Популярная наука

1. Жуткие столбы.

На этом снимке Столпов Творения , области звездообразования в туманности Орла, в космос тянутся огромные пальцы межзвездной пыли . Красноватые звезды видны на концах нескольких столбов, их цвет изменился из-за пыли, которая все еще окутывает их. Голубоватые звезды, встроенные в облака, — это те, которые сдули большую часть окружавшей их пыли. Данный объект находится в 2000 парсеках от Земли в созвездии Змеи.

Облака и скалы.

Одной из самых драматичных сцен, представленных в первом выпуске изображений телескопа в июле, был этот сверкающий пейзаж в туманности Киля , примерно в 2300 парсеках (7600 световых лет) от Земли. Оранжевые облака состоят из вздымающихся газов и пыли, которые формируются под действием ионизирующего излучения звезд над ними. Космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST) показывает трехмерные детали, такие как столбы и струи внутри пыльных облаков, где формируются новорожденные звезды. Телескоп также вглядывался сквозь густые облака, чтобы обнаружить отдельные звезды и галактики за ними.

Звезда рождается.

В центре этих пылающих песочных часов спрятан горячий сгусток газа, который находится на пути к формированию звезды. Известная как L1527, ей всего около 100 000 лет, и ей потребуется некоторое время, чтобы слиться до такой степени, что начнется ядерный синтез и она станет полноценной звездой. Здесь газ и пыль слипаются , образуя аккреционный диск, который выглядит как небольшая черная полоса в центре изображения. Протозвезда, встроенная внутрь, освещает облака газа и пыли, которые выдуваются наружу с обеих сторон, образуя форму песочных часов. Синим цветом обозначены области, где пыль самая тонкая, а оранжевым — самые густые.

Окольцованная планета.

Ледяной гигант Нептун приобретает потусторонний вид, когда он плывет рядом со своим необычным спутником Тритоном (яркий объект в левом верхнем углу). Несколько узких ярких колец окружают Нептун , а рядом с планетой светятся пылевые полосы. Инфракрасное изображение телескопа раскрыло такие детали, как яркость вблизи северного полюса планеты и облака, окружающие ее южный полярный вихрь. Рядом с Нептуном и его кольцами можно увидеть еще шесть спутников.

Фантомная спираль.

Заполненное звездами сердце Фантомной Галактики появляется в поле зрения, когда один выдающийся космический телескоп уступает место другому. Как видно из космического телескопа Хаббла,(рис.1) галактика имеет классические спиральные рукава, извивающиеся наружу от ее сердца. Добавьте инфракрасное изображение, полученное JWST, и вы увидите детали из газа и пыли спиральной структуры со звездным скоплением в его ядре, мерцающим синим цветом. Галактика находится на расстоянии 10 миллионов парсеков в созвездии Рыб.

Космическое колесо.

Колесоподобные спицы ведут от яркого внутреннего кольца к красочному внешнему кольцу в Галактике Колесо Телеги, которая находится на расстоянии около 153 миллионов парсеков в созвездии Скульптора. Эта странная светящаяся форма образовалась, когда маленькая галактика столкнулась с большой спиральной галактикой, исказив ее структуру. Инфракрасное зрение JWST смогло проникнуть сквозь большую часть пыли, которая обычно скрывает детали. Молодые звезды появляются в виде синих точек, особенно на спицах и внешнем кольце. Красный представляет области, богатые углеводородами и другими соединениями. На них наложены рентгеновские данные рентгеновской обсерватории Чандра НАСА, в основном фиолетового цвета, показывающие перегретый газ и другие высокоэнергетические явления. Слева две меньшие галактики-компаньоны.

Звездный питомник.

Новорожденные звезды сверкают голубым, как взрыв фейерверка внутри кокона из оранжево-белой пыли, известного как туманность Тарантул . Это самая большая и яркая область звездообразования в нашем галактическом соседстве — дом самых ярких и массивных известных звезд. Звездные ветры, дующие наружу от молодых звезд, расчистили свое место внутри пыльного кокона; в верхнем левом углу центра находится одинокая более старая звезда, излучающая яркие всплески, которые являются наблюдательным артефактом. Изображение охватывает около 110 парсек.

Далекие галактики.

Большинство галактик на этом изображении являются частью галактического скопления, известного как Скопление Пандоры, на расстоянии около 1 миллиарда парсеков от Земли. Но в маленьком квадратике находится чрезвычайно тусклая галактика, которая находится на много миллиардов парсек дальше от нас . Тусклая красная галактика находится в шорт-листе кандидатов на звание самой далекой из когда-либо виденных галактик, что стало возможным только благодаря способности JWST видеть свет из далекой Вселенной, который растянулся до дальних красных длин волн в результате космического расширения. Галактика видна такой, какой она была всего через 450 миллионов лет после Большого взрыва.

Пыльные кольца.

По меньшей мере 17 пылевых колец окружают массивную двойную звезду, известную как WR 140, находящуюся на расстоянии около 1800 парсеков в созвездии Лебедя. В этой звездной системе две огромные звезды вращаются вокруг друг друга, сближаясь примерно раз в восемь лет. Во время каждого близкого прохода система выбрасывает в космос еще одну порцию пыли , создавая концентрические кольца, которые со временем смещаются наружу, как годичные кольца дерева.

Развитие человеческой цивилизации определяется эволюцией основных источников её энергии независимо от социального строя. Энергетика определяет экономический ландшафт освоенных человеком территорий, поскольку именно она несёт в себе креативный потенциал преобразования и функционирования повседневности.

Переход общества от мускульной тяги людей к животной тяге (конской, ослиной, воловьей, верблюжьей, слоновой) знаменует собой первую инновацию в развитии энергетики. Далее идёт освоение человечеством колоний по морю за счёт энергии ветра, который надувает паруса. Параллельно с ветром человек использует огонь, сжигая дрова, уголь и торф с первых лет своего существования.

Затем, слезая с "иглы" ветра экономика "подсаживается" на пар: паровозы, пароходы и стационарные паровые машины придают огромный скачкообразный импульс развитию экономики. Сжигание твёрдого углеводородного топлива в виде дров и угля в топках паровых машин делает возможным создание сложных механизмов, которые обеспечивают переход энергетики от твёрдого к жидкому топливу - к нефти и нефтепродуктам, которые получаются в результате сложных физико-химических операций и требуют создания соответствующей инфраструктуры.

На новом этапе развития энергетики жидкое топливо отчасти заменяется на более перспективное газообразное, которое легче добывать, транспортировать и сжигать без больших негативных последствий для экологии. Почти одновременно с появлением в распоряжении людей природного газа у человечества появляется и электричество, вырабатываемое посредством всё того же пара, полученного от сжигания углеводородов и направляемого на лопасти турбин.

Открытое учёными электричество даёт толчок развитию гидроэнергетики: на всех крупных реках, которые имеют более-менее существенные перепады высот от верхнего течения к устью, строятся гигантские гидроэлектростанции, способные обеспечить электричеством сразу несколько регионов страны. Вместе с этим строятся электростанции, работающие на ископаемом углеводородном топливе (газе, угле, мазуте, торфе).

Ускорение энергетических инноваций в ходе кровопролитной Второй мировой войны благодаря созданию атомной бомбы даёт толчок к использованию мирного атома. В распоряжении человечества появляются первые АЭС, при этом всё ещё вполне себе работают теплоэлектростанции на углеводородах, хотя они и сильнее загрязняют атмосферу. Применение новых технологий снижает токсичность их выбросов.

Дальнейшим шагом в развитии энергетики, который решает проблему отработанного ядерного топлива, является создание реакторов на быстрых нейтронах, в недрах которых ядерные отходы постепенно выжигаются цикл за циклом, так что эффективность ядерного топлива вырастает примерно в 100 раз. Появление РБН даёт возможность безбедно существовать ядерной электроэнергетике на существующих запасах урана примерно 1000 лет.

Параллельно с РБН появляется реактор, работающий на тории, это ещё один радиоактивный элемент в таблице Менделеева. Топливо в такие реакторы можно загружать один раз в 30-50 лет. Тория в мире очень много, а с экологической точки зрения ториевый реактор практически безопасен. Более того, теоретически возможно создавать небольшие генераторы и микрогенераторы электроэнергии, работающие на ториевом топливе - двигатели автомобилей и даже батарейки для бытовой техники.

Параллельно с развитием атомной энергетики идёт развитие энергетики от возобновляемых источников энергии - ВИЭ, использующих силу ветра, свет солнца, приливов-отливов и геотермальных источников (вообще-то и ГЭС должны быть также отнесены к ним, но их почему-то не рассматривают). Однако, эта сфера энергетики имеет массу минусов при всей её теоретической экологической привлекательности: энергия в сети подаётся нестабильно, мощность установок сравнительно невелика, запасти энергию на случай нестабильности сложно, к тому же лопасти ветряков и солнечные панели при их утилизации выделяют массу токсинов. Так что больших перспектив у развития и повсеместного применения ВИЭ нет, разве что в какой-то мере перспективна водородная энергетика.

Огромные перспективы есть у термоядерной энергетики. Она будет востребована экономикой, когда запасы всех видов топлива, включая ядерное, подойдут к концу. Это произойдёт не ранее чем через полторы тысячи лет, хотя, конечно, термоядерные реакторы появятся уже в нынешнем столетии. Вот что пишет по этому поводу Financial Times: "Министр энергетики США Дженнифер Гранхольм объявит во вторник (13 декабря 2022 года, в день публикации данного текста, прим. автора) о "крупном научном прорыве" в Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса, сообщает FT. Ученым удалось добиться термоядерной реакции с приростом энергии. Мир приблизился к получению экологически чистой и дешевой энергии."

Пока что у человечества существуют определённые сложности на пути к построению полноценной термоядерной энергетики, которые будут год за годом преодолеваться учёными разных стран мира. Работа проектов управляемого термояда идёт параллельно во множестве стран (США, Россия, ЕС, Китай), и совершенно не важно, кто создаст реактор с устойчивой плазмой в 100-150 миллионов градусов первым. Главное обстоятельство, на которое следует обратить внимание, заключается в том, что запасы водорода на планете практически неисчерпаемы.

В тексте ничего не сказано про энергетику авиации и космоса, и там есть своя специфика.

В глобальной конкуренции победит экономика той страны (или целого объединения стран), у которой энергоресурсы будут дешевле, чем у конкурентов, а выработка в расчёте на одного жителя выше.