Дослідники придумали, як забезпечити енергією перших колонізаторів Марса: на планеті багато сухого льоду, який можна використовувати для отримання доступної енергії.
Ви напевно помічали, як крапля води, потрапивши на гарячу сковорідку, починає кататися по поверхні. Здавалося б, температура сковорідки набагато вище температури кипіння води, і крапля повинна б відразу випаруватися, але вона ще якийсь час «живе». Цей ефект вперше описав Йоганн Лейденфрост у 1756 році. Чому крапля не випаровується моментально? Вся справа в прошарку пара, яка утворюється в місці контакту краплі і розпеченої поверхні. Частина краплі перетворюється на пар, який піднімає краплину над поверхнею, не даючи рідини, що залишилася, моментально випаруватися. В результаті крапля бігає по сковорідці досить тривалий час.
Ефект Лейденфроста проявляється не тільки на сковорідках. Наприклад, якщо дуже швидко занурити палець у склянку з рідким азотом і швидко витягнути його назад, то, як не дивно, палець не замерзне і не відвалиться, хоча температура рідкого азоту -196 ° С. Відбувається так через те, що рідкий азот починає кипіти при контакті з теплою шкірою, на якій утворюється захисний шар з уже газоподібного азоту. А гази остигають і нагріваються набагато повільніше рідин, тому палець нерозважливого експериментатора не встигає замерзнути. Правда все одно є ризик отримати опік, так що ні в якому разі не перевіряйте ефект Лейденфроста на собі. Ще більш екстремальний і набагато більш небезпечний трюк полягає в опусканні мокрої руки в ємність з рідким металом - вода на поверхні руки миттєво вскипає і на долі секунди утворює захисний прошарок, між шкірою і розплавленим металом.
Фокуси фокусами, але як отримати з цього феномену реальну користь? Дослідники з Нортумбрійського університету Великобританії зробили прототип двигуна, який може працювати шматку сухого льоду. В основі конструкції лежить той самий ефект Лейденфроста. Ми пам'ятаємо, що крапля рідини бігає по розпеченій поверхні. Точно також поводиться шматок сухого льоду, якщо його кинути у воду. Сухий лід унікальний тим, що він при нагріванні з твердої фази перетворюється відразу на газ, минаючи рідку фазу. Питання все в тому, як направити його енергію в корисне русло. Інженери вже давно розробили технологію, що дозволяє перетворити енергію пари на механічну енергію: в газотурбінному двигуні струмінь пара або газу вдаряє в поверхню лопаток турбіни, яка починає обертатися. Але в нашому випадку дослідники пішли іншим шляхом.
Вони зробили нагрівану поверхню у формі диска, з профілем, схожим на лопаті турбіни. Тепер, якщо на таку розігріту поверхню помістити краплю води, то пар, що утворюється в місці контакту, буде не тільки підтримувати краплю на вазі, але і буде штовхати її в певному напрямку. Крапля буде бігати по колу, поки не випарується. А що станеться, якщо на таку нагріту поверхню покласти диск із сухого льоду? Двоокис вуглецю, що випаровується, почне розкручувати диск, притому геометрія поверхні не дасть йому зійти з осі, потоки газу повертатимуть диск до центру. Тепер якщо на диску з сухого льоду закріпити магніти, і помістити всю конструкцію всередину провідного контуру, то вийде справжнісінький електрогенератор, в якому немає ніяких трущихся частин, а значить і втрат на тертя. Автори винаходу розмістили на сайті відео того, як все це працює.
Добре, прототип двигуна працює, але де брати для нього паливо? Сухий лід у природі не зустрічається. Ось тут дослідники замахнулися, ні багато ні мало, на генератори для майбутніх колонізаторів Марса або інших планет. Багато футуролог впевнені, що рано чи пізно у людства не залишиться вибору окрім як заселяти найближчі до нас планети. Зараз серйозно обговорюються і розробляються програми з відправки експедиції на червону планету. Членам експедиції доведеться облаштовувати там своє життя, і однією з головних проблем буде пошук джерел енергії. Справа в тому, що на Марсі вуглекислий газ часто зустрічається в твердій формі, тобто у вигляді сухого льоду. І його можна використовувати як енергетичний ресурс. Унікальність винайденого двигуна в простоті конструкції - в ньому практично немає ніяких замінюваних частин. А коли найближчий магазин знаходиться за 50 з гаком мільйонів кілометрів, питання надійності обладнання встає на одне з перших місць.
За матеріалами Northumbria University і Nature Communications.