Юный техник, 2002 № 03

ЖУРНАЛ «ЮНЫЙ ТЕХНИК»

_{НАУКА ТЕХНИКА ФАНТАСТИКА САМОДЕЛКИ}

№ 3 март 2002

ФОТОФАКТ

Эти велосипедные колеса представляют собой тонкие электрические двигатели, питающиеся от аккумуляторов. Едешь в гору — работает мотор. А спускаешься с горы или крутишь педали — мотор-колеса превращаются в генераторы и подзаряжают аккумулятор.

Машина времени, построенная под руководством В. Черноброва в объединении «Космопоиск». Утверждают, что человек, участвуя в эксперименте, сумел переместиться в ней по шкале времени на несколько секунд.

Вроде бы игрушка, но не хоккей или футбол, что но так уж сложны, а боксерский ринг. На Брюссельском салоне «Эврика» она имела большой успех.

А это и вовсе не игрушка, а изобретение, в котором реализован новый принцип передвижения по бездорожью. Ее автор С. Сагаков был удостоен золотой медали на Международной инновационной выставке «Архимед-2001».

ВЕСТИ ИЗ ЛАБОРАТОРИЙ

Тепло Земли…

Воду эту никто не греет, как, скажем, в открытом бассейне. Она сама фонтанирует из-под земли кипятком. Так в чем же дело?

Поставь рядом турбину, и пусть она дает тебе свет и тепло. Ведь нехватка электроэнергии на Камчатке отчаянная, даже областной центр, бывает, неделями сидит без света…

Причины тому есть, и существенные. До той же Паужетки минут сорок на автобусе ехать надо, а промышленное Мутновское месторождение находится и того дальше — в 65 км от ближайшего населенного пункта на горном плато, да еще за труднопреодолимым перевалом.

Зимой дорог туда нет, их заваливает 10-метровым слоем снега, да еще гуляет ветер, достигающий штормовой скорости 40 метров в секунду. Путешествие на Мутновку в такую пору может занять двое-трое суток. И то если повезет, и гусеничные тягачи пробьются сквозь непогоду и заносы.

Потому и построили в 60-е годы XX века в Паужетке маленькую геотермальную электростанцию в порядке эксперимента. Мутновка реально доступна для проведения работ лишь четыре месяца в году: с июля по октябрь. В остальное время пребывание там — трудовой подвиг. Вахте из 15–20 человек предстоит поддерживать функционирование геотермальных скважин в любые ветра и морозы. Да еще постоянно защищать станцию от наползающего снега и льда.

И тем не менее, госпредприятие «Мутновка» — единственная организация на Камчатке, специалисты которой имеют большой опыт работы в таких экстремальных условиях, да к тому же имеют и технику, позволяющую вести глубокое (до 2,5 км) бурение в горных породах.

Ответ на этот вопрос можно получить в Петропавловске, в Институте вулканологии Дальневосточного отделения РАН. Согласно данным, накопленным учеными, геотермальные месторождения достаточной мощности существуют лишь в сейсмически активных районах нашей планеты. За рубежом это Филиппины, Исландия, у нас — Камчатка…

Именно здесь происходит движение литосферных плит земной коры и их деформация, приводящая не только к землетрясениям, но и термической конвекции магмы. Говоря попросту, с глубин 150–200 км через трещины в земной коре поднимается вверх расплавленная горная порода. И если она пробивается на земную поверхность — происходит извержение вулкана. Если нет — рождается гидротермальная система. Раскаленная порода нагревает окружающие почвенные воды, и те при малейшей возможности фонтанами вырываются на поверхность…

Есть несколько теорий происхождения гейзеров и геотермальных месторождений. Например, по одной концепции, это происходит за счет смешения рожденного магмой флюида (пара с теплосодержанием 3000 кДж/кг) с продвигающимися к поверхности земли водами. Когда флюида в такой смеси немного — процентов 10 — рождается Паратунское месторождение с многочисленными «ванночками», в горячей минеральной воде которых обожают купаться камчатцы и их гости. При 25–30 процентах флюида мир получает уникальную Долину Гейзеров. А при 60 процентах — итальянское Лардарелло, там в 1904 году впервые в мире получили электроэнергию из геотермального пара с помощью циклического парового двигателя и динамо-машины.

В 80-е годы XX века эта концепция была несколько скорректирована. Однако выяснилось, что и в таком виде она не может объяснить всего.

Сомнения заставили ученых приступить к построению численных моделей гидротермальных систем Камчатки, а также термоаномалий под кратерами действующих вулканов. За 1985–1991 годы было выяснено, что обе они родом из одного магматического источника.

Схема возникновения вулкана или гидротермальной системы в сейсмических районах земного шара.

Использовав последние разработки, в Институте вулканологии решили провести диагностику потоков теплоносителя на основе трехмерных отображений геотемпературных полей. Однако, чтобы построить такие поля, понадобилась весьма мощная вычислительная техника. Такой в то время в нашей стране не было. Рискнули обратиться за помощью к американским коллегам.

Созвонились с сотрудником Лоуренсовской национальной лаборатории министерства энергетики США в Беркли К. Пруессом, автором программ по моделированию процессов в геотермальных резервуарах.

Он добился, что заместитель директора института Алексей Кирюхин был приглашен в лабораторию в качестве временного научного сотрудника, ему выделили время для работы с суперкомпьютером.

Но когда был израсходован весь временной лимит, пришлось потратиться на только что появившийся на рынке персональный компьютер РС-486. И уже с его помощью доводить начатое до конца.

Моделирование системы «резервуар — скважина» или «канал — магматический очаг» — ключевое в исследовании геотермальных месторождений, механизма деятельности гейзеров и прогноза извержений вулканов. В то время в Беркли уже имелось программное обеспечение для исследования процессов в геотермальных резервуарах и — отдельное — для расчета движения теплоносителя в скважинах.

Эти два программных продукта были объединены в общий вычислительный алгоритм. Созданная методика и была опробована в разработке численной модели Мутновского месторождения. Это позволило спрогнозировать различные сценарии эксплуатации скважин.