Чернильные новации
И сегодня все мы, от мала до велика, - уже бумагоеды, а все человечество – один огромный, жадный и ненасытный пожиратель бумаги. И подобно Цай Луню, оно тоже не думает о дальних последствиях. Меж тем они, мягко говоря, ужасны. Помню, в юности, во время одного из походов по Карелии, мы вышли из леса на берег озера, где вдали высилось некое здание, превращавшее темно-зеленые, дремучие, пахнущие вечностью леса в рулоны белой, бренной бумаги. Страшно было смотреть – от берега вдаль, сколько глаза хватало, воды не было видно, вся поверхность озера была покрыта отвратительной, склизкой, в сплошных пузырях, грязно-серой пеной. И это было уже тогда.
Так что не случайно пишут сегодня справочники, что производство и потребление бумаги стало одним из ведущих факторов повсеместного загрязнения. Сначала мы превращаем в эту бумагу те лесные легкие, которыми дышит наша планета (треть всех вырубленных на ней деревьев идет на производство бумаги), а потом удивляемся, почему это она так плохо дышит.
Ханжески поудивлявшись для приличия, мы затем сами бросаемся к этому белому листу и начинаем лихорадочно на нем что-то черкать, полагая, что раз она бумага, то она все стерпит, любое наше, даже самое глупое слово. И она действительно терпит. А еще потом мы эту бумагу рвем, потому что она, видите ли, уже исчеркана, а нам подавай новый листок для наших бессмертных творений, мы жаждем все начать сначала, с чистого листа. Я уж не говорю о других услугах, которых мы требуем от той же бумаги – итог один и тот же, ибо 95% всей использованной человечеством бумаги идет на выброс. И в результате выброшенная бумага составляет 40% всех мировых отбросов, а ее переработка становится еще одним существенным источником загрязнения, задымления и отравления окружающей нас среды.
Так что же делать? Писать иль не писать? – вот он, жгучий вопрос современности. И вот совсем недавно группа ученых из университетов Китая и США предложила свой компромиссный ответ на этот вопрос. В статье, опубликованной в январском (за 2017 год) выпуске журнала Nano Letters, они рассказывают о созданном ими новом виде «чернил», которые позволяют использовать один и тот же лист бумаги до 80 раз (!) подряд без выбрасывания. Уменьшение отходов сразу в 80 раз?! – к этому стоить присмотреться.
Вообще-то по этому пути исследователи пошли уже давно, но все прежние попытки такого рода кончались тем, что предлагавшиеся «чернила» слишком быстро распадались и к тому же были слишком ядовитыми для все той же окружающей среды, так что их недостатки в целом перекрывали их достоинства. Теперь китайские ученые утверждают, что преодолели эти недостатки, вдобавок еще более увеличив достоинства.
Как легко догадаться по названию журнала, где опубликовано их заманчивое предложение, речь идет о какой-то разновидности нано-технологии. Действительно, новые «чернила» состоят из смеси нано-частиц двух типов. Один - это т.н. «Берлинская лазурь» (Prussian blue), искусственный пигмент, производимый уже с начала 18 века и получивший свое название по цвету мундиров прусской армии, которые красили этим пигментом в синий цвет. Когда частицы этого пигмента приобретают лишние электроны, они из синих становятся бесцветными. Второй компонент новых «чернил» составляют частицы двуокиси титана, которые под воздействием ультрафиолетового света возбуждаются и отдают электроны окружающим их частицам пигмента.
Для начала лист обычной бумаги покрывается смесью этих двух видов нано-частиц в равной пропорции. Под воздействием пигмента лист становится равномерно синим. Затем печатающее устройство посылает на лист обычной бумаги, покрытый такой смесью частиц, изображение текста в у/ф лучах. Понятно, что в те точки, которые должны образовать пустой фон вокруг букв текста, свет проходит, а в те точки, которые должны составить сами буквы, свет не проходит. В результате частицы двуокиси титана возбуждаются только в точках «фона». Поэтому электроны приходит только к тем частицам пигмента, которые должны составить «фон». Получив эти электроны, частицы пигмента из синих становятся бесцветными – иными словами, лист бумаги во всех этих местах становится из синего белым, оставляя темными (синими) только очертания букв. (Кстати, новый метод позволяет использовать также пигменты другого цвета, тем самым придавая буквам любую желаемую окраску).
Главное достоинство новых «чернил» состоит в том, что напечатанный с их помощью текст остается четко видимым на протяжении примерно пяти дней, а затем начинает постепенно выцветать, так что бумага снова приобретает равномерно синий цвет и готова к печатанию на ней любого нового текста. (В случае необходимости ускорить процесс, текст можно «стереть» простым нагревом бумаги до 120 градусов в течение 10 минут). Как уже говорилось, такая обработка позволяет использовать один и тот же лист до 80 раз подряд. При этом стоимость такой печати даже ниже, чем при печати на лазерном принтере с помощью обычных чернил. И токсических отходов никаких, - обещают авторы.
В статье приводятся фотографии напечатанных таким образом текстов. Должен признаться, что синие буквы на бесцветном (а в действительности слегка сероватом) фоне показались мне нерезкими и трудновато читаемыми. Но авторы пишут, что это только первые пробы, и уверяют, что они продолжают совершенствовать технологию. Кто знает, - может, это действительно будущее и нужно только привыкнуть к тому, что буквы будущего будут нерезкими. Привыкли же мы к тусклым новым электролампам, которые вытеснили из жизни прежние, яркие, без выкрутасов, «лампочки Ильича».
***********************************************************************************************************
Разогнались, долетели – а как остановиться?
Эпоха изучения ближнего космоса (включая нашу собственную Солнечную систему) незаметно переходит в эпоху его освоения. Или, говоря точнее, – реального планирования такого освоения. Уже всерьез готовятся к отправке группы людей на Марс, уже говорят о создании подземной обсерватории на Луне, и я не удивлюсь, если завтра какой-нибудь очередной науколюбивый миллиардер швырнет пару сот миллионов на строительство шахты на той же Церере или другом богатом минеральным сырьем астероиде.
Говорю: «очередной», - потому что один уже швырнул. Я имею в виду Юрия Мильнера, который в апреле минувшего года выделил 100 миллионов на проект «Звездный выстрел». Проект этот состоит в отправке целой эскадры ультра-легких (размером и весом в смартфон) космических корабликов к ближайшей к нам звезде Проксима Центавра. Эта Проксима много меньше и тусклее нашего Солнца и представляет собой т.н. красный карлик, каких больше всего в обозримой вселенной. Что ее отличает, так это вспышки светимости, вызываемые, как считается, резкими изменениями ее магнитного поля – во время этих вспышек она выбрасывает такое количество рентгеновского излучения, которое равно суммарному рентгеновскому излучению Солнца.
Жителям планеты, обращающейся вокруг такого вспыльчивого карлика, не позавидуешь. А планета там есть: в августе минувшего года у Проксимы был обнаружен спутник с массой в 1.3 земных. Он получил название Проксима Б. Планета эта обращается вокруг Проксимы в такой близости, что ее «год» длится всего 7 с небольшим земных суток, и это не удивительно – она в 20 раз ближе к своей звезде, чем Земля к Солнцу.
Судя по всему сказанному, существование жизни на этой сжигаемой рентгеновскими вспышками планете маловероятно, но, как говорится, чем черт не шутит, и ее обнаружение еще больше подогрело интерес к проекту «Звездный выстрел». А руководители проекта (Мильнер, Хокинг и Цукерберг) постарались добавочно разжечь его, заключив в январе нынешнего года договор об аренде т.н. Большого Европейского Телескопа (в Чили) специально для изучения Прокимы Б и поиска ей подобных около Проксимы. А вдруг все-таки?! Прилетят наши кораблики туда, а там планеты, а на них жизнь и, может быть, даже разумная, так что и в контакт вступить можно с этими проксимянами, к обоюдной научной радости!
Однако эти приятные мечты немедленно наталкиваются на некое возражение, поначалу даже не приходящее в голову: прилететь туда мало, нужно еще там остановиться. А это в проекте «Звездный выстрел» как-то не предусмотрено. В самом деле, проект этот предполагает, что каждый кораблик такой эскадры будет снабжен огромным – и тоже ультра-легким – парусом (например, из графена), в который с Земли будет непрерывно бить мощнейший лазер (каких пока еще нет ни в одной лаборатории). Если такой лазер будет создан, и если все предшествующие теоретические расчеты окажутся правильными, а все последующие технические трудности будут благополучно преодолены, то кораблики, подталкиваемые лазерным лучом, могут набрать скорость порядка 20% от скорости света. И тогда их полет к Проксиме займет всего 20 лет, что в рамках жизни одного поколения. Эта сторона проекта более всего привлекательна в нем для простого землянина. Но она же и более всего уязвима: корабль, летящий со скоростью 20% световой, просто промчится мимо Проксимы, мало что успев увидеть.
Тут вполне впору загрустить, но, как известно, живая научная мысль не дремлет и, натолкнувшись на препятствие, тут же ищет новые решения. Так произошло и на этот раз: не успела наша золотая мечта потускнеть, как двое молодых ученых, астрофизик Рене Хеллер из Гёттингена и его коллега Майкл Хиппке только что опубликовали в Astrophysical Journal Letters (в январском выпуске 2017 года) статью, в которой провели теоретический расчет маневра, который позволит замедлить полет наших корабликов, используя для этого двойную звезду Альфа Центавра и ее спутника Проксимы.
В этом расчете рассматривается космический кораблик весом в 100 грамм, летящий под парусом площадью 100 тысяч кв.метров (примерно 330 на 330 метров) и набравший скорость примерно в 5% световой. Как показывает расчет. при такой скорости излучение двойной звезды Альфа Центавра бьющее в парус, способно – уже издали - настолько замедлить полет, что (вкупе с силой притяжения этой же звезды) сделает возможным типичный маневр современной космонавтики – пролет мимо звезды с полным поворотом корабля на обратный курс. Более того, поскольку эта звезда двойная, то можно так расположить парус, что этот маневр завершится несколькими оборотами кораблика вокруг двойной звезды и переходом затем на траекторию, ведущую к Проксиме Центавра. Здесь можно будет опять использовать встречное давление лучей этой звезды и ее притяжение, чтобы затормозить кораблик вблизи нее и перевести на круговую орбиту вокруг ее планетки.
Все эти маневры кажутся головоломными, когда описываешь их на пальцах, но оказались вполне «решабельными» задачами по теоретической механике, когда на них глянул компьютер, оснащенный программой Хеллера-Хиппке. Он даже подсчитал, что все эти маневры вместе взятые должны занять вполне обозримое – хотя и много большее, чем в проекте Мильнера, – время: порядка 140 лет со времени вылета с Земли. Впрочем, эта разница имеет очевидное объяснение: Хеллер и Хиппке предлагают заменить лазер в качестве ускорителя ультра-легких корабликов световым давлением. Кораблики в их проекте запускаются с Земли в сторону Солнца и, подойдя к нему на расстояние в 5 солнечных радиусов, получают достаточное (хотя и малое, много меньше, чем от лазера) ускорение для полета к Проксиме. По мнению авторов, такой проект может стать вторым этапом «Звездного выстрела», и они уже начали переговоры об этом с командой Мильнера.
Увлекательно, не правда ли? Даже если ничего из этого не выйдет.
Рафаил Нудельман
"Окна", 23.3.2017