Техника - молодёжи 1995-10, страница 13
ЭКСПЕРИМЕНТ Локационные изображения трех различных положений астероида 4769 Касталия. ■4 Антенна передатчика в Голдстоуне. Измеряя время запаздывания радиоэха и его доплеровское смещение частоты, они определяют расстояние от Земли до небесного тела с точностью в несколько десятков метров, а скорость — в доли мм/с! Сейчас в мире действуе всего 3 мощных передатчика которым по силам радиолокация космических объектов. Два в США (Голд-стоун, штат Калифорния, и Арисибо, Пузрто-Рико) и один на Украине (Евпатория). Впервые такие системы были применены в 1961 г. для определения расстояния до Венеры, чтобы осуществить полет космических аппаратов «Венера» и «Маринер». Затем они использовались для измерений параметров Марса, Меркурия, различных астероидов. И наконец в июне 1995 г. проведена первая межконтинентальная локация приближающегося каждые 4 года к Земле астероида 1991 JX. Дело в том, что представилась уникальная возможность: в период сближения он одновременно был виден из Европы и Северной Америки. Мощный радар с диаметром антенны 70 м посылал из Голдстоуна сигналы, которые отражались от астероида, находившегося в 6 млн. км, и улавливались в нескольких точках: в Евпатории, Медвежьх Озерах (под Москвой), вУсуда и Кашима (Япония) и Вай-хальме (Германия). (Отметим, что только в Евпатории эхосигнал удалось принять. Причины неудач на остальных приемниках сейчас анализируются.) Весь путь по радиолокационному мосту: Голдстоун — астероид — Евпатория занял 40 с. Ученые получили данные, позволившие с высокой точностью вычислить орбиту JX, иметь его локационное изображение, определить ориентацию оси и направление вращения. Результаты заставили в принципе пересмотреть отношение к этому астероиду. Считалось, что уже в ближайшие полвека он способен (с большой долей вероятности) вызвать на Земле катастрофу. Теперь, во всяком случае на предстоящие 200 лет, подозрение с JX снято. Обеспечить ему алиби на более длительный срок не позволяет точность измерений, которую дают сегодняшние радары. — Вывод очень важный и показательный, — говорит руководитель эксперимента с российской стороны, ведущий научный сотрудник Института радиотехники и электроники РАН А.Л.Зайцев. — И все же, как ни странно, главное в другом: зтот опыт определяет стратегию будуших исследований астероидов с помощью радиолокационных сетей. Необходимы не отдельные, пусть уникальные, эксперименты, а непрерывное патрулирование небесных тел, сближающихся с Землей. К сожалению, нынешняя техника не устраивает прежде всего по двум причинам. Во-первых, она создавалась для связи с космическими аппаратами, поэтому мощности передатчиков не превышают сотни киловатт. Они могут следить только за крупными объектами (в поперечнике до 0,5 км), подобными JX, на расстояниях до 6 — 7 млн. км. Более мелкие или находящиеся от нас дальше — а их тысячи — останутся незамеченными. Например, в прошлом году радары «поймали» всего один астероид — «Географ». Кроме того, важно не только вычислить орбиту, но и понять, что из себя представляет небесное тело, его размер, материал, конфигурация. Словом, чтобы решать зти задачи, необходим специальный локатор с антеннами не менее 100 м в диаметре и мощностью в несколько мегаватт. И второе. Сейчас мощные передачики установлены в Северной Америке и Европе, и их лучи не достигают значительной части Южного полушария звездного неба. Поэто му, кстати, ученые не смогли провести радиолокацию считающегося опасным астероида 2340 Хасар, который приближался к Земле в зтом году. Чтобы контролировать все объекты, надо установить 2 мощных радара на экваторе: один, скажем, в Центральной Америке, другой — в Сингапуре или Индонезии. Взаимодействуя друг с другом аналогично тому, как это происходило в эксперименте по JX, они будут оперативно выявля гь наиболее опасные околоземные космические объекты. Подчеркнем, что полученные радаром изображения не уступят телевизионным снимкам астероидов «Гаспра» и «Ида» сделанным космическим аппаратом «Галилео». Но в данном случае не придется тратить время на подготовку и осуществление полетов. Создание каждого из локаторов для такой сети оценивается в 200 млн.долл. Для сравнения, космический телескоп «Хаббл» стоит 2 млрд. долл. Думается, что для исследования околоземных объектов строительство радиолокаторов куда эффективнее, чем подобных приборов. И тем более, чем расходование средств на дорогостоящие космические экспедиции. А ведь в США уже сейчас разрабатывается проект «Розетта» (полет в 2005 г. к астероиду), который обойдется в сотни миллионов долларов. Но астероидов и комет в Солнечной системе сотни тысяч, не летать же к каждому визитеру. И последнее. По словам Александра Леонидовича, до самого последнего момента эксперимент висел на волоске, так как у российской стороны не было средств на его проведение. — Около двух лет я искал необходимую сумму — 70 млн.руб., — вспоминает он.— Дважды получил отказ в Российском фонде фундаментальных исследований. Наслушавшись красивых слов о банках-меценатах, обращался в «Кредо-банк», «Мост-банк», в фонд «Святая Русь». Всюду безрезультатно. И только в Миннауке РФ получил поддержку. Благодаря этому и были проведены наиболее сложные и масштабные за всю историю радиолокационной астрономии исследования. ■ Поскольку при эксплуатации выгорает лишь малая часть U-235, его, конечно, надо извлекать и вновь пускать в дело. ТВЭЛ режут на мелкие части и растворяют в азотной кислоте В полученном соединении уран оказывается в 6-валентном состоянии, а сделать его требуется 4-валентным. Тогда он хорошо связывается и даже переводится в осадок с помощью специального органического реактива. Сегодня восстановление урана — долгая и сложная процедура: для изменения валентности в раствор вводят различные добавки, причем в больших объемах. (Скажем. на 1 объем раствора заливается 5 объемов соединений железа.) Поэтому, когда весь уран извлекают, остается много высокоактивной жидкости. А ведь из нее надо еще выбрать плутоний и другие элементы. Операция повторяется, только с добавлением других химических соединений. Как следствие — многократное увеличение отходов. И здесь на помощь вновь приходят лазеры. А именно — их способность возбуждать атомы элементов, что изменяет их химические свойства. — Суть технологии в следующем, — рассказывает кандида физико-математических наук, ведущий научный сотрудник Института общей физики РАН А.Г.Жидков. — В раствор направляется луч лазера, имеющего длину волны, соответствующую спектру возбуждения U-235. Можно так подобрать режим, что к 6-валентному молекулярному иону присоединятся 2 электрона, то есть он станет 4 валентным. Значит, объемы высокоактивных отходов будут во много раз меньше, по сравнению с тем, что получается при нынешней технологии изменения валентности. А дальше метод извлечения прежний: перевод отходов в остаток, добавляя реактивы. Точно так же можно вь брать из раствора плутоний и другие элементы, используя для каждого соответствующую длину волны лазерного излучения. Кстати, ядерные отходы — подлинные россыпи редчайших химических элементов. Скажем, металлы группы платины присутствуют в концентрациях в тысячи раз больших, чем встречаются в природе. А ведь они необходимы в самых различных областях. Например, фильтры из родия прекрасно задерживают окислы азота, их применение на транспорте, в энергетике существенно улучшает экологическую обстановку в городах К сожалению, устанавливать их пока могут позволить лишь немногие страны, так как цена родия на мировом рынке около 70 — 150 долл. за 1 г. Изъятый же из радиоактивных отходов с помощью лазера будет стоить менее 10 долл./г! Значительно дешевле окажутся и палладий, технеций, иридий и другие редкие металлы. Понятно, что для такой селекции надо очень точно попасть в спектр возбуждения ТЕХНИКА-МОЛОДЕЖИ 1 0 ' 9 5 ап омов каждого элемента. Значит, требуются лазеры с перестраиваемой и в то же время узкой по спектру длиной волны. И они уже появились, это системы на органических красителях. Вместе с тем, для извлечения только урана и плутония можно обойтись не столь тонким инструментом. Подойдет и более грубый — так называемый эксимерный лазер. Его достоинство — луч очень высокой мощности (до 1 Дж в импульсе). Он действует не избирательно на атомы какого-то определенного металла, а возбуждает атомы сразу многих. Затем выделив из раствора уран и плутоний, оставшиеся отходы, содержащие ценные металлы, следует поместить на хранение до тех пор, пока активность не спадет до безопасного уровня. И уже тогда можно извлечь остальные элементы с помощью лазеров с перестраиваемой длиной волны. — На установках в лаборатории все эксперименты уже проведены и показаны возможности новой технологии, — говорит Жидков. — Сейчас ведем переговоры с Красноярским заводом цветных металлов о том, чтобы внедрить там экспериментальную установку по извлечению платиновых металлов из его отходов. Конечно, они беднее, чем ядерные, но здесь проще отрабатывать процессы. В перспективе все зти исследования нацелены на развитие малой ядерной энергетики. я 11 |
