Долгосрочные перспективы ресурсного обеспечения технически развитой цивилизации

[leon10010]

Самоизоляция? Вообще это вариант, только сейчас ситуация в мире к этому не располагает, до последнего времени был противоположный тренд,

Почему самоизоляция? Вывозите килограммами микросхемы, из песка. Телевизоры, из пластмассы. Но не сырье же стратегическое!
 Можно завозить нефть!

[mbrane]

Мне вот совершенно непонятно стремление вывоза в Европу и Азию газа, нефти из России.

А это самый главный секрет правления нашего бессменного вождя - он 21  год ( уже больше чем дорогой Леонид Ильич) строит со своими канавами Ротенберго-Ковальчук-Ролдугинами Россию по принципу Вышнеградского самих не  доедим(причем кунаков эта часть принципа не касается), но вывезем... Какое счастье о квасной поцреотической общественности(о части купленной отчасти из клинических долпоепов на которых и рассчитана пропаганда) об окончании строительства первой ветки СП-2 - прямо чепчики в небо бросают...После нас хоть потоп....

[Kaiserfrogling]

Микроволновка? Получается производство окислов азота(NO,NO2) без электродов?

Расход энергии вложенной в плазму на уровне 3 эВ/молекулу - получается экспериментально (https://ufn.ru/ufn81/ufn81_6/Russian/r816a.pdf).

Извиняюсь за некропостинг, нашел в черновиках ответ который некогда забыл отправить.
У предлагаемой изобретателями установки очень жесткие требования к охлаждению, даже при небольшой повышении температуры КПД установки резко падает. Водяное или углекислотное охлаждение с этим не справится, охлаждаться жидким азотом экономически невыгодно (по крайней мере при текущих ценах).
С электролитическим аммиаком тоже все плохо. При электролизе на одном из электродов выделяется атомарный кислород, способный окислять даже серебро. Долгую дружбу с ним выдерживают только платина и иридий. Но увы, запасов этих металлов для полного перехода человечества на водородную энергетику не хватит. Некоторое время были надежды на электроды из солей кобальта, но вскоре выяснилось что они очень чувствительны к pH раствора.

Впрочем, для сельского хозяйства азотные удобрения полезны но не критичны. Бобовые растения при запашке на зеленое удобрение дают достаточно много азота, например соя и люпин - до 200 кг\га.
А вот остальная химическая промышленность оставшись без нефтехимии безусловно сильно просядет

[библиограф]

Мне вот совершенно непонятно стремление вывоза в Европу и Азию газа, нефти из России. Металлов. Леса.
 

Зато фантазия у них, мягко выражаясь, богатая, так как почти каждый из них рассказывал мне историю племени по-другому. Позже я слышал, что они попросту растранжирили свою планету, по великой алчности своей хищнически разрабатывая ее недра и экспортируя различные минералы. В конце концов они так изрыли и перекопали всю внутренность планеты, что вовсе разрушили ее; в результате от нее осталась только большая яма, рассыпавшаяся у них под ногами.

   C. Лем "Звёздные дневники Ийона Тихого, путешествие двенадцатое."

[pkl]

Лорд Кельвин говорил, что летательные аппараты тяжелее воздуха невозможны. А сейчас существуют и военные, и гражданские аппараты тяжелее воздуха.

Этот аргумент не работает как доказательство того, что какая-то технология точно возможна. На каждую "выстрелившую" теорию или технологию приходятся десятки (а скорее сотни) оказавшихся бредом. Просто о них в научно-популярных книжках обычно не пишут.

Иван Ивану имеет смысл заинтересоваться ретрофутуризмом, как раньше будущее представляли.

[mbrane]

Микроволновка? Получается производство окислов азота(NO,NO2) без электродов?

Расход энергии вложенной в плазму на уровне 3 эВ/молекулу - получается экспериментально (https://ufn.ru/ufn81/ufn81_6/Russian/r816a.pdf).

Извиняюсь за некропостинг, нашел в черновиках ответ который некогда забыл отправить.
У предлагаемой изобретателями установки очень жесткие требования к охлаждению, даже при небольшой повышении температуры КПД установки резко падает. Водяное или углекислотное охлаждение с этим не справится, охлаждаться жидким азотом экономически невыгодно (по крайней мере при текущих ценах).
С электролитическим аммиаком тоже все плохо. При электролизе на одном из электродов выделяется атомарный кислород, способный окислять даже серебро. Долгую дружбу с ним выдерживают только платина и иридий. Но увы, запасов этих металлов для полного перехода человечества на водородную энергетику не хватит. Некоторое время были надежды на электроды из солей кобальта, но вскоре выяснилось что они очень чувствительны к pH раствора.

Впрочем, для сельского хозяйства азотные удобрения полезны но не критичны. Бобовые растения при запашке на зеленое удобрение дают достаточно много азота, например соя и люпин - до 200 кг\га.
А вот остальная химическая промышленность оставшись без нефтехимии безусловно сильно просядет

Современные манагеры иже с технологами ( и значительной части ученого сообщества паразитирующий на распила зелёных бюджетов) не считают кпд и прочие метрики эффективности процессов...нахера считать - им ведь Грета сказала что мир полон солнечно-ветровой энергии а капиталовложения берутся с кредитного счета...все ли они умеют это химические формулы пейсать

[mbrane]

Лорд Кельвин говорил, что летательные аппараты тяжелее воздуха невозможны. А сейчас существуют и военные, и гражданские аппараты тяжелее воздуха.

Этот аргумент не работает как доказательство того, что какая-то технология точно возможна. На каждую "выстрелившую" теорию или технологию приходятся десятки (а скорее сотни) оказавшихся бредом. Просто о них в научно-популярных книжках обычно не пишут.

Иван Ивану имеет смысл заинтересоваться ретрофутуризмом, как раньше будущее представляли.

Причем не обязательно даже глубоко копать. Обойтись можно интернетом. И взять только одну область - исследовать аккумуляторные революции, кои объявляются по три штуки в месяц

[AlexAV]

предлагаемой изобретателями установки очень жесткие требования к охлаждению, даже при небольшой повышении температуры КПД установки резко падает.

В этой части у данного метода только одно существенное требование. Температура нейтральной компоненты плазмы в резонаторе не должна быть выше 1500К (выше начинается термическое существенное разложение NO и энергетическая эффективность падает). Если взять температуру нейтральной компоненты 1200 К (с некоторым запасом), то отводимый тепловой поток при температуре поверхности через которую идет теплообмен 77 К (температура кипения азота) и 373 К (температура кипения воды) будет отличаться всего на 24%. Это отличие не кажется таким большим чтобы можно было говорить о невозможности использования водяного охлаждения здесь.

[comp]

Иван Ивану имеет смысл заинтересоваться ретрофутуризмом, как раньше будущее представляли.

(кликните для показа/скрытия)

[pkl]

Проблемы начитаются только с уровня где нужны сложные электронные приборы, такие как радиолампы и транзисторы. Там уже как ни крути, а как минимум без никеля ничего толком не получается (впрочем относительно кремневых приборов без рекордных характеристик тут возможно все не так плохо, тут есть что обсуждать). Настоящая же вакханалия в части потребления редких элементов началась только где-то со второй половины 20-го века, когда потребовалось что-бы техника не просто как-то работала, а выдавала характеристики на гране физической возможности.  И тут да, требования к материалам возросли так, что без редких элементов вообще ничего не получается.

Соответственно, разумно предположить, что исчерпание не возобновляемых ресурсов, и разрушит как раз именно эту позднеиндустриальную/постиндустриальную надстройку. Исчезнут, как массовое явление, сложная микроэлектроника,  реактивная авиация, полеты в космос. Но некий базовый уровень (причём скорее всего не такой уж и низкий, вполне соответствующий понятию индустриального общества) с железными дорогами, ДВС, какой-то электротехникой, огнестрельным оружием и технологией связывания азота останется. Все это в своем минимальном рабочем варианте ничего редкого не требует вообще и, соответственно, непонятно что может помешать такому обществу продолжать существовать на таком уровне практически неограниченно долго. И это уровень сильно не неолита, а значительно выше, вполне вписывающейся в понятие индустриального общества в широком определении.

Одним словом проблема сводится к возможности сохранения всего того, что мы наизобретали примерно с 60-х гг. прошлого века и до сего дня. А это почти исключительно электроника и робототехника. Вот на ней и надо сосредотачиваться. Кстати, насчёт авиации и космоса не согласен. У авиации главный лимит - топливо. Освоение всевозможных производств синтетического жидкого топлива, привязанных к местным условиям /большие реки, много солнца и т.д./ позволит сохранить глобальную торговлю, а она, в свою очередь, позволит нам использовать буквально все источники энергии, доступные на планете. Это и мощные ГЭС в Исландии, Норвегии, Канаде и Сибири с Дальним востоком, и течение в проливе Дрейка, и озеленение пустынь. Т.е. может получиться так, что топлива будет достаточно и для авиации, и для массовых полётов в космос /мы до сих для ракетно-космической техники используем инженерные решения 1940 - 50 гг./. Остаётся только электроника, от которой, к сожалению, очень сильно зависит достижимый технологический уровень общества. Насколько сильно возможен откат назад? Я для начала задумался о радиолампах, стал искать, какие материалы использовались для их производства.
Катод:

Плёночные катоды
С целью уменьшить работу выхода электрона из вольфрама, на поверхность его наносят плёнку другого металла. Это называется активацией, а катоды такого типа называют активированными[7]. К плёночным катодам относятся бариевые, торированные и карбидированные катоды[1].

Например, торирование (поверх карбидирования) приводит к уменьшению рабочей температуры катода до 1700 °C (жёлтое каление)[7]. Активированные катоды выходят из строя не только из-за перегорания нити, но и из-за разрушения активирующего покрытия (которое особенно быстро протекает при перекале), как говорят, «теряют эмиссию», что проявляется в снижении анодного тока и крутизны анодно-сеточной характеристики[9] лампы.

Оксидные катоды
При изготовлении катода на металлическое основание (из никеля, вольфрама или спецсплавов), называемое керном, наносят катодное покрытие, состоящее из соединений бария, стронция и кальция (их оксидов).

Сразу вопрос: можно ли обойтись без вольфрама и никеля? Кальций и торий всяко будут доступны.

Анод

Анод электронной лампы
Изготавливается обычно из никеля или молибдена, иногда из тантала и графита.

Графит? Отлично, с ним точно проблем не будет.

Не удалось найти, из чего делают управляющую сетку. Вроде из молибдена, но только ли из него одного?

[mbrane]

Иван Ивану имеет смысл заинтересоваться ретрофутуризмом, как раньше будущее представляли.

(кликните для показа/скрытия)

https://www.sadanduseless.com/world-in-2000/
Ну в целом как-то похоже. Но телевидения нет и авиация не так массова - все больше автомобили (и никаких не видится покс причин для массового развития индивидуального авиатранспорта)

[mbrane]

А это почти исключительно электроника и робототехника.

А катализаторы в химии - самый массовый из которых автокатализаторы. Местами можно и железными обойтись...но крайне редко..обычно нужны в лучшем случае смеси переходных элементов а в худшем случае и редкие и благородные элементы...далее конструкционные материалы - те же шары для мельниц - там ведь не только марганец нужен и хром и даже иногда ниобий

[pkl]

Резервированием. Аварийные электростанции на запасах синтетического, полусинтетического топлива и биотоплива, металлического топлива.

От события Кэррингтона никакое резервирование не поможет.

Использованием расконсервированной техники на ДВС, использующих органическое топливо, и техники на электротяге от металловоздушных батарей.

Зачем консервировать то, что можно использовать в повседневной жизни? Есть дизеля - зачем металловоздушные батареи, тем более, что металл будет дороговат? Инфраструктуру ИЗНАЧАЛЬНО надо создавать с необходимым запасом прочности. Смотрите, вот Вам мир постапокалипсиса:
https://www.youtube.com/watch?v=TLkOB2LOKh0
Металловоздушные батареи, ага. Ничего лучше железных дорог на тепловозной тяге не просматривается. Ну, кроме, может быть, деревянных барж на реке.

[библиограф]

техники на электротяге от металловоздушных батарей

Был такой непосредственный предшественник литий ионных аккумуляторов - натрий-серный
аккумулятор, неплохой по удельным характеристикам, но весьма опасный - расплавленный
натрий и сера при 300С Сейчас про него уже подзабыли.
https://cyberleninka.ru/article/n/natriy-sernyy-akkumulyator-novye-napravleniya-razvitiya

Ничего лучше железных дорог на тепловозной тяге не просматривается.

На паровозной - в СССР все старые, но годные паровозы сохранялись в стратегическом
резерве - кроме дров и воды из ближайшей речки, ничего не нужно.
Сейчас, конечно их уже порезали на металл...

[AlexAV]

У авиации главный лимит - топливо.

Топливо - это лимит на масштаб использования, а не на возможность технической реализации. Так-то можно и на этиловом спирте летать (дальность сократится по сравнению с керосином из-за несколько меньшей теплоты сгорания, но не критически, где-то на 30%). Мне очень не нравится тут другое. Горячие части турбин делают из жаропрочных суперсплавов, а там состав что-то вроде такого (основа - никель, в таблице указаны все компоненты кроме никеля, содержание никеля соответственно 100% минус сумма содержания компонент приведенных в таблице):



А там все - и кобальт, и молибден, и вольфрам, и ниобий, и рений. Не говоря уж о никеле, который является основным компонентом большинства сплавов. Причём этих суперсплавов в авиационной турбине очень много, процентов  так 40 массы двигателя. И без этого всего реактивный самолёт (да и вообще любой самолет с газотурбинным двигателем) не полетит. Ещё одна проблема - дюралюминий. Для высокопрочных алюминиевых сплавов  - медь одна из незаменимых лигатур (и ещё цинк, но с ним как-то проще).

Что-то летающее построить конечно можно будет, но как бы это что-то не оказалось только бипланом (схема биплана очень сильно позволяет снизить требования на прочность материалов, собственно поэтому большинство ранних самолетов были бипланы, не оттого что не знали как построить моноплан, а от того что не было материалов чтобы сделать такой моноплан, чтобы он не развалился) с поршневым двигателем.

Графит? Отлично, с ним точно проблем не будет.

Материал анода радиолампы не очень критичен. Там и графит пойдет и даже сталь. Куда хуже с катодом. Там материал должен быть достаточно жаростойким и инертным к эмитирующему покрытию (оксиды щелочноземельных металлов или тория), графит тут точно не пойдёт (он при высокой температуре в вакууме становится не очень инертным). Вот тут без или никель, или молибдена, или вольфрама - очень сложно обойтись. Тут впрочем можно попробовать заменить никель железом высокой чистоты (карбонильным). Железо к указанным оксидам при типичной температуре оксидного катода (около 800 градусов) к оксидам щелочных металлов абсолютно инертно. Но тут как минимум техническая сложность изготовления катода сильно вырастит (никель довольно устойчив к окислению, а сделать не окисленный слой губчатого железа не загрязненного оксидами железа - нужно очень постараться).

С ториевыми катодами, кстати, в плане материалов катода всё сильно хуже. Там рабочая температура 1800 – 1900 К - выше температуры плавления и никеля и железа. И тут вообще разумных альтернатив кроме молибдена и вольфрама нет.

бария, стронция и кальция (их оксидов).

Нет, одним кальцием тут не обойдешься, без бария оксидный катод не работает.

В ториевом в покрытии кроме оксида тория ничего не нудно, но там температуры высокие и материал основы катода, соответственно, должен быть тугоплавким.

Не удалось найти, из чего делают управляющую сетку.

Управляющую можно делать из чего угодно, в принципе даже из той же стали.

В лампах есть ещё один довольно сложный узел - герметичный стык стекло металл (нужно пропаивать через стеклянную колбу контакты так чтобы при температурных перепадах всё это не растрескалось и не пропускало воздух). А тут по сути два варианта. Или нужен металл с таким же коэффициентом теплового расширения, как стекло (и тут выбор не очень большой, на практике в основном используют платинит - сплав никеля и железа). Или делать ртутный жидкий уплотнитель.

[библиограф]

Что-то летающее построить конечно можно будет, но как бы это что-то не оказалось только бипланом (схема биплана очень сильно позволяет снизить требования на прочность материалов, собственно поэтому большинство ранних самолетов были бипланы, не оттого что не знали как построить моноплан, а от того что не было материалов чтобы сделать такой моноплан, чтобы он не развалился) с поршневым двигателем.

Да всё прекрасно можно построить - H-4 Hercules "Spruce Goose" или Еловый Гусь
98  метров размах крыльев, для перевозки 750 солдат со всем снаряжением.

[AlexAV]

И тут вообще разумных альтернатив кроме молибдена и вольфрама нет.

Технеций, кстати, подойдет. Но это если с ядерной энергетикой и без радиофонии.

[библиограф]

в плане материалов катода всё сильно хуже.

Гесаборид лантана

Перед войной английский конструктор Де Хевиленд построил транспортный самолет
DН91, для трансатлантических перелетов,  цельнодеревянной конструкции, а потом, когда в начале войны возникли проблемы с дюралем,
бомбардировщик Москито - женщины на заводе клеили из фанеры и льняного полотна
на казеиновом клее.
«В последнее время налеты «Москито» на Берлин становятся все разрушительнее. Значительный ущерб нанесен прежде всего городскому транспорту. Англичане непрерывно вот уже в течение трех недель каждый вечер атакуют столицу рейха своими мерзкими «Москито». Защиты от них практически нет»
   И.  Геббельс "Дневники"

[Проходящий Кот]

Дерево, при применении его в ненапряженных частях изделий, позволит довольно значительно задержать процесс деградации технической цивилизации.

[AlexAV]

Гесаборид лантана

Это покрытие. Рабочая температура 1650 градусов, значит и металл основы должен быть тугоплавким. Т.е. вольфрам или молибден. Хотя гексахорд лантана сам по себе имеет металлическую проводимость, что позволяет использовать его не как покрытие, а делать электрод полностью из него. Но это не очень технологично, материал хрупкий, и потребует большого расхода лантана. А лантан - тоже редкий элемент, который будет довольно малодоступным.