мы, возможно, увидим характерное свечение космических наноалмазов.

Авторы надеются, что их статья в Астрофизическом журнале убедит руководство NASA и им будет выделено время на орбитальном телескопе для поисков наноалмазов в облаках космической пыли. Если алмазы действительно будут найдены, теоретики получат много новой пищи для размышлений, а мы заметно приблизимся к ответу на одну из самых странных загадок, что ставит перед человечеством космос. ГА

Орбитальный грузовик

После недавней стыковки с МКС первого европейского модуля в космосе оказался и первый европейский транспортный корабль, запущенный в рамках проекта ATV (Automated Transfer Vehicle). Выведенный на орбиту 9 марта с помощью ракеты "Ариан-5" грузовик ATV носит имя Жюля Верна. Причаливать к российскому модулю "Звезда" он пока не торопится: европейский ЦУП сперва хочет испытать все системы корабля в условиях космоса, а стыковка произойдет лишь в апреле.

За последние годы строители космических кораблей сделали заметный шаг вперед: ATV представляет собой цилиндр длиной 10,3 метра и 4,5 метра в диаметре (для сравнения размеры нашего "Прогресса" 7,5 и 2,7 метра), способный вывести на орбиту 7,7 тонны полезного груза (это больше, чем российский транспортник весит на стартовой площадке). На первый раз, правда, "Жюль Верн" взял с собою лишь 4,5 тонны - мало ли что может случиться с необкатанной техникой.

Проект ATV - долгострой, начало которому было положено в 1998 году. Первый вывод корабля на орбиту должен был состояться еще несколько лет назад. Тем не менее "Жюль Верн" пока ничем не огорчил своих создателей, хотя самого главного еще не сделал - не состыковался с Международной космической станцией.

В отличие от "Прогресса", корабли ATV рассчитаны только на автоматическую стыковку, то есть в случае фатальной неисправности автоматики даже благополучно прибывший к МКС грузовик будет бесполезен - экипаж не сможет им управлять. Европейские ученые утверждают, что их автоматика гораздо точнее и совершеннее аналогичных российских систем, но правы они или нет, покажет только жизнь.

Впрочем, даже если до затопления в Тихом океане "Жюль Верн" проявит себя только с хорошей стороны, списывать со счетов наш "Прогресс", со старта первой модификации которого минуло тридцать лет, еще рановато. Европа до 2015 года сможет осилить лишь пять транспортных кораблей, тогда как полеты "Прогрессов" поставлены на поток. После ухода со сцены американских шаттлов отечественные корабли станут основными поставщиками грузов на орбиту. АБ

Крейг Вентер бросает вызов

Сколько безумцев пыталось объявить войну нефтяной и газовой промышленности! С одной стороны, понятно, что цивилизация, зависящая от невозобновляемых ресурсов, не может существовать бесконечно долго. Если мы сжигаем за год столько ископаемой биомассы, сколько накапливалось в биосфере за миллион лет, скоро нам придется остановиться. В лучшем случае остановка будет связана с изменением способа получения энергии, в худшем - с коллапсом цивилизации. С другой стороны, подавляющее большинство выпадов в сторону нефтегазовой энергетики до сих пор было чистой воды донкихотством. Например, использование топливного этанола, как показали недавние исследования, загрязняет атмосферу еще больше, чем использование бензина. Не так важно, что при сжигании спирта в атмосферу возвращается углекислота, которая была извлечена из воздуха при выращивании топливных растений. Оценив совокупность затрат на производство топливного спирта (от отчуждения земель до обеспечения техпроцесса), можно убедиться, что такая деятельность лишь усугубляет выбросы углекислоты и не избавляет от нефтяной и газовой "иглы".

Сейчас вызов нефтяной зависимости бросил один из самых экстравагантных ученых и бизнесменов современности. Крейг Вентер - тот самый "частник", который не уступает государственным структурам в работе по расшифровке генома человека (расшифровывая при этом свой собственный геном). Последние усилия Вентера и созданного им института связаны с подготовкой к созданию искусственной жизни. Понятно, что когда такой человек публично дает обещания, к ним следует внимательно прислушиваться.

Итак, Вентер объявил, что через полтора года выведет микроорганизм, который сможет производить топливные углеводороды из углекислого газа, получаемого прямиком из атмосферы. Зачем качать из недр нефть, если топливо можно добывать буквально из воздуха? Бактерии, которые обещает создать Вентер, должны быть эффективными и безопасными. Чтобы не дать им "убежать" из производственных емкостей, в них планируется встроить ген-"предохранитель", вызывающий смерть бактерий в естественной среде.

Но, увы, все не так просто. Бактерии (точнее, архебактерии), синтезирующие углеводороды (прежде всего метан) из углекислоты, известны и используются давно. Загружаем в ферментер органику, перекрываем доступ кислороду. Одни микроорганизмы в ходе брожения выделяют углекислоту и водород, а другие (те самые метаногены) восстанавливают углекислый газ и производят метан. Что мешает интенсифицировать этот процесс?

Для деятельности бактерий, которые могут восстанавливать углекислоту, нужна восстановительная (например, водородная) среда. Даже небольшие количества кислорода непоправимо нарушат желаемый биохимический процесс. А ведь на самом деле, имея водород, можно уже не производить углеводороды, а сразу использовать его в качестве топлива. Так или иначе, на производство восстановителей нужно затратить энергию, которую необходимо сперва откуда-то взять. Вентер планирует какой-то иной способ снабжения бактерий энергией? И если да, то какой? Как ее будут получать - вероятно, не благодаря сжиганию нефти, а как-то иначе? А если эта энергия будет получена, не проще ли накопить ее в аккумуляторах электромобилей, чем тратить на сложный биохимический процесс, который, в силу второго начала термодинамики, пойдет со значительными потерями? А еще энергия нужна не только для восстановления углекислоты, но и для ее концентрации. В окружающей нас атмосфере содержатся доли процента углекислого газа и два десятка процентов кислорода. Как сконцентрировать сырье, убрав из предлагаемой бактериям газовой смеси нежеланный окислитель - кислород? В лабораторных условиях это сделать нетрудно, но затраты энергии на это превышают выгоду, которую можно получить в конечном счете. В общем, пока больше вопросов, нежели вразумительных ответов.