Гратон СК
Все желающие принять участие в дискуссиях по вопросам, затронутым в этом разделе, или разместить свои материалы на страницах в Интернете могут обратиться к Григорию Лазаревичу Лиознову
Свяжитесь с нами по электронной почте: kioto@graton.su
Примечание:
мы не гарантируем размещение в Интернет любых присланных материалов, размещены будут только те материалы, которые представляются приемлемыми администратору сайта, со ссылками на авторов и заинтересованных лиц
главная страница / Киотский протокол / глобальные проекты / залатать озоновые дыры

ЗАЛАТАТЬ ОЗОНОВЫЕ ДЫРЫ
Всем правительствам и заинтересованным лицам предлагается технология, потенциально пригодная для генерации озона в стратосфере, позволяющая закрыть "озоновые дыры" и полностью защитить все живое на Земле, в первую очередь людей, от излишнего излучения в ультрафиолетовом (УФ) диапазоне.

Группа под руководством академика РАН Александра Викторовича Гуревича провела обширный цикл лабораторных экспериментов в условиях, аналогичных стратосферным, а также теоретических исследований, и разработала основы технологии создания искусственной ионизованной области (ИИО) в стратосфере с помощью сверхвысокочастотного (СВЧ) разряда наносекундной длительности. Показано, что производительность такого озонатора в стратосфере соответствует показателям лучших озонаторов, используемых на Земле. Установлено, что при низких давлениях и температурах Т - 200-220К, характерных для условий стратосферы, интенсивная генерация озона при СВЧ-пробое группами коротких наносекундных импульсов практически не сопровождается ростом концентрации оксидов азота, играющих важную роль в каталитических реакциях разрушения озона. Экспериментально доказана также возможность эффективной генерации озона в допробойных электрических полях. Показано, что благодаря длительному времени жизни, ветрам и турбулентной диффузии озон, генерируемый в локальной области на высоте 18-20км, может распространяться на значительные расстояния и создавать искусственное дополнительное озонирование в стратосфере.

Озон относится к малым нейтральным составляющим земной атмосферы. Несмотря на то, что на соответствующей высоте его максимальная концентрация примерно на 5 порядков меньше концентрации молекул воздуха, он защищает все живое на Земле от губительного действия УФ излучения Солнца. Озон распределен по высоте весьма неравномерно. На высотах 18-30км существует явно выраженный максимум. Область высот вблизи максимума, где сосредоточена основная масса озона, называется озоновым слоем. Распределение озона в стратосфере формируется в результате химических процессов и под влиянием целого ряда факторов: УФ-излучения Солнца, крупномасштабной циркуляции воздуха в атмосфере, турбулентной диффузии, распределения температуры воздуха в стратосфере. Воздействие перечисленных факторов различно на разных широтах, что ведет к зависимости параметров озонового слоя от широты. Поглощение УФ-излучения Солнца озоном зависит от длины волны и при увеличении концентрации озона в слое возрастает экспоненциально. Поэтому даже незначительное уменьшение общего содержания озона может приводить к сильному изменению интенсивности УФ-излучения, достигающего поверхности Земли. Это и есть та чрезвычайно важная особенность, которая служит причиной повышенного внимания, уделяемого анализу состояния озонового слоя учеными и мировой общественностью.

Наблюдения за озоновым слоем показывают, что концентрация озона в слое меняется не только с широтой, но также от сезона к сезону и от года к году. Весной 1985г. над Антарктидой было обнаружено значительное понижение концентрации озона, получившее условное название "озоновой дыры". Дальнейшие наблюдения в стратосфере Антарктиды выявили весьма сложную динамику поведения "озоновой дыры". В начальный период наблюдения (1985-1987гг.) ее площадь непрерывно возрастала и длительность ее существования увеличивалась, что вызывало определенное беспокойство. В дальнейшем, однако, характер ее изменения стал гораздо менее определенным, полной ясности в динамике поведения "озоновой дыры" над Антарктидой нет и по сей день.
Считается, в частности, что заметный вклад в уменьшение концентрации озона вносит антропогенное воздействие. Такое воздействие может возрастать, и это вызывает естественное опасение за судьбу озонового слоя. Впервые его высказали в начале 70-х годов Г.Джонсон и П.Крутцен, обратившие внимание на выбросы оксидов азота при полетах стратосферной авиации. В дальнейшем кроме азотного были указаны еще хлорный (связанный с распадом фреонов) и водородный каталитические циклы, также приводящие к уничтожению озона. Это побудило мировое сообщество принять ряд мер по ограничению производства веществ, оказывающих негативное воздействие на состояние озонового слоя.
В 1985г. была принята Венская конвенция по защите озонового слоя, а в 1987г. - Монреальский протокол, согласно которому страны, его подписавшие, обязываются резко сократить выпуск долгоживущих фреонов и других разрушающих озон веществ.

Однако ответ на вопрос о необходимости и достаточности этих действий остается и сегодня неясным. Дело в том, что наблюдение за состоянием озонового слоя с точки зрения антропогенного воздействия не имеет существенной предсказательной силы вследствие возможности многолетнего существования в атмосфере малых примесей каталитических веществ и плохого контроля за их попаданием в атмосферу. Теоретическое же описание влияния малых примесей на озоновый слой весьма затруднительно – для этой цели необходимо рассматривать одновременно несколько сот уравнений, описывающих цепь химических реакций. При этом отнюдь не для всех реакций коэффициенты достаточно хорошо известны. Если добавить к этому влияние ультрафиолетового излучения Солнца, атмосферных ветров, турбулентности, а также стратосферных облаков, в которых протекают сложные гетерогенные реакции с участием азотных и хлорных соединений, то становится ясным, что чисто теоретические расчеты не могут служить источником сколько-нибудь надежных предсказаний поведения озонового слоя. Не случайно, в частности, не оправдались ни предсказания Джонстона и Крутцена о значительном понижении к концу 80-х годов концентрации озонового слоя, ни вытекающие из наблюдений Фармана предсказания о катастрофических последствиях роста антарктической "озоновой дыры". В этих условиях всем заинтересованным в сколько-нибудь долгосрочном существовании жизни на Земле стоит также способствовать проведению необходимого мониторинга озонового слоя, а также проведению экспериментов, которые бы позволили значительно увеличить понимание процессов, происходящих в стратосфере, а также обосновать возможность противостоять негативным процессам, если будет зафиксировано их развитие.

Экспериментальное исследование предлагается проводить с использованием искусственной ионизованной области (ИИО), создаваемой в стратосфере с помощью импульсного СВЧ-пробоя в пересекающихся пучках мощных электромагнитных волн, посылаемых наземными источниками. Использование коротких наносекундных СВЧ-импульсов и низкая температура газа в стратосфере определяют отсутствие в таком случае негативных экологических эффектов.

Схема предположительного осуществления натурного эксперимента приведена на рис. 1. С помощью наземных антенн в атмосферу посылаются два пучка мощных электромагнитных волн на частотах 10-40ГГц. В области их пересечения на высотах Н = 20-30км, где электрическое поле особенно велико, возникает газовый разряд, т.е. образуется ИИО, которая так же, как и разряд в озонаторе, будет эффективным источником озона. В ИИО электроны плазмы получают энергию от электрического поля и производят диссоциацию молекул кислорода, а затем атомы кислорода конвертируют в озон.

Рис.1
Схема создания искусственной ионизованной области (ИИО)

В приведенной на рис.1 схеме для ионизации воздуха за наносекундные промежутки времени необходимы высокие напряженности электрического поля в пучках. Оценки показывают, что в трехсантиметровом диапазоне длин волн для создания ИИО на высоте 30км с помощью антенн диаметром 100м, расположенных на расстоянии 30км одна от другой, импульсная мощность в волновых пучках должна превышать значение р = 4x109 Вт при длительности импульса t = 50нс. Этот уровень мощности уже достигнут на современных СВЧ-генераторах в лабораторных экспериментах. Таким образом, создание атмосферного СВЧ-разряда оказывается вполне возможным при современном состоянии развития техники. Создание ИИО на высотах порядка нескольких десятков километров пересекающиеся пучки более целесообразны, чем одиночный пучок электромагнитных волн. В пересекающихся пучках могут быть в принципе достигнуты гораздо большие значения концентрации электронов и обеспечена возможность контролируемого изменения положения ИИО в пространстве. ИИО можно как создавать в заданном месте, так и легко перемещать.

Рис.2
Схема пробоя в пересекающихся пучках (а) и область пересечения пучков (б). Цифрами 1 и 2 отмечены импульсы, излучаемые передатчиками

На рис.2а представлена общая схема пробоя в пересекающихся пучках, а на рис.26 — область пересечения пучков, где жирные линии соответствуют пучностям, возникающим вследствие интерференции когерентных полей.

Схема одной из экспериментальных установок приведена на рис.3.

Рис.3
Схема экспериментальной установки: 1 - генератор, 2 - СВЧ-излучение, 3 - сферическое зеркало, 4 - водородная лампа, 5 - диафрагмы, 6 - многоканальный анализатор спектра OVA-284, 7 - охлаждаемая жидким азотом колба

Излучение от СВЧ-генератора в виде гауссова волнового пучка направлялось на сферическое металлическое зеркало диаметром 24см с радиусом кривизны R = 30см. Зеркало формировало волновой пучок, который фокусировался в центр сферической кварцевой колбы объемом порядка 900см3. Стенки колбы могли охлаждаться жидким азотом. Температура газа устанавливалась равной температуре стенок и изменялась в диапазоне Т = 200-300К. Разряд зажигался в фокусе зеркала и представлял собой набор плазмоидов, расположенных в пучностях стоячей волны, образованной падающей и отраженной от зеркала электромагнитными волнами.

Естественные возможности распространения озона в озоновом слое, а также возможность перемещать область генерации озона на большие расстояния позволяют расположить генераторы мощных электромагнитных волн – СВЧ-комплексы в достаточно удаленных областях с тем, чтобы их работа не создавала отрицательных экологических последствий на поверхности Земли. Средняя мощность одного описанного СВЧ-комплекса будет составлять до 1МВт

 

 

 
в начало
на главную

 

карта сайта
главная страница
напыление поверхностных слоев
триботехнические качества
историческая справка
образцы ПКХП
коррозионная стойкость ПКХП
технология ПКХП
химическая стойкость ПКХП
вакуумная техника
фотогалерея
оптимальный комплекс
напыление автомобильных зеркал
термовакуумная установка
основные направления
покрытия на имплантанты
нирвана и сансара
испытания и исследования покрытий
апробация ПКХП
исследования ПКХП
заключение о ПКХП
исследование изностойкости
покрытия на лопатках 1
покрытия на лопатках 2
покрытия на лопатках 3
алюминидные покрытия
ТУ на ВСДП11
покрытия детонационные
средства контроля
коррозионно стойкие покрытия
испытания на коррозийную стойкость
ионно-плазменное напыление
технологические основы
мембранные технологии
цирконий для биосовместимых покрытий
технология биоинертных имплантантов
результаты исследований 1
результаты исследований 2
коррозионная стойкость
метод летучих ингибиторов коррозии
методы коррозионных испытаний
керамика
композиционная керамика
архитектурное стекло
селективное стекло
наномандула
технология построения песочных мандул
Киотский протокол
Киотский протокол 1
Киотский протокол, статьи 1-10
полемика
Киотский протокол, статьи 11-28
Венская конвенция
Монреальский протокол
мнения
глобальные проекты
космическая энергостанция
модель биосферы
  залатать озоновые дыры

 

© 2005-2008 Гратон-CK