„Колкото е повече науката, толкова са по-умни ръцете.“

Навигацията с помощта на нови физически явления е един от най-динамичните пробиви в науката, целящ да замени традиционните сателитни системи (като GPS, Galileo и GLONASS). В съвременния свят сигналите от спътници лесно могат да бъдат заглушени (jamming) или подправени (spoofing). Поради това глобалните технологични компании и отбранителният сектор разработват системи, работещи на базата на квантова механика, атомна интерферометрия, гео-неутрино и аномалии в земните полета.

През 20-21 век бяха направени много открития в областта на ядрените технологии, които намериха практическо приложение. В основата на тези постижения до голяма степен са трудовете на руски учени, които продължават изследванията в тази област и до днес.

Много от откритите явления позволиха качествено да се подобрят възможностите за навигация и навигационна поддръжка за различни кораби – например бяха създадени атомни енергетични установки, лазерни и оптични инерционни сензори, микроелектроника, включително материали за нейното производство.

Някои от вече откритите в края на 20 и началото на 21 век физически явления могат да допринесат за създаването на нов ВСРК при прилагане на инерционния метод на изчисление. Едно от тези явления, изглежда, може да бъде сравнително наскоро открито явление, което неговите автори нарекоха „гореща вълна“. Както може да се установи от наличните отворени източници по тази тема, такава вълна има всички свойства на вълна, но има и редица характеристики:
а) топлинна вълна може да бъде възбудена от кавитиращ поток (ударни вълни), лазерно лъчение или също е възможно естественото присъствие на тази вълна в рамките на Земята. Вълново възбуждане възниква в различни среди при условие, че продължителността на действието, генериращо вълната, е по-малка от времето на релаксация на средата (елементарния обем на средата, установяването на равновесно състояние там);
б) топлинни (температурни) вълни могат да съществуват в различни среди само при определени честоти, чиято величина зависи от времето на локална релаксация на топлинното възбуждане в тези среди (време на термализация);
в) във въздуха тази вълна се разпространява, както следва: минимална честота 70–80 MHz (може да достигне терахерцов диапазон); скорост на разпространение – 50–100 m/s; в металите и полупроводниците минималната честота е 1012–1014 Hz;
г) обхватът на разпространение на топлинна вълна е практически неограничен; д) при изследване на топлинни вълни във въздуха се използват малогабаритни акустични детектори за резонансни честоти ~ 1 MHz;
е) възможно е да се фокусира вълната.
Като се вземат предвид отбелязаните свойства на това ново физическо явление, както и вероятността от естественото му образуване и разпространение в рамките на Земята, може да се предположи, че това явление може да се използва при създаването на системи за поддържане на маячни системи (фарове), включително дънните. Ако такава вълна има необходимите условия за кохерентност на нейното разпространение, като се вземе предвид честотата на нейното разпространение, например във въздуха, може да се приеме, че е възможно да се създаде пространствено (естествено или изкуствено) позициониране с висока точност системи, където вече стоящата вълна, генерирана от такава вълна, имаща свойството на постоянно положение в пространството, може да бъде открита върху обекта чрез подходящ детектор.

Въпреки това, както в случая с навигацията с помощта на релативистични частици, необходимо е да се реши въпросът с източниците на енергия за генериране на такава вълна, освен ако, разбира се, не вземем предвид вероятността и възможността за нейното естествено образуване на Земята.

Изкуствени източници на релативистични частици. Енергийни инсталации.
Въз основа на материала, представен на вниманието на читателя, може да се предположи, че осъществяването на навигация с помощта на релативистични частици е напълно възможно със създаването на изкуствени източници, съответстващи на задачата – генератори на тези частици.

Същото в пълна степен важи и за навигацията с помощта на ново физическо явление – топлинна вълна. Изкуствените източници на необходимите частици са ускорителите, които, както може да се съди от съществуващите публикации, вече определят и до голяма степен ще определят развитието на природните науки, технологиите и индустрията на 21 век, като в същото време са един от основните технически/ научни инструменти за разбиране на свойствата на материята.

Както следва от открити източници, в Съединените щати се работи от 2017 г. и са разработени няколко технически проекта (MuS2, SubT) с участието на DARPA, насочени към създаване на малък преносим генератор с големи размери на насочени лъчи от високо енергийни мюони (с енергии 10–100 GeV и повече), който има широк спектър от приложения, включително: сканиране на сгради, създаване на карти на подземни комуникации в реално време без проникване в тези комуникации, използване на лъчево оръжия като елемент на система, използвайки като елемент на енергетична установка, базирана на реакции на ядрен синтез при ниска температура. За последното се разглежда мюонна катализа, но както следва от публикации, това не е единственият вариант за осъществяване на реакцията в енергетична установка. Както следва от тези публикации, критичните технологии при изпълнението на проектите MuS2 и SubT са:
– създаване на мюонни мишени;
– създаване на пет ватни лазерни инсталации.
Може да се предположи, че създаването на цели е необходимо за извършване на реакция (5). От своя страна, създаването на високо мощни лазерни инсталации вероятно е необходимо за иницииране на ядрени реакции, подобни например на тези с повишена мощност на енергия, както и за създаване на свръх малки ускорители на частици, базирани на въздействието на високо интензивно лазерно лъчение върху тънко стенни мишени под формата на графенови или кварцови плочи.

Доказано е, че за такива мишени се постигат високи енергии на частиците и интензитети на техните лъчи (импулсни токове) при облъчване както с лазери с ниска мощност, така и с лазери от пет ватов клас. Ускорителите на свръх малки частици от този вид вероятно могат да използват, наред с други неща, йонизиран деутерий (за създаване на компактен протонен ускорител и източник на неутрони), произведен в устройство с малък размер, създадено на базата на MEMS технологии (ресурс на MIT ).

Редица източници говорят за известна увереност в появата за кратко време на ускорителна технология, създадена на нови принципи. В известен смисъл доказателство за това са и новите раздели относно нови енергийни инсталации, които се появиха в патентния класификатор на ЕС, както и материалите, предоставени от FIA (Fusion Industry Association) за 2021–2022 г.

От прегледаните публикации относно проектите MuS2, SubT можем също да заключим, че критичните технологии при изпълнението на проекти включват също: създаване на високопроизводителни системи за провеждане на симулации (по аналогия с изчисленията, извършвани при обработката на данни за релативистични частици за навигационни цели. Такива системи очевидно са необходими за динамична настройка на генератора на частици и картографиране в реално време.

По отношение на критичните лазерни технологии, тези източници отбелязват, че проектите са насочени, наред с други неща, към увеличаване на интензитета на мюона поток, което значително ще намали времето на експозиция. Това се отнася и за използването на вече разработени лазери, вероятно подобни на тези, използвани в американската армия и флота, като например боен лазер с непрекъсната вълна върху автомобилно шаси с мощност от 300 kW. Може да се приеме, че създаването на пет ватов лазер е необходимо за увеличаване на енергията на мюонния лъч до стойности, по-големи от 100 GeV.

Интересно е как в рамките на програмата SubT, изпълнявана от DARPA, се планира да се извърши картографиране, всъщност мюонна томография на подземни комуникации с помощта на разработваните мюонни генератори. Визуално представяне на това, като възможна опция, беше предложено в публикация. Въпреки това, въз основа на принципите на мюонната томография, сканирането на обект изисква два детектора: един на входа на мюоните в обекта, а другият на изхода на мюоните от обекта, както вече се случва на практика. Но в предложения вариант е възможен само един детектор – на изхода на мюонния генератор или до него. Следователно, за такова сканиране е необходимо да се отразят мюони от облъчения обект или близки обекти или подлежащата повърхност. Изглежда, че това е възможно, ако вземем предвид реакцията (7), когато по време на взаимодействието ν_µ + n → µ⁻ + p „разширяването“ на получените мюони става изотропно, т.е. мюоните също могат да се движат в посока, противоположна на посоката на движение на падащото мюонно неутрино.
Сред търговските малогабаритни автономни енергийни източници от известни разработки (2019–2023 г.) може да се отбележи съвместен проект между САЩ и Германия, наречен Neutrino Power Cube.
Съществуващите постижения в областта на промишленото внедряване на енергетични установки, чието масово въвеждане, както може да се съди от цитираните източници, е планирано през 2030 г., на базата на енергия от термоядрен синтез (водородно-борни реактори) се доказват от материали, публикувани от Tri Alpha Energy (САЩ), който дава данни, че реакторът от 5-то поколение C2W/Norman произвежда енергия от около 750 MW) и Lockheed Martin (САЩ) (публикация на група, наречена Skunk Works – буквално: „Направете го сухи“ със закачливото заглавие Restarting the Atomic Age). Изпълнението на такива проекти се посочва и от публикацията, публикувана от САЩ чрез Министерството на енергетиката и Концепцията на Пентагона за създаване на преносим източник на ядрена енергия с мощност около 100 MW с размерите на морски контейнер. С голяма степен на вероятност, предвид очаквания масов характер, той няма да бъде изграден върху реакцията на спонтанно делене на уран, включително поради изключително ограничените ресурси на 235U и наличието на продукти на делене, изискващи изхвърляне.
Потенциалът, който вероятно прави възможно реализирането на реални проекти, например в областта на създаването на малки ускорители и енергетични установки, е посочен от разработките, представени в публикации. Анализът позволява да се идентифицират три независими начина, които са преминали експериментално тестване и са подходящи за промишлено създаване на следните инсталации – генератори на релативистични частици:
а) малки ускорители, изградени по схемата на протонни ускорители на обратна вълна (т.нар. ULOV, BWLAP, чиито основни характеристики са:
– уникално съотношение на интензитета на лъча (до 300 mA в лъча; за сравнение: в публикация е предоставена информация за пиковите токове в лъча на ускорителите за медицински цели от порядъка на единици μA), мощност на изходният протонен лъч (около 10 GeV),
– възможността за „огъване“ на линията на ускорение на лъча поради действието на ускоряващото поле към ускорения лъч, като по този начин се постигат минимални размери (ускорител на ниво GeV се побира в малък хангар),
– работа на ускорителя при температури от порядъка на 300К при охлаждане с течаща вода, ефективност 40–70%, за разлика от вече класическите линейни ускорители с криогенно охлаждане;
б) ултрамалки ускорители, изградени на базата на технологии за въздействие на лазерно лъчение върху ултратънкостенни цели: графенови плочи (изследвания в университетите в Осака, Кобе (Япония), Централния научен университет на Тайван) или кварц (изследване в Университета на Манчестър, Обединеното кралство). За последния вариант се отбелязва ключов момент – въздействието върху целта на терагерцови импулси на лазерно лъчение, което е от особен интерес с оглед на информацията, дадена в публикация, когато е възможна поява на CCS състояния). Изглежда, че при създаването на такива ускорители може да се осъществи конструктивна схема, подобна на ускорителя ULOV (BWLAP), когато ускоряващият път може да бъде „огънат“, но не чрез действието на електрически полета към лъча, а с помощта на механизма на „дисипативно канализиране на движещи се заредени частици в близост до проводник с ток“, описано в публикация.
Тези три начина, които осигуряват енергията на разглежданите ускорители, могат да бъдат обозначени като създаване на:
– сравнително малки (когато са разположени на мястото на ускорителя) енергетични установки, изградени по схемата на NRT за изгаряне на тежки изотопи на уран и торий, когато съответните материали се облъчват с високоенергийни неутрони, произведени в ускорителя с целта, генериране на енергийни протони при взаимодействието им с високоенергийните неутрони;
– енергийни инсталации, базирани на принципа, използващ механизма на кохерентни корелирани състояния (CCS), състояния, генерирани в различни среди под действието на живи организми, ударни вълни, лазерно лъчение, топлинни вълни, принудителни вибрации на кристална решетка на атомни наноструктурирани материали; Тук трябва да се отбележи, че според публикация контролирана реакция на термоядрен синтез е извършена за дълъг период от време, което показва възможността за енергийна модулация на параметрите на лъчите на релативистичните частици за реализиране на навигационния проблем.
– енергетични установки, базирани на протичането на ядрени реакции по време на мюонна катализа (образуване на мезомолекули с отрицателен мюон в деутерий, с активно освобождаване на излишна енергия.

В заключение е интересно да се отбележи, че в края на 2023 г. компанията Neutrino Energy (САЩ, Германия) обяви промишленото производство на пилотна партида от така наречените генератори на неутрино енергия от типа Neutrino Power Cube (вж. рис. 13), който преобразува енергията на космическите релативистични частици, неутрино, поради което се осигурява изходна мощност (инсталационна мощност ~5 kW, тегло ~50 kg, размери ~500x500x600 mm, основният енергопроизводителен елемент е наноструктуриран легиран материал на базата на графен върху алуминиева рамка (~200×300 mm), който се характеризира с определени колебания, експлоатационен живот от около 10 години, времето за непрекъсната работа не е ограничено.

Рис. 13. Очакван външен вид на генератора Neutrino Power Cube

Анализът на наличните данни (раздели 2, 4) предполага, че предложеният механизъм за генериране на енергия е някаква красива легенда, тъй като напречното сечение за взаимодействие на космическите частици и тяхната плътност на потока на единица площ не позволяват да се осигури декларираната мощност дори при директно преобразуване на енергия. Въпреки това може да се приеме, че изглежда вероятно да се постигне необходимата мощност на енергия:
– при прилагане на механизма KKS при терахерцови условия, базиран на модула на Йънг на графена;
– при амплитуди от фракция и няколко nm поддържани (резонансни) вибрации на графенови структури, легирани например с водород;
– с естествено инжектиране на космически мюони в областта на вибрациите на графен (за попълване на мюони поради тяхното „залепване“ към α частици и образуване на мезомолекули в реакции, подобни на мюонна катализа).
Друг или съпътстващ механизъм, който осигурява работата на такова енергийно устройство, може да бъде механизмът на образуване на мезомолекули по време на мюонна катализа с осигуряване на липсващи частици и енергия, когато графеновите структури са изложени на лазерно лъчение с достатъчна мощност и/или електромагнитно поле с определена честота. Вероятно неуловимата частица неутрино, получена при реакции на синтез в такова устройство, е получила своето място в името му. Терахерцовите вълни от вибрации на графеновата структура очевидно са необходими, за да се гарантира, че полупроводникът е изложен на честота, надвишаваща времето за „термализация“ в материала.
Теглото на такова устройство вероятно се дължи на необходимостта да се предпази потребителя от вредни лъчения и, евентуално, директно да се преобразува генерираното в устройството лъчение в електрически ток. Очевидно за стартиране на такова устройство преди неговата продължителна работа е необходим източник на първична енергия с относително ниска мощност. Енергийният баланс на такова устройство може да бъде оценен от специалисти, което очевидно на настоящия етап от развитието на атомната и ядрената физика не представлява значителни затруднения.
Представените материали, които говорят за постигнатото технологично ниво в Русия и света, до голяма степен показват реалната възможност за постигане на енергийна поддръжка на навигационната задача с помощта на релативистични частици.

Заключение.
Част от информацията, представена в този преглед на изследването, ни позволява да заключим, че в света, главно в САЩ, страните от еврозоната, Великобритания и до известна степен в Япония и Китай, с бързи темпове, особено от 2019–2023 г. се развива в посока на широко практическо, включително търговско, приложение на технологии, свързани с производството, откриването, анализа и последващото използване на натрупаната информация за поведението на релативистичните частици – мюони и неутрино – в материята. Разглеждат се частици както от естествен (космически), така и от изкуствен (получен на ускорители) произход. Производството на такива частици вече се извършва или може да се извърши с помощта на мобилни ускорители, които включват:
– протонни ускорители с обратна вълна (ULOV, BWLAP) с уникални съотношения на интензитет на лъча (до 300 mA), енергия на частиците в лъча (10 GeV) и масови и размерни характеристики, работещи без криогенно охлаждане;
– ултрамалки ускорители, където значителни потоци от практически релативистични частици се постигат чрез действието на лазерно терагерцово лъчение върху ултратънкостенни мишени, изработени от графен или кварц, особено предполагайки възможността за използване на ефекта на безразсейващо канализиране на движещи се заредени частици.

Енергийната основа за източници на почти релативистични частици се осигурява или може да бъде осигурена от енергийни инсталации, базирани на NRT технология, технология, базирана на механизма KKS, и мюонен катализ и други технологии за ядрен синтез при температури ~300 К. Масово практическо внедряване на инсталации се очаква в периода 2024–2030 г. и разчита на съществуващото ниво на развитие на технологиите.

Проектите включват Lockheed Martin (САЩ), Tri Alpha Energy (САЩ) и други организации и участници от САЩ и страните от еврозоната, които са реализирани през 20 век така нареченият проект Манхатън. Няма съмнение, че споменатите съществуващи и активно усъвършенствани технологии вече позволяват и ще позволят в близко бъдеще създаването на системи за инспекция, наблюдение, сканиране, наблюдение (като SOSUS), оръжия и навигационни системи с нови качества. Създаването на такива системи изисква определено ниво на сътрудничество и взаимодействие, което някога е било постигнато в Русия, както е ясно описано в съответните трудове.

Възможните перспективи за подобряване на навигационните системи при избора на стратегия за развитие „изпреварване без настигане“ могат да се представят, като се обърнем към факти от живата природа. Така една малка птица – Godwit – извърши 11-дневен полет без прекъсване от Югозападна Аляска до залива близо до Окланд (Нова Зеландия) по западните брегове на Тихия океан на разстояние около 2000 км от брега. Дължината на пътуването на тази птица беше около 13 000 км. Като се има предвид постигнатата точност на определяне на текущото местоположение на птицата, обхвата на безспирния полет и неговата продължителност, височината на полета, масата на птицата и енергийните възможности на птицата, може да се твърди, че откриването на навигационни механизми в дивата природа ще направи възможно създаването на уникални автономни навигационни системи без използването на енергоемки ускорителни системи.

Изглежда препоръчително да се търсят начини за прилагане на навигационни механизми в живата природа в областта на ядрената физика, физиката на елементарните частици и свързаните с тях области на фундаменталната и приложната наука, включително тези, описани по-рано в тази публикация.
В заключение бихме искали да цитираме думите на В. Паули от писмо от края на 1930-те години. във връзка с неговото предсказание за неутрино, което той направи поради твърдата си вяра в закона за запазване на енергията. Писмото завършваше така: „Ако не рискуваш, няма да спечелиш.

Сериозността на ситуацията при разглеждането на непрекъснатия β-спектър става особено ясна след думите на проф. Дебай, който казва със съжаление: „О, по-добре е да не мислим за всичко това… като за нови данъци.“ Относно пътя, който е необходим и предстои да бъде следван, изглежда изключително навременният цитат от главата „Пътят на термоядрените изследвания“ в избраните трудове на Л. А. Арцимович: „По едно време в Александрия един от царете попитал Евклид дали има прост начин да опознаеш геометрията. На това Евклид казва: „Няма царски път в геометрията…“.