Молекулярные реактивные двигатели. Технология будущего, которая пока остаётся мечтой

В данной статье рассмотрим, что думает ИИ, а конкретно Алиса, об этом виде силовых агрегатов. Всю ответственность возлагаю на «железного болвана» так как самому было интересно узнать, что представляет из себя этот вид силовых установок.

Общие положения

Молекулярный реактивный двигатель (МРД) — гипотетический тип силовой установки, принцип работы которой основан на управляемом высвобождении энергии химических связей на молекулярном уровне. В отличие от классических реактивных двигателей, где энергия выделяется при макроскопическом сгорании топлива, МРД предполагает:

• прямое преобразование химической энергии молекул в кинетическую;
• отсутствие традиционных камер сгорания;
• использование квантово‑механических эффектов для инициирования реакций;
• сверхвысокую эффективность энерговыделения.

Принцип работы (теоретический)

В основе концепции лежит идея селективного разрыва конкретных химических связей в молекулах рабочего тела. Возможные механизмы:

• Стимулированное излучение — использование лазеров или других источников когерентного излучения для «точечного» возбуждения молекул.
• Квантовое туннелирование — управление реакциями через контролируемое преодоление энергетических барьеров.
• Молекулярные катализаторы — наноструктуры, направляющие энергию на разрыв заданных связей.

Теоретически это позволяет:

• достигать КПД близкого к 100% (против 30–40% у современных двигателей);
• использовать любое химическое соединение как топливо;
• минимизировать выбросы за счёт полного преобразования реагентов.

Почему их до сих пор нет?

Несмотря на перспективность, реализация МРД сталкивается с фундаментальными проблемами:

1. Квантовая неопределённость
   Точное управление отдельными молекулами противоречит принципу неопределённости Гейзенберга. Даже при температурах близких к абсолютному нулю (T≈0 К) квантовые флуктуации делают процессы непредсказуемыми.
2. Энергетические затраты на управление
   Для селективного воздействия на молекулы требуется энергия, сопоставимая (или превышающая) энергию самой реакции. Например, лазерное возбуждение молекулы H2​ требует мощности >1012 Вт/см2, что технически неосуществимо в компактном устройстве.
3. Материалы и теплоотвод
   Процессы на молекулярном уровне генерируют локальные температуры порядка 106 К. Современные материалы (даже углеродные нанотрубки с термостойкостью до 3000 К) не выдерживают таких нагрузок.
4. Масштабирование
   Лабораторные эксперименты демонстрируют управление единичными молекулами, но для двигателя нужна плотность реакций >1020 молекул/см3⋅с. Это на 8–10 порядков выше текущих возможностей.
5. Термодинамика неравновесных систем
   Молекулярные реакции в макроскопическом объёме создают хаотические фронты горения, которые невозможно стабилизировать классическими методами.
6. Отсутствие теоретической базы
   Нет единой модели, объединяющей квантовую химию, гидродинамику и термодинамику для условий МРД. Существующие симуляции (например, методом молекулярной динамики) ограничены 106 атомами и 10−12 с времени.

Перспективы и альтернативные подходы

Хотя «чистый» МРД остаётся фантастикой, исследования в смежных областях дают надежду:

• Гибридные системы — сочетание классических камер сгорания с молекулярными катализаторами (например, наночастицы Pt повышают КПД на 15–20%).
• Лазерное поджигание — эксперименты с фемтосекундными лазерами показывают контролируемое воспламенение топливных смесей.
• Квантовые метаматериалы — структуры с запрограммированными свойствами могут направлять энергию реакций.
• Биомиметические двигатели — копирование механизмов ферментативного катализа (например, работа цитохромов в клетках).

Вывод

Молекулярные реактивные двигатели — это не столько инженерная задача, сколько фундаментальная научная проблема. Их создание потребует прорывов в:

• квантовой физике;
• материаловедении;
• вычислительной химии.

Пока что МРД остаются в сфере теоретической физики и научной фантастики. Однако исследования в этой области стимулируют развитие смежных технологий — от нанокатализаторов до квантовых компьютеров. Возможно, через 50–100 лет комбинация этих достижений позволит воплотить идею в реальность.

Официальная группа сайта Альтернативная История ВКонтакте

Телеграмм канал Альтернативная История

Читайте также:

Источник: https://alternathistory.ru/molekulyarnye-reaktivnye-dvigateli-tehnologiya-budushhego-kotoraya-poka-ostayotsya-mechtoj/

👉 Подписывайтесь на канал Альтернативная история ! Каждый день — много интересного из истории реальной и той которой не было! 😉