Тайные тайны технологий

На флешмоб ВаРуса  "Фантастические технологии":

Их у меня есть в количестве Например, технология создания силового щита из романа "Война Хьютай": 

- Термояд, сам по себе, проблему освоения космоса НЕ решает. Потому что даже под ионную тягу приличную там надо гигаватты. Если у нас корабль сотню тонн весит - единицы гигаватт, если десять тысяч - запросто под сотню будет. Да, это сильно меньше, чем на ЖРД, где на 3000-тонную ракету надо 150 гигаватт мощности первой ступени. Но в ЖРД эта мощность, можно сказать, даровая - просто жжем топливо, и всё. Ни радиаторов не надо, ничего. А ионнику нужно электричество. Которое, внезапно, ещё надо получить. А впихнуть гигаватт ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ мощности в стотонный корабль... нереально. Даже если у нас есть реактор. Потому что ядерный реактор - тяжелый. И, сам по себе, электричества он, внезапно, НЕ дает. К нему ещё надо турбинку, а к турбинке - конденсатор, а к конденсатору - радиатор. И всё это - БОЛЬШОЕ. И тяжелое, ага. В общем, на, скажем, лодочных ядерных реакторах - никуда мы на ионнике не летим, даже если у нас есть возможность этот ионник построить. Всё равно нужен ТЯР. С прямым преобразованием энергии плазмы в электричество. То есть, на дейтерии-гелии-3 минимум.
А если надо что-то на орбиту выводить, то всё ещё хуже. У того же «Акмая» на старте - 50 гигаватт мощности, у «Асэта» первая ступень те же 150 гигаватт выдает, и это ЖРД. А если так УИ поднимать, чтобы рабочее тело в один корпус с реактором вошло - то уже о тераваттах речь. На наших современных термоядерных реакторах - никуда мы опять же не летим, даже если сможем эти реакторы поставить на корабль. Даже для нормального планетолета нужен полевой ТЯРД. У Уарка есть такие, даже на чистом водороде вообще. Только вот смотрим, сколько размером рабочая зона такого реактора, и сколько в ней плазмы, и какой нужен уровень полей для удержания этой плазмы, и сколько им проекционных матриц надо. А потом строим вокруг этого реактора кораблик. И получаем, минимум, 7-11 тысяч тонн. И смотрим, какая мощность нужна для подъема тех 7-11 тысяч тонн на орбиту, если разгонять рабочее тело хотя бы до 30 км/с. Получается... много. Так много, что работу эмиттеров в таком реакторе согласовать будет... сложно.
- Значит, вся проблема в компьютерах? - спросила Хьютай.
Анмай усмехнулся.
- На термояде взлетать - надо уже ТЕРАватты мощности для такого 7-11 килотонного корабля. И имеем, по сути, маленький термоядерный взрыв... в непрерывном режиме. И одноразовую, в любом случае, пусковую площадку. Вокруг которой нужно ещё 30-километровую зону эвакуировать. Каждый раз. И с посадкой - имеем такие же проблемы. А если такой корабль на город вдруг сядет... его с карты придется стирать. Здесь проще делать бороводородник, либо вообще - планетолет с нормальным ТЯРД, с циклом на дейтерии-гелии-3. Там нет проблем с нейтронами и не нужно биологической защиты. Да - сложнее намного, но с дейтерий-тритиевым реактором лучше не связываться. Он же светит, как нейтронная бомба... в постоянном режиме, а значит - имеем вокруг кучу изотопов. Нет, на взрывном термояде можно и на дейтерий-тритий взлетать, обложив заряды хоть бором, хоть полиэтиленом. Но чтобы там ускорение хоть в каких-то терпимых рамках оставалось, его надо массой с линкор делать. И космодром тоже нужен... одноразовый. Или надо вообще всё под землю убирать - но всё равно разные проблемы с 30-километровой зоной начнутся. Да, это проще намного, но что будут вопить экологи, - обоснованно кстати! - после пуска даже одной такой штуки? Лучше сразу нормальный ТЯРД делать.
Но, в нормальном ТЯРД нужен полевой реактор. А в нем без проекционных матриц никак не обойтись. С ними же есть одна проблема: принцип их действия у нас, например, мало кому вообще понятен. Нет, разобраться-то в нем можно... но сейчас у нас есть всего несколько десятков человек, которые думают, что понимают теорию, и то, как она хоть как-то стыкуется с известной нам физикой. Конечно, «популярное изложение», плюс что НЕ надо делать, и в каких случаях могут быть сбои, - понимают значительно больше, но тоже мало. Кстати, эти же люди могут понять и теорию, но самостоятельно использовать её математику им уже... сложно. То есть, для них граничные условия для расчетов уже должны быть в книжке, где описано, как считать типичные модели реактора, а остальное - уже проблемы.
- То есть, можем сами сделать - не настолько оно сложно - но разработать всю теорию сможет только гений, которого у нас нет?
- Да, что-то типа того. Сложно это... очень.
- А в ССГ такое могут сделать? Только по факту, что у нас это всё появится?
- Сами сделать… вряд ли. Для теории, по которой создаются ВЧ-поля - надо революцию в физике, а для неё - повод, потому что запуск эффекта, который может натолкнуть, можно получить разве что случайно, или уже надо знать, частным случаем чего это является. Обсчитать готовое явление сильно проще - но только качественно, количественно не выйдет. Само открытие возможно, но очень маловероятно, потому что из доступной, например, нам теории - не выводится. Это у Уарка-то Полная Теория Физики... Строить корабль на ЯРД… ну, это всё же реактивный движок, и хоть что-то есть… ВЧ-поля же - вообще непонятно, как рассчитывать. Нужно эксперименты гонять, убеждаясь, что оно работает, и как надо… угу, учитывая, какая там нужна техника для производства тех матриц…
- Это-то понятно, - сказала Хьютай, - но как они работают-то?
- Ну, проекционные матрицы мы с тех реакторов снимали, и пробовали копать, - и при попытки разобраться, как они работают, выяснили следующее:
- квазикристаллическая решетка там жестко структурированная, и из разных элементов, и каким-то образом - колебания атомов - жестко синхронизированы;
- система управления - часть самого квазикристалла, и что там - не понятно;
- при росте мощности питающего тока поле тоже становится мощнее - почти линейная зависимость, но есть пределы мощности создаваемого поля. У некоторых матриц поле столь мощное, что держит даже попадания снарядов. Такие как раз стоят в полевых ТЯР - но они состоят из сверхплотной материи и изучить их нельзя: квазикристалл вообще не поддается никаким воздействиям, а если просвечивать его слишком плотным пучком гаммы или ускоренных частиц - просто взрывается, и это не защита, а именно такая особенность кристалла;
- поле возникает не на поверхности матрицы, а в некоторой зоне рядом, и матрица не обязательно в центре. Обычно поле закрывает всю рабочую зону реактора, при этом матрицы ставятся вместе. Если надо их менять, насколько нам известно, инженеры просили полную модель реактора, давали комплект, и говорили, как ставить правильно. Комплект был специфичен для конкретного реактора - нельзя было даже с той же серии переставить на другой;
- зона действия поля в случае реактора - создается целиком, и внутри неё есть ограничения на максимальное давление внутри поля.  Тут проблема в том, что режим перегрузки - например, подвели слишком высокое напряжение и решили включить - это обычно взрыв матрицы, а число их у нас очень даже конечно;
- попытки смотреть поле рентгеноструктурным анализом... ну, что-то фиксируется, но слабо;
- насчет того, как это всё работает - есть разные теории. Те, кто смог хоть как-то во всем этом разобраться говорят, что квазикристалл - это, по сути, хитро устроенный эмулятор квантовой телепортации, которая создает «зеркало» для излучения. Непосредственно отражение идет не на атомах квазикристалла, а на созданных из них динамических виртуальных структурах;
- ни один из образцов, что есть у нас - ни при каких условиях не может создать поле дальше, чем за 18.5 своих поперечника или при плотности окружающей среды в семь раз больше плотности воздуха. И поля по размеру не особо большие, поэтому нужно много матриц. А делать их мы пока что не умеем.
- И восстановить производственные линии на плато Хаос нельзя?
Анмай вздохнул.
- Нет. Для синтезаторов - тоже нужны матрицы, а их у нас нет. Те, что есть, давно вышли из строя. Возможно, на лунах или одной из ближних планет нам что-то удастся обнаружить, но это... маловероятно. Тогда - только завод для поатомной сборки делать.
- Угу - а что нужно для создания такого завода?
- Много энергии. Тот вариант, что у нас есть - это не наносборщики в классическом виде, а что-то, больше похожее на телепортер. Важнейшее ограничение - никакой трансмутации, исходные химические элементы должны быть рядом, а так - строится модель, и по ней в заданные точки телепортируются атомы. Делать что-то большое - будут проблемы с синхронизацией. Если нам на выходе нужен большой монокристалл - то это проблема. Для такого синтезатора нужна рабочая камера с проекционной матрицей, как минимум, - атомы сразу в нужные места телепортировать. Без неё это очень трудно собрать, потому что атомы для сборки должны находиться в состоянии резонанса с уже собранной структурой. А просто руками их в таком состоянии ставить... сложно.
- Нам нужна технология, воспроизводимая в наших условиях, хотя бы после подготовки, - напомнила Хьютай.
- Это вполне возможная для нас технология. Хотя по факту - тут именно что-то вроде квантовой телепортации атомов на нужные места, и энергии оно жрет… много.
- Тут сперва нужно собрать устройство для квантовой телепортации, которое само непонятно как работает.
- Там хитрый эффект. Используется сила Казимира - отрицательная энергия и так далее, - и на этом всё основано.
- А как?
Анмай вздохнул.
- Есть такая забавная штуковина - М-драйв. Медный резонатор в форме усеченного конуса, который дает тягу на резонансе микроволнового излучения. Тяга там микроскопическая - буквально миллиграммы - так что практической пользы с него ноль. Но сама тяга - аномальная, потому что нет направленного вовне излучения. На этот эффект наткнулись вообще случайно, начали копать. Когда разобрались, оказалось, что отражение фотонов в полости резонатора можно рассматривать как их ускорение. Ускорение получается очень большим, и становится возможным наблюдать эффект Унру - тепловое излучение вакуума относительно ускоряющегося наблюдателя. То есть, М-драйв реализует эффект щели Казимира на куда больших размерах зоны запрещения. Щель Казимира - от микрометра и менее, размеры экспериментальных образцов М-драйва - сантиметров 10. Но они создают, по сути, отрицательную энергию, точнее - «потенциальную яму» в вакууме, и с большими потенциальными возможностями, так как количество отрицательной массы зависит не только от геометрии, но и от вложенной в резонатор энергии. Кроме того, ускорение фотонов, а следовательно, температура Унру и мощность излучения «тёплого вакуума» зависят от геометрии резонатора, в частности, от его длины, причём обратно. Ширина же камеры резонатора определяет длины волн запрещённых виртуальных частиц. Собственно М-драйв имеет коническую камеру для того, чтобы получать за счёт разности ширин зон запрещения нереактивную тягу. В генераторе экзоматерии разность ширин зон не требуется, поэтому он может иметь цилиндрическую форму. Но для достижения величины отрицательной массы, хотя бы сравнимой по модулю с массой резонатора, нужно иметь размеры резонаторных полостей порядка длины волны рентгеновских лучей - нанометр и менее. То есть, нужен материал, в котором можно будет создать резонаторные полости такого размера. При этом электромагнитные волны должны проходить через него с хотя бы однократным отражением в резонаторных полостях с максимально слабым поглощением и преломлением вне полостей. А при длинах волн, меньших, чем размер резонатора, большая проблема добиться их нормального отражения, которое для резонаторов является критичным. Нетрудно понять, что обычное вещество для этого не очень-то годится. Но, не забываем об корпускулярно-волновом дуализме. Особенно электронов. Очень условно можно сказать, что электрон - это «стоячая волна» «электронного шума», которая в одном месте находится лишь статистически. И в теории есть вероятность обнаружить этот электрон в любой части Вселенной. А теперь обложим эту «стоячую волну» запрещенными состояниями - так, что у неё будет только два фокуса - один, так сказать, реальный, а второй - виртуальный. В нем электрон тоже есть, но не всегда. А в течение, скажем, 10 % времени. А если таких вот электронов у нас там много - то они начнут уже вполне ощутимо отражать и рассеивать электромагнитные волны, хотя тут их вроде как и нет. А если их очень много - то плотность их будет уже много больше, чем в любом обычном веществе. И стена для излучения станет уже непроницаемой. И не только для излучения - для других, реальных электронов тоже. И энергия квантов тут уже не играет особого значения, потому что в обычном-то веществе гамма-квант так стукнет электрон, что он из атома улетит с концами. А тут - ну, стукнет, ну, улетит электрон, - но недалеко он тут улетит... А на его месте уже будет другой. Или тот же. То есть, атомы в матрице будут возбуждаться, конечно, - но, так как по сути это бозе-конденсат частиц уже, то возбуждение не на одну частицу идет, а на всё состояние системы. А эту энергию можно уже и отвести. В виде тока, например. И назад его, на стабильность матрицы. Да, мощность поля всё же ограничена - но, пока её хватает, у нас будет «абсолютное зеркало», по сути. А ведь так не только с электронами можно. Но и с протонами. И с целыми атомами даже. А если число запрещенных состояний ещё увеличить - то атом в «виртуальном фокусе» уже не 10 % времени будет проводить, а 50 %. Или даже 90 %. В общем, есть ненулевая вероятность, что он вполне реально в этот фокус перескочит. Просто потому, что это энергетически выгодно. Это, конечно, вероятностный процесс. Не 100% эффективный к тому же.
- Если не 100 % - то пойдет сплошной брак. Там же точность огромная нужна. А для матрицы ещё и прочность нужна очень большая. То есть, дефектов структуры вообще не должно быть.
- Дефектов не будет, если матрица нормальная. «Не 100%» в смысле, что можно потратить энергию на перенос N атомов - а они останутся на месте. Но мы это узнаем, и сможем повторить попытку ещё раз. Если же из-за этого структура матрицы нарушилась… ну значит, не повезло. Одна из причин, почему размер одного элементарного блока на выходе будет ограничен. Просто расход лишний энергии. А процесс и так в плане энергии… дорогой. И только за счет энергозатрат он дороже, чем тот же уран-235 получать, по газодиффузионному процессу даже, который более энергоемкий. С другой стороны, наличие таких вещей - это синтезаторы и термояд. А также генераторы экзоматерии, М-двигатели, системы магнитно-резонансного охлаждения, защитные поля и ещё много чего. В общем, всё то, что позволяет Уарку быть именно космической империей.

"Ещё, дорогой!" Хьютай слушает лекцию товарища мужа о термоядерном синтезе.