Cum să se ocupe de țânțarii malari, revista Popular Mechanics

Capsulari "proboscis" pentru alimentarea cu combustibil din aliaj de magneziu. Lumenul interior al proboscisului este tratat cu plasmă pentru a crea o relief special de suprafață cu o umectabilitate ridicată și este acoperit cu un strat foarte subțire de aur pentru a preveni coroziunea.

Autonomă realimentare Timpul de înjumătățire al sulfului-35 este de aproximativ 87 de zile, deci la fiecare 7-10 zile trebuie să alimentați bateria. Aeronava face acest lucru independent: zboară în container cu o soluție de sulf coloidal, scade proboscisul și, folosind forțe capilare, aspiră combustibil în baterie.

Diagrama schematică a „distrugatorul tantar“ De fapt, acest panou solar radioizotop baterie semiconductoare de carbură de siliciu p-n-joncțiune, numai „Illuminated“ ea nu se aprinde, și radiații beta de sulf-35 izotop. Străpungerea în p-strat, electronii cauza migrarea găuri în stratul de epuizare p-n-joncțiune, unde are loc recombinarea, ca rezultat al căruia p-n-tranziție, o tensiune electrică.

Auzind "Z-z-z-z-z!", Îmi ridicăm mâinile aproape reflexiv pentru a alunga sau a împiedica țânțarul enervant. Și imediat, cu o răsfăț, le-am scăzut: aproape că am rupt unul dintre dispozitivele, dezvoltarea cărora costa multe milioane de dolari. Acest dispozitiv ar trebui să ajute în final să învingă unul dintre cei mai masivi criminali globali - malaria. Mai exact, țânțarul malarial Anopheles.

Dosarul criminalului

Conturi personale

Cursa armelor

Succesele medicinei în tratarea și prevenirea malariei sunt încă destul de modeste (cel puțin pentru majoritatea țărilor africane). Principala metodă de luptă este distrugerea țânțarilor malari cu ajutorul insecticidelor, precum și măsuri de protecție individuală, cum ar fi repellenții și plasele de țânțari. În ciuda tuturor eforturilor, nu este posibil să se învingă țânțarii la scară largă, iar măsurile locale, prin natura lor pasivă, nu oferă o garanție de 100%. Cu câțiva ani în urmă, au fost lansate proiecte pentru a crea țânțari transgenici steril sau malariei rezistenți, care ar putea să înlocuiască ordinul în sălbăticie.

Luptătorii de țânțari

„țânțarii luptători“, numit Mosquito Killer (MK-12, așa cum este a 12-a generație a modelului), au propria lor inteligență, deși un „tantar“. Acestea sunt dotate cu microfoane stereo de bandă îngustă sensibile care se intersectează țânțarilor chițăit la o distanță de 10 m de spectrul său pentru a determina statutul de genul Anopheles țânțar și podeaua ei (musca doar femele umane). După aceea, ei, ca luptători, sunt induse pe tinta, acesta preia (MK-12 viteza de zbor depășește o viteză de cel puțin trei ori țânțar - 3 m / s la 1 m / s). Și apoi ...

"Își scoate sabia ..."

Cum poți distruge un țânțar? Potrivit lui Gerard Nuile, dezvoltatorii au considerat o varietate de arme: un laser, un pistol de apă sau de aer. Dar toate aceste metode au fost respinse. Cea mai eficientă energetic a fost votat „urcat»: MK-12 este echipat cu un mic atașament pliabil pentru «labă», pe care îl invocă, zboară împotriva Anopheles țânțar, și apoi se întoarce și la doar taie aripa inamic. Această duză este acționată de o unitate separată, realizată dintr-un polimer electroactiv și seamănă cu o sabie. Aici Citez Kornei Ciukovski: „... scoate sabia, și el a fost la cap galop taie în jos!“ «Da, da, foarte precis» - Gerard râde!. "Numai capul, dar aripa!" Capul devine mai greu, iar exoscheletul țânțarilor este destul de puternic. Și aripile sunt ușor de deteriorat. "

Anatomia unui luptător

Cu toate acestea, principala problemă a micro-UAV nu este aripile, ci sistemul de alimentare cu energie. Pentru a menține zbor necesită aproximativ 0,13 Watts / z (să zicem, 230 grame elicopter jucărie consumă în jur de 30 W), iar masa și corpului aeronavei, controlul sistemului MK-12 - numai 2 mg (țânțar prezent cantareste la fel). Dacă adăugăm la aceasta o sursă de putere de aceeași masă (2 mg), puterea sa ar trebui să fie de aproximativ 0,55 mW. La prima etapă de prototip, dezvoltatorii au folosit baterii cu litiu. Acestea au o capacitate energetică de 1000 J / g, iar o baterie de 2 mg asigură "luptătorului" cu energie timp de o oră. Dar, în același timp, principala problemă a fost timpul de încărcare - aproximativ o oră (cu mai puțin timp de încărcare este de resurse foarte reduse, care sunt atât de mici, aproximativ o lună), și numărul de cicluri de încărcare a fost limitat, ceea ce înseamnă, în practică, că „luptător“ doar o treime din total vor patrula timp. În plus, o astfel de densitate de energie - soarta bateriilor de dimensiuni normale și sursele de alimentare superminiată au o performanță mult mai modestă. Echipa MH ZKTH nu a început să-și dezvolte bateriile, deoarece zeci de echipe din întreaga lume lucrează la ea, și până acum cu un rezultat mai mult decât modest. Sa decis să mergem în mod absolut diferit: să folosim energia nucleară!

Și în loc de inimă ...

Bineînțeles, un reactor nuclear nu se poate adapta nici măcar pe un avion de transport. Dar bateriile nucleare care utilizează energia dezintegrării naturale a izotopilor radioactivi pot fi arbitrar mici. Un astfel de dispozitiv este de fapt o baterie solară cu un strat de beta-activ izotop depus pe el, care îl "iluminează" cu electroni rapizi. Și, deși puterea specifică a bateriilor este încă mult mai scăzută decât cea a bateriilor cu litiu, capacitatea lor poate fi mult mai mare.

„Prima problemă a grupului nostru a fost de a crește densitatea de putere a bateriilor, - a declarat designer-șef al centralei electrice MK-12 Gorf Yeager, care de mai mulți ani a dezvoltat nava spatiala a bateriei radioizotopi. - De obicei, izotopii sunt utilizați cu un timp de înjumătățire de ani. Și dacă luați un izotop care trăiește luni sau chiar zile, puterea va crește proporțional. A doua problemă a fost că toate bateriile erau încă disponibile: după dezintegrarea unei cantități suficiente de material, bateria a fost trimisă pentru procesare sau eliminare. Acest lucru este acceptabil atunci când durata de viață este măsurată cu ani, dar ce se întâmplă dacă durata de viață a bateriei este consumată într-o săptămână? Prin urmare, a fost necesar să se prezinte un sistem de realimentare. Dar chiar înainte de aceasta, sistemul de eliminare a produselor de dezintegrare ".

Soluțiile propuse de dezvoltatorii MH ZKTH, ca toate cele ingenioase, s-au dovedit a fi extrem de simple. Cum se elimină produsele de degradare? Și lăsați-i să plece singuri! Este necesar doar selectarea unui izotop, în care produsul de degradare este un gaz, și apoi va lăsa acumulatorul în sine. Și pentru sarcini de realimentare a găsit, de asemenea, o soluție simplă: un convertor semiconductor trebuie făcut sub formă de plăci plate, precum și un canal îngust, care va absorbi o soluție apoasă de „combustibil“. Apa se va evapora și izotopul se va așeza pe pereți. Rămâne doar să se găsească un izotop potrivit: relativ sigur, descompus în gaz și cu un timp de înjumătățire adecvat. Inițial, cesiu-131 a fost selectat, dar în curând a devenit clar că în descompunerea sa electroni obține energie prea mare și să treacă printr-o baterie in miniatura, prin care randamentul a fost redusă. Prin urmare, sa ales izotopul-35 de sulf.

Sulfur-35 este un beta-emițător moale care nu produce radiații gamma incidentale, cu o energie medie de 53 keV (energia maximă este de 167 keV). Cu dezintegrarea acestui izotop, radiația nu poate trece prin pielea moartă superioară, deci este în siguranță pentru oameni. un produs de descompunere a sulfului-35 - clor (acest lucru explică „mirosul de spital“, care situându-se aproape imperceptibil în laborator și, de asemenea, dezinfecteaza premisele, ceea ce este important în țările tropicale). Timpul de înjumătățire este de 87 de zile - suficient pentru o putere mare (13,4 W / g), dar suficient pentru a nu mai fi necesară încărcarea acumulatorului. În plus, acest timp de înjumătățire înseamnă auto-curățarea rapidă a teritoriului în cazul apariției unei infecții. Acest izotop conține 146 MJ de energie într-un gram, care este de peste trei mii de ori mai mare decât cel al benzinei, și nu este necesar să vorbim despre acumulatorii electrici.

Cu toate acestea, a fost necesar să se depășească câteva dificultăți: eficiența scăzută și degradarea radiațiilor ale convertorului. Rezolvați aceste probleme, utilizând siliciu în loc de siliciu convențional și arsenid de carbură de siliciu. Lățimea zonei interzise este de trei ori mai mare, ceea ce a permis de trei ori creșterea eficienței (de la 5 la 15%). În plus, acest material are legături chimice mult mai puternice și, prin urmare, aproape nu se deteriorează atunci când este expus la radiații.

Baterie nucleară

Bateria nucleară este o structură de tip fagure din carbură de siliciu cu canale laterale de 30 μm și pereți cu grosimea de 20 μm. Inițial, fagurele este fabricat dintr-un semiconductor cu conductivitate electronică, apoi suprafața sa este saturată cu o impuritate acceptoare, iar conductivitatea sa este modificată la o conductivitate a găurilor. Astfel, la o adâncime de câteva microni, se formează o joncțiune p-n, necesară pentru conversia radiației în energie electrică. Suprafața exterioară a miezului de fagure este o ieșire pozitivă a bateriei, într-un singur loc suprafața este împărțită la n-strat, acesta este un minus. Suprafața bateriei este acoperită cu cel mai bun strat de aur, mai puțin de un micron, pentru a exclude reacțiile chimice dintre semiconductori, apă, sulf și aer.

Canalele subțiri ale bateriei absorb o soluție coloidală de sulf-35, după care apa se evaporă și, pe pereți, stratul de sulf se prăbușește. Apoi procesul se repetă de mai multe ori. Într-o baterie complet încărcată, un izotop radioactiv reprezintă 15% din masa - o cifră record. Rezultatul este un convertor cu o greutate de 1,7 mg conținând 0,3 mg de sulf-35, care produce energie 4 MW sub formă de radiații beta, din care 0,6 mW este transformată în energie electrică, care este suficient pentru zbor.

Din păcate, din cauza prăbușirii puterii bateriei de sulf scade destul de rapid: zece zile mai târziu, acesta va fi doar 0,55 mW - minimul necesar „luptător“. Dar simplitatea de încărcare a bateriei izotop proaspăt vă permite să faceți acest lucru o dată pe săptămână, cu atât mai mult pentru o realimentare mică decât o singură abordare: Unitatea zboară până la rezervor, cu o soluție de sulf, până la trompă, forțe capilare suge combustibil în baterie, după (la fel ca un țânțar!) care dispozitivul se așteaptă la evaporarea apei și zboară pentru a combate patrularea.

A 12-a generație

Timp de cinci ani, dezvoltatorii MH ZKTH au creat câteva sute de prototipuri, aducând designul la perfecțiune. Actuala, generația a 12 „luptator“ este absolut sigur în toate privințele (inclusiv în radiația) și, conform testelor efectuate, oferă o eficiență foarte mare de distrugere țânțar (99,97%). Cu producția de masă (tehnologia sa a fost deja dezvoltat) MK-12 va costa mai putin de 100 $, iar dezvoltatorii garantează termenul „luptător“ de serviciu timp de cel puțin trei ani. Sulphur-35 este ieftin, astfel încât costul total al operării va fi mic. Se pare că visul din copilarie pentru a învinge ucigașii care zboară Gerard aproape de punerea în aplicare: pe teritoriul patrulat de tantar trece. Mai precis, nu zbura.

Articole similare

Pagina anterioară

Pagina următoare