Пацаны, нас обманули!

Смотрим «Назад в будущее-2». Действие происходит в 2015 году. На экране показывают летающие автомобили, компактные источники питания, перерабатывающие всякие объедки в электричество и голографическую рекламу «Челюстей-19».

Мне кажется, что нас с будущим немного обманули. Где мои «Челюсти»?

Толкиенизм на марше

Фима полужид Элронд полуэльф:

elrond

Из фильма «Гибель Властелина Колец и возвращение Государя«, снятого отечественными толкиенистами. Вот трейлер:

Говорят, длительность фильма — 268 минут. Немногие могут выдержать просмотр хотя бы трейлера.

Мусорный пакет против летающего презерватива

Кстати, к вопросу о разных воздушных шариках. Вспомнил пару задачек из школьной физики, касавшихся полета стратостатов. Разумеется, описывать их тут я не буду — так как каждая формула снижает количество читателей вдвое. Я лучше попробую сформулировать мысль в стиле «все вокруг пидоры, а я — д’Артаньян». Пидорами будут назначены запускатели гелиевых шариков в стратосферу.

Почему все без исключения гелиевые шарики лопаются на высоте 30-40 километров, а продолжительность их полета — не более пары часов? Дело в том, что «запускатели» накрепко завязывают шарик. Что же происходит дальше? Смотрим на верхнюю полоску «гомикса».

stratosphere

При подъеме шарика снижается атмосферное давление. На шарик снаружи ничего не давит и находящийся внутри газ может расширяться, раздувая при этом оболочку. Чем выше поднимается завязанный веревочкой гелиевый шарик, тем больше его раздувает (на высоте 25 километров объем шарика увеличивается примерно в 30-40 раз) — и, наконец, происходит бабах — просто оболочка из латекса становится слишком тонкой.

А что будет, если немного гелия стравить в мусорный пакет — то есть негерметичный аэростат, оболочка которого сообщается с атмосферой? Гелий, будучи легче воздуха, скопится в верхней части оболочки и точно так же будет создавать подъемную силу. При подъеме гелий будет увеличиваться в объеме, но при этом будет не раздувать пакет, а вытеснять из него воздух. Наконец, на большой высоте, когда гелий займет весь объем оболочки, он «перетечет» через край, подъемная сила уменьшится и аэростат перестанет подниматься.

Что же дальше? Предположим, что мы запустили мусорный пакет с гелием в солнечный день. При этом пакет хорошо разогрелся, теплый гелий занял большой объем, а затем солнце зашло, пакет остыл, а гелий уменьшился в объеме. В пакет «затечет» воздух, подъемная сила уменьшится, и шар начнет опускаться. Если за ночь он не достигнет земли — то выглянувшее утром солнце снова разогреет оболочку, опять возникнет подъемная сила и шар сможет подняться обратно.

stratosphere2

В общем, по продолжительности полета мусорный пакет уделывает завязанный веревочкой шарик буквально «одной левой». А что с высотой и грузоподъемностью?

Высота подъема такого аэростата полностью определяется его конструкцией, точнее — соотношением объема легкого газа, закачанного на земле, и полного объема оболочки. Предельная высота — это та, на которой газ, расширяясь, займет весь объем оболочки и начнет «вытекать» в атмосферу. Если «поднимать» 120-литровый мешок одним литром гелия, то «безопасно» расширение газа в 120 раз — то есть давление на высоте должно составлять 1/120 от «наземного». Это соответствует высоте в 40 километров.

А что с грузоподъемностью? К сожалению, ничего хорошего. «Грузоподъемность» литра гелия при нормальных условиях, то есть на поверхности Земли — всего 1 грамм, так что мусорный мешок из предыдущего примера просто не взлетит. Весит он, если изготовлен из самого легкого и тонкого полиэтилена (6 микрон), примерно 15-20 грамм — то есть надо закачивать 20 литров газа. Это дает запас «по расширению» в 6 раз, что соответствует максимальной высоте полета чуть больше 10 километров — и безо всякой полезной нагрузки!

Конечно, «стратостат», летающий более-менее продолжительное время с приличной нагрузкой сделать можно. Будем отталкиваться, например, от стоимости баллона гелия. Десятилитровый баллон гелия под давлением 140 атмосфер — это 1400 литров в нормальных условиях, в московских фирмах, торгующих оборудованием «для шариков», он стоит 5000 рублей (3500 баллон и 1500 заправка). Предположим, что мешок объемом 120 литров весит 20 грамм (вместе со скотчем, которым мешки связаны вместе), а необходимая полезная нагрузка — 200 грамм. Итого, мы можем присовокупить к полезной нагрузке оболочку из 600 мусорных мешков — общий ее объем составит 72 000 литров. В такой оболочке гелий может расшириться в 50 раз — в общем, высота в 30-35 километров оказывается вполне доступной, а главное, в отличие от латексных шариков, вся эта конструкция может находиться там довольно продолжительное время.