Углеродная бомба. Русский Newsweek №42 (309), 11

Углеродная бомба

На правах рекламы

Отит, паротит, мастоидит и прочие болезни уха  www.eledia.ru

Автор: Александр Роткин, Антон Степнов

Константин Новоселов

Репортаж из лаборатории Андрея Гейма и Константина Новоселова – нобелевских лауреатов по физике-2010

Сегодня нобелевский комитет объявил лауреатов премии в области физики. Ими стали ученые российского происхождения — Андрей Гейм и Константин Новоселов. Исследователи получили престижную награду за то, что создали в лаборатории новую форму углерода — графен. В 2005 году физики показали эту лабораторию корреспонденту Newsweek Александру Роткину. Оказалось, что знаменитый графен можно получать буквально на коленке.

….Да Джанг, аспирант Андрея Гейма, высыпает чешуйки чистого графита на обычную липкую ленту, а затем принимается склеивать и разлеплять две ее половинки между собой. Это приходится делать много раз. Вот собственно и вся технология. Затем пленку кладут под мощный микроскоп. Если Да Джанг поработал на совесть, сотрудники лаборатории увидят мельчайшие чешуйки — слои углерода толщиной всего в один атом.

«Не очень технологичная процедура, но нам и не нужны килограммы графена»,— смеется Константин Новоселов. Много графена и не получишь. Один слой — это 0,3 нанометра, в 500 000 раз тоньше человеческого волоса. Получив уникальный материал, ученые теперь исследуют его физические свойства.

Среди прочих в лаборатории Гейма этим занимается украинец Леонид Пономаренко. Выпускник харьковского Института радиоэлектроники приехал в Манчестер всего месяц назад, так что результатами похвастаться пока не может. Он изучает электрические свойства одноатомных пленок из графита. По его словам, из них можно делать супер-транзисторы — строительные элементы микропроцессоров будущего. По сравнению с традиционными они будут быстрее, миниатюрнее и дешевле. Конкурировать с Intel Леонид не планирует: «Наша задача — доказать принципиальную возможность создания такого транзистора». До того, как заняться этим проектом, Леонид работал в Амстердаме. Но там ему не понравилось — слишком уж медленно голландцы работают, а Гейм все время подгоняет, и это здорово.

«Сейчас мы понимаем, что двумерные материалы принесут больше, чем мы ожидали первоначально»,— заявляет Андрей Гейм. Он сравнивает одноатомные слои с полимерами. «Я только что из Африки. 15 лет назад на Килиманджаро не было ни одной пластиковой бутылки. Теперь каждый год с нее снимают по 100 000 штук»,— убеждает меня профессор. Проще перечислить те области, где полимеры сегодня не применяются.

Такая же судьба, по его мнению, ожидает графен. «На его основе люди будут создавать слоистые композитные материалы с любыми нужными свойствами»,—конкретизирует мысль шефа Константин Новоселов. Например, материал, который будет проводником только вдоль своей оси и изолятором поперек. При этом в разных направлениях он будет иметь разную прочность, гибкость, прозрачность. Другой сотрудник лаборатории — Тим Бус изучает возможность использования одноатомных пленок в качестве мембран — тонких проводящих подложек, на которую биологи смогут прикреплять молекулы ДНК и белки и быстро анализировать их свойства.

«Очень перспективное направление, моя мечта», — вздыхает Новоселов. Сам он пока занимается другим — создает из одноатомных слоев углерода химические датчики. Последняя его разработка способна чувствовать всего одну молекулу газа, попавшую на поверхность. Чуть-чуть инженерной работы — и на вооружении служб безопасности появится супернос, который позволит легко находить взрывчатку или наркотики. «Мы получаем столько денег, сколько можем переварить, а больше нам и не надо»,—улыбается Гейм. С момента открытия графена, на его лабораторию начала работать научная репутация. «После публикации первых работ на тему одноатомных слоев мы кинули клич, нам был очень нужен чистый графит», — подводит меня к еще одному столу Константин Новоселов. На нем стоит белое ведерко из Англии, пакетик из Германии, коробочки из Канады и Японии, пара кулечков из Северной Кореи и с Мадагаскара. Их прислали быстро и совершенно бесплатно.

Поделитесь на страничке

Следующая глава >

public.wikireading.ru

rrulibs.com : Документальная литература : Публицистика : Углеродная бомба : читать онлайн : читать бесплатно

Углеродная бомба

На правах рекламы

Отит, паротит, мастоидит и прочие болезни уха   www.eledia.ru


Автор: Александр Роткин, Антон Степнов

Константин Новоселов

Репортаж из лаборатории Андрея Гейма и Константина Новоселова – нобелевских лауреатов по физике-2010

Сегодня нобелевский комитет объявил лауреатов премии в области физики. Ими стали ученые российского происхождения — Андрей Гейм и Константин Новоселов. Исследователи получили престижную награду за то, что создали в лаборатории новую форму углерода — графен. В 2005 году физики показали эту лабораторию корреспонденту Newsweek Александру Роткину. Оказалось, что знаменитый графен можно получать буквально на коленке.

….Да Джанг, аспирант Андрея Гейма, высыпает чешуйки чистого графита на обычную липкую ленту, а затем принимается склеивать и разлеплять две ее половинки между собой. Это приходится делать много раз. Вот собственно и вся технология. Затем пленку кладут под мощный микроскоп. Если Да Джанг поработал на совесть, сотрудники лаборатории увидят мельчайшие чешуйки — слои углерода толщиной всего в один атом.

«Не очень технологичная процедура, но нам и не нужны килограммы графена»,— смеется Константин Новоселов. Много графена и не получишь. Один слой — это 0,3 нанометра, в 500 000 раз тоньше человеческого волоса. Получив уникальный материал, ученые теперь исследуют его физические свойства.

Среди прочих в лаборатории Гейма этим занимается украинец Леонид Пономаренко. Выпускник харьковского Института радиоэлектроники приехал в Манчестер всего месяц назад, так что результатами похвастаться пока не может. Он изучает электрические свойства одноатомных пленок из графита. По его словам, из них можно делать супер-транзисторы — строительные элементы микропроцессоров будущего. По сравнению с традиционными они будут быстрее, миниатюрнее и дешевле. Конкурировать с Intel Леонид не планирует: «Наша задача — доказать принципиальную возможность создания такого транзистора». До того, как заняться этим проектом, Леонид работал в Амстердаме. Но там ему не понравилось — слишком уж медленно голландцы работают, а Гейм все время подгоняет, и это здорово.

«Сейчас мы понимаем, что двумерные материалы принесут больше, чем мы ожидали первоначально»,— заявляет Андрей Гейм. Он сравнивает одноатомные слои с полимерами. «Я только что из Африки. 15 лет назад на Килиманджаро не было ни одной пластиковой бутылки. Теперь каждый год с нее снимают по 100 000 штук»,— убеждает меня профессор. Проще перечислить те области, где полимеры сегодня не применяются.

Такая же судьба, по его мнению, ожидает графен. «На его основе люди будут создавать слоистые композитные материалы с любыми нужными свойствами»,—конкретизирует мысль шефа Константин Новоселов. Например, материал, который будет проводником только вдоль своей оси и изолятором поперек. При этом в разных направлениях он будет иметь разную прочность, гибкость, прозрачность. Другой сотрудник лаборатории — Тим Бус изучает возможность использования одноатомных пленок в качестве мембран — тонких проводящих подложек, на которую биологи смогут прикреплять молекулы ДНК и белки и быстро анализировать их свойства.

«Очень перспективное направление, моя мечта», — вздыхает Новоселов. Сам он пока занимается другим — создает из одноатомных слоев углерода химические датчики. Последняя его разработка способна чувствовать всего одну молекулу газа, попавшую на поверхность. Чуть-чуть инженерной работы — и на вооружении служб безопасности появится супернос, который позволит легко находить взрывчатку или наркотики. «Мы получаем столько денег, сколько можем переварить, а больше нам и не надо»,—улыбается Гейм. С момента открытия графена, на его лабораторию начала работать научная репутация. «После публикации первых работ на тему одноатомных слоев мы кинули клич, нам был очень нужен чистый графит», — подводит меня к еще одному столу Константин Новоселов. На нем стоит белое ведерко из Англии, пакетик из Германии, коробочки из Канады и Японии, пара кулечков из Северной Кореи и с Мадагаскара. Их прислали быстро и совершенно бесплатно.

rulibs.com

22 января 2015, 14:01, Лера СМИТОВА

Повышение температуры в Арктике сейчас является следствием глобального потепления и одной из главных экологических проблем. Важным средством в замедлении этих процессов является сокращение выбросов углекислого газа (CO2) основного фактора, влияющего на арктический климат. Однако огромные запасы этого газа хранятся прямо в самой Арктике, под ее землей.

Раньше считалось, что чем больше деревьев в Арктике, тем лучше: якобы это поможет снизить темпы глобального потепления. Однако недавно ученые пришли к выводу, что озеленение арктического региона – плохой знак. Оттаивание Арктики может способствовать огромному выбросу углерода в атмосферу.

Со времен последнего ледникового периода растения в Арктике получали углерод из атмосферы и «запирали» его в земле. За тысячи лет микробы почвы существовали на «диете» из небольшого количества углерода – больше им не доставалось, потому что основная часть органического вещества находится под слоем вечной мерзлоты, который залегает в тридцати сантиметрах от поверхности земли. Таким образом, из-за этого внутреннего мерзлого слоя углерод «складировался» в почве на протяжении тысяч лет. Недавно ученые поняли, что там находится гораздо больше углерода, чем они думали, – порядка полутора триллионов тонн. Интересно, что во всей атмосфере планеты этого газа меньше, чем в арктической почве.

Однако сейчас вечная мерзлота начала таять. Это значит, что по мере оттаивания Арктики углерод будет вырываться наружу в форме углекислого газа. Процесс высвобождения при этом обещает быть очень легким: по некоторым оценкам, вскоре Арктика начнет выпускать около миллиарда тонн газа ежегодно. Это повлечет за собой усиление парникового эффекта, снижение урожайности сельскохозяйственных культур и множество природных катаклизмов.

Ученые со всего мира пытаются исследовать микробы почвы Арктики и понять, как именно они перерабатывают углерод. Это важно, чтобы предпринять меры, пока углерод не вырвался наружу.

При поддержке Национального научного фонда США эколог Мэтью Валленштейн и команда из Университета Колорадо проводят исследования на Аляске, пробуривая землю и изымая из нее цельные куски органического вещества. «В одной горсти почвы – невероятное многообразие микробов, которые имеют важнейшее значение для жизни на земле, способствуя разложению мертвых растений и биомассы. Мы рассматриваем их под электронными микроскопами и исследуем на молекулярном уровне», – рассказал Валленштейн.

На границе Финляндии, Норвегии и России ученые института Биофорск исследуют, как искусственное повышение температуры почвы на три градуса влияет на поведение микробов почвы. «Активизирует ли повышенная температура микробиологические процессы в почве настолько, что у нас будет иметь место рост выброса диоксида углерода, который только подстегнет дальнейшее изменение климата? Изучив фотосинтез растений и выброс диоксида углерода, мы получаем целостную картину углеродного обмена в масштабах всего участка – функционирует ли он в качестве ловушки углекислого газа или в качестве его источника», – рассказывает порталу BarentsObserver’s руководитель проекта Ханна Силвеннойнен.

Исследователи под руководством Айэна Хартли из Университета Стирлинга сравнивали, насколько эффективно запасают и поглощают углекислый газ тундра и березовая роща в Швеции. «В почве березового леса почти не сохранилось органических останков, сформировавшихся раньше 1950-х годов. Из-за превращения тундры в лес они были выведены из почвы. Уменьшается способность почвы запасать углерод, а старые запасы органики высвобождаются и превращаются в углекислоту и другие парниковые газы», – рассказал о результатах Хартли.

Таким образом, внимание исследователей всего мира приковано к залежам углерода в Арктике, который продолжает высвобождаться. Что ж, это значит, что кроме важнейших полезных ископаемых, в Арктике скрыто много того, что должно оставаться под надежным слоем вечной мерзлоты.

newtribuna.ru

Едома, «углеродная бомба» из прошлого

На фото — ледовый комплекс полуострова Быковский (см. рыбацкий поселок Быковский) в Якутии. Ледовые комплексы, или едомы, — это широко распространенные на северо-востоке России и на Аляске образования, которые представляют собой скопления подземных льдов мощностью в десятки метров, расположенные в пылеватых грунтах. Формирование таких комплексов происходило в последний ледниковый период в позднем плейстоцене (60–13 тысяч лет назад), когда среднегодовые температуры воздуха в Арктике были на 8–10°C ниже, чем сейчас. Огромный регион от Таймыра до Аляски представлял тундростепные пространства, по которым бродили мамонты. Уровень моря был гораздо ниже современного, на 100–150 м, так что Берингового пролива тогда не существовало. Эта территория получила название Берингия.

С самого начала изучения вечной мерзлоты на северо-востоке России вопросы о происхождении огромных залежей подземного льда вызывали острую дискуссию. Из-за того что ледяные тела в береговых обрывах могут обнажаться под разным углом, часто перед исследователем возвышалась сплошная ледяная стена высотой до нескольких десятков метров и длиной в километры. Поскольку в XIX — начале ХХ века разрабатывалась теория о покровных оледенениях Европы в позднем плейстоцене, изначально эти ледяные массивы трактовались как погребенные покровные ледники, которые сохранились под тонким слоем почвы с тех холодных эпох (а это более 10 000 лет назад).

В то же время, еще А. Е. Фигурин, участник Усть-Янской полярной экспедиции под руководством П. Ф. Анжу 1820–1824 гг. (кроме прочего, пытавшейся найти Землю Санникова), пришел к выводу, что видимый в берегах ископаемый лед образовался в результате происходившего «…с глубокой древности растрескивания земли от мороза и замерзания в трещинах затекшей сверху воды».

Сейчас этот процесс известен под названием морозобойного растрескивания, а происходит он из-за резкого охлаждения грунта в начале зимы при маломощном снежном покрове. В результате возникшее при резком температурном скачке напряжение в грунте сбрасывается за счет образования трещин глубиной в несколько метров, в которые весной затекает и где замерзает талая вода. Вследствие многократного, из года в год, повторения этих процессов образуются так называемые повторно-жильные льды. Эта концепция в середине прошлого века подробно разработана выдающимися советскими мерзлотоведами А. И. Поповым и П. А. Шумским.

Ледовый комплекс формировался сингенетически, то есть осадок накапливался и промерзал одновременно — летом он откладывался, а зимой уже промерзал. В результате мерзлота росла вверх со скоростью до 3 метров за тысячу лет. Если же добавить к этому регулярный процесс морозобойного растрескивания и формирования ледяных жил, то через несколько десятков тысяч лет получим огромные — высотой 40 м и более — стены льда и грунта.

Такие ледовые комплексы формируют интересные полигональные ландшафты геометрически правильной формы, которые представляют собой правильные многоугольники, разделенные трещинами. В эти трещины проникает вода из нижних грунтов, которая замерзает, образуя ледяные клинья. Летом лед не успевает растаять, разбивая мерзлую породу на отдельные блоки.

В последнее время, когда мир озадачен вопросами глобального потепления, обусловленное им таяние вечной мерзлоты и, в частности, ледового комплекса может сыграть роль «ящика Пандоры». Мерзлые породы занимают 25% территории Северного полушария, в том числе, 65% площади нашей страны. Мощность пород с отрицательной температурой достигает нескольких сотен метров, и оттаивание этих грунтов может привести к непредсказуемым последствиям.

Дело в том, что ближайшим аналогом того ландшафта, который существовал в Евразии от Северного Ледовитого океана до Китая и от Канады до Таймыра, являются монгольские степи. В современных условиях растительные и прочие органические остатки в степях перерабатываются в почве, и при благоприятных климатических и прочих факторах может формироваться чернозем. В условиях же низких температур, сингенетического промерзания и накопления осадка органика не успевает полностью разложиться и переходит в вечную мерзлоту. При оттаивании эта органика, законсервированная в мерзлоте, снова вовлекается в современные природные процессы. Углерод начинает активно перерабатываться микроорганизмами, которые разлагают органическое вещество до метана и диоксида углерода — основных парниковых газов. Таким образом, таяние участков вечной мерзлоты, богатых углеродом, — таких, как едома, — может спровоцировать усиление потепления климата.

Фото © А. Малеевой.

Мария Чербунина, Денис Шмелёв

elementy.ru

Грозит ли Земле очередное массовое вымирание видов?

В последнее время снова не заставляют себя ждать всевозможные апокалипсические страшилки. Большинство из них не выдерживает никакой критики. Вот и очередной конец света, “назначенный провидцами” на 23 сентября, человечество благополучно пережило, занимаясь привычными субботними делами. Впрочем, есть и вполне научные теории, которые в поверхностном изложении выглядят устрашающе. Например, недавно Земле предрекли ни много ни мало массовое вымирание видов. Попробуем разобраться, все ли так ужасно.

Фото mostinfo.su

Не впервой

Ученые из Массачусетского технологического института предупреждают, что Земле грозит шестое массовое вымирание. По их прогнозам, в водоемах планеты накапливается углерод, и к 2100 году его количество превысит безопасную норму, что приведет к гибели всего живого. Дело в том, говорят они, что на Земле уже было несколько массовых вымираний, спровоцированных именно этим фактором. Но, как водится, далеко не все их коллеги согласны с такими выводами.

Согласно отчету комиссии по сохранению видов (IUCN), за последние 500 лет на Земле вымер 801 вид живых существ. Сейчас принято во всем винить человека и цивилизацию. Однако не все так просто, как кажется. Какими бы ужасными ни казались цифры утрат, в сущности, они иллюстрируют естественный отбор, который никто не отменял. Например, подсчеты палеонтологов показывают, что виды, существующие в настоящее время, составляют ничтожную часть (около 2—3%) общего количества, образовавшихся на Земле в ходе эволюции. Следовательно, вымирание видов — такой же естественный процесс, как и возникновение новых.

Действительно, за последние 500 миллионов лет наша планета пережила пять крупных массовых вымираний. Примерные даты этих событий (на основе геологических исследований) ученым известны. Самое первое — ордовикско-силурийское вымирание, оно произошло 440 миллионов лет назад. Самое массовое — пермское, когда на Земле исчезло более 95% живых существ, имело место 251 миллион лет назад. Последнее, пятое вымирание (мел-палеогеновое) случилось 65,5 миллиона лет назад. Именно в этот период вместе с 75% видов исчезли динозавры. Однако официальная наука считает, что у всех этих событий были разные причины (например, падение метеорита, усиление вулканической активности или спад солнечной), а не одна вроде критического переизбытка углерода. Так что версия ученых из Массачусетского технологического института может рассматриваться как рабочая. Но будут ли развиваться события по такому сценарию, большой вопрос.

Земля-снежок

Это может показаться странным, однако массовые вымирания видов провоцируют всплески возникновения и развития новых. Как будто сама природа не терпит пустоты и старается поскорее восполнить потери. Например, кембрийский взрыв (крупнейший период в истории Земли, когда буквально из ниоткуда начали появляться хордовые, членистоногие, моллюски и иглокожие) обязан своим возникновением именно такому явлению.

В 1964 году английский геолог Брайан Харленд опубликовал статью, в которой говорится, что абсолютно на всех континентах есть следы древнего оледенения, относящегося к одному и тому же периоду — позднему протерозою (тогда на Земле появились многоклеточные организмы). Когда ученый предположил, что явление было общепланетарным, коллеги подняли его на смех. Но время подтвердило его правоту. Сейчас оледенение, которое открыл Харленд, принято называть Земля-снежок. Считается, что оно было вызвано резким ослаблением парникового эффекта из-за падения концентрации углекислого газа в атмосфере. Планета долгое время была полностью скована ледяным панцирем. Затем все пришло в норму, и начался период возрождения жизни.

Следы предков

Существует теория, согласно которой периодические вымирания свойственны не только видам животных и растений, но и роду человеческому, возраст которого на самом деле измеряется миллиардами лет.

Официальная наука считает, что первые обезьяноподобные существа появились примерно 38 миллионов лет назад, первые человекоподобные — около 4 или 5 миллионов лет назад. А древнейший человек современного типа (Homo sapiens) возник 300—400 тысяч лет назад и, пройдя по эволюционным ступеням, окончательно пришел к своему нынешнему виду.

Однако многочисленные сторонники иной трактовки истории утверждают, что на нашей планете фактически с момента ее рождения последовательно существовало несколько высокоразвитых працивилизаций. Каждая из них (в частности, пресловутая цивилизация атлантов) исчезала или губила себя в техногенной катастрофе, достигнув определенного высокого уровня развития. Предполагается, что в этой цепочке мы занимаем то ли пятое, то ли шестое место. И учитывая, что за 100 миллионов лет (по сравнению с возрастом нашей планеты это сущие мелочи) от следов любой разумной жизнедеятельности не остается и следа, то почему бы и не допустить подобное, рассуждают энтузиасты. Кстати, на данный момент у нас действительно гораздо больше вероятности погибнуть от ядерной катастрофы, чем от природных факторов.

КОМПЕТЕНТНО

Вадим Лакиза, заместитель директора по научной работе Института истории НАН, археолог, кандидат исторических наук, доцент:

— Массовые вымирания биологических видов на Земле — доказанный научный факт. Происходили они в силу природных причин. Но вот по поводу предполагаемого существования на нашей планете так называемых працивилизаций (кстати, такого научного термина не существует) я придерживаюсь весьма скептического взгляда. Дело в том, что для серьезного ученого главными доказательствами всегда служат факты. Я не знаком с археологическими находками, позволяющими с уверенностью сказать, что мы не первая цивилизация на Земле. Что касается широко разрекламированных (в том числе в СМИ) сенсационных артефактов вроде хрустальных черепов и тому подобного, то уже установлено, что большинство из них — качественно сработанные подделки. Тем не менее людям всегда хочется верить во что-то непознанное — это подстегивает их фантазию и, в принципе, неплохо, поскольку развивает интерес к истории. Плохо, что доводы серьезной науки под влиянием таких “сенсаций” воспринимаются в штыки.

На данный момент единственность человеческой цивилизации на Земле и ее возраст (следы Homo habilis — высокоразвитого австралопитека и первого представителя рода Homo датируются, например, возрастом 1,6—1,7 миллиона лет) подтверждены и археологическими находками, и эволюционной теорией. Вполне возможно, что наши пра-пра-правнуки смогут обнаружить что-то конкретное, какие-то серьезные доказательства под слоем ледниковых отложений. Но до этих пор теории остаются теориями — то есть недоказанными вещами, на которых невозможно строить научные исследования и делать какие-то выводы.

ЛЮБОПЫТНО

Современная наука вполне может возродить любой вид методом клонирования при условии, что в костных останках сохранилась жизнеспособная ДНК. Но бывают случаи и более эффектного “возрождения”. Например, до середины XX века считалось, что кистеперые рыбы (целаканты) вымерли 65 миллионов лет назад. Окаменелые останки этих странных созданий, представляющих собой промежуточное звено между рыбами и тетраподами (четвероногими), находили только в известковых отложениях раннего кембрийского периода. В 1938 году первый живой артефакт рыболовы выловили у побережья Южной Африки. Свое нынешнее название — латимерия — рыба получила в честь куратора музея города Ист-Лондон (ЮАР) Марджори Куртене-Латимер, которая увидела странный улов местных жителей и донесла до мировой науки сенсационную весть о возвращении целакантообразных. Сейчас латимерии уже никого не удивляют. Любопытный факт: возрожденному монстру новое вымирание (по крайней мере, от рыбного промысла) не грозит. Мясо их совершенно непригодно в пищу, пахнет тухлятиной и вызывает сильнейшую диарею. Короче говоря, за 65 миллионов лет вид неплохо приспособился к жизни.

[email protected]

Заметили ошибку? Пожалуйста, выделите её и нажмите Ctrl+Enter

www.sb.by

Кобальтовая бомба

Впрочем, первым, кого посетила подобная идея, был не ученый-маньяк, не диктатор маленькой страны третьего мира и даже не генерал из Пентагона. В 1940 году начинающий, но уже подающий большие надежды американский фантаст Роберт Хайнлайн написал рассказ «Никудышное решение». В Европе уже раскачивался маховик Второй мировой, и мир, содрогаясь от предчувствия грядущей войны, спешно вооружался; Хайнлайн же интересовался физикой, и потому его творческая мысль потекла по очевидному руслу: какими новейшими методами человекоубийства могут обернуться последние достижения науки, в частности расщепление ядра урана, открытое в 1939 году Отто Ганом и Фрицем Штрассманом.

Интересный факт: в своем рассказе Роберт Хайнлайн за три года до Манхэттенского проекта предугадал его создание. Но если результатом исследований, осуществленных в рамках реального Манхэттенского проекта, стали атомные бомбы, сброшенные на японские города, то ученые, задействованные в вымышленном Специальном оборонном проекте №347, так и не смогли решить проблему управления ядерной реакцией — а потому решили пойти другим путем и воспользоваться убийственными свойствами радиоактивности неустойчивых изотопов. В альтернативной вселенной рассказа, чтобы принудить Германию к капитуляции, Соединенные Штаты Америки в 1945 году сбросили на Берлин несколько десятков компактных бомб с радиоактивной пылью — город не пострадал, но полностью обезлюдел, — а после взяли курс на мировое господство демократических ценностей, подкрепленных «грязными бомбами».

«Фантастика», — скажет читатель. Увы, но то, о чем писал Роберт Хайнлайн, вполне было возможно в годы Второй мировой войны и тем более может стать реальностью сегодня. Особенно, после того, как в СМИ прошла тема про то, Что на самом деле известно о проекте «Статус-6″

Радиоактивная пыль

Радиологическому оружию, как еще называют «грязные бомбы», вовсе не обязательно быть собственно бомбой. В рассказе Хайнлайна, например, русские (создавшие подобное оружие практически одновременно с американцами) рассеивали радиоактивную пыль над американскими городами прямо с самолетов, как инсектицид на поля (кстати, еще одно меткое предвиденье автора: задолго до начала холодной войны он предугадал, что именно СССР станет основным соперником Соединенных Штатов в области сверхоружия). Даже выполненное в форме бомбы, подобное оружие не наносит существенных материальных разрушений — небольшой заряд взрывчатого вещества используется для того, чтобы рассеять в воздухе радиоактивную пыль.

При ядерном взрыве образуется значительное количество разнообразных неустойчивых изотопов, помимо того, происходит заражение наведенной радиоактивностью, возникающей вследствие нейтронного ионизирующего облучения почвы и объектов. Однако уровень радиации после ядерного взрыва относительно быстро падает, поэтому самый опасный период можно переждать в бомбоубежище, а зараженная территория спустя несколько лет становится пригодна для использования в хозяйственных целях и для проживания. Так, например, Хиросима, пострадавшая от урановой бомбы, и Нагасаки, где была взорвана бомба из плутония, начали отстраиваться заново через четыре года после взрывов.

Совсем иначе бывает, когда взрывается достаточно мощная «грязная бомба», специально предназначенная для максимального загрязнения территории и превращения ее в подобие Чернобыльской зоны отчуждения. Различные радиоактивные изотопы имеют разный период полураспада — от микросекунд до миллиардов лет. Наиболее неприятны из них те, полураспад которых происходит за годы — время, существенное относительно продолжительности человеческой жизни: их не пересидишь в бомбоубежище, при достаточном загрязнении ими местность остается радиоактивно опасной на протяжении нескольких десятилетий, и поколения успеют смениться несколько раз, прежде чем в разрушенном городе (или на другой территории) снова можно будет работать и жить.

К числу самых опасных для человека изотопов относятся стронций-90 и стронций-89, цезий-137, цинк-64, тантал-181. Следует иметь в виду, что разные изотопы по-разному влияют на организм. Например, йод-131, хоть и имеет относительно короткий период полураспада в восемь дней, представляет серьезную опасность, так как быстро накапливается в щитовидной железе. Радиоактивный стронций накапливается в костях, цезий — в мышечных тканях, углерод распределяется по всему организму.

Единицы измерения поглощенной организмом радиации — зиверт (Зв) и устаревший, но еще встречающийся в публикациях бэр («биологический эквивалент рентгена», 1 бэр = 0,01 Зв). Нормальная доза радиоактивного облучения, получаемая человеком от природных источников в течение года, составляет 0,0035−0,005 Зв. Облучение в 1Зв — это нижний порог развития лучевой болезни: существенно слабеет иммунитет, ухудшается самочувствие, возможны кровотечения, выпадение волос и возникновение мужского бесплодия. При дозе в 3−5 Зв без серьезной медицинской помощи половина пострадавших умирает в течение 1−2 месяцев, у выживших так или иначе высока вероятность развития раковых заболеваний. При 6−10 Зв у человека практически полностью отмирает костный мозг, без полной его пересадки вероятности выжить нет, смерть наступает через 1- 4 недели. Если человек получил более 10 Зв, спасти его невозможно.

Кроме соматических (то есть возникающих непосредственно у облученного человека) последствий имеют место еще и генетические — проявляющиеся у его потомства. Следует иметь в виду, что уже при относительно небольшой дозе радиоактивного облучения в 0,1 Зв вероятность генных мутаций удваивается.

 

 

Кобальтовая бомба

В 1952 году Лео Силард, ученый, двумя десятилетиями ранее открывший цепную ядерную реакцию, бывший участник Манхэттенского проекта, в общих чертах предложил следующую идею: если водородную бомбу окружить оболочкой из обычного кобальта-59, то при взрыве он превратится в неустойчивый изотоп кобальт-60 с периодом полураспада около 5,5 года, — мощнейший источник гамма-излучения. Распространено (в том числе и в художественной литературе) заблуждение, что кобальтовая бомба — чрезвычайно мощное взрывное устройство, «суперъядерная бомба», — но это не так. Основным поражающим фактором кобальтовой бомбы является вовсе не ядерный взрыв, а максимально возможное радиационное загрязнение местности, так что эта бомба — самая что ни на есть «грязная», если угодно, «супергрязная». К чести Силарда следует сказать, что он сделал свое предложение не из милитаристских побуждений и не в состоянии наивной оторванности от реальности, часто свойственном жрецам науки, а исключительно для того, чтобы продемонстрировать абсурдность, самоубийственную бессмысленность гонки за сверхоружием. Но впоследствии другие ученые провели точные расчеты и пришли к выводу, что при достаточной (и вполне реальной для изготовления) величине кобальтовой бомбы она (либо совокупность подобных бомб) уничтожит все живое на Земле. И как сейчас знать, делали они эти расчеты из собственного любопытства или по звонку из Пентагона: «рассчитать возможность, эффективность, стоимость, к вечеру отчитаться»?..

Никто и никогда прежде не предлагал реализуемый вариант оружия (сколь бы массовым ни был его поражающий эффект), способного стерилизовать всю планету. В 1950-х годах аналитиком исследовательского центра RAND Германом Каном было введено понятие «Машины Страшного суда». Обладающее таким устройством государство способно диктовать свою волю всему миру, но это будет воля смертника, сжимающего в руке гранату без чеки.

Как сказал Харрисон Браун в радиодискуссии с Лео Силардом, «с помощью такой бомбы гораздо проще уничтожить все человечество, чем какую-то определенную его часть».

Вероятно, поэтому до настоящего времени кобальтовая бомба — насколько нам известно — так и остается «гипотетическим» оружием, как и «грязные бомбы» вообще. Но угроза их применения высока, выше, чем угроза ядерной войны. Особенно в наше напряженное время. К слову, по иронии судьбы, Силард, подобно предсказавшему «грязную бомбу» Хайнлайну, был известен также как писатель-фантаст, автор ряда научно-фантастических рассказов, в том числе переведенных на русский язык еще в советское время.

 

 

Итак,  основным поражающим элементом такого оружия все же является разбрасываемый изотоп кобальта. Ядерный или термоядерный боезаряд используется исключительно для приведения кобальта из естественного в радиоактивное состояние. Вскоре для подобных устройств появился термин «Машина Судного дня» (Doomsday Machine). Стало понятно, что достаточное количество кобальтовых бомб может гарантированно уничтожить, как минимум, большую часть населения Земли и биосферы. В 1964 году эта сверхжестокость радиологического оружия была обыграна в художественном фильме «Доктор Стрейнджлав, или как я перестал бояться и полюбил бомбу» (режиссер С. Кубрик). Тот самый доктор Стрейнджлав из названия кино, узнав о том, что советская автоматическая система после падения на территории СССР американской бомбы привела в действие «Машину Судного дня», быстро подсчитал, что возрождение человечества сможет начаться только через девяносто с лишним лет. И то, при ряде соответствующих мер, да и время для их осуществления стремительно уменьшалось.

Вышеупомянутый фильм по праву считается одной из лучших антимилитаристских кинолент. И, что интересно, людоедская кобальтовая бомба была предложена Силлардом не из желания поскорее уничтожить вероятного противника. Физик просто хотел продемонстрировать бесполезность дальнейшей гонки в сфере оружия массового уничтожения. В середине 50-х американские ядерщики просчитали технологическую и экономическую части проекта кобальтовой бомбы и ужаснулись. Создание Машины Судного дня, способной уничтожить все живое на планете было по карману любой стране, владеющей ядерными технологиями. Во избежание проблем в самом ближайшем будущем Пентагон запретил продолжать работы по теме грязных бомб на кобальте-60. Такое решение вполне понятно, в одной из радиопередач пятидесятых годов с участием Силларда прозвучала замечательная фраза: «кобальтовой бомбой проще уничтожить под корень все человечество, чем какую-то определенную его часть».

Но прекращение работ по кобальтовым боеприпасам не стало гарантией неприменения грязных бомб. Сверхдержавы, а затем и страны, обладающие ядерными технологиями, быстро пришли к выводу, что подобное вооружение не имеет смысла. Ядерная или термоядерная бомба может мгновенно уничтожить противника в нужном месте. Занять эту территорию можно будет через считанные дни после взрыва, когда уровень радиации упадет до приемлемого. А вот радиологическое оружие не может работать так быстро, как ядерное, и так же скоро «освобождать» местность от своих последствий. Грязная бомба как средство сдерживания? Такому применению мешают ровно те же проблемы. Получается, крупным развитым странам грязные боеприпасы не нужны. Благодаря всему этому радиологическое оружие никогда официально не принималось на вооружение, никогда не испытывалось и, тем более, не использовалось на практике.

 

 

Кому это выгодно?

Насколько известно, официально ни одно государство не имеет радиологического оружия. Оно невыгодно для традиционных войн: «грязная бомба» не позволяет уничтожать врага мгновенно, как другие виды оружия, ее эффект растянут во времени, кроме того, на долгие годы она делает территорию непригодной для захвата и использования — и даже для ввода войск. В качестве оружия сдерживания «грязная бомба» тоже не лучший вариант, когда есть ракеты с ядерными боеголовками.

Однако, в то время как «грязная бомба» не подходит ни для «горячего», ни для «холодного» вооруженного противостояния, она вполне годится для группировок, ведущих войны нетрадиционными методами, в первую очередь террористических. Радиологическое оружие позволяет наносить максимальный урон мирному населению — следовательно, это идеальное средство устрашения. 11 сентября 2001 года во время крупнейшего теракта под руинами «башен-близнецов» погибли без малого 3000 человек. Если бы в том же самом месте взорвалась средней мощности «грязная бомба» — счет пострадавших пошел бы на миллионы. Канал National Geographic снял 40-минутный видеофильм, демонстрирующий последствия гипотетического взрыва небольшой америциево-стронциевой «грязной бомбы» посреди американского городка — там наглядно смоделированы последствия подобного взрыва.

Еще одно сомнительное преимущество такого вида оружия — его доступность. В одной из публикаций на эту тему «грязную бомбу» неверно, но очень метко назвали «атомной бомбой для бедных». Всего восемь стран мира имеют ядерное вооружение. Для того чтобы сделать настоящую атомную бомбу, нужны ресурсы, которые есть только у развитых государств: исследовательские лаборатории, высокотехнологичное производство, наконец, оружейный уран или плутоний, которые так просто не достанешь. «Грязную» же бомбу можно изготовить буквально «на коленке». Радиоактивные изотопы сейчас применяются весьма широко: в промышленности и энергетике, в медицине, в науке и даже в быту (например, детекторы дыма часто делаются на основе америция-241), поэтому при желании добыть достаточное для изготовления бомбы количество радиоактивных веществ не составляет проблемы. Не случайно в ходе боевых действий США на Ближнем Востоке и в лагерях чеченских боевиков, как пишет пресса, не раз находили чертежи «грязных бомб» (впрочем, последнее может быть и «уткой»).

Есть и еще один неприятный сценарий, аналогичный по эффекту использованию радиологического оружия: террористический акт с обыкновенным взрывом на атомной электростанции.

Сегодня, когда опасность террористических актов высока, людям необходимо знать, что происходит и как следует себя вести при взрывах, в том числе при взрывах «грязных бомб». Видимо, тут стоит адресовать читателей к фильму National Geographic, который так и называется — «Грязная бомба» (Dirty Bomb). И хотя фильм демонстрирует действия американской системы гражданской обороны, российский зритель также может почерпнуть из него немало полезной информации.

 

 

Слухами земля полнится

Несмотря на то что «грязные бомбы» никогда не производились и не использовались в реальных боевых действиях, журналистские «утки», связанные с этой темой, регулярно появлялись в печати, вызывая неоднозначную реакцию как у общественности, так и у спецслужб. Например, с 1955 по 1963 год британцы испытывали атомные заряды в Маралинге (Южная Австралия). В рамках этой программы была проведена операция под кодовым названием Antler, цель которой заключалась в испытаниях термоядерного оружия. Программа включала три теста с зарядами разной мощности (0,93; 5,67 и 26,6 килотонн), причем в первом случае (кодовое имя — Tadje, 14 сентября 1957 года) на полигоне располагались радиохимические метки из обычного кобальта (Co-59), который под воздействием нейтронов превращается в кобальт-60. Измеряя интенсивность гамма-излучения меток после испытаний, можно довольно точно судить об интенсивности нейтронного потока при взрыве. Слово «кобальт» просочилось в прессу, и это послужило причиной слухов о том, что Великобритания не только построила «грязную» кобальтовую бомбу, но и испытывает ее. Слухи не подтвердились, но «утка» серьезно навредила международному имиджу Британии — вплоть до того, что в Маралингу выезжала королевская комиссия для проверки того, чем все-таки занимаются в Австралии британские ядерщики.

 

 

«Грязная бомба» в домашних условиях

В то же время, у грязных бомб есть несколько настораживающих особенностей. Во-первых, оно сравнительно доступно. Для того чтобы иметь атомную или водородную бомбу нужны соответствующие предприятия, должный уровень науки и множество других немаловажных нюансов. Зато для изготовления радиологических боезарядов достаточно некоторого количества любого радиоактивного вещества, а взрывчатых веществ в мире и так, что называется, навалом. Радиоактивный материал можно взять откуда угодно – вплоть до урановой руды или медицинских препаратов, правда, в последнем случае придется «расковырять» довольно большое количество контейнеров, предназначенных для онкологических отделений больниц. В конце концов, в датчиках задымления нередко используются подходящие изотопы, например, америций-241.

Так сколько датчиков дыма нужно расковырять, чтобы добытого таким образом америция хватило для создания «грязной бомбы» в домашних условиях.

Итак, в современном датчике дыма HIS-07 содержится примерно 0,25 мкг америция-241 (0,9 мкКи). В древнем советском датчике дыма РИД-1 содержится два источника по 0,57 мКи плутония-239, что соответствует примерно 8 мг (суммарно 16 мг на датчик). В относительно новом советском датчике дыма РИД-6М содержится два источника по 5,7мкКи плутония-239, примерно по 80 мкг (итого 160мкг на датчик — уже неплохо!).

Критическая масса сферы из америция-241 при нормальных условиях без применения отражателя нейтронов оценивается в 60 кг. Критическая масса сферы плутония-239 при нормальных условиях без применения отражателя нейтронов — в 11 кг. Отражатель нейтронов и продуманная имплозивная схема могут позволить создать бомбу, имея лишь 0,2 от этих масс. Но даже в данном случае нам потребуется плутоний из 140000 датчиков РИД-1, 14 млн датчиков РИД-6М или 48 млрд HIS-07.

Что касается «грязной бомбы», можно сказать, что опасным будет уровень загрязнения поверхности земли порядка 1 мКи/м2. Это значит, что на 1 м² нужен один РИД-1, 100 РИД-6М и 1000 HIS-07. Зато одного РИТЭГа (радиоизотопного термоэлектрического генератора, используемого, к примеру, на удаленных маяках и метеостанциях) Бета-М хватит с ходу на 35 000 м². А безусловно вредным и выходящим за рамки любых норм будет уровень загрязнения порядка 1 мкКи/м2. Соответственно, РИД-1 может основательно загадить 1000 м², РИД-6М — 10 м², а HIS-07 — 1 м². Ну а РИТЭГ Бета-М загадит ни много ни мало 35 км².

Это, конечно, условные цифры. Разные изотопы имеют разную опасность. Что именно считать опасным, а что вредным — весьма спорный вопрос. Плюс к тому малые количества распыляются неравномерно, так что реальные площади загрязнения будут куда меньше.

 

Страны третьего мира не случайно упомянуты в контексте радиологического оружия. Дело в том, что грязные бомбы иногда называют «ядерным оружием для нищих». В частности, именно поэтому регулярно в средствах массовой информации всего мира появляются заметки, в которых говориться об обнаружении в различных частях света чертежей или даже частей готовой грязной бомбы. Очень хотелось бы, чтобы все эти сообщения оказывались банальными газетными утками. Есть достаточный повод желать именно такого исхода. По подсчетам военных аналитиков, если бы 11 сентября 2001 года в Нью-Йорке произошел теракт с использованием не самолетов, но грязной бомбы… Счет жертв пошел бы не на тысячи, а на миллионы. Кроме того, немалую часть города пришлось бы превратить в зону отчуждения, подобную Чернобыльской. Иными словами, радиологическое оружие можно считать весьма привлекательной вещью для террористических организаций. Их «акции» чаще всего направлены на мирное население, и грязные бомбы могли бы оказаться весомым «аргументом» в неблагонадежных руках.

Аварию на четвертом энергоблоке Чернобыльской АЭС можно считать ярчайшим примером того, что может произойти в случае применения радиологического оружия. Надо заметить, фактическое воздействие настоящей радиологической бомбы будет значительно слабее, хотя бы потому, что в реакторе АЭС произошел взрыв мощностью, минимум, в несколько сотен килограмм тротила (в различных неофициальных источниках встречается даже упоминание эквивалента в 100 тонн), а после самого взрыва в разрушенном сооружении сохранялись благоприятные условия для испарения радиоактивного материала. Вряд ли кто-то станет делать грязную бомбу с пятьюстами килограммами тринитротолуола. Хотя бы потому, что это непрактично.

Несмотря на отсутствие промышленно произведенных образцов, грязные бомбы можно считать весьма опасным, хотя и по большей части вымышленным оружием. И все же остается некоторая вероятность того, что грязная бомба может оказаться в руках опасных лиц с отнюдь не добрыми намерениями. Спецслужбы всего мира обязаны сделать все, чтобы радиологическое оружие из гипотетического не стало в полной мере существующим – цена этого будет слишком высока.

tehnowar.ru

Кобальтовая бомба как оружие массового поражения.

Кобальтовая бомба является теоретической модификацией оружия массового поражения, которая приводит к высоким степеням радиоактивного заражения и загрязнения местности при относительно небольшой силе взрыва. Кобальтовая бомба относится к радиологическому оружию, у которого в роли поражающего фактора выступает ионизирующее излучение. При этом, из-за относительной слабости взрыва, практически вся инфраструктура, постройки, сооружения и здания остаются неповрежденными.

Кобальтовая бомба — это ядерный боеприпас, оболочка которого изготовлена не из урана-238, а из кобальта-59. При детонации происходит облучение оболочки мощным потоком нейтронов, что приводит к трансмутации кобальта-59 в изотоп кобальт-60. Его период полураспада составляет немногим более 5 лет. В результате бета-распада этого нуклида происходит образование никеля-60 в активном состоянии, которое спустя некоторое время переходит в основное.

Активность кобальта-60 весом в один грамм оценивается 1130 Ки. Чтобы полностью заразить всю поверхность планеты радиацией на уровне грамм/квадратный километр кобальта-60 необходимо около 510 тонн. В целом, взрыв такой бомбы может заразить местность почти на 50 лет. Такие большие сроки оставляют мало шансов населению пережить заражение даже в бункерах.

Считается, что кобальтовую бомбу никогда не создавали, поэтому она не стоит на вооружении ни у одной страны. Небольшое количество этого элемента использовалось в одном из британских испытаний ядерного оружия для радиохимических меток.

Больших препятствий для создания такого боеприпаса в техническом плане нет, однако высокая степень заражения местности и его длительность не позволяют безопасно испытать его. Такие боеприпасы никогда не изготавливались и не испытывались из-за огромной опасности при их использовании для самих атакующих.

Наиболее страшным способом применения кобальтовой бомбы является её взрыв на большой высоте, несколько в стороне от территории врага, в зависимости от погодных условий. При этом цель состоит в том, чтобы над территорией противника прошли радиоактивные осадки, которые теоретически могут уничтожить на ней всё живое.

Сама идея данной бомбы была придумана физиком Лео Силардом, который сделал предположение, что арсенал из кобальтовых бомб способен уничтожить все население планеты. Кобальт был выбран благодаря тому, что при нейтронной активации он дает очень сильное и длительное радиоактивное заражение. Имеется возможность использовать и другие элементы, которые образуют изотопы с ещё большим периодом полураспада при создании такого боеприпаса, однако их активность явно недостаточна. Есть также короткоживущие изотопы по сравнению с кобальтом-60, такие, как натрий-24, цинк-65 и золото-198, но из-за довольно быстрого их распада часть населения может пережить заражение местности в бункерах.

Академик Сахаров, которым была создана первая водородная бомба, также принимал участие в теоретических разработках ториево-кобальтовой бомбы и называл её «поганкой-вонючкой». Даже создание водородной бомбы и её испытание не вызывало у ученого таких «лестных» эпитетов. Кобальтовая бомба может считаться одновременно нейтронным и радиологическим, так называемым «грязным» оружием.

fb.ru

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *