Британские и чешские специалисты и разработчики заявили о создании самого мощного в мире лазера. Устройство HiLASE, построенное в лаборатории в пригороде Праги, потенциально принесёт пользу в различных отраслях промышленности и, вероятно, поможет открыть новые рубежи в научной деятельности. RT разбирался, чем примечателен аппарат весом 20 тонн, разработка которого обошлась в $48 млн
Устройство полностью соответствует требованиям нашего дизайна и производительности. Это тип транспортной безопасности! Зеленый лазерный луч, а также лазерную точку можно отрегулировать вручную с помощью фокусировки. Рекомендуется использовать на открытом воздухе, идеально подходит для астрономических, ночью особенно заметны лучи. Зеленый лазерный луч чрезвычайно яркий и видимый до диапазона в 80 километров. Вы можете ломать ленточную резку - спички зажигают воздушные шары и смазывают пластик. Идеально подходит для использования в больших комнатах.
Мал, да удал Британско-чешская группа разработчиков заявила о создании самого мощного лазера в мире. Установка, получившая название Бивой (Bivoj) по имени героя чешского фольклора, способна выдавать излучение мощностью в 1000 Вт. По заявлению создателей устройства, это в 10 раз больше, чем любой другой лазер в мире. Создание аппарата, вес которого составляет 20 тонн, обошлось в 48 миллионов долларов.
Другие приложения: астрономия, фотоника, химия, физика и медицина, научные исследования, промышленность, военные, досуг и развлечения, вещи или другие профессиональные цели. В этом высокотехнологичном указателе излучается зеленый твердотельный лазер с диодной накачкой с удвоением частоты. Цвет зеленого цвета находится в середине цветового спектра и хорошо смотрится для глаза в 20 раз ярче, чем красный. Даже при дневном свете зеленое лазерное пятно оптимально видеть.
Если вы не удовлетворены нашим пакетом, свяжитесь с нами. Родители должны избегать недоступности лазеров для детей. Эти вспышки генерируются электронами, которые ускоряются почти до скорости света. Во-первых, пакеты электронного луча генерируются лазерной бомбардировкой металлической детали, которые затем ускоряются. В ускорителе подземных частиц протяженностью 1, 7 км расположено 96 металлических трубок диаметром около одного метра. В них электроны ускоряются. Когда электроны достигают максимальной скорости в конце ускорителя, они направляются в ряд специальных магнитных устройств, называемых ондуляторами.
Стоит отметить, что мощность импульса, которой удалось добиться на сегодняшний момент учёным, уже достигла 2 петаватт (1 Пвт - это квадриллион, или 1015 Вт). Речь идёт о лазере в Осаке, разработанном японскими исследователями. В техасском Остине есть ещё один петаваттный лазер - он выдаёт 1 ПВт за раз. Закономерен вопрос о том, что позволило сотрудничающим чехам и британцам говорить о новом мировом рекорде.
Это повторяется каждые четыре сантиметра. Из этих ондуляторов - 35, соединенных в ряд более 200 метров. Сверхбыстрые лазерные лазеры заканчиваются в огромном зале. Там образцы могут удерживаться в лазерном луче с помощью робота. Это позволяет вам изменять выборки без необходимости входа в комнату. Для безопасности стены экспериментальной хижины экранированы свинцом.
Рентгеновский лазер создает видимые структуры
Благодаря определенным физическим свойствам свет лазеров, осциллирующих или когерентных в общем режиме, особенно подходит для исследования трехмерной структуры сложных молекул и коллекций атомов. Чем короче светит свет, тем больше можно сделать видимыми структуры. Кроме того, физические, химические и биологические процессы могут регистрироваться лазером в виде быстрых последовательных световых импульсов. Только через это число можно экспериментировать только в Гамбурге.
Дело в том, что импульсные лазеры, к которым в том числе относится и чешский рекордсмен, определённое время накапливают энергию, после чего выдают импульс. Японскому и американскому лазеру нужно довольно много времени на накопление нужного количества энергии.
Как пояснил RT сотрудник Института прикладной физики РАН и автор научно-популярного блога physh.ru Артём Коржиманов, петаваттные лазеры концентрируют относительно небольшую энергию в очень маленький промежуток времени. «Их можно представить себе как удар молотком. Этот супермощный удар они могут совершать редко, может быть, раз в час или два. Из-за этого с ними неудобно работать: он выстрелил, а дальше приходится ждать. Это система, которая работает на пределе возможностей. В некотором смысле у них маленький КПД, при этом выделяется очень много тепла. Весь лазер, его оптические элементы сильно нагреваются. Кроме того, следующий импульс пойдёт несколько иначе, поскольку нагретые элементы как бы искажаются. То есть для получения нового импульса нужно ждать, пока устройство не остынет». При этом как таковой «средней мощности» у лазеров в Осаке и Остине нет.
Объекты исследования: от бактерии до гигантской планеты
По мнению исследователей, рентгеновский лазер разработан для широкого круга научных применений: химические реакции должны быть декодированы путем запуска световой вспышки. Затем исследуется, как атомы движутся внутри молекул в этой реакции. Астрофизики надеются получить новые подробности о том, как материя появляется внутри звезд. Гео-исследователи хотят искусственно имитировать гигантские планеты, такие как Юпитер, и биологи берут индивидуальные изображения белков. Таким образом, атомные детали вирусов и молекул могут быть расшифрованы.
По словам главы проекта HiLASE Томаса Моцека, разработанный британцами и чехами лазер отличается как раз рекордной средней мощностью. Она определяется частотой повторения импульсов и энергией.
«На самом деле, это сложные системы, состоящие из нескольких лазеров: сначала задающий лазер, а потом уже его излучение преобразуется в супермощные петаваттные импульсы, - рассказал Артём Коржиманов. - Судя по всему, у чехов получилось создать систему с очень высокой частотой. Им удалось сделать так, чтобы импульсы шли не раз в минуту, а раз 10 в секунду».
Результаты могут помочь, среди прочего, производить специальные наркотики. Из-за переговоров между одиннадцати существующими странами-партнерами и некоторыми техническими проблемами ввод в эксплуатацию был значительно отложен. Строительство началось весной. Стоимость завода также более чем на четверть выше, чем первоначально планировалось. Из 1, 5 млрд. Евро в Германии сейчас около 820 млн. Человек. Для Федерального министерства образования и исследований рентгеновский лазер является «вехой в фундаментальных исследованиях в Европе и является частью дорожной карты для исследовательских инфраструктур Федерального министерства науки». на.
Намечается переворот Устройство, собранное в Чехии, относится к так называемым твердотельным лазерам с диодной накачкой - на подобных работают некоторые лазерные указки. Согласно заявлению учёных, он демонстрировал среднюю мощность в 1000 Вт непрерывно в течение часа. Информации о мощности отдельного импульса от разработчиков пока не поступало.
«Мы являемся научным лидером в мире», - подчеркнул профессор Роберта Фейденханса, управляющий директор проекта против «Спутника» в четверг. Химическая промышленность может извлечь выгоду из катализа. Ранее он работал в Институте Нильса-Бора в Копенгагенском университете.
Затем мы можем сделать полосы. Создается молния, которая служит фотографии самых маленьких атомных и молекулярных структур. Световые процессы на молекулярном уровне могут быть сняты. То же самое делается в Японии и в Стэнфордском университете в Калифорнии. Исследователи из Стэнфорда и Японии выглядят немного завидующими нам, - сказал он, улыбаясь.
«В Резерфордовской лаборатории (при которой находится британский центр CLF, принимавший участие в создании лазера. - RT) в Англии есть два мощных лазера, Vulcan и Astra Gemini. Мощность импульса лазера Vulcan - порядка одного петаватта. Возможно, они нацелены на эту мощность. Мне кажется, что пока они не состыковали этот лазер с мощным петаваттным и сделали только задающую часть, чтобы она выдавала, скажем, 10 выстрелов в секунду, и получая 100 джоулей (энергии. - RT) в секунду, это получается 1 тыс. джоулей в секунду и 1000 Вт. А дальше каждый из этих импульсов должен выдавать свой петаватт, но этого пока не сделано», - предположил Коржиманов.
Тем не менее, существует активное сотрудничество и обмен по всему миру со всеми коллегами-исследователями в области рентгеновской и лазерной физики. Он переходит в «экспериментальное хранилище». Фактические эксперименты проходят на 14 метров ниже земли.
Международный проект: Россия активно участвует. Международный проект стоит около 1, 5 млрд. Только Германия внесла 760 миллионов евро через Федеральное министерство образования и исследований. На долю России приходится почти треть бюджета, что делает ее вторым по величине финансистом. В дополнение к России и Германии участвуют следующие страны: Дания, Франция, Великобритания, Италия, Польша, Россия, Швеция, Швейцария, Словакия, Испания и Венгрия.
Как сообщил глава CLF Джон Коллиер, важен не столько сам результат, сколько технология, которую разработали для его получения. По его словам, эта технология «перевернёт применение лазеров высокой энергии, высоких мощностей».
Пока же лазеру предстоит по меньшей мере месяц дополнительных экспериментальных проверок. По словам Моцека, прежде чем предложить свое изобретение для утилитарных целей промышленности, разработчики должны сначала оценить технические возможности использования лазера для практических задач.
Ученые также прибывают из многих стран и могут быть найдены в экспериментальных группах, организованных по теме. Уникальный во всем мире: самая быстрая рентгеновская камера, самая высокая энергия фотонов. «Без машины в Стэнфорде то, что вы видите здесь, совсем нет», - сказал профессор Эр. Он работает на глубине 14 метров в так называемом «Экспериментальном хранилище» в экспериментальном хранилище завода. Здесь происходят фактические эксперименты. Ученый описал растение следующим образом: У нас есть инструментальное устройство, которое использует рентгеновские лучи для экспериментов.
Планы по строительству такого лазера в Чехии появились ещё в 2011 году. Британский же центр CLF занимался развитием необходимой технологии последние 40 лет. Экспериментальному результату, о котором учёные сообщили по итогам прошедшего ещё в декабре испытания, завершившего несколько лет активной работы, только предстоит пройти экспертную проверку. Официальный отчёт исследователи и разработчики представят на пресс-конференции, посвящённой проекту, до конца января. Всерьёз о технологии можно будет говорить только, когда другие независимые исследовательские группы смогут повторить результат.
У нас также есть лазерная система с оптическим освещением. Мы хотим стимулировать химические реакции. Мы кратковременно освещаем их, в миллиардную секунду, с рентгеновской вспышкой, исходящей от лазера. Чтобы увидеть, в какой реакции говорится, что этот процесс находится. Такие эксперименты повторяются его командой все чаще, чтобы выяснить, как атомы движутся в химических реакциях.
Команда, возглавляемая доктором Кристиан Бресслер работает над рентгеновским лазером в так называемом «Хатче». Электроны ускоряются до 17 электронвольт в туннеле шириной 3, 4 км. Ускоренный электронный пучок дает очень короткие вспышки в рентгеновском диапазоне. Эти вспышки освещают химические или биологические процессы, подлежащие исследованию. Камеры снимают все это. Нам нужна целая коллекция камер, - говорит Бресслер, возглавляющий команду из 14 исследователей. У нас самая быстрая рентгеновская камера в мире.
Лазеры уже активно применяют в различных областях - от медицины до ракетостроения. Несмотря на необходимость дополнительных исследований потенциала нового лазера HiLASE, разработчики уже надеются найти коммерческое применение своему аппарату, притом довольно скоро - во второй половине 2017 года. Так, лазер может пригодиться для обработки металлических поверхностей, микрообработки материалов и в производстве полупроводников. Кроме того, учёные намерены выяснить, как новый лазер можно использовать в научно-исследовательской работе.
Это способно снимать молекулярную структуру. Внизу у нас есть другая камера, которая снимает электроны. Цель состоит в том, чтобы следовать самым первым началам химической реакции. Таким образом, он заменяет самый мощный в мире рентгеновский лазер. Эти вспышки ярче солнечного света в течение секунды. Мы революционизируем наши знания, это фундаментальные исследования. Это может представлять интерес для фотогальваники. Высокая энергия фотонов также является еще одной всемирной уникальной особенностью.
«Центр управления миссиями», компьютерная и серверная комната. Марк Мессершмидт против Спутника. Мы изучаем препараты, которые действуют непосредственно на белки или рецепторы. Мы также можем смотреть на вирусы напрямую и соответственно, в какой-то момент фармацевтической промышленности, атомную структуру структуры вируса. Это может затем непосредственно развить препарат и адаптировать его к вирусу. Это экономит фармацевтическую отрасль на несколько лет развития. Кроме того, работа в международной среде «очень интересна».
Маленький лазер, способный прожечь насквозь тонкую пластмассу, взорвать надутый детский шарик, поджечь бумагу и ослепить человека. В свободной продаже. За вменяемые деньги. Войны на улицах? Изготовитель говорит – современное развлечение.
Продукция китайской компании Wicked Lasers лишь на беглый взгляд сходна с популярными сейчас лазерными указками, разве только корпуса тут малость покрупнее.
В исследовательском учреждении работает около 300 человек. То, что мы здесь делаем, - это дифракция рентгеновских лучей на биологических частицах, кристаллах, молекулах, главным образом на белках. Мы исследуем препараты, которые действуют непосредственно на белки или рецепторы, - говорит Мессершмидт. Он нашел время для интервью в четверг днем, хотя он стоял со своей командой за 20 минут до «луча», согласно его собственному заявлению. «Это означает, что мы производим лазерный луч». Когда его спросили, возможно ли интервью, химик ответил: Ну, это будет очень возможно.
Однако если с крошечными цилиндриками, выдающими красный лазерный луч, нередко играют дети, то указки от Wicked Lasers - детям не игрушка. Ещё бы, их выходные мощности (в луче) в десятки, а топовых моделей - в сотни раз выше, чем у распространённых недорогих указок.
Тем не менее, в США (для рынка которых Wicked, главным образом, и старается) её карманные лазеры продаются свободно и легально, даром, что относятся к довольно опасному классу IIIB. Да и цены привлекательные. Примерно от $100 до нескольких тысяч. Много? Сначала посмотрите, что предлагает изготовитель.
Трудно поверить, что человек на крыше просто держит в руках лазерную указку, а не стоит рядом с аппаратом, размером с чемодан (фото Wicked Lasers).
Одной мощностью достоинства лазеров Wicked не исчерпываются. Эта компания поразила рынок тем, что первой выдала в продажу действительно карманные (помещаются на ладони) лазеры с лучами синего и зелёного цветов.
Лучи эти, к слову, видны даже сбоку (конечно, не в вакууме), в отличие от недорогих «красных» указок, которые себя обнаруживают лишь по яркому пятнышку на цели.
Мощность луча топ-модели синего лазера составляет 40 милливатт, а линейку зелёных карманных лазеров компании (серия Spyder) венчает версия за $2 тысячи (в цену входят прилагаемые защитные очки) со средней выходной мощностью в луче 0,3 ватта и пиковой - в 0,45 ватта!
С помощью этих лазеров можно создавать яркие эффекты. Например, заставить сиять драгоценный камень в кольце (фото Marco Nero и Wicked Lasers).
И самое поразительное - всё это - в небольшом цилиндрическом корпусе диаметром всего 20 миллиметров и длиной 198 миллиметров (техники, оцените: никаких внешних блоков питания и тяжёлых систем охлаждения).
Компания говорит, что это - самый мощный карманный лазер, доступный на потребительском рынке.
Внутри корпуса, помимо, собственно, лазера, помещаются две батарейки типа CR-123A, от которых этот лазер и питается. Добавим, расхождение его луча составляет менее 1,2 миллирадиан.
Так выглядят герой нашего рассказа и игра с ним (фото Marco Nero с сайта wickedlasers.com).
Что можно сделать таким лазером? Например, за секунду-две экспозиции прожечь надутый шарик тёмного цвета, так чтобы он эффектно лопнул; за несколько секунд - перерезать чёрную изоленту или зажечь спичку. Можно постараться и поджечь бумагу.
Со всеми упомянутыми задачами, кстати, справляются даже «средние» модели компании с мощностью луча в 75-125 милливатт (а они стоят ощутимо меньше самой мощной модели). Разве только время удержания луча на месте будет уже секунд 5-10.
К слову, жёсткого крепления в таких опытах по поджиганию не требуется: точности направления луча достаточно той, что можно обеспечить руками.
Вверху: поджог разных горючих вещиц. Внизу: обжечься можно, лишь остановив луч на месте. Подсветка дерева. Освещение вокруг него – это отражённый от «лазерного зайчика» свет (фотографии Wicked Lasers и Erling Groes-Petersen).
Разумеется, смотреть на такой лазер нельзя. В общем-то, даже маленькие красные лазеры со слабым лучом (как правило, от 0,5 до 1-2, и реже – до 5 милливатт, что массово продаются в наших магазинах), опасны при прямом попадании в глаза.
Дело тут не столько в мощности, сколько в маленьком диаметре луча, который бесповоротно повреждает отдельные клетки сетчатки. Что уж говорить о зелёном лазере с выходом в 300 милливатт (правда, его луч имеет чуть больший диаметр, чем у маленьких моделей)?
Кстати, «классические» красные лазерные указки также есть в программе фирмы, и самая мощная из них тоже внушает – 100 милливатт на выходе.
Лазер от Wicked высвечивает яркое пятно на башне, с расстояния в пару кварталов (фото Marco Nero с сайта wickedlasers.com).
Но что будет, если такой мощный луч направить на кожу? «Если не останавливать его надолго в одной точке - ровным счётом ничего не случится», – успокаивает Wicked Lasers. И на том спасибо.
Компания считает свои изделия серии Spyder настоящим техническим прорывом в данной области и, наверное, справедливо. Потому давайте знакомиться с их устройством.
Первичный источник света здесь - одноваттный (в топовой модели) инфракрасный лазерный диод с непрерывным излучением. Заметьте – это один ватт на выходе. В виде излучения.
Генерируемый диодом луч с длиной волны 808 нанометров проходит через линзу и попадает в кристалл из оксидов неодима, иттрия и ванадия, где преобразуется в излучение с длиной волны 1064 нанометра.
Схема зелёного Wicked Lasers Spyder. Дополнительные пояснения в тексте (иллюстрация Wicked Lasers).
Затем ещё лазер проходит инфракрасный фильтр и выходную линзу и вот, пожалуйста, «меч джедая» готов. Почти настоящий, несмертельный, но и небезопасный.
Интересно, что китайская фирма вовсе не считает развлечения единственной сферой применения своей продукции. Она заявляет широчайший диапазон применений: от военной сферы до медицины и научных исследований.
Лазер Wicked виден со стороны не только ночью, но даже в пасмурный день (фото Сергей Скрябин, Sam Monseur с сайта wickedlasers.com).
И напоследок. Продавцы лазерных указок любят приводить в рекламе их «дальнобойность».
Что понимать под дальнобойностью в случае лазерного луча , который очень мало расходится - дело туманное. Может быть расстояние, на котором можно заметить простым глазом пятнышко на цели (при низком окружающем освещении)?
Так или иначе, но для своей «зелёной супермодели» с мощностью в луче 0,3 ватта компания из Шанхая приводит «дальность действия» в 193 километра!
Вполне, наверное, можно подсветить спутник на низкой орбите. Если попадёшь.
Американская армия вооружилась самым мощным лазером в мире. Вчера, 16 марта, пресс-служба корпорации Lockheed Martin сообщила о том, что ее специалисты завершили испытания лазерной установки мощностью 60 кВт и передали ее американской армии.
Во время тестирования первая лазерная установка успешно поразила воздушные цели, развив мощность в 58 кВт. Установку передали в подразделение SMDC (Space and Missile Defense Command) армии США, базирующееся в городе Хантсвилл (штат Алабама), где она будет использоваться для противоракетной обороны.
Компьютерная модель мобильной лазерной установки
lockheedmartin.com
Контракт на производство боевых лазеров корпорация Lockheed Martin получила в апреле 2015 года. После многочисленных испытаний и увеличения мощности до требуемой договором (60 кВт) система стала готовой к эксплуатации. Известно, что разработчики заложили в конструкцию установки возможность двукратного увеличения ее мощности (до 120 кВт).
В сообщении компании Lockheed Martin говорится о том, что речь идет о системе, основанной на технологии спектрального совмещения для волоконных лазеров. Каждый лазерный луч имеет собственную длину волны, а в специальной установке они объединяются в один мощный пучок. Такое техническое решение позволяет установке потреблять вдвое меньше энергии, чем твердотельные лазеры. Других характеристик новейшей лазерной установки разработчики не раскрывают.
Американские военные планируют применять боевые лазеры для поражения транспортных средств противника, беспилотных летательных аппаратов, а также уничтожения ракет и минометных мин. Разработчики гарантируют высокую «живучесть» лазерной установки – за счет использования многомодульной системы выход из строя одного из модулей будет некритичным.
Лазер мощностью 30 кВт за несколько секунд прожег двигатель автомобиля с дистанции более 1,5 км
lockheedmartin.com
В прошлом году корпорация Lockheed Martin провела демонстрацию, в ходе которой лазер мощностью 30 кВт за несколько секунд прожег лист металла толщиной более 5 см. Такое оружие давно востребовано американскими военными, и в последние годы Пентагон систематически финансирует его разработку. Помимо высокой точности и бесшумности, боевые лазеры позволят снизить затраты на оборону, так как «выстрел» из лазера стоит всего несколько долларов. Например, чтобы поразить вражеский автомобиль, пилот истребителя выпускает по нему ракету, которая стоит в несколько раз дороже самой цели, а боевой лазер позволит делать это почти бесплатно. Помимо Lockheed Martin, разработкой лазерного оружия занимаются другие американские компании, включая Boeing и General Atomics Aeronautical Systems.
March 26th, 2012 , 12:06 am
Разрабатываемая технология позволит в будущем избавиться от нефтегазовой зависимости
В городе Ливермор в Калифорнии, специалисты Национального комплекса лазерных термоядерных реакций (National Ignition Facility, NIF) провели успешное испытание лазерной установки, состоящей из 192 мощнейших лазеров.
Суммарный созданный лазерный луч ультрафиолетового диапазона превысил мощность 411 триллионов ватт. Это превышает пиковое потребление всей Америки, вместе взятой, в любой момент времени. Правда, импульс длился доли секунды. Но, чтобы понять, каких масштабов это событие,можно привести следующую информацию: комплекс строился 12 лет, на его строительство было потрачено почти 4 млрд долларов. Полученный результат может оказаться коренным переломом в развитии человечества.
Это не кадр из научно-фантастического фильма. Так выглядит "целевая камера" - сердце установки. Именно в ней происходит "разряд" лазерного импульса. На фото техники подготавливают камеру к испытаниям:
Как это работает и для чего это всё нужно.
Объяснить на бытовом уровне, зачем нужны столь мощные лазерные лучи, довольно сложно. Это примерно то же самое, что происходит в недрах звёзд, например нашего Солнца. Учёные из NIF так и говорят, что они зажигают мини-звезду на Земле. NIF использует 192 мощнейших лазера, чтобы разогреть и сжать небольшую мишень, состоящую из смеси дейтерия и трития, до такого состояния, когда начинается самостоятельная термоядерная реакция.
Здание, где находится непосредственно сама установка для проведения экспериментов, по своим размерам занимает три футбольных поля. Этот комплекс - самая большая в мире установка для проведения инерциального управляемого термоядерного синтеза. Вид с воздуха:
Говоря простым языком, с помощью столь мощного лазера можно зажигать термоядерную реакцию и управлять ею. Термоядерные реакторы - это будущее человечества в плане получения энергии. Запасы топлива для них практически неисчерпаемы - его можно получать из мирового океана или из реголита, который можно доставлять с Луны и которым покрыта вся её поверхность. Такие реакторы экологически чисты, в отличие от атомных реакторов, так как не оставляют радиоактивного загрязнения. Энергия же, извлекаемая из термоядерного синтеза в тысячи раз превышает энергию распада урана.
Таким образом, у стран, владеющих данной технологией, появится возможность отказаться от использования урана и углеводородного (нефти, газа, угля) топлива для получения энергии.
Как это скажется на экономике этих стран, уровне жизни и благосостоянии их населения, догадайтесь сами.
P.S. Сегодня стало известно, что Россия тоже не отстаёт в сфере науки и современных технологий. Произведено успешное затопление в Тихом океане очередного вышедшего из строя российского спутника. Роскосмос похвастался, что телекоммуникационный спутник "Экспресс-АМ4" удалось затопить с точностью до минуты и в заданном районе. Спутник пролетал целый год пустой болванкой, так как изначально улетел не на ту орбиту, которую планировали. Вернуть на расчетную орбиту его так и не удалось.