Огонь против себя же? Ученые объявили пожарам войну и планируют их покорить

100 тысяч лет назад человек приручил огонь. Научился его добывать и поддерживать. Еще много тысяч лет понадобилось, чтобы наши далекие предки догадались готовить пищу на костре. Но огненная стихия до сих пор не покорена.

Сегодня ученые разрабатывают новые способы тушения пожаров. Придумывают из пламени топливо будущего и создают на Земле адские солнечные вихри, чтобы раскрыть тайны Вселенной.

Как еще укрощают огонь ради науки? Об этом рассказали в программе "Наука и техника" с Михаилом Борзенковым на РЕН ТВ.

Зачем поджигают тучи

Уникальный способ борьбы с ледяным шквалом разработал ученый из Сибири. Он предлагает поджигать тучи.

"Это ракета не баллистическая, а крылатая, поэтому обработка облачной массы происходит по точно заданной высоте", – отметил кандидат философских наук, доцент кафедры природопользования и геоэкологии АЛТГУ Павел Пивень.

Специальная установка запускает в грозовые облака йодистое серебро с помощью огненных залпов. Частицы разрушают градинки еще в зародыше, превращая их в безобидный дождь. А при необходимости перенаправляют ливень туда, где действительно он нужен.

"Изготавливается специальное смесовое топливо. Один грамм йодида серебра способен образовывать 10 в 13 степени мельчайших льдинок. И вот эти льдинки служат центрами кристаллизации для образования капелек дождя", – объяснил Пивень.

Алтайские исследователи – не единственные, кто приручил огонь и заставил его работать на человека. Ученые по всему миру создают невероятные разработки, превращая пламя в высокотехнологичного помощника.

Как платить меньше за отопление

Томские ученые готовы совершить технологический прорыв в ЖКХ. Они создали уникальную пористую горелку, с помощью которой каждая семья будет платить за отопление зимой в пять раз меньше.

Подобные горелки давно используют в системах отопления. Но, в отличие от обычных котлов, где половина тепла буквально улетает в трубу, новая разработка покрыта особым материалом – никель-алюминиевым интерметаллидом. Он превращает обычное горение в сверхэффективный процесс.

Миллионы микроскопических каналов в структуре металла заставляют раскаленные газы отдавать практически весь жар, что обеспечивает почти полное сгорание топлива. За счет этого КПД взлетает почти до 100%, а затраты на отопление, наоборот, падают. А еще пористая горелка работает даже на самых дешевых видах топлива – от опилок до бытовых отходов.

"Чтобы получить простейшую цилиндрическую горелку, для этого нужна просто цилиндрическая оснастка, которая заполняется порошковой смесью, поджигается. Проходит волна горения, в результате чего получается пористая горелка, которая сразу может быть использована в энергетических устройствах", – рассказал старший научный сотрудник Лаборатории технологического горения Томского научного центра СО РАН Игорь Яковлев.

Обычные керамические горелки, хоть и термостойкие, но ненавидят перепады температур – трескаются, как стекло в мороз. Новинка томских ученых выживает при экстремальном нагреве и охлаждении – хоть раскаляй докрасна, хоть заливай водой. Секретный рецепт подобрал искусственный интеллект, перебрав тысячи комбинаций. Котел из никель-алюминиевого интерметаллида дешевле керамики, а служит в разы дольше.

"Это достигается за счет комбинации свойств этих материалов. Во-первых, за счет его высокой теплопроводности, так как это интерметаллит. Во-вторых, за счет формирования особой пористой структуры внутри этого материала", – отметил Яковлев.

Сейчас исследователи работают над 3D-печатью сложных пористых структур. Это откроет путь к массовому производству чудо-горелок – от миниатюрных для частных домов до промышленных гигантов.

Как пожары увеличивает разнообразие растений

Команда ученых Томского университета, Института оптики атмосферы РАН и МГУ раскрыли удивительный парадокс природы. Оказывается, пожары на огромных территориях не уничтожают, а увеличивают на треть разнообразие растений. Всё благодаря мозаичному эффекту. Трехлетние исследования показали, что на больших лугах огонь выжигает не все подряд, а оставляет островки нетронутой флоры. Именно они становятся рассадниками новых видов. К тому же пепел, как зольное удобрение, создает идеальные условия для прорастания семян, спящих в почве.

"Мы обнаружили, что на площадках маленького масштаба, то есть на квадратах метр на метр, в течение трех лет после пожара наблюдается более низкое видовое богатство, чем на тех квадратах, которые воздействию огня не подвергались. В то же время, если брать площадку 10 на 10, там, наоборот, спустя два года мы наблюдали прирост рядового богатства. Причем кое-где достаточно значительный – до десяти видов больше неожиданно оказалось", – поделился подробностями научный сотрудник кафедры геохимии ландшафтов и географии почв Географического факультета МГУ им. М. В. Ломоносова Сергей Леднёв.

Ученые вычислили идеальный график перезагрузки лугов: чтобы пожары увеличивали разнотравье, жечь нужно раз в 2-3 года, тогда экосистема успеет восстановиться. Если чаще, то останутся только самые устойчивые к огню растения, а реже – агрессивные виды вытеснят с территории остальную флору.

Как огонь защищает деревянные дома

Кажется невероятным, но российские ученые заставили огонь защищать деревянные дома. Это удалось сделать благодаря нанопокрытию из циркония. При нагреве до 4000 градусов оно превращает обычное дерево в огнеупорный материал. Вместо того, чтобы сгореть, доски покрываются сверхпрочной керамической броней. Они остаются невредимыми даже после часа в пламени и способны выдержать мощные лесные пожары.

"В руках у меня находится готовая сборка с образцом из цирконовой проволоки для измерения таких параметров, как сопротивление его зависимости от температуры. Загружаем нашу сборку в камеру. Подключаем электрод источника импульса тока. Подключаем щуп, который детектирует напряжение на нашей сборке. Далее необходимо создать давление в данной камере", – поделился подробностями ведущий инженер лаборатории экстремальных энергетических воздействий ОИВТ РАН Андрей Дороватовский.

Российские ученые раскрыли секрет металлического бессмертия. При 9000 градусов и запредельном давлении цирконий переходит в загадочное состояние, где исчезает грань между жидкостью и газом.

"Это происходит при атмосферном давлении. Если мы давление повысим, то есть возьмем камеру высокого давления, наполним ее инертным газом, например, аргоном или гелием, то испарение будет происходить при более высокой температуре. И в какой-то момент при определенной температуре испарение вообще прекратится. Эта температура называется критической", – объяснил заместитель директора Объединенного института высоких температур РАН Павел Левашов.

Еще недавно цирконий был темной лошадкой для ученых. Его аномальные свойства не поддавались расчетам. Металл сдался только квантовым технологиям, когда суперкомпьютерам удалось взломать код самого строптивого элемента. Исследователи расшифровали хаотичное поведение циркония и рассчитали точные формулы для работы с ним.

"Для циркония наши расчеты показывают, что эта температура свыше 9000 градусов. Экспериментально такие температуры достигнуть очень трудно, и в этом смысле наши расчеты являются уникальными, до нас никто таких расчетов не делал", – подчеркнул Левашов.

Как ученые зажгли искусственное солнце

Обычная лабораторная горелка помогла ученым совершить двойной научный прорыв. Во-первых, расшифровала состав звезд. Благодаря тому, что каждый химический элемент при горении светит уникальным цветом, ученые узнали, что Солнце на 75% состоит из водорода и на 25% из гелия. А еще горелка подсказала исследователям новый способ получения энергии.

Китайские ученые зажгли искусственное солнце. Только представьте: в здании под Пекином бушует настоящая звезда. Правда, размером она с комнату. Это токамак – устройство в виде бублика, где плазма раскаляется в десять раз сильнее, чем в сердце настоящего Солнца.

В 2025 году исследователи Поднебесной установили мировой рекорд, удерживая термоядерную реакцию в токамаке в течение 17,5 минут. Щепотка такого топлива – меньше крупинки соли – заменяет целую тонну нефти. При этом нет ни копоти, ни радиации. На выходе только безвредный гелий, как в воздушных шариках.

"Эта технология обещает человечеству чистую, безопасную и практически неисчерпаемую энергию. В отличие от атомных станций, термоядерные реакторы не производят опасных отходов, используют топливо из обычной морской воды и абсолютно безопасны – при любой внештатной ситуации реакция просто прекращается", – рассказал профессор Института физики плазмы Китайской академии наук Цзяньган Ли.

Современная наука превратила огонь из стихийной силы в высокотехнологичный инструмент. Сегодня пламя не только греет, но и очищает воду, тушит пожары, перерабатывает отходы в топливо и даже воссоздает звездную энергию. Главный вывод: огонь не враг, а мощный союзник человечества, нужно лишь грамотно им пользоваться.