Skaņa, siltums un magnētiskā lauka svārstības var dot enerģiju tāliem kosmosa ceļojumiem

Pirmoreiz pasaulē demonstrēts jauna tipa elektrības ieguves paņēmiens, ko izmantot ekstremāli tālās kosmosa misijās. To veido iekārta, kas kodoldegvielas siltumu pārvērš skaņā un šo skaņu - elektrībā. Kā skaņa, siltums un magnētiskā lauka svārstības var dot enerģiju tāliem kosmosa ceļojumiem, skaidro Latvijas Universitātes Fizikas institūta vadošais pētnieks Artūrs Brēķis. Artūrs Brēķis un viņa kolēģi radījuši prototipu “SpaceTrips” - tas ir jauna tipa elektrības ieguves paņēmiens, ko izmantot ekstremāli tālās kosmosa misijās, un šo latviešu veikumu augstu novērtē starptautiskie partneri. Latvijas zinātnieki jau desmitgadēm ir bijuši līderi specifiskās fizikas jomās, un pieminēto prototipu ļāvušas radīt tieši ilgā laika posmā uzkrātās zināšanas. "Iekārta, ko esam uzbūvējuši Salaspilī, Fizikas institūtā, būtībā tas ir enerģijas pārveidotājs, kas sastāv no divām mašīnām - no termoakustiskā dzinēja, kas ir siltuma pārveidotājs skaņā, un no magnetohidrodinamiskā ģeneratora, kas šo skaņu, kas ir mehāniskā enerģija, pārveido elektrībā, elektriskajā enerģijā tādā veidā, kā šķidra metāla svārsts magnētiskajā laukā - šurpu turpu, aptuveni 50 reizes sekundē ar frekvenci 50 herzi. Tādā veidā var saražot maiņstrāvu, kas varētu būt pielietojama, piemēram, kāda satelīta vai kosmiskas zondes elektroapgādes sistēmā, skaidro Artūrs Brēķis. "Attiecībā par magnetohidrodinamiku, šo nozari jāsaprot vispār tā, ja elektrība var plūst pa vadiem, pa kabeļiem, pa cietiem vadiem, kāpēc tā nevarētu plūst arī pa šķidru metālu? Un būtībā tas arī ir pamats magnētiskajai hidrodinamikai, tātad šķidras elektrovadošas vides mijiedarbība ar magnētisko lauku. Tā ir nozare, kurā mēs specializējamies institūtā," norāda Artūrs Brēķis. "Nebūs melots, ka mēs esam, es teiktu, vienīgais institūts pasaulē, kurš ekskluzīvi specializējas tikai un vienīgi vienā nozarē - ļoti, ļoti šaurā fizikas nišā, kas magnētiskā hidrodinamika. Tā vēsturiski ir iegājies, un te jāsaka tā, ka tā ir mūsu stiprā puse," turpina Artūrs Brēķis. "Es bieži esmu dzirdējusi arī, ka runā, teiksim, ka igauņiem ir "Skype" un IT, lietuviešiem tur ir "Maxima" un citi varbūt zīmoli. Kas ir mums, latviešiem? Kur mēs esam līderi? Man ir atbilde tam, ka viena no šīm jomām ir magnētiskā hidrodinamika, kur patiešām ir izveidojusies izcila ļoti augsta līmeņa zinātniskā skola, kurā mūs atpazīst visā pasaulē. Un tas arī pamats tam, kāpēc šādu projektu mēs varējām realizēt. Protams, ka starptautiska sadarbība visa tā pamatā.  (..) sadarbojoties termoakustikas speciālistiem, kas ir vēl šaurāka nozare zināmā mērā par magnētisko hidrodinamiku, kur apvienojas siltuma fizika ar skaņas fiziku, tie ir pārveidotāji, kas strādā uz šādu principu, termoaukustisko principu. Tur arī ir savi cilvēki pasaulē, kas tajā strādā. Un savukārt mēs, šķidra metāla speciālisti, sastrādājoties ar viņiem, mums izdevās šādu darbības principu realizēt un parādīt." Vienkārši var skaidrot, ka magnetohidrodinamika ir elektrības pārvietošanās šķidrumā un termoakustika - siltuma pārveidošanās skaņā. Neliels paskaidrojums. Termoakustiskajā dzinējā patiešām nepieciešama gan kodoldegviela, piemēram, amerīcijs, gan gāze, proti, nupat pieminētais argons. Siltums no kodoldegvielas rada temperatūru starpību uz termoakustiskā dzinēja siltummaiņiem jeb iekārtām, kas pārvada siltumu no vienas vides uz citu. Kad temperatūru starpība un arī spiediens ir pietiekami augsti, sāk svārstīties gāzes spiediens un rodas skaņa. Varam to pat iztēloties aptuveni tā: kodoldegvielas un gāzes tvertnes dzīvojas viena otrai blakus, un vienā brīdī degvielas siltums rada impulsu, teju “iesper” gāzei, un tā rada skaņa. Sava veida domino efekts.  Un ar pētnieka pieminēto vārdu salikumu “darba ķermenis” inženieri sarunvalodā parasti sauc elementu, kas kustas. Piemēram, automašīnu iekšdedzes dzinējos tie būtu cilindri, kas kustētos šurpu un turpu. Taču prototipa “SpaceTRIPS” gadījumā nekādu kustīgu detaļu nav, līdz ar to gāze argons pati par sevi ir darba ķermenis termoakustiskajam dzinējam. Varbūt jūs jautāsiet - cik tad liels ir pats prototips? Tie ir aptuveni 2 metri gan garumā, gan augstumā, bet, veidojot īstu kosmosā palaižamu iekārtu, skaņas caurules un viss pārējais būtu vēl kompaktāks.  Esam aplūkojuši prototipa pirmo posmu, kurā siltumenerģija tiek pārveidota akustiskajā jeb mehāniskajā enerģijā. Saules paneļu ietekme uz gaisa temperatūru to tuvumā "Saules panelis ir tumšā krāsā, un tāpēc tas absorbē daudz vairāk siltuma nekā atstarojošās tuksneša smiltis. Lai gan daļa enerģijas tiek pārvērsta elektrībā, liela daļa no tās joprojām uzsilda paneli. Un, ja vienlaidus sagrupēti miljoniem šādu paneļu uzsilst, tad kopā ar tiem uzsilst arī visa teritorija. Ja šie saules paneļi atrastos Sahāras tuksnesī, tad šis jaunais siltuma avots  ietekmētu klimatu tādā mērā, ka šajā reģiona parādītos vairāk nokrišņu un rezultātā tuksnesis kļūtu zaļāks." Tas ir citāts no raksta, ko tīmekļa vietnē „The Conversation”  publicēja Lundas universitātes un Ķīnas provinces Guandunas universitātes ģeogrāfijas pētnieki par to, kā izmantojot datorprogrammu tika modelēta situācija, kā milzīgie saules paneļu parki pasaulē varētu izmainīt klimatu. Tātad jāņem vērā, ka tas ir tikai, kā paši pētnieki raksta, hipotētiski pieļaujams rezultāts, kas veidots ar datorsimulāciju. Bet  no otras puses, ja skatāmies uz to, ka pasaules lielākie saules paneļu parki, kuru izmērs ir mērāms vairākos tūkstošos hektāru (tādi atrodas Indijā, Ķīnā, Apvienotajos Arābu Emirātos, Meksikā, Ēģiptē) un kur vienlaidus ir izvietoti miljoniem saules paneļu, kuru tumšā virsma uzsilst no saules gaismas, tad, protams, rodas jautājums, kā šāds milzīgs siltuma avots ietekmē apkārtējo vidi. To skaidro biedrības “Zaļā brīvība” atjaunīgās enerģijas politikas eksperte Krista Pētersone.

There are no comments yet.

Please log in to write the first comment.