Уникалната идея на гл. ас. д-р Николай Марков, учен от варненския Център по хидро- и аеродинамика, привлече за партньори Лондонски университет и две лазерни лаборатории в Швейцария, Унгария. Създаденият от тях консорциум сега очаква да получи европейско финансиране за проекта
Принципно нова технология за задвижване с квантов двигател- нещо, което никой не е направил досега, разработват в Центъра по хидро- и аеродинамика към ИМСТЦХА „Акад. Ал. Балевски”- БАН. Идеята е на гл. ас. д-р Николай Марков от варненския център, върху която работи от три години и вече стигна до научно-изследователска фаза. Тя привлече интереса на Лондонския университет (UCL), присъединиха се две лазерни лаборатории в Швейцария и Унгария и заедно с ЦХА създадоха консорциум, който в момента очаква да получи финансиране по програмата за нови технологии Хоризонт – Европа (EIC Pathfinder), която се ръководи от Европейския съвет по иновациите (има връзка със зелената сделка). Това съобщи пред Maritime.bg авторът на идеята, който е и ръководител на проекта. По неговите думи, очакват до шест месеца да получат одобрение за финансиране.
Кандидатстваме за тригодишно финансиране, което ще бъде разделено на три фази, обясни Николай Марков. Първата година ще бъде за теоретичната фаза, която ще се поеме главно от катедрата по физика и астрономия на Лондонския университет. Тяхната задача е да изследват с теоретични и компютърни модели този метод на задвижване и да ни предложат оптималните параметри, които после да ги проверим в лабораторни условия. През втората година (фаза), двата лазерни института в Швейцария и Унгария ще валидират теоретическите резултати на Лондонския университет по различни начини, защото ние изследваме различни алтернативи на новата технология. Всъщност швейцарският институт се е специализирал в миниатюризацията на един тип лазери, а унгарският – в друг тип лазери. И тъй като пред нас има три – четири различни начина, по които може да се осъществи квантовият двигател и не знаем още кой ще се окаже най-добър, работим по тях паралелно. Швейцарците ще експериментират с инфрачервени лазери, унгарците с терахерцови лазери и накрая през третата година методът ще се демонстрира с корабен модел при нас, в Центъра по хидро- и аеро динамика, който поема и менажирането на разработката.
Както е известно, варненският ЦХА е изграден през 70-те години с помощта на ООН като един от най-големите експериментални центрове в Източна Европа, и все още е такъв – продължи Николай Марков. – Няма университет в Европа, който да разполага с експериментални съоръжения, каквито имаме тук от много години и варненци, а и всички българи трябва да се гордеем с този истински научно експериментален оазис.
В момента работим предимно по западни поръчки за корабни моделни изпитания, като през последните десетина година тук се тестват и много енергоспестяващи устройства, насочени към намаляване на въглеродните емисии. Ние също имаме свои разработки на ВЕИ, които изпълняваме в сътрудничество с други институти на БАН. В случая, обаче ние правим нещо напълно ново. За съжаление, съществуващите българските научни разработки не са в областта, която сега ни интересува, нямаме експерти, които да се занимават с ориентация на молекули. Затова направихме международния консорциум. Английските колеги се занимават точно с това. Лазерите, които се използват за ориентация на молекули също липсват у нас, но ги има в Унгария и Швейцария, затова и техни институти се включиха като партньори.
През последните години набират инерция квантовите технологии. За тяхното развитие има много сериозно финансиране от милиарди долари, както в Европа, така и в Америка. Разработките са предимно в областите на комуникациите, IT-технологиите и сензорните технологии.
Нашата идея е квантовите технологии да се насочат и в други области, по специално за пропулсия (задвижване). Това е важна област по много съображения: първо усилено се търсят възобновяеми енергийни източници, за да се намалят карбоновите емисии, второ – квантовият подход е съвсем различен, не е базиран на горене, на химически или ядрени реакции, не предизвиква химически или радиоактивни замърсявания, това е напълно чиста физика. Така че има много предимства и всъщност като всяко ново нещо дори може да предостави изненади, за които още и не подозираме – подчерта Николай Марков.
С какво мога да сравня квантовия двигател? – продължи варненският учен. Ако нормалните двигатели с вътрешно горене използват 4-6-8 бутала, ние се опитваме да превърнем всяка молекула в бутало. Използваме един познат феномен – молекулата на амоняка, представлява пирамида с три водородни атома в основата и с един азотен на върха. Азотът минава спонтанно между водородните атоми 24 млрд. пъти в секунда, тоест всяка амонячна молекула представлява малко бутало, което се движи със скорост близка до тази на светлината.
Това е известен феномен още от 40-те години на миналия век и е използван за други цели, но не и за задвижване. Например, предшественикът на лазарите – мазерите през 1953 год. са функционирали точно на принципа на инверсията на амонячната молекула, както и първите атомни часовници през 1949 год. Други приложения на квантовите тунелни преходи са тунелните диоди в електрониката, познати от 1957 год, също и тунелните микроскопи. Това показва, че микро-явлението „квантов тунелен преход“ може да се използва и на макро-ниво, но никога досега не е било прилагано за задвижване. И сега нашата цел е да направим точно това, да накараме тези трилиони милиарди (~1020) малки буталца да се организират и ориентират по подходящ начин, за да могат да извършат работата на двигател. Научните постижения през последните 10 – 15 години ни позволяват да организираме голям брой полярни молекули (~70%) с помощта на компактни източници на електрически полета и лазери. В случая, обаче нашата идея не е да използваме амоняка като гориво (няма да го горим), а по скоро ще го използваме като работна смес, както става при амонячните хладилници, тоест без никакъв допир с околната среда. После амонячният газ е сред много разпространените за производствени нужди и се произвежда в много големи количества – включително в Девня за азотните торове.
Що се отнася до бъдещото приложение на квантовия двигател, то може да бъде многообхватно. ЦХА работи предимно в корабната област, така че се стремим да го приложим при плавателните съдове. Но това не означава, че няма да има приложение за други наземни, въздушни и дори космически двигатели. Квантовият феномен на амоняка, който използваме не зависи от това, дали е при стайна температура или в космическото пространство. Тоест свойството на молекулите на амоняка да си променят спонтанно формата работи безпроблемно и тук, и в Космоса, като това е доказано отдавна. И съм убеден, че ако успеем да оптимизираме квантовото задвижване през следващите 3 – 4 години, то може да има широка употреба не само в корабния транспорт, а и дори в космическия. Тъй като ние в ЦХА сме специалисти в морската област, естествено е първо да мислим за нея – допълни Николай Марков.
Ако тази година получи нужното финансиране, консорциумът залага след успешното завършване на третата фаза с пилотна демонстрация в изпитателните басейни на ЦХА, вече да може да кандидатства по Иновационния фонд, където финансиранията са по-големи и са за внедряване в индустрията.
Варненският учен е оптимист, но все още не може да се ангажира с отговор на въпроса, дали е близко бъдещето, когато ще се появят кораби с квантови двигатели?
В момента всичките им усилия са насочени към идеята на направят пилотния проект за три години и после да кандидатстват за внедряване. Иновационният фонд работи по малко по-различна схема, там трябва вече да има индустриален партньор. ЦХА работи с клиенти от цял свят близо 45 години и тук ежемесечно се тестват корабни проекти. Така че ако успеем да демонстрираме нещо ново и работещо в нашите басейни, почти е сигурно че веднага ще намерим индустриален партньор сред клиентите ни – категоричен е Николай Марков.
Накрая да кажем няколко думи и за самия автор на идеята за квантов двигател. Николай Марков работи в ЦХА през три периода: първо през 90-те години, после от началото на 2000-та до 2002-а година и от три години отново е тук. Работил е в различни държави: в Йокохама, Япония прави докторантурата си, после в изследователската лаборатория, подобна на ЦХА в Калифорния, САЩ, където става технически директор и работи по над 60 проекта, след това шест години е в Хюстън, Тексас като експерт на енергийна корпорация, от където е изпратен за три години по международни проекти в Джакарта, Индонезия.
При такава впечатляваща кариера по света, логично идва въпроса, защо се е прибрал в ЦХА-Варна? Отговорът му е кратък: „Защото, докато бях 15 години там имаше добри условия за работа, но после индустрията ни замря покрай икономическата обстановка в света и дойде времето да се прибера. Тези 15 години бяха хубави там, сега е хубаво тук, защото има поле за реализация. Мисля че в момента българските учени имат даже по-голяма свобода за развитие от западните си колеги“.
Markov, N., 2019, “A Quantum Propulsion Method”, International Maritime Association of the Mediterranean (IMAM2019), Varna, 9-11 Sep 2019
