Космический аппарат для дальних полётов за пределы Солнечной системы не несёт с собой топливо для полного изменения скорости. Он временно входит во взаимодействие с какой-либо планетой и использует её гравитационное поле для изменения траектории и скорости.

Соответствие:

• ресурсный объект — планета;

• поток или ресурс — гравитационное поле;

• преобразующий элемент — правильно выбранная траектория;

• получаемая функция — изменение скорости и направления.

Это особенно высокий уровень аналогии: физического соединения нет, связь осуществляется через гравитационное поле.

Ходит женщина по базару. Видит прилавок с сыром:

— Бабушка, а что это у вас сыр такой дорогой?

— Это не сыр дорогой, а это ты неудачно вышла замуж.

Семен Маркович, вы знаете, что деньги – это грязь?!

- Конечно знаю, но это лечебная грязь!

В Одессе

- Скажите, как пройти к больнице?

- О это так сложно объяснить, проще дать в морду и вызвать скорую.

С улицы. Мороз — это очень много тепла; просто оно плохого качества.

Минус восемнадцать — это тепло

Слово «холод» сбивает с толку, потому что в физике его нет. Есть только тепло и его отсутствие, а отсчитывается тепло не от нуля по Цельсию, а от абсолютного нуля — от минус двухсот семидесяти трёх.

Значит, воздух при минус восемнадцати имеет температуру 255 кельвинов. Это на девяносто с лишним процентов пути от абсолютного нуля до комнатной температуры. В кубометре такого воздуха, в промёрзшем грунте, в ледяной реке содержится колоссальное количество тепловой энергии.

Проблема не в её количестве, а в качестве: температура источника ниже, чем нужна нам. Тепло само собой течёт только от горячего к холодному, и из уличного воздуха оно в дом не пойдёт.

Задача, таким образом, формулируется не как «где взять тепло» — оно вокруг, бесплатно и в неограниченном количестве, — а как «как поднять его температуру».

Не произвести, а перенести

Обычный котёл или электрический обогреватель производят тепло, сжигая топливо или расходуя электричество на сопротивлении. Тепловой насос не производит ничего. Он переносит уже имеющееся тепло с улицы в дом, а электричество тратит на перекачку.

Аналогия, давшая устройству имя, точная: водяной насос не создаёт воду, он поднимает её. Затраты на подъём зависят не от количества воды, а от высоты.

Здесь и находится главный ход, и он относится к постановке задачи. Пока задача звучит как «получить тепло», решения ищутся среди источников: топливо, электричество, солнце. Стоит переформулировать её как «переместить тепло из места, где его много и оно не нужно», — и решение оказывается совсем в другой области.

«КПД четыреста процентов»

Отсюда цифра, которая всех смущает: современный тепловой насос отдаёт три-четыре единицы тепла на каждую единицу израсходов…

Можно, если заставить вещество кипеть.

Шестьсот градусов против трёх

Возьмём медный пруток диаметром 6 мм и длиной 30 см. Медь — один из лучших проводников тепла в технике: около 400 Вт/(м·К). Подведём к одному концу 25 ватт — мощность небольшого паяльника — а другой будем охлаждать. Какая разница температур установится между концами?

Расчёт даёт около 600 °C. Лучший практический проводник тепла на такой длине и таком сечении работает откровенно плохо: чтобы протолкнуть через него жалкие 25 ватт, нужен раскалённый конец.

Теперь возьмём трубку тех же размеров. Внутри — вакуум, несколько граммов воды и тонкий пористый слой на стенках. Ни насоса, ни вентилятора, ни проводов, ни единой подвижной детали. Перепад температур при тех же 25 ваттах — около 3 °C.

Двести раз. Эффективная теплопроводность такой трубки — порядка 80 000 Вт/(м·К), а в отдельных конструкциях говорят и о 100 000. Пустая трубка с каплей воды проводит тепло в сотни раз лучше сплошной меди.

Это устройство называется тепловая труба. Оно стоит в вашем ноутбуке, в базовых станциях сотовой связи, на спутниках — и держит вечную мерзлоту под Трансаляскинским нефтепроводом.

Что внутри пустой трубки

Устройство обманчиво просто. Герметичный корпус, из которого откачан воздух. Немного жидкости — ровно столько, чтобы смочить стенки. И фитиль: спечённый порошок, сетка или канавки на внутренней стенке.

Дальше начинается цикл, который никто не запускает:

Горячий конец (испаритель) нагревается — жидкость испаряется, забирая теплоту парообразования.

В зоне испарения давление пара чуть выше, чем в холодной. Разница крошечная, но в вакууме пар летит по трубе почти без сопротивления.

На холодном конце (конденсаторе) пар конденсируется и отдаёт скрытую теплоту наружу.

Жидкость возвращается обратно — по фитилю, капиллярными си…

Можно, если заменить поршень звуком.

Возьмите закрытую трубу с гелием под давлением в десятки атмосфер. Внутри поставьте динамик и пакет тонких пластин с зазором в треть миллиметра. Включите звук — низкий, мощный, стоячую волну.

Один край пакета пластин начнёт остывать. Через несколько минут разница температур между краями достигнет десятков градусов.

Ни компрессора, ни поршня, ни клапанов, ни хладагента. Из подвижных деталей — только мембрана динамика. А в вариантах, о которых пойдёт речь ниже, нет и её.

Уровень звука внутри трубы такой, что в открытом воздухе он был бы смертельным — за сто семьдесят децибел. Но труба закрыта, и снаружи слышно негромкое гудение.

Устройство называется термоакустическим холодильником, и работает оно на явлении, которое обычно считают побочным.

Почему звук — это температура

Звук — это бегущие по газу сгущения и разрежения. А сжатие газа его нагревает, расширение — охлаждает. Значит, в звуковой волне вместе с давлением колеблется и температура.

В обычной обстановке эти колебания составляют тысячные доли градуса, и о них никто не вспоминает. Но амплитуда растёт с квадратом давления, и при уровнях, доступных в закрытом резонаторе, колебания температуры измеряются уже градусами.

Дальше нужен только эффективный способ этим воспользоваться.

Пожарная цепочка

Способ такой. В трубу вставляется стек — пакет пластин или пористая структура, вдоль которой стоит твёрдая стенка.

Рассмотрим маленькую порцию газа рядом с пластиной. Волна сдвигает её на долю миллиметра в одну сторону и одновременно сжимает — порция нагревается и отдаёт немного тепла стенке в новом месте. Через полпериода волна возвращает порцию назад и расширяет — теперь порция холоднее стенки и забирает у неё тепло.

Итог одного цикла: порция газа перенесла крошечную порцию тепла на длину…

Основным фактором, ограничивающим дальность и продолжительность полета беспилотника является заряд его аккумулятора. Предлагаются различные решения, например, сделать аккумулятор из нескольких блоков и сбрасывать их по мере разрядки для облегчения беспилотника. Другим перспективным решением является зарядка аккумулятора беспилотника от воздушных линий электропередачи. Такие экспериментальные системы уже созданы и испытаны.

Наиболее реалистичная схема

Беспилотник не подключается к двум проводам, как обычный электроприбор. Он:

подвешивается на один провод;

охватывает провод разъёмным магнитопроводом;

превращает провод ЛЭП в первичную обмотку трансформатора;

снимает энергию с переменного магнитного поля;

выпрямляет ток и заряжает аккумулятор.

Фактически захват беспилотника является разъёмным трансформатором тока. Электрического контакта с токоведущей жилой не требуется: энергия передаётся индуктивно через изоляцию провода. Мощность определяется главным образом током в линии, формой магнитопровода и качеством его замыкания, а не только высоким напряжением линии.

Реальные результаты

В 2024 году исследователи Университета Южной Дании продемонстрировали автономный мультикоптер, который самостоятельно находил провод, садился на него, заряжался и продолжал полёт. В испытаниях он многократно повторял цикл «полёт — посадка — зарядка — взлёт» в течение нескольких часов.

Почему лучше садиться, а не заряжаться в полёте

Простого приближения к проводу обычно недостаточно: магнитное поле быстро ослабевает с расстоянием. Для заметной мощности желательно полностью охватить провод магнитопроводом.

Кроме того, при подвеске на проводе линии электропередачи:

двигатели беспилотника выключаются;

беспилотник не расходует энергию на удержание в воздухе;

линия одновременно служит источником энерг…

Ограбление почтового поезда в Англии 8 августа 1963 года.

Ежедневный почтовый поезд Глазго–Лондон имел 6–8 вагонов и, как правило, перевозил обычную почту. Но раз в месяц к нему цепляли вагон с мешками, набитыми банкнотами, которые шотландские банки изымали из обращения в силу ветхости. Они уже не считались деньгами, и поэтому особой охраны (которая обеспечивается при перевозке денег) не имели. Нюанс состоял в том, что в силу английских законов деньги уничтожаются сериями (то есть, когда вся серия выйдет из обращения!), а до этого привозятся и хранятся в Банке Англии. Именно поэтому все ветхие деньги не были погашены и формально могли быть в обороте.

Долгое время инерция мышления, что ветхие деньги уже не деньги, спасало английское правительство от проблем, но в 1961 году Брюс Рейнольдс «преодолёл» психологическую инерцию и 8 августа 1963 года реализовал свой план. В 60 километрах от Лондона он со своими компаньонами остановил почтовый поезд и в течение 5 минут выгрузил из почтового вагона 124 мешка с деньгами — почти 3 миллиона фунтов стерлингов!

Часто необходимые ресурсы находятся рядом, однако их не замечают, поскольку они уже числятся негодными или являются негодными, но легко восстановимыми для функционирования на короткое время.

Особенно важное значение имеет этот микростандарт при диверсионном анализе, когда некоторым ресурсом пренебрегают, поскольку он числится утратившим силу.

МКС. Если есть отходы или списанное оборудование или материалы, проверить, возможно ли их использование (хотя бы временно или частично) по основному назначению. В силу психологической инерции этими ресурсами пренебрегают, не допуская возможность их использования. Но часто, при другой технологии или небольшой доработке эти ресурсы могут вполне заменить качественное сырьё или продукт.

Прим…