Лазер і хімія
Стаття написана Павлом Чайкою, головним редактором журналу «Пізнавайка». З 2013 року з моменту заснування журналу Павло Чайка присвятив себе популяризації науки в Україні та світі. Основна мета як журналу, так і цієї статті – пояснити складні наукові теми простою та доступною мовою.
Один з найбільш значних винаходів нашого часу – лазер – не уникнув долі багатьох інших: військові щосили прагнуть зробити його знаряддям винищення людей. В армії США випробовується рушниця-лазер. Освітивши їм людину з відстані до 1500 метрів, можна її засліпити або підпалити на ній одяг. Накачування кристала енергією займає 10 секунд. 3начіт скорострільність в кращому випадку 6 пострілів в хвилину. Вага рушниці з батареєю, що живить її струмом, 12 кілограмів – у два з гаком рази більше новітніх гвинтівок.
Чому ж лазер поки може конкурувати в якості зброї лише з гвинтівками зразка, скажімо, кінця позаминулого століття?
Справа в тому, що цей невеликий і легкий прилад вимагає громіздкого і важкого електричного устаткування. Йому необхідні потужні джерела енергії для живлення лампи, що накачують світлом кристал. Ось в джерелах енергії і вся заковика. Генератор струму, акумулятори, батареї – без них начебто не обійтися. Втім…
А хімія? Хіба за рахунок хімічних реакцій не можна отримувати найяскравіші спалахи світла? Зараз багато закордонних лабораторій шукають склади, що дають максимально яскраві спалахи. І небезуспішно. Суміш алкьмініевої пудри з перхлоратом натрію дає яскравість, що відповідає температурі в 3500-4000 градусів Кельвіна. «Лазер з хімічною зарядкою вагою в 40 фунтів дає ту ж яскравість, що електричний вагою в 1000 фунтів», – заявив один з іноземних фахівців. А це ще не межа. Суміш з перхлората калію і порошку цирконію дає яскравість, відповідну 5800 градусам.
Світловий ефект вибухових речовин можна збільшити, не змінюючи їх хімічного складу, а лише підриваючи їх в умовах підвищеного тиску. Теоретичні розрахунки обіцяють незабаром температуру в 9000 градусів.
Чи межа це? Ні, не межа. Хіміки створюють детонуючі речовини, здатні викликати таку вибухову хвилю, що при її проходженні газ в ударній трубі світиться ще сильніше, ніж спалах вибуху.
У лабораторії фірми Норт Амерікен при проходженні ударної хвилі гелій досягав яскравості в 5 разів більшої, ніж можна отримати електричними способами. У Стенфордському університеті яскравість ударної хвилі доводилася до 30 000 градусів!
Невірно припускати, що боротьба хімії та електротехніки за право обслуговувати лазери скінчиться поразкою одного з «конкурентів». Безсумнівно, вони швидко прийдуть до розділу «сфер впливу». Там, де лазер стаціонарний і повинен працювати постійно або, принаймні, багато разів, всі переваги на боці електрики. Але там, де потрібні одноразові або нечисленні «постріли», як, наприклад, в астрономії або космонавтиці, звичайно, виявиться простіше і вигідніше не підводити величезні електричні потужності, а вдатися до вибухівки та термітів.
Автор: Павло Чайка, головний редактор журналу Пізнавайка
При написанні статті намагався зробити її максимально цікавою, корисною та якісною. Буду вдячний за будь-який зворотний зв'язок та конструктивну критику у вигляді коментарів до статті. Також Ваше побажання/питання/пропозицію можете написати на мою пошту pavelchaika1983@gmail.com або у Фейсбук.